裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的特征

結(jié)構(gòu)對(duì)稱

，基本的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)

包括4個(gè)L形筒體，

由連系梁連

接起來

管道口設(shè)在梁的中心

，連系

梁的抗剪能力只有抗彎能力

的35%

，連系梁在地震時(shí)遭

到的破壞是整個(gè)結(jié)構(gòu)中能觀

察到的主要破壞

樓梯間暢通未堵塞的

，墻體僅

有很小的裂縫裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)美洲銀行大廈的建筑布置

和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)于抗震有力馬那瓜美洲銀行大廈(a)平面圖；

(b)立面圖馬那瓜美洲銀行大廈工程案例兩幢建筑物抗震能力的差異

，

生動(dòng)地說明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要意義。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)馬那瓜美洲銀行大廈馬那瓜中央銀行大廈工程案例裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新既要“仰望星空”

也要“腳踏實(shí)地”林同炎教授是個(gè)敢于創(chuàng)新的人

，

在20世紀(jì)中期就將

很多先進(jìn)的理念和技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)踐。

美洲銀行大廈結(jié)

構(gòu)設(shè)計(jì)中使用的多道抗震防線的概念領(lǐng)先于那個(gè)時(shí)代

，

這

一思想至今仍然用于我國(guó)現(xiàn)在抗震設(shè)計(jì)中。他同時(shí)還被成為“預(yù)應(yīng)力混凝土之父

”。

首次將

“預(yù)

應(yīng)力混凝土”

的新技術(shù)應(yīng)用于建筑工程

，

大大節(jié)省了建筑

材料

，

既降低了造價(jià)

，

又縮短了工期。在一次關(guān)于創(chuàng)新的提問中

，林教授曾這樣回答道

，創(chuàng)

新并不意味著只是膽子大

，

而同樣要心細(xì)

，思想要放開

，

而設(shè)計(jì)中各項(xiàng)細(xì)節(jié)都要想到

，要想到底。

施工工人、

材料

條件

，風(fēng)、

雨、地震、

監(jiān)工等等

，都要想到。

有些問題比

如風(fēng)、

地震、

鋼索材料維護(hù)等

，還要請(qǐng)教專家顧問咨詢

，

聽他們的意見

，

才有把握將創(chuàng)新應(yīng)用于實(shí)踐之中。l

工程案例

u林同炎教授u美洲銀行大廈設(shè)計(jì)者1

．體系組成u沿房屋的縱向和橫向均采用鋼框架作為主要承重構(gòu)件和抗側(cè)力構(gòu)件裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1

鋼框架體系鋼框架結(jié)構(gòu)體系-結(jié)構(gòu)平面圖橫向縱向10（鋼柱）正交連接形成

一般采用剛性連接橫向剛接框架

縱向剛接框架鋼框架結(jié)構(gòu)體系裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平桿件（鋼梁）和豎向桿件

縱、橫梁與柱的連接2.1

鋼框架體系1

．體系組成11懸臂高度h/2柱腳最大彎矩

M

=

Fh/2懸臂高度H柱腳最大彎矩

M

=FH/2裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以8層框架為例估算:框架柱H有效改變了鉸接時(shí)獨(dú)立柱的受力狀態(tài)

剛性連接的框架2.1

鋼框架體系各層梁與柱

的剛性連接2．

受力特性水平力作用下M

=FH/2M

=

Fh/2鉸接剛接h

\

2FFh12裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．

受力特性剛性連接的框架水平荷載作用下的彎矩圖

水平荷載作用下的軸力圖2.1

鋼框架體系水平荷載作用下的剪力圖水平荷載作用下內(nèi)力分布逐層增加13裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．

受力特性剛性連接的框架2.1

鋼框架體系豎向荷載作用下的彎矩圖豎向荷載作用下的剪力圖豎向荷載作用下的軸力圖豎向荷載作用下剪力基本無變化彎矩基本無變化軸力逐層增加內(nèi)力分布14總變形

整體彎矩變形（近側(cè)柱受拉伸長(zhǎng)

