【正文】 由于在桿件的板件連接處常形成較強(qiáng)的約束，焊接時(shí)容易引起鋼板的層狀撕裂，因此，要求鋼板的斷面收縮率不小于某一規(guī)定值。按建筑用途分類按建筑用途分類時(shí)，有碳素結(jié)構(gòu)鋼（葡萄及優(yōu)質(zhì)）、焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼（奶大氣腐蝕鋼）、高耐候性結(jié)構(gòu)鋼、橋梁用結(jié)構(gòu)鋼等專用結(jié)構(gòu)鋼。當(dāng)外框架的柱距較小或因混凝土內(nèi)筒中有較規(guī)則布置得剪力墻，相應(yīng)地可設(shè)置較多數(shù)量的伸臂桁架時(shí)，也可不設(shè)腰桁架。兩種體系的受力特性鋼框架混凝土內(nèi)筒或剪力墻體系得受力特性基本相同，它們的受力特性也與鋼筋混凝土的框剪結(jié)構(gòu)體系也很相似。沿建筑周邊應(yīng)形成剛接連接的鋼框架。超過后要進(jìn)行超限審查：看是否經(jīng)濟(jì)。乙類和丙類高層建筑混合結(jié)構(gòu)的最大適用高度應(yīng)符合下表的規(guī)定?？蛲彩械哪硞€(gè)或某幾個(gè)子框筒，在樓房某中間樓層中止時(shí)，應(yīng)于各子框筒頂層的所在樓層，沿框筒束的各榀框架設(shè)置一層樓高的鋼桁架，形成一道剛性環(huán)梁。除抗震設(shè)防列度為9度的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)房屋需要考慮豎向地震作用外，通常情況下，豎向荷載僅是重力荷載。每一個(gè)框筒單元（子框筒）的平面形狀，可以是三角形、半圓形、矩形、弧形及其它形狀，由這些框筒單元所拼接成的框筒束，其平面形狀可以是規(guī)則的或不規(guī)則的，以適應(yīng)建筑場(chǎng)地形狀、周圍環(huán)境和建筑布置的要求。內(nèi)、外筒的結(jié)合便形成筒中筒體系。鋼框筒應(yīng)采用截面較高的實(shí)腹式窗裙梁，以確?？蛲哺鲗愉摿壕哂凶銐虻呢Q向抗彎剛度。因?yàn)榭蛲搀w系的抗側(cè)力構(gòu)件是沿房屋周邊布置，不僅具有很大的抗傾覆能力，而且具有很強(qiáng)的抗扭能力，所以，框筒體系也適用于復(fù)雜平面的高層建筑。在水平荷載作用下，一側(cè)的外框架柱產(chǎn)生拉力，另一側(cè)產(chǎn)生壓力，形成與傾覆力矩方向相反的力偶，這如同在伸臂桁架樓層部位作用著一個(gè)反向彎矩，它將抵消一部分由水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩。腰桁架的高度也與設(shè)備層的層高相同。因此外框架僅承擔(dān)較小的水平剪力，成為主要承擔(dān)豎向荷載的結(jié)構(gòu)。對(duì)此，參考鋼筋混凝土框剪結(jié)構(gòu)體系中對(duì)剪力墻的剛度要求，即剪力墻所承擔(dān)的傾覆力矩要大于50%，相應(yīng)地也宜要求支撐框架所承擔(dān)的傾覆力矩大于50%，以此衡量對(duì)支撐框架的側(cè)向剛度要求。這一規(guī)定的目的是增大首層支撐的承載力，減少支撐屈曲的可能性。跨層支撐跨層支撐是指支撐的上下端跨越兩個(gè)以上的樓層高度的支撐，相應(yīng)地支撐斜桿與兩個(gè)以上樓層框架梁相交。除圖中，耗能梁端是位于兩根支撐斜桿上端的端點(diǎn)之間，其余的圖形，支撐斜桿桿端與柱子之間均有一根長度較短的耗能梁段，相應(yīng)地這些梁段容易產(chǎn)生剪切屈服。但在水平地震作用下，中心支撐容易產(chǎn)生側(cè)向屈曲，尤其在往復(fù)的水平地震作用下，會(huì)產(chǎn)生下列后果：（1）支撐斜桿重復(fù)壓曲后，其受壓承載力急劇降低；（2）支撐的兩側(cè)柱子產(chǎn)生壓縮和拉伸變形時(shí)，由于支撐的端節(jié)點(diǎn)實(shí)際構(gòu)造做法并非鉸接，引發(fā)支撐產(chǎn)生很大的內(nèi)力及應(yīng)力；（3）往復(fù)的水平地震作用，斜桿會(huì)從受壓的壓曲狀態(tài)變?yōu)槭芾睦鞝顟B(tài)，這將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊性作用力，使支撐及其節(jié)點(diǎn)和相鄰的構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力；（4）往復(fù)的水平地震作用，使同一層支撐框架內(nèi)的斜桿輪流壓曲又不能恢復(fù)（拉直）、樓層的受剪承載力迅速降低。