高层钢-混凝土混合结构的应用现状与发展

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1、高层钢-混凝土混合结构的应用现状与发展摘要：我国的高层建筑开始于上世纪初，随着时代的发展，高层建筑的高度在一定程度上反映了一个国家的综合国力和科技水平，世界著名建筑更是建筑史上的纪念碑。高层建筑的具体定义是：层数或者高度超过规定值得房屋建筑。我国在不同的领域对高层建筑有着不同的定义，在建筑领域，10层及10层以上的住宅建筑以及高度超过24m的公共建筑或住宅建筑成为高层建筑。关键词：高层建筑；钢-混凝土混合结构；应用现状与发展1、绪论根据高层建筑结构的组成材料不同，可将高层建筑分为钢结构高层建筑、混凝土结构高层建筑、钢-混凝土混合结构高层建筑三种形式。钢结构具有自重轻、强度高、延性

2、好、工业化程度高等优点，但存在造价高、防火性能差等缺点。钢筋混凝土结构具有造价低、耐火性能好等优点，但由于构件截面较大，增大了结构自重并且减少了使用空间。钢-混凝土混合结构高层建筑综合了二者的优点，被认为是一种符合我国国情的较好的高层建筑结构形式，被大量用于我国的高层建筑特别是超高层建筑结构中。2、钢-混凝土混合结构概述2.1钢-混凝土混合结构定义广义的混合结构指组合异种材料构成结构构件，且由这些构件形成至少两种不同类型的结构（或子结构）复合而成的结构体系。高层建筑钢-混凝土混合结构是由部分钢结构和部分钢筋混凝土结构组合而成的，其结构的组合主要是指抗侧力结构的组合。混合的目的是希

3、望具有单一结构不具有的结构性能或发挥多种结构合理、有序地“混合”之后结构体系的综合性能。2.2钢-混凝土混合结构体系分类根据结构材料、子结构类型，目前应用的高层、超高层混合结构体系主要有以下一些混合形式：2.2.1外框架-混凝土筒体混合结构体系外框架-混凝土筒体混合体系是由外框架与混凝土筒体组成的共同承受竖向和水平作用的高层建筑结构。主要利用混凝土筒体在各个方向上都具有较大的抗侧刚度，成为结构体系主要的抗侧力构件，以承受地震作用和风荷载所产生的大部分水平荷载，筒体外围的框架主要承受竖向荷载，并分担一部分水平荷载，以有效发挥材料的长处。据外框架所用材料不同又分为钢框架-混凝土筒体、

4、型钢混凝土框架-混凝土筒体、钢管混凝土框架-混凝土筒体。图2.1钢框架■混臃土筒体图2.2型钢混盪土框架•混擬土筒体2.2.2巨型型钢混凝土框架柱-内筒混合结构体系在高层建筑中抵抗侧向荷载最有效的方法之一就是采用巨型柱。巨型柱有多种形式：一种体系是采用大直径的薄壁管或筒，内填高强混凝土，一般不需要纵向钢筋，也不需要横向钢筋，施工相对简单。另一种建造组合柱的方法是采用传统的支模技术，唯一不同的是钢柱抱在大柱内部，钢柱用作假设钢框架，也可增强轴向和剪切承载能力。图2.3巨型型钢混凑土翼柱■内筒混合结构体系图2.4支撑筒混合结构体系2.2.3支撑筒混合结构体系支撑筒体系是由大型立体支撑

5、、支撑节间内小框架及内部钢框架所组成，大型立体支撑和与其相连的柱构成高效的抗侧力体系，它将承担绝大部分的竖向荷载和水平荷载。支撑筒的抗推刚度远大于框筒，水平荷载作用下，支撑筒利用其斜杆将楼层剪力转化为斜杆轴力，向下传递，在同等侧移限制的条件下，支撑筒的构件截面尺寸较小，从而用钢量小。2.2.4竖向混合结构体系多功能建筑要求在一幢建筑中提供两个或更多种类型的用途，将使用功能不同的各部分竖向叠合在一起。在某些建筑中，可在下部采用混凝土，在上部采用钢结构。2.2.5钢筋混凝土外筒/型钢混凝土外筒-钢框架混合结构体系此种混合结构体系由建筑平面周边的钢筋混凝土外筒和建筑内部的钢框架共同组成

6、，外筒承担了几乎全部的水平荷载，结构内部的框架主要承担竖向荷载,为减轻自重并获得大空间而优选钢结构柱，由于抗侧力结构构件布置在外侧，故其抗水平荷载的能力较大，并且建筑围护部件与结构承载构件合二为一，省去外墙板及其安装工程量。外筒除采光面积外，其余面积均可用于框架的梁和柱，使框筒各构件具有较大截面尺寸，框筒的剪力滞后效应减弱，提高框筒的抗推刚度和抗倾覆能力。2.2.6其他混合结构体系由于建筑造型的差异，建筑物所处场地的不同和业主的要求等，混合结构的结构类型不拘一格。上述的几大混合结构类别仅仅是比较典型的几种，实际工程中出现的有些混合结构往往无法归入上述几种。尽管高层混合结构体系丰富

7、多变，但目前研究和应用较多的是钢框架-混凝土筒体混合结构体系和型钢混凝土框架-混凝土筒体混合结构体系。3、钢-混凝土混合结构的应用现状与未来发展3.1应用现状混合结构体系是今年来在国内发展起来的一种新型结构体系，主要用于高层及超高层建筑结构。钢框架-混凝土混合将i矣欧股兼有钢结构重量轻、强度高、延性好、施工快、布置灵活和混凝土解耦股刚度大、成本低的有点，其优越的经济性能使其得到投资商的认可。表1世界最高的10幢高层建筑序号名称地点高度层数结构1阿联酋迪拜哈利法塔迪拜828162M