【門窗幕墻網(wǎng)】一、結(jié)構(gòu)高寬比

　　1.1概念

　　?關(guān)于結(jié)構(gòu)整體高寬比的討論：

　　?高度和高寬比是超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制因素，也是決定結(jié)構(gòu)剛度的重要指標(biāo)。

　　◆基底傾覆力矩與建筑高度的平方成正比

　　◆建筑頂部側(cè)移與建筑高度的四次方成正比，并按結(jié)構(gòu)寬度的三次方遞減

　　?超高層結(jié)構(gòu)由于占地和功能的限制，基底尺寸通常不會(huì)過大，一般為60~80m左右，因此，對(duì)于超過400m以上超高層，高寬比一般為7~9。

　　?高寬比直接與超高層結(jié)構(gòu)的受力性態(tài)相關(guān)：

　　◆高寬比<4，剪切變形為主，類似框架結(jié)構(gòu)受力性態(tài)

　　◆高寬比=4~6，彎剪變形

　　◆高寬比>6，彎曲變形為主，剪切變形引起的有害位移通常不足10%

　　?關(guān)于結(jié)構(gòu)整體高寬比的討論：

　　?當(dāng)高寬比超過8時(shí)，通常外筒設(shè)計(jì)為巨型框架 或 巨型支撐框架(框筒)，有效提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度。

　　?當(dāng)高寬比超過8時(shí)，橫風(fēng)向效應(yīng)顯著增強(qiáng)，在八度設(shè)防以下地區(qū)，風(fēng)荷載通常成為控制因素。

　　?關(guān)于核心筒高寬比的討論：

　　?核心筒高寬比的影響：

　　對(duì)于常規(guī)的框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，核心筒承擔(dān)著大部分剪力和傾覆力矩，故核心筒高寬比也是一個(gè)重要參考因素。但對(duì)于超高層而言，巨型框架、支撐框筒等高度更大的外框結(jié)構(gòu)常常取代了一般框架，因此，核心筒的承擔(dān)剪力和傾覆力矩比例會(huì)降低。

　　?核心筒面積比例：指核心筒的圍合面積占樓面面積的比例，是另一個(gè)重要參考指標(biāo)。

　　◆圍合面積比例<20%，核心筒剛度偏弱，宜加強(qiáng)外框筒，采用支撐框筒或巨型結(jié)構(gòu)

　　◆圍合面積比例=20~30%，核心筒剛度適中

　　◆圍合面積比例>30%，核心筒剛度較大，承擔(dān)剪力和傾覆力矩比例大幅提高，應(yīng)尤其注重核心筒的性能化設(shè)計(jì)及二道防線設(shè)計(jì)。

　　1.2 典型超高層建筑高寬比

　　二、伸臂桁架結(jié)構(gòu)

　　2.1概念

　　?超高層建筑框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，存在側(cè)向剛度不足、核心筒傾覆力矩偏大的缺陷 。

　　?通過設(shè)置抗彎剛度較大的伸臂桁架，連接核心筒和外框架，可將周邊柱的軸向剛度用來增加結(jié)構(gòu)的抗傾覆力矩，顯著提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，減小核心筒傾覆力矩。

　　2.2形式

　　?形式1：兩點(diǎn)連接方式;

　　?形式2：?jiǎn)吸c(diǎn)上部連接方式;

　　?形式3：?jiǎn)吸c(diǎn)下部連接方式;

　　?形式4：?jiǎn)吸c(diǎn)中間連接方式。

　　?伸臂桁架結(jié)構(gòu)形式比較

　　?采用SAP2000對(duì)各種伸臂桁架形式進(jìn)行了極限承載力分析

　　?伸臂桁架結(jié)構(gòu)形式比較

　　?伸臂桁架結(jié)構(gòu)形式比較

　　2.3連接節(jié)點(diǎn)

　　?伸臂桁架與核心筒連接節(jié)點(diǎn)

　　?伸臂桁架與框架柱連接節(jié)點(diǎn)

　　?伸臂桁架與核心筒連接節(jié)點(diǎn)

　　◆方式1：伸臂桁架正方(工型)，采用單板與墻體內(nèi)鋼骨連接。

　　◆方式2：伸臂桁架側(cè)方(H型)，采用雙板在墻體內(nèi)與鋼骨連接。

　　?伸臂桁架與框架柱連接節(jié)點(diǎn)

