【正文】 體系（一）結(jié)構(gòu)體系的組成由兩個(gè)以上的同心框筒所組成的結(jié)構(gòu)體系，稱為筒中筒體系。鋼結(jié)構(gòu)筒中筒體系是框筒體系的一個(gè)分支，兩者的力學(xué)特性基本相同。相對(duì)于框筒體系，筒中筒體系在結(jié)構(gòu)布置方面的不同點(diǎn)就是利用樓面中心部位服務(wù)性面積的可封閉性，將該部位的承重框架換成由密柱深梁所組成的內(nèi)框筒。內(nèi)、外筒的結(jié)合便形成筒中筒體系。外筒，通常都是由密柱深梁組成的鋼框筒；某些情況下，外框筒的部分區(qū)段可能被豎向支撐所代換。內(nèi)筒，可以是由密柱深梁組成的鋼框筒，也可以是在鋼框架間嵌置預(yù)制鋼筋混凝土墻板所組成。或者縱向是密柱深梁的鋼框筒，橫向是鋼框架加嵌置預(yù)制鋼筋混凝土墻板。在內(nèi)框筒的某個(gè)開間內(nèi)增設(shè)豎向支撐，也是提高整個(gè)結(jié)構(gòu)體系抗剪能力的有效措施。位于高烈度區(qū)的樓房，為了提高墻板與鋼框架同步工作的程度，墻板意采用帶肋鋼板、帶豎縫鋼筋混凝土墻板或內(nèi)埋鋼支撐的型鋼混凝土墻板。為了改善外框筒的嚴(yán)重剪力滯后效應(yīng)，提高外框筒的整體抗彎能力，可沿房屋高度每隔15層左右，順內(nèi)框筒的若干榀橫向框架所在平面，各設(shè)置一道剛性伸臂桁架（剛臂），與外框筒長邊鋼柱相連接。（二）構(gòu)件變形屬性框筒束體系（一）結(jié)構(gòu)體系的組成由兩個(gè)以上框筒連為一體形成的框筒束及其內(nèi)部承重框架所組成的結(jié)構(gòu)體系，稱為框筒束體系。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)建筑場地形狀、周圍環(huán)境和建筑布置的要求?？蛲彩部赡苁?，以一個(gè)平面尺寸較大的框筒為基礎(chǔ)，在其內(nèi)部增設(shè)一榀以上的腹板框架所構(gòu)成。增設(shè)的內(nèi)部腹板框架可以是：密柱深梁型框架；稀柱淺梁型框架加墻板；一片豎向支撐；三者的組合體。框筒束的任一框筒單元，可以根據(jù)各層樓面面積的實(shí)際需要，在任意高度處中止，而不會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的完整性。不過，在某一高度中止的框筒單元的頂層，應(yīng)沿整個(gè)框筒束的周邊設(shè)置一圈桁架，形成剛性環(huán)梁。為了減小框筒束的剪力滯后效應(yīng)，也可以在頂層及每隔2030層的設(shè)備層或避難層，沿框筒束的各榀內(nèi)、外框架，設(shè)置整個(gè)樓層高的桁架，形成剛性環(huán)梁。（二）受力特點(diǎn)水平荷載下的框筒束，水平剪力由平行于剪力方向的各榀內(nèi)、外腹板框架承擔(dān)，傾覆力矩則由各榀腹板框架和翼緣框架共同承擔(dān)?？蛲彩鱾€(gè)框筒單元內(nèi)部的框架柱，僅承擔(dān)其荷載從屬面積范圍內(nèi)的豎向荷載。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。傾覆力矩使框筒束腹板框架、翼緣框架的各層窗裙梁中產(chǎn)生豎向剪力，若窗裙梁截面高度較小而產(chǎn)生較大豎向剪彎變形時(shí)，將導(dǎo)致框筒束的剪力滯后效應(yīng)，使各框架柱的軸力呈曲線分布，而不再與各根鋼柱到框筒束水平截面中和軸的距離成正比。（三）設(shè)計(jì)要點(diǎn)框筒束中每個(gè)子框筒的邊長不應(yīng)超過45m。采用框筒束體系的樓房，房屋的高寬比不應(yīng)小于4。采用密柱深梁型框架組成的框筒束。窗裙梁應(yīng)采用實(shí)腹式工形梁，（柱凈距的1/4左右）?？蛲仓舨捎镁哂袕?qiáng)、弱軸的H形、矩形截面鋼柱時(shí)，應(yīng)將柱的強(qiáng)軸方向（H形柱的腹板方向）置于所在框架的平面內(nèi)。外圈框筒內(nèi)部的縱、橫向腹板框架，部分或全部采用豎向支撐代換時(shí)，該支撐應(yīng)具有同等的抗推剛度和水平承載力?？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。五、巨型支撐外筒體系六、巨型框架體系第三節(jié) 鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)的各類結(jié)構(gòu)體系一、鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及體系類別鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)是指由鋼框架、鋼支撐框架、混合框架，或鋼框筒、混合框筒與鋼筋（或鋼骨）混凝土核芯筒（或剪力墻）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?