高层混合结构设计与施工

上海静安希尔顿酒店方案比较[3]：
43层， 143.6m高。 钢筋混凝土 核心筒，外 钢框架结构。
•上海静安希尔顿酒店三种结构方案技术经济分析
指标
结构 自重 施工 工期 建筑使 用空间
用钢量
施工 技术
项目
总重量/t 每平方米结构重量/(t/m2) 百分率(%)
上部结构工期/d 比率
结构面积/m2 结构面积/总面积量(%) 总用钢量/(kg/m2) 型钢用量/(kg/m2) 钢筋用量/(kg/m2)
架-核心筒模型拟动力试验。
1、高层混合结构层平面模型低 周反复荷载试验
•墙为钢筋混凝 土墙；柱分钢筋 混凝土柱、型钢 柱和型钢混凝土 柱三种类型，每 种类型2个试件, 共6个试件。
• 层模型加载装置
•层模型实验室加载情况
•层模型不分缝剪力墙破坏情况
•层模型分缝剪力墙破坏情况
•不分缝墙钢筋混凝土柱荷载-位移滞回曲线 •分缝墙钢筋混凝土柱荷载-位移滞回曲线
•上海环球金融中 心
•上海金茂大厦
上海金茂大厦平面图和剖面图
•新型高层混合结构 ：
•塔顶高450m， 天线顶高610m。
•地上103层 ，高432m， 外筒为钢网筒 结构，内筒为 混凝土结构。 总用钢量约4 万吨。
四、高层混合结构设计时需要 重视的问题
1、抗震性能问题
高层混合结构在意大利有成功的经验，但是，在美国和日 本的大地震中有损伤和破坏的纪录，如： 1994年3月27日，美国阿拉斯加大地震（8.3-8.6级）中 ，多栋6-14层房屋出现混凝土局部压碎，个别柱箍筋拉 断，主筋和型钢屈曲，型钢外鼓等现象。 1995年1月17日，日本阪神地震（7.2级）中，多栋611层的混合结构房屋的格构式型钢混凝土柱的型钢骨架 发生变形和外鼓等现象。 因此，他们认为高层混合结构房屋的高度不宜超过150m。
节点焊接量(%) 高强螺栓量(%)
高层混 合结构
66434 1.28 100
322 1
1730 3.3 133 69 64
100 100
钢结构 钢筋混凝 土结构
54626 1.05 82
94111 1.80 1.42
242 0.75
434 1.47
1Baidu Nhomakorabea20 2.5
4700 9.0
165
－
141
－
24
•外框筒第9层破坏情
•外框筒转换层破坏情 况
•第5、13层位移时程曲线试验与计算对比 •第5、13层位移时程曲线试验与计算对比
•层间位移角 、顶点最大相对位移 计算与试验比较
工况 加速度峰值 最大层间位移角 试验值
1 0.22g 1/481
2 0.40g 1/328
3 0.62g 1/172
4 1.00g 1/106
最大层间位移角 计算值 最大层间位移角计算误差(%) 最大顶点相对位移 试验值 最大顶点相对位移 计算值
最大顶点相对位移计算误差 (%)
1/511 -5.9 1/847 1/920
-7.9
1/309 6.1
1/462 1/430
1/194 -9.4 1/294 1/261
1/101 5.0
1/177 1/156
法国 Anaconda Tower，40层。
美国芝加哥拟建的米格林-拜特勒大厦，483m。
国内：
研究工作开始于上世纪80年代。 工程应用开始于上世纪90年代。代表性建筑有：
●北京香格里拉饭店，82.75m ●上海希尔顿酒店，143.6m ●大连远洋大厦，200.8m ●深圳赛格广场，291.6m ●上海金茂大厦，418m ●上海环球金融中心大厦，492m
2、外框支框筒-内核心筒高层混合结构 模型的拟动力试验
•5~13层层 高300mm
•1~4层 层 高450mm
•主体结构为 13层组合筒中 筒结构模型， 模型的缩比为 1/10（平面尺 寸1800×1800 ，高4750）
•现场模型照片
•试件加载图
•模型裂缝图
•楼面裂缝图
•底层核心筒破坏情况 •第4层核心筒破坏情况
•不分缝墙型钢柱荷载-位移滞回曲线
•分缝墙型钢柱荷载-位移滞回曲线
•不分缝墙劲性混凝土柱荷载-位移滞回曲线 •分缝墙劲性混凝土柱荷载-位移滞回曲线
试验结果表明： （1）所有试件的延性都比较好，滞回曲线比
较丰满。框架柱为型钢柱和型钢混凝土 柱时的延性比钢筋混凝土柱时好。 （2）结构破坏时，墙、柱、梁的强度都能较 充分的利用。 （3）剪力墙分缝对结构的延性有明显的改 善。
我国的部分试验研究：
●龚炳年等：23层混合结构模型动力特性试验。 ●李国强等：25层沪东造船厂综合技术中心大楼
结构模型振动台试验。 ●吕西林等：60层上海世茂国际广场大厦、31层
北京LG大厦结构模型振动台试验。 ●徐培福等：30层型钢框架-核心筒结构模型拟静
力试验。 ●我们：层模型低周反复荷载试验和13层框支框
2、由于荷载和混凝土收缩徐变等因 素影响产生的竖向变形差问题
•钢 梁
•钢 柱
•钢筋 混凝土 筒
•结构变 形
•钢 •钢柱 柱
•钢 梁
•钢筋 混凝土 筒
•结构因竖向变形产生的内 力
•3、钢框架与核心筒的协同工作问题
钢框架与钢筋混凝土核心筒的质量、 刚度差别很大，自振周期不同，协同 工作是一个问题。
五、高层混合结构的抗震性能
高层混合结构设计与施 工
2020年8月1日星期六
一、高层混合结构的定义
高层混合结构是指由钢框架或型钢 混凝土框架与钢筋混凝土筒体（或剪 力墙）所组成的高层建筑结构。
二、高层混合结构的特点
抗侧刚度比钢结构大，变形比钢结构小； 用钢量比钢结构省，造价比钢结构低； 结构的耐久性和耐火性比钢结构好； 延性比混凝土结构好，自重比混凝土结构轻； 施工速度比混凝土结构快； 结构所占面积比混凝土结构少。
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三、高层混合结构的工程应用
国外：
研究工作始于上世纪60年代。 工程应用始于上世纪70年代。代表性建筑有：
●美国芝加哥 Gateway Ⅲ Building，36层，137m。 ●法国巴黎 Main Mantparnasse 大楼，64层。 ●英国伦敦 The National West Minster Bank Building . ●捷克 Guezla大楼，36层。 ●日本神奈县海老名塔楼，25层。 ●新加坡 Overseas Union Building ，64层。