之所以在一些實(shí)際工程中采用支撐框架，其原因一是它有利于增加結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。框架內(nèi)筒體系也是雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系。它的作用基本上類似鋼筋混凝土高層建筑中的框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系及框架內(nèi)筒體系。彎曲桿系不是很有效的抗側(cè)力構(gòu)件，當(dāng)房屋層數(shù)較多、水平荷載較大時(shí)，梁、柱截面尺寸將大到超出經(jīng)濟(jì)、合理范圍。所以，進(jìn)行高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)和抗震設(shè)計(jì)時(shí)，房屋的高寬比應(yīng)該得到控制。第二節(jié) 鋼結(jié)構(gòu)的各類結(jié)構(gòu)體系一、非抗震設(shè)防和抗震設(shè)防烈度為6度至9度的高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)體系適用的最大高度應(yīng)符合下表的規(guī)定。在彎矩和剪力的共同作用下，普通箱形梁的截面變形仍保持平面。另一種是空腹筒，也稱框筒。剪力墻在荷載作用下將承受軸力、彎矩和剪力，并將引起變形。剪力墻—平面構(gòu)件剪力墻是一片巨大的鋼筋混凝土墻體。其他結(jié)構(gòu)體系。它指所有結(jié)構(gòu)單體都是框架。通過研究分析可知高層建筑結(jié)構(gòu)的承載能力、抗側(cè)剛度、抗震性能、材料用量及造價(jià)高低與所用的結(jié)構(gòu)體系有著密切的關(guān)系。由于國外工程在地震區(qū)很少采用鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)，相應(yīng)就缺乏這方面的震害資料，國內(nèi)也無這方面的經(jīng)驗(yàn)。近年來，國內(nèi)部分鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)工程中已采用鋼管混凝土柱，如深圳的地王大廈和賽格廣場(chǎng)大廈，分別采用矩形截面及圓形截面的鋼管混凝土柱。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)之所以能快速施工，原因之一在于采用無需支模的壓型鋼板上澆筑混凝土樓板的方法。鋼骨混凝土與鋼筋混凝土的阻尼比基本相等，但延性有一定程度的提高，滯回曲線豐滿些。一般高層建筑的下部幾層為公共的建筑用房，地下室又為機(jī)電設(shè)備和車庫等用房，如采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)，則可更好的適應(yīng)這類用房的防火要求。矩形鋼管與圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)相比的優(yōu)勢(shì)；；。截面越大少的越多，與鋼結(jié)構(gòu)相比，達(dá)到相同耐火極限，矩形鋼管混凝土構(gòu)件可節(jié)約防火涂料60%以上。大樓地上結(jié)構(gòu)和地下結(jié)構(gòu)可以同時(shí)施工，從而使大樓能提前使用，增加經(jīng)濟(jì)效益?！炷恋谋葻徇h(yuǎn)大于鋼材。主要優(yōu)點(diǎn)——可以安全地使用高強(qiáng)混凝土。因此，相關(guān)規(guī)范規(guī)定對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中的梁、柱、職稱及作承重用的壓型鋼板等要采用噴涂防火涂料保護(hù)。如采用鋼結(jié)構(gòu)，柱截面大為減小，核芯筒采用鋼柱及鋼支撐時(shí)，包括它外側(cè)的裝修做法，其厚度仍比筒壁厚度薄很多，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)面積一般約為建筑樓層面積的3%，比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可減少約4%，這對(duì)投資方來說，將產(chǎn)生不小的經(jīng)濟(jì)效益。一、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)主要優(yōu)點(diǎn)相對(duì)于鋼材來說，混凝土的抗拉和抗剪強(qiáng)度均較低，延性也差，混凝土構(gòu)件開裂后的承載力和變形能力將迅速降低。