　　◆方式1：伸臂桁架正方(工型)，采用單板與柱體內(nèi)鋼骨連接。

　　◆方式2：伸臂桁架側(cè)方(H型)，采用雙板與柱體內(nèi)鋼骨連接。

　　三、巨型框架柱設(shè)計(jì)

　　3.1概念

　　?巨型框架-核心筒結(jié)構(gòu)中重要的受力構(gòu)件;

　　?主要承擔(dān)外筒重力荷載和傾覆彎矩;

　　?巨型柱的地位非常重要，對(duì)構(gòu)件選型需要重點(diǎn)考慮。

　　?上海中心巨型柱受力情況：

　　豎向荷載分配：54%

　　底部剪力分配：57%

　　底部?jī)A覆力矩分配：79%

　　3.2形式

　　?目前常用的兩種構(gòu)件形式：

　　◆1、SRC型鋼混凝土柱。包括：上海中心、深圳平安、上海環(huán)球金融中心等;

　　◆2、CFT鋼管混凝土柱。包括：天津117、臺(tái)北101、深圳京基中心等。

　　?巨型鋼管混凝土柱

　　3.3受力性態(tài)(上海中心為例)

　　?單工況作用下的軸力

　　?小震組合——通高小偏心受壓

　　?中震震組合——1～2區(qū)為小偏壓，3區(qū)為大偏壓，4區(qū)為大偏拉，5～8區(qū)為小偏拉。

　　?大震組合——通高-小偏心受拉

　　3.4設(shè)計(jì)指標(biāo)

　　?材料：C70～C50;Q345GJ～Q390GJ

　　?抗震等級(jí)：通高特一級(jí)

　　?抗震性能目標(biāo)：中震彈性、大震不屈服

　　?軸壓比限值：0.60 (1.2重力+1.3小震)

　　?鋼骨含鋼率：標(biāo)準(zhǔn)段不小于4%，節(jié)點(diǎn)區(qū)及上下各一層范圍內(nèi)不小于5%，并根據(jù)節(jié)點(diǎn)計(jì)算的需要調(diào)整。

　　?縱筋配筋率：標(biāo)準(zhǔn)段1.2%，節(jié)點(diǎn)區(qū)由于縱筋將被伸臂、環(huán)帶桁架的桿件截?cái)啵?.8%。 ?配箍率：不小于1.0%;

　　?剪壓比：V <= 1/γRE(0.36*βc*fc*b*ho)

　　3.5 實(shí)例

　　?金茂大廈

　　?臺(tái)北101

　　?環(huán)球金融中心

　　?連接節(jié)點(diǎn)

　　?上海中心

　　?8層巨型框架+6道伸臂+核心筒體系

　　?巨型框架：8根巨柱+8道環(huán)帶桁架

　　?方案一：九肢格構(gòu)式鋼骨

　　◆九肢型鋼分散布置，需通過綴板連接以協(xié)調(diào)抗力。但型鋼肢數(shù)越多，傳力越不直接，各肢協(xié)同工作的難度越大。

　　◆伸臂只和中間三肢型鋼直接連接，需要通過大量的綴板連接后才能把力傳遞給其他六肢，傳力途徑不直接。

　　◆型鋼間聯(lián)系很弱，依靠綴板傳力在節(jié)點(diǎn)區(qū)應(yīng)力集中處，易產(chǎn)生縱向劈裂破壞和剪切破壞。

　　◆抗震性能不好。

　　?方案二：‘王’字形實(shí)腹式鋼骨

　　◆可有效解決協(xié)同抗力和剪切破壞兩個(gè)關(guān)鍵問題。

　　◆鋼骨內(nèi)部形成約束混凝土，提高巨型柱的抗壓能力和延性。

　　◆在節(jié)點(diǎn)區(qū)域與伸臂和環(huán)帶桁架的連接較方便，伸臂和環(huán)帶的力可直傳遞給整個(gè)鋼骨。

　　◆鋼骨可在工廠焊接完成，現(xiàn)場(chǎng)可整體吊裝，減少了現(xiàn)場(chǎng)焊接量。

　　?鋼骨與伸臂的連接

　　?承載力驗(yàn)算

　　采用纖維單元法得到SRC巨型柱的空間屈服曲面。將巨型柱的內(nèi)力狀態(tài)和空間屈服曲面繪制在同一內(nèi)力坐標(biāo)下，進(jìn)行比較，當(dāng)荷載對(duì)應(yīng)的空間點(diǎn)落在空間屈服曲面內(nèi)時(shí)，則可以判定該構(gòu)件滿足承載力要求。

　　?延性分析

　　?鋼骨吊裝