，遠(yuǎn)側(cè)柱受壓縮短）裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M彎曲變形

15%剪切變形85%約占15％

約占85%(最大的層間側(cè)移常位于底層

或下部幾層)側(cè)力引起的框架的側(cè)向位移Δ2.1

鋼框架體系3

．變形特點(diǎn)V

側(cè)移曲線呈剪切型整體剪切變形框架//彎曲變形剪切變形h

\

2ΔbΔsFΔ15(a)(b)(c)節(jié)點(diǎn)域變形對(duì)框架側(cè)移的影響(a)鋼框架節(jié)點(diǎn)域的剪切變形(b)框架側(cè)移曲線

(c)層間側(cè)移曲線在水平荷載作用下

，框架節(jié)點(diǎn)因腹板較薄

，節(jié)點(diǎn)域?qū)?/p>

產(chǎn)生較大的剪切變形

，使得框架側(cè)移增大10％

～20％。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮節(jié)點(diǎn)域變形影響的

相關(guān)計(jì)算見《高鋼規(guī)》

(JGJ99-2015)6.2.5。Mc1Vc15

10結(jié)構(gòu)層間側(cè)移δ/mm2.1

鋼框架體系3

．變形特點(diǎn)Vc2Mc2剛性節(jié)點(diǎn)域節(jié)點(diǎn)域有變形Mb1Vb1結(jié)構(gòu)側(cè)移Δ/mm/鋼柱節(jié)點(diǎn)域剪切變形Mb2

Vb286428642樓層數(shù)樓層數(shù)50

100鋼梁101016裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)l

2.1

鋼框架體系

u鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)3

．變形特點(diǎn)17(450×450)

(650×200×

12×

19)(壁厚自上而下19~42)

(650×250×

12×

32)北京長(zhǎng)富宮大廈

北京長(zhǎng)富宮大廈典型層結(jié)構(gòu)平面地下：

兩層

，地上：

26層

，標(biāo)準(zhǔn)層層高：

3.3m

外墻：

預(yù)制的厚200mm、

帶

飾面的鋼筋混凝土掛板

結(jié)構(gòu)體系：

鋼框架結(jié)構(gòu)體系

建筑平面尺寸：

48m×25.8m

，基本柱網(wǎng)

尺寸：

8m×9.8m裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程案例：北京長(zhǎng)富宮大廈Project

Reference2.1

鋼框架體系

結(jié)構(gòu)總高：

94m18

結(jié)構(gòu)體系：

鋼框架結(jié)構(gòu)體系

建筑面積：

6000m2

地上：

6層

結(jié)構(gòu)總高度：

19.4m

主體結(jié)構(gòu)采用箱型鋼柱、

H

形鋼梁

圍護(hù)結(jié)構(gòu)：

外墻采用ALC條

板基墻+保溫裝飾一體板；

內(nèi)墻采用ALC條板

樓板采用鋼筋桁架樓承板裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程案例：天津某公寓樓Project

Reference2.1

鋼框架體系19裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2

鋼框架-支撐體系

(a)十字交叉支撐(b)單斜桿支撐

(c)人字形支撐(d)K形支撐1.支撐類型——中心支撐u

兩根斜桿與橫

梁匯交于一點(diǎn)u

兩根斜桿與柱

子匯交于一點(diǎn)u

斜桿與橫梁及

柱匯交于一點(diǎn)(e)跨層跨柱設(shè)置匯交時(shí)均無偏心距中心支撐類型23裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2

鋼框架-支撐體系

1.支撐類型——中心支撐跨層交叉支撐單斜桿支撐人字形支撐交叉支撐24

優(yōu)點(diǎn)：具有較大的側(cè)向剛度減小結(jié)構(gòu)的水平位移改善結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布

不足：①支撐斜桿壓曲承載力急劇降低②支撐的兩側(cè)柱子產(chǎn)生壓縮變形和拉伸變形時(shí)，支撐的端節(jié)點(diǎn)實(shí)際構(gòu)造做法并非鉸接支撐產(chǎn)生很大的內(nèi)力和應(yīng)力③斜桿從受壓的壓曲狀態(tài)變?yōu)槭芾鞝顟B(tài)將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊作用力