不過，在砌體內(nèi)配筋，即采用配筋砌體結(jié)構(gòu)，可以提高砌體的抗震能力，擴(kuò)大砌體結(jié)構(gòu)在高樓中的應(yīng)用范圍。所謂混合結(jié)構(gòu)，就是由不同材料的構(gòu)件共同組成的結(jié)構(gòu)，如磚與混凝土混合而成的磚混結(jié)構(gòu)，鋼（或其他組合構(gòu)件）與鋼筋混凝土組成的鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)。三是部分抗側(cè)力結(jié)構(gòu)用鋼結(jié)構(gòu)，另一部分采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。目前有以下幾種組合方式：一是用結(jié)構(gòu)型鋼加強(qiáng)鋼筋混凝土構(gòu)件。但是高層鋼結(jié)構(gòu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比也有其不足之處：其用鋼量大、造價(jià)高、需經(jīng)常維修、耐火性能差。第二章 高層建筑的結(jié)構(gòu)類型高層建筑結(jié)構(gòu)的類別常采用兩種方法進(jìn)行分類，一種方法是根據(jù)主要結(jié)構(gòu)所用的材料或不同材料的組合進(jìn)行分類，由此可將結(jié)構(gòu)劃分為各種類型和類別；另一種是根據(jù)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型及其受力特性進(jìn)行分類，由此可將結(jié)構(gòu)劃分為各種結(jié)構(gòu)體系和類別。五、高層房屋中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其他專業(yè)設(shè)計(jì)關(guān)系更為密切由于高層房屋由開始的單一用途的房屋，如住宅、辦公樓旅館等向多種功能的房屋發(fā)展，甚至有的已成為一個(gè)綜合使用系統(tǒng)，例如芝加哥110層的西爾斯大廈。過大的側(cè)向變形會(huì)使隔墻、圍護(hù)墻以及它們的高級(jí)飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞，此外，也會(huì)使電梯因軌道變形而不能正常運(yùn)行。三、側(cè)移成為控制指標(biāo)與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。在圖中，a圖表示未考慮各柱差異壓縮時(shí)梁的彎矩分布，b圖表示各柱差異壓縮后梁的實(shí)際彎矩分布。有的資料表明，在美國，土建費(fèi)一般只占高層建筑總費(fèi)用的12%15%。高層建筑的測(cè)量放線應(yīng)保證主軸線放線準(zhǔn)確，樓層標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求，層間標(biāo)高、垂直度等偏差不超過規(guī)范要求。高層建筑中給水和排水管道的數(shù)量多、直徑大，進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)要給它們留出足夠的位置，并且要使檢修方便。高層建筑的用水可分為生活用水和消防用水，有時(shí)還有生產(chǎn)給水系統(tǒng)。雷電可以直接打擊在建筑物上，稱為直接雷擊。電梯的設(shè)置應(yīng)以方便、安全和經(jīng)濟(jì)為標(biāo)準(zhǔn)。高層建筑一旦失火，煙霧和火勢(shì)將沿著樓梯間、電梯間、各種電氣井、管道井和通風(fēng)管道迅速蔓延到其它各層。千篇一律的基座、塔身、尖頂?shù)娜问揭约胺胶凶印⒋笕狗?，只能給人以單調(diào)乏味的感覺。城市的面貌得到改變建筑是建筑師和各工種設(shè)計(jì)與施工人員勞動(dòng)的結(jié)晶。而如今在全國各地，各大、中、小城市及城鎮(zhèn)都建成了或正在建造大量的高層房屋建筑。二、公共建筑及綜合性建筑總高度超過24m者為高層（不包括高度超過24m單層主體建筑）。盡管如此，一些國家根據(jù)建筑類別、材料品種以及防火要求等因素，對(duì)高層建筑的層數(shù)或高度界線有自己的規(guī)定，表11所示為國外部分國家對(duì)高層建筑起始高度的規(guī)定情況。十層及十層以上或房屋高度超過28m的建筑結(jié)構(gòu)為高層建筑，十層以下除單層以外的其他建筑結(jié)構(gòu)為多層建筑。