，使支撐及其節(jié)點(diǎn)和相鄰的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2

鋼框架-支撐體系

1.支撐類型——中心支撐

中心支撐

受壓屈曲拉鏈柱支撐體系25裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2

鋼框架-支撐體系

u支撐斜桿有一端與梁相交

，另一

端與梁連接

，

并在支撐斜桿桿端

與柱子之間構(gòu)成一消能梁段u支撐斜桿有一端與梁相交(不在柱節(jié)點(diǎn)處)

，另一端

在梁與柱交點(diǎn)處連接

2.支撐類型——偏心支撐

偏心支撐框架

消能梁段(b)單斜桿式(d)人字形(a)

門架式(c)

V字形26偏心支撐能夠改變支撐斜桿與梁(消能梁段)的先后屈服順序消能梁段＞支撐(罕遇地震時(shí)

，消能梁段在支撐失穩(wěn)之前就以利用非彈性變形進(jìn)行消能

，

從

而保護(hù)支撐斜桿不屈曲或屈曲在后)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2

鋼框架-支撐體系

偏心支撐與中心支撐相比具有較大的延性

，

它適用于高烈度地區(qū)

消能梁段

/

偏心支撐

2.支撐類型——偏心支撐

27

3.支撐布置原則

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》8.1.5條規(guī)定：一、

二級(jí)的鋼結(jié)構(gòu)房屋

，

宜設(shè)置偏心支撐、

帶豎縫鋼筋混凝土抗震墻板、

內(nèi)藏鋼

支撐鋼筋混凝土墻板、

屈曲約束支撐等消能支撐或筒體。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》8.1.6條規(guī)定：采用框架-支撐結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)符合下列規(guī)定：1支撐框架在兩個(gè)方向的布置均宜基本對(duì)稱

，

支撐框架之間樓蓋的長(zhǎng)寬比不宜大于3。2三、

四級(jí)且高度不大于50m的鋼結(jié)構(gòu)宜采用中心支撐

，也可采用偏心支撐、屈曲約束支

撐等消能支撐。3

中心支撐框架宜采用交叉支撐

，也可采用人字支撐或單斜桿支撐

，不宜采用K形支撐；房屋高度烈度6789≤

50m四三二>

50m四三二

抗震等級(jí)的確定《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》8.1.3條規(guī)定：鋼結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)根據(jù)設(shè)防分類、烈度和房

屋高度采用不同的抗震等級(jí)

，并應(yīng)符合相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求。丙類建筑的抗震等級(jí)應(yīng)由下表確定。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2

鋼框架-支撐體系

28裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2

鋼框架-支撐體系

29裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2

鋼框架-支撐體系

30特殊地

，若支撐沿樓面中心部位服務(wù)面積的周圍布置

，可形成一個(gè)支撐核心筒裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2

鋼框架-支撐體系

沿縱向布置的支撐和沿橫向布置

的支撐相連接第一

洲際

世界

中

心大廈

3.支撐布置原則

(b)支撐芯筒立面圖(a)樓蓋結(jié)構(gòu)平面圖31裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2

鋼框架-支撐體系

在水平荷載作用下

，框架-支撐體系的受力特性：兩者并聯(lián)側(cè)移協(xié)調(diào)一致4.受力特性單獨(dú)框架側(cè)向變形單獨(dú)支撐側(cè)向變形頂部層間位移大

頂部層間位移小

拉

力

框架-支撐并聯(lián)底部層間

位移大底部層間

位移小相互作用力推力r32H單獨(dú)支撐(彎曲型)單獨(dú)框架(剪切型)框架-支撐體系(彎剪型)?水平荷載作用下框架-支撐體系的側(cè)移曲線彎剪型

，

呈反S狀

，

可以明顯減小建

筑物下部的層間位移和頂部的側(cè)移裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.2

鋼框架-支撐體系

5.變形特點(diǎn)框架-支撐并聯(lián)模型支撐框架連桿33位移型阻尼器：通過塑性變形耗散能量

，耗能能力與位移大小相關(guān)。

能夠?yàn)榻Y(jié)構(gòu)提供一定剛度。

屈曲約束支撐金屬阻尼器鋼板剪力墻摩擦阻尼器速度型阻尼器：通過特殊材料特性耗能

，耗能能力與速度大小相關(guān)。

一般不會(huì)提供剛度。粘滯阻尼器粘彈性阻尼器裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

消能裝置局部變形提供附加阻尼以消耗輸入結(jié)構(gòu)的地震能量耗能減震技術(shù)1+1＞2保護(hù)結(jié)構(gòu)的主體構(gòu)件常見阻尼器類型消能裝置結(jié)構(gòu)341.

粘滯流體阻尼器粘滯流體阻尼器一般由缸筒

、

活塞

、

阻尼通道

、

阻

尼介質(zhì)和導(dǎo)桿等部分組成。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

耗能原理產(chǎn)生阻尼力并實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)變（機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能）導(dǎo)桿帶動(dòng)活塞在缸筒內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形并帶動(dòng)阻尼器運(yùn)動(dòng)液體阻尼介質(zhì)\阻尼介質(zhì)從阻尼通道中通過阻尼通道可通過阻尼介質(zhì)活塞可在缸筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)活塞兩端形成壓力差缸筒導(dǎo)桿35粘滯流體阻尼器安裝方式墻式安裝

支撐式安裝

阻尼器不提供剛度

，不會(huì)改變結(jié)構(gòu)的頻率

速度型阻尼器

，

可小震下耗能

可用于抗震和抗風(fēng)設(shè)計(jì)

，

用途廣泛

體積小、

重量輕、

易于安裝維護(hù)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

粘滯流體阻尼器特點(diǎn)362.

粘彈性阻尼器粘彈性阻尼器是一種速度相關(guān)型阻尼器

，

以夾層方

式將粘彈性阻尼材料和約束

鋼板組合在一起。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

小震時(shí)即可耗能

在抗風(fēng)和抗震中

均有良好的效果

簡(jiǎn)便實(shí)用、性能

可靠、造價(jià)低廉粘彈性材料發(fā)生剪切變形 將建筑物的地震能量轉(zhuǎn)換為熱能\2.3

鋼框架-阻尼器體系

粘彈性材料：是一種介入粘性液體和彈性體之間的阻尼材料

，具有應(yīng)變滯后于應(yīng)力的阻尼特性

，常見的有瀝青、橡膠和環(huán)氧樹脂等（均需適當(dāng)?shù)靥砑犹盍虾腿軇Ｕ硰椥圆牧霞s束鋼板/F/2F/2F373.屈曲約束支撐屈曲約束耗能支撐在構(gòu)造上通常由內(nèi)核單元和

外圍約束單元兩個(gè)基本部

件組成。

利用核心單元產(chǎn)

生彈塑性滯回變形耗散能

量的減震裝置。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

支撐在受拉和受壓時(shí)均具有較好的耗能能力外套筒和填充材料

約束芯板受壓屈曲可屈服的內(nèi)核單元外圍約束單元38裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)外套筒

約束芯板

受壓屈曲拉壓性能一致滯回曲線飽滿有良好的耗能能力2.3

鋼框架-阻尼器體系

屈曲約束支撐原理拉壓承載力差異顯著耗能效果差支撐受壓時(shí)

易發(fā)生屈曲屈曲約束支撐普通支撐39南加州大學(xué)宿舍加固改造工程

Built

in1972(U

BG1965)Morn

entF

rar

nescspread

Footing(10,000psfallow.)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

既可用于新建工程

，

又可用于既有建筑物抗震加固改造。屈曲約束支撐的應(yīng)用40裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

南加州大學(xué)宿舍加固改造工程屈曲約束支撐細(xì)節(jié)屈曲約束支撐的應(yīng)用41裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

42裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

屈曲約束支撐的應(yīng)用南加州大學(xué)宿舍加固改造工程43

不影響建筑使

用功能

美觀大方

提升了結(jié)構(gòu)的

安全性能裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

屈曲約束支撐的應(yīng)用原始結(jié)構(gòu)