高層建筑朝高空發(fā)展可以少占用地面面積，因而節(jié)省了城市建設(shè)用地。由于建造高層建筑需要有較大的投資和需要運(yùn)用較高的科學(xué)技術(shù)手段以及現(xiàn)代化的設(shè)備，因此它又是一個(gè)國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)繁榮和科技進(jìn)步的標(biāo)志。對(duì)高層建筑而言，由于其高度較大，所受豎向何水平荷載都很大，如果設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周或處理不當(dāng)，容易使建筑物發(fā)生傾斜、破壞或倒塌。要設(shè)置電梯高層建筑中采用樓梯作為人和物上下的主要垂直運(yùn)輸通道是不合適的。我國目前還沒有對(duì)此作出明確規(guī)定。因此，高層建筑的避雷裝置不可忽視。有時(shí)當(dāng)城市給水管網(wǎng)的供水壓力不能滿足供水要求時(shí)，還需在高層建筑中設(shè)置水泵房進(jìn)行加壓。用于施工吊裝和垂直運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械要有足夠的高度和覆蓋面積，以保證施工的順利進(jìn)行。因此，在確定高層建筑繁榮方案時(shí)，應(yīng)該權(quán)衡各方面的因素，合理地選擇建筑物的層數(shù)與高度。豎向荷載 水平均布荷載 水平倒三角形荷載 式中 Ｗ － 建筑每米高度上的豎向荷載； q － 水平均布荷載；H － 建筑高度。據(jù)計(jì)算，中心鋼柱由于負(fù)荷面積大，截面尺寸小，重力荷載下的軸向壓縮變形，要比型鋼混混凝土剪力墻多260mm，這就要求該鋼柱在下料時(shí)總共要加長260mm，并需逐層加以調(diào)整。設(shè)計(jì)高樓結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，還要求結(jié)構(gòu)具有足夠的抗推剛度，使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi)。結(jié)構(gòu)的延性一般是指結(jié)構(gòu)破壞時(shí)的變形與結(jié)構(gòu)屈服時(shí)的變形的比值。這樣規(guī)模的大樓成為城市中的城市。由于鋼結(jié)構(gòu)具有以上優(yōu)良的力學(xué)特性和施工優(yōu)點(diǎn)，所以在高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的建造層數(shù)及總高度，均可高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在發(fā)展中國家和我國，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是高層建筑的主要類型。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱CFT結(jié)構(gòu)）是指在鋼管內(nèi)填充素混凝土所形成的組合結(jié)構(gòu)，由鋼管和混凝土組成。如我們常見的型鋼混凝土梁、柱，鋼混凝土組合梁，鋼管混凝土柱等，這些構(gòu)件都是由兩種材料，鋼和混凝土組成的，充分發(fā)揮了不同材料的長處。高樓結(jié)構(gòu)則不同，層數(shù)多，總重大，每個(gè)豎向構(gòu)件所負(fù)擔(dān)的重力荷載很大，而且水平荷載又在豎構(gòu)件中引起較大的彎矩、水平剪力和傾覆力矩。從用鋼量、面積利用系數(shù)、基礎(chǔ)費(fèi)用、工期等多方面的綜合經(jīng)濟(jì)效益來看，在高層建筑這一領(lǐng)域，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的差距正在縮小，即使在我國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)也存在著較大、較快發(fā)展的可能。由上述可知，兩類結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)自重比例為2：1，：1，這相當(dāng)于75層高的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑上部重力荷載，可等同于50層高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑。存在的主要問題鋼結(jié)構(gòu)是不耐火的結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土柱中的鋼管由于混凝土的約束效應(yīng)能夠抑制鋼管的局部屈曲，以及改善局部屈曲后的性能?！摴芑炷两Y(jié)構(gòu)的延性高、耗能容量大，耐震性能好，若因地震遭到損壞，修復(fù)、加固構(gòu)造也簡(jiǎn)單。——鋼管兼有縱向鋼筋和箍筋的功能，管內(nèi)無需設(shè)置鋼筋骨架，便于混凝土的澆灌，而且有利于采用先進(jìn)的泵灌頂升混凝土工藝。由于柱子內(nèi)加入了混凝土，柱子用鋼量一般較鋼結(jié)構(gòu)要少2060%。另外，對(duì)于地下室結(jié)構(gòu)還可以采用逆作業(yè)法施工，進(jìn)一步縮短工期。提高下部幾層的側(cè)向剛度。鋼骨混凝土有很好的防火能力，可避免采用昂貴的防火涂料。采用鋼管混凝土框架梁時(shí)，該梁的上下層縱向鋼筋要穿越十字形鋼骨柱在兩個(gè)方向上的腹板，梁柱節(jié)點(diǎn)處柱箍筋要穿越柱側(cè)24根鋼骨梁的腹板，構(gòu)造很復(fù)雜。鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)的施工特點(diǎn)，是常將混凝土核芯筒安排先行施工，隨后將筒體施工進(jìn)度也安排快于周邊鋼結(jié)構(gòu)的安裝，同時(shí)在鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)中的梁、柱采用鋼結(jié)構(gòu)，樓板結(jié)構(gòu)采用在壓型鋼板上澆筑混凝土。在水平地震作用下，由于鋼框架的抗推剛度遠(yuǎn)小于混凝土內(nèi)筒，鋼框架承擔(dān)的水平剪力除頂部幾層可為樓層剪力的15%～20%，中部及下部約為相應(yīng)樓層剪力的10%～15%。因此，宜在設(shè)計(jì)上采用適應(yīng)性較好的連接方法。目前常用的結(jié)構(gòu)單體主要有框架、支撐框架、剪力墻和筒體四種。它指在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中，部分為框架單體和部分為剪力墻單體（或筒體）組合而成的結(jié)構(gòu)體系。有時(shí)因使用和建筑上的要求會(huì)在某些局部缺柱或缺梁。它們的受力特點(diǎn)、計(jì)算模型及計(jì)算方法也各不相同。國內(nèi)外震害調(diào)查資料表明剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震能力較強(qiáng)，有時(shí)也稱抗震墻。在水平力作用下，不但平行于水平力作用方向的墻體或框架（稱腹板墻或腹板框架）起作用，而且垂直于水平力作用方向上的墻體或框架（稱翼緣墻或翼緣框架）也共同受力。所以剪力滯后對(duì)筒體受力是不利的。房屋高寬比是指房屋總高度與房屋底部順風(fēng)（地震）向的寬度的比值。（二）變形性質(zhì)水平荷載下框架的側(cè)移△之中，由梁、柱軸向變形所引起的側(cè)移分量△b所占比例較小，由梁、柱彎曲和剪切變形所引起的側(cè)移分量△s所占比例較大。鋼框架自身的各樓層抗推剛度（側(cè)向剛度）大體上是均勻變化的，然而，相對(duì)于地下室或基礎(chǔ)的巨大抗推剛度，框架底層的剛度顯得很弱，從地下結(jié)構(gòu)到底層框架，形成一個(gè)剛度突變。沿內(nèi)筒周邊及電梯井道和樓梯間等長隔墻部位?？稍O(shè)置支撐框架，因而形成一帶支撐框架的內(nèi)筒結(jié)構(gòu)，這種內(nèi)筒具有較大的抗側(cè)剛度。支持框架支撐框架與一般的豎向懸臂桁架在計(jì)算模型及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造上有著不同之處。中心支撐是指斜桿與橫梁及柱匯交于一點(diǎn)，或兩根斜桿與橫梁匯交于一點(diǎn)，也可與柱子匯交于一點(diǎn)，但匯交時(shí)均無偏心距。偏心支撐（1）偏心支持框架的類型和耗能梁段的構(gòu)成在支撐框架中對(duì)支撐斜桿與梁進(jìn)行偏心連接的設(shè)計(jì)意圖，是要構(gòu)成耗能梁段。（3）實(shí)現(xiàn)耗能梁段保護(hù)支撐不屈曲的思路實(shí)現(xiàn)耗能梁段保護(hù)支撐不屈曲的要求，可從兩方面調(diào)整這兩種構(gòu)件的承載力。但由于建筑布置的變化、層高的加大或結(jié)構(gòu)類型及結(jié)構(gòu)體系的改變，