加固改造后南加州大學(xué)宿舍加固改造工程444.金屬阻尼器由各種不同金屬材料（軟鋼、

鉛等）

原件或構(gòu)件制成

，利用

金屬元件或構(gòu)件屈服時(shí)產(chǎn)生的

彈塑性滯回變形耗散能量的減

震裝置。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

耗能原理

結(jié)構(gòu)變形

，產(chǎn)生位移

板材屈服塑性變形耗散能量板材屈服塑性變形耗散能量

結(jié)構(gòu)變形

，產(chǎn)生位移45

外形簡(jiǎn)潔

，安裝便捷

，安裝空間小

堅(jiān)固耐用且長(zhǎng)期使用免維護(hù)

具備雙向耗能能力

具有較好的經(jīng)濟(jì)效益裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

連接方式金屬阻尼器特點(diǎn)斜撐式連接斜撐式連接壁式連接46裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

摩擦阻尼器的構(gòu)成主要包括鋼元件或板件、

摩

擦材料和預(yù)緊螺栓等。由板件與摩擦材料之間的相對(duì)滑移產(chǎn)生摩擦力

，將建筑物的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成熱能。耗能原理5.摩擦阻尼器

通過板件摩擦將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能螺栓帶動(dòng)板件順長(zhǎng)孔發(fā)生相對(duì)滑移減輕結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)保護(hù)主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)緊螺栓/一般摩擦阻尼器構(gòu)造板件留有滑移長(zhǎng)孔摩擦材料板件47

標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)6.6m*6.6m

結(jié)構(gòu)形式為鋼管混凝土框架-軟鋼阻尼器

（1#、4#樓）

箱型柱或方鋼管柱400*400和350*350

柱內(nèi)灌C40自密實(shí)混凝土

H350*150焊制H型鋼梁裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3

鋼框架-阻尼器體系

裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程實(shí)例1:

豐臺(tái)區(qū)成壽寺B5地塊定向安置房491.鋼板剪力墻：

防屈曲鋼板剪力墻

主要由上下部鋼框架梁、

連接板、

內(nèi)嵌鋼

板、預(yù)制混凝土板以及高強(qiáng)螺栓組成。

與屈曲約束支撐的理念類似

，

防屈曲鋼板

剪力墻通過預(yù)制混凝土蓋板的約束作用

，

抑制耗能鋼板的面外屈曲變形。防屈曲鋼板剪力墻具有雙重結(jié)構(gòu)功能

小震下

，

耗能墻保持彈性工作

，

可以提供較

大的結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度；

中震或大震下

，

耗能墻通過良好的屈服塑性

變形

，具有優(yōu)越的耗能減震能力。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.4

鋼框架-屈曲約束鋼板剪力墻體系

框架梁框架柱內(nèi)嵌鋼板

預(yù)制混凝土板防屈曲鋼板剪力墻57裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程實(shí)例2:

首鋼二通廠南區(qū)棚改定向安置房項(xiàng)目結(jié)構(gòu)體系：鋼框架—防屈曲鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)體系l

2.4

鋼框架-屈曲約束鋼板剪力墻體系

u裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)58

鋼板與梁翼緣在地面進(jìn)行焊

接后一起吊裝進(jìn)行安裝

外包混凝土通過螺栓與鋼板

連接，使鋼板與混凝土有較

好的貼合；

外包混凝土防止鋼板的屈曲，

使剪力墻獲得良好的延性和

耗能能力。裝配式鋼結(jié)構(gòu)工程實(shí)例2:

首鋼二通廠南區(qū)棚改定向安置房項(xiàng)目組合鋼板剪力墻裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.4

鋼框架-屈曲約束鋼板剪力墻體系

59u我國(guó)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）規(guī)定：高層混合結(jié)構(gòu)系指由外圍鋼框架或型鋼混凝土框架與鋼筋混凝土核心筒組成共同承受豎向或水平作用的高層建筑結(jié)構(gòu)。u我國(guó)《高層建筑鋼-混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS230:2008）規(guī)定：高層混合結(jié)構(gòu)是指由鋼框架、鋼支撐框架、混合結(jié)構(gòu)或鋼框筒、混合框筒與鋼筋(或鋼骨)混凝土筒體（或剪力墻）所組成的結(jié)構(gòu),可分為雙重抗側(cè)力體系和非雙重抗側(cè)力體系.（1）基本概念[System

characteristics]2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)601.鋼框架－核心筒體系[Frame-coretubesystem]（2）

受力特性[Force

characteristics]l

2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

主要的抗側(cè)力構(gòu)件

，將承擔(dān)大部分的水平剪力和傾覆力矩

主要是承擔(dān)豎向荷載及小部分水平剪力核心筒核心筒外圍的

鋼框架兩者組合側(cè)移協(xié)調(diào)一致底部層間

單獨(dú)核心筒

位移小

側(cè)向變形鋼框架-核心筒

側(cè)向變形單獨(dú)鋼框架

側(cè)向變形頂部層間位移大

裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)頂部層間

位移小底部層間

位移大相互作用力拉力推力r61（3

）體系變形特點(diǎn)[System

deformation

characteristics]由于在水平荷載作用下

，核心筒的側(cè)移曲線屬彎曲型

，而鋼框架的側(cè)移曲線屬剪切型

，兩者協(xié)調(diào)變形后

，其側(cè)移曲線屬彎剪型

，呈反s狀。在結(jié)構(gòu)的底部

，

鋼框架

結(jié)構(gòu)層間水平位移比較

大

，

核心筒層間水平位

移較小

，

鋼框架結(jié)構(gòu)的

水平位移受到筒體的

“牽約”;而在結(jié)構(gòu)頂部，

框架層架位移較小筒體

層間位移較大

，

核心筒

的水平位移受到鋼框架2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

核心筒連桿

鋼框架/水平荷載作用下鋼框架-核心筒體系的側(cè)移曲線鋼框架(剪切型)鋼框架-核心筒(彎剪型)結(jié)構(gòu)的“拖住”作用。鋼框架-核心筒模型核心筒(彎曲型)裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)H?62裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

63鋼框架-

混凝

土核心筒體系6棟

單身公寓和公共建筑組成6層內(nèi)廊式

公寓,

面積約

17000

m

2

，

框架

梁、柱采用H型鋼,

壓型鋼板-現(xiàn)澆混

凝土樓板

，剪力墻

厚250mm

，鋼筋

混凝土筏板基礎(chǔ)。

主體框架用鋼量

37kg/

m2。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

工程實(shí)例1：

北京亦莊青年公寓64北京雪蓮大廈為地上部分

3

6

層

,

建

筑

總

高

度

146

.

30

m

的高層建筑

。結(jié)構(gòu)形式采用型鋼(鋼管)混凝土框架-鋼筋混凝土

核心筒結(jié)構(gòu)體系?？蚣苤?/p>

采用矩形鋼管混凝土;梁

采用熱軋H型鋼或焊接H

型鋼

。

為保證

“

強(qiáng)柱弱

梁

”,

地上部分梁柱剛性

節(jié)點(diǎn)采用美國(guó)加州地震后

改進(jìn)型“狗骨式

”耗能節(jié)

點(diǎn)連接。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

工程案例2：

雪蓮大廈65裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

雪蓮大廈66裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

雪蓮大廈67裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

雪蓮大廈68中國(guó)石油大廈總建筑面積為200838m2

，結(jié)

構(gòu)形式采用型鋼混凝

土

(SRC結(jié)構(gòu))

-核心筒

體系,

由4棟L形大廈組

成,

該大廈由3個(gè)中庭

和1個(gè)多功能裙樓連接。

中間兩座塔樓的連體

分

為

兩

部

分

,上

部

層

17

~

22之間有三層層

高7.8

m、

跨度40.

5

m

的空腹桁架

(框架)

結(jié)

構(gòu)

。

中間部位兩座塔

樓層13處有連接兩座

塔樓的矩形桁架結(jié)構(gòu)。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

工程案例3：

中國(guó)石油大廈69中國(guó)石油大廈04.12.08

05.01.01

05.02.01

05.03.01

05.04.0205.05.02

05.06.02

05.07.02

05.08.0505.09.02

05.10.02

05.11.08

05.12.08裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

施工進(jìn)度回顧70核心筒施工至F15～

F21層

，T4節(jié)鋼柱吊裝完、T5節(jié)鋼柱開始吊裝

，壓

型鋼板鋪裝至7層頂。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

71中國(guó)石油大廈裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

72中國(guó)石油大廈裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

73中國(guó)石油大廈裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

74中國(guó)石油大廈裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

壓型鋼板-混凝土組合樓板75中國(guó)石油大廈裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

76中國(guó)石油大廈裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

77中國(guó)石油大廈裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

78裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

國(guó)家圖書館二期工程總建筑面積約8萬m2

，主體結(jié)構(gòu)層2以下采用鋼筋混凝

土框架-筒體結(jié)構(gòu),利用建筑垂直交通單元組成的6個(gè)鋼筋混凝土筒體作為主

要抗側(cè)力構(gòu)件

，層3以上采用巨型鋼桁架結(jié)構(gòu)體系,

由36根鋼柱支承其重量。2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

工程案例4：

國(guó)家圖書館79裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

國(guó)家圖書館80裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

國(guó)家圖書館812.加勁的鋼框架-核心筒體系（1）體系特征[System

characteristics]加勁的鋼框架-核心筒體系

，是在鋼框架一核心筒體系中

，增設(shè)連接核

心筒與外圍鋼框架的大型桁架（稱為加勁伸臂桁架

，簡(jiǎn)稱剛臂）以及增設(shè)連

接外圍鋼框架的周邊大型桁架（稱為加勁周邊桁架

，簡(jiǎn)稱外圍桁架）所組成

的結(jié)構(gòu)體系。外圈腰/帽桁架伸臂腰/帽桁架豎向支撐

1

2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

加勁的鋼框架一核心筒體系的構(gòu)成1-1

伸臂腰桁架

5

×8500

=

425006

×8500

=

51000裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12～20層H型鋼柱伸臂帽桁架

1

82沿核心筒豎向支撐所在平面

，在房屋頂層以及每隔若干層

，沿房屋

縱向、橫向

，設(shè)置至少一層樓高的加勁大型桁架—伸臂桁架和周邊桁架

，

將內(nèi)部支撐與外圈框架柱連為一整體彎曲構(gòu)件

，共同抵抗水平荷載引起

的傾覆力矩。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

加勁的鋼框架一核心筒體系的構(gòu)成外圈腰/帽桁架

H型鋼柱1-1

伸臂腰桁架

6

×8500

=

510005

×8500

=

42500豎向支撐伸臂帽桁架/帽桁架12～20層伸臂腰

1

1

83工程實(shí)例1：美國(guó)紐約的42層ETW大樓

，是以支撐核心筒為基本結(jié)構(gòu)

，于第

38層（頂層）

和第15層

，沿縱、橫向豎向支撐平面各設(shè)置一道剛性伸臂桁

架

，并在同一高度位置沿樓面周邊框架各設(shè)置一道周邊桁架。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

美國(guó)紐約ETW大樓84天津津塔地下4層,地上75層,高度

為336.9m,采用鋼管混凝土柱+核

心鋼板剪力墻+外伸臂結(jié)構(gòu)體系。塔樓的外圍框架部分由鋼管混凝土

柱和寬翼緣鋼梁組成。

核心筒由帶

有鋼管混凝土柱和寬翼緣鋼梁邊框

的鋼板剪力墻組成。

在15層、

30

層、45層、

60層設(shè)置伸臂桁架加

強(qiáng)層,包括4道伸臂桁架及周邊腰

桁架。

根據(jù)分析結(jié)果,不同位置的

鋼板剪力墻單元在不同高度轉(zhuǎn)換為

鋼框架-鋼支撐體系。

薄鋼板剪力

墻結(jié)構(gòu)作為一種新的結(jié)構(gòu)體系,充

分利用薄鋼板的拉力場(chǎng)效應(yīng),具有

較大的彈性初始剛度、

大變形能力

和良好的塑性性能、

穩(wěn)定的滯回特

性等優(yōu)點(diǎn)。

該項(xiàng)目是當(dāng)時(shí)天津最高

的建筑,也是世界上當(dāng)時(shí)高度最高

的鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)。裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.5

鋼框架-混凝土核心筒體系

天津津塔JinTowerinTianjin85辦公樓地下4層,地上75層,采用鋼管混凝土

柱

+核心鋼板剪力