；旌峡蚣芑蚧旌峡蛲彩侵赣山M合柱與鋼梁或組合梁組成的框架或框筒。組合柱是指由鋼和混凝土組合而成并共同受力的柱，包括鋼骨混凝土柱和鋼管混凝土柱。組合梁是指由鋼和混凝土組合而成并共同受力的梁，包括鋼骨混凝土梁和鋼混凝土組合梁，后者是由混凝土板與鋼梁組合而成并共同工作的梁。鋼骨混凝土核芯筒（剪力墻）是指由鋼筋混凝土和鋼骨架組成并共同受力的筒（剪力墻）。雙重抗側(cè)力體系是指由兩種受力、變形性能不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元組成并共同承受水平地震作用的結(jié)構(gòu)體系。例如，框架剪力墻，框架核芯筒，筒中筒等體系，其中框架部分承受的地震層剪力應(yīng)符合規(guī)程中雙重抗側(cè)力體系的規(guī)定。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。高層建筑混合結(jié)構(gòu)的最大適用高度（m）結(jié)構(gòu)類型非抗震設(shè)防抗震設(shè)防烈度6789混合框架結(jié)構(gòu)鋼梁鋼骨（鋼管）混凝土柱鋼骨混凝土梁鋼骨混凝土柱6055453525鋼梁鋼筋混凝土柱50504030—雙重抗側(cè)力體系鋼框架鋼筋混凝土剪力墻鋼框架鋼骨混凝土剪力墻1601801501701301501101205050混合框架鋼筋混凝土剪力墻混合框架鋼骨混凝土剪力墻1802001701901501601201305060鋼框架鋼筋混凝土核芯筒鋼框架鋼骨混凝土核芯筒2102302002201601801201307070混合框架鋼筋混凝土核芯筒混合框架鋼骨混凝土核芯筒2402602202401902101501607080筒中筒鋼框筒鋼筋混凝土內(nèi)筒混合框筒鋼筋混凝土內(nèi)筒28026021016080鋼框筒鋼骨混凝土內(nèi)筒混合框筒鋼骨混凝土內(nèi)筒30028023017090非雙重抗側(cè)力體系鋼框架鋼筋（鋼骨）混凝土核芯筒混合框筒鋼筋（鋼骨）混凝土核芯筒160120100——注：當(dāng)混合框架中柱采用鋼管混凝土或鋼框架采用支撐框架時(shí)，高度限值在有可靠依據(jù)時(shí)可適當(dāng)放寬。房屋高度指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的水箱、電梯機(jī)房、構(gòu)架等高度。混合框架和鋼骨混凝土剪力墻（核芯筒）中的鋼骨或鋼管的延伸高度，不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)總高度的60%。平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或Ⅳ類場地上的結(jié)構(gòu)，最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低。上述最大適用高度不是理論數(shù)據(jù)，由實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)決定。超過后要進(jìn)行超限審查：看是否經(jīng)濟(jì)。因?yàn)橐郧盁o此經(jīng)驗(yàn)，審查一下計(jì)算、設(shè)計(jì)的是否細(xì)致，是否有未考慮到的問題。二、鋼框架混凝土內(nèi)筒(或剪力墻)體系體系構(gòu)成鋼框架混凝土內(nèi)筒體系是由外側(cè)的鋼框架和混凝土內(nèi)筒構(gòu)成的。鋼框架與混凝土內(nèi)筒之間的跨度一般為8～12m，并采用兩端鉸接的鋼梁，或一端與鋼框架柱剛接相連，另一端與內(nèi)筒鉸接相連的鋼梁。內(nèi)筒內(nèi)部應(yīng)盡可能布置電梯間及樓梯間等公用設(shè)施用房，以擴(kuò)大內(nèi)筒的平面尺寸，減小內(nèi)筒的高寬比，增大內(nèi)筒的側(cè)向剛度。鋼框架混凝土剪力墻體系常用于無較大內(nèi)筒的高層建筑?；炷良袅裳乜v向及橫向分散布置成片狀、L或T形狀等。對(duì)樓梯間及電梯間可形成小筒并與上述的剪力墻構(gòu)成主要的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。沿建筑周邊應(yīng)形成剛接連接的鋼框架。在建筑周邊的里側(cè)可布置成梁柱剛接的鋼框架，也可布置成梁、柱鉸接相連的結(jié)構(gòu)，使它僅承擔(dān)豎向荷載。鋼框架混凝土內(nèi)筒體系的樓面結(jié)構(gòu)，在鋼框架與混凝土內(nèi)筒之間常采用在鋼梁上鋪設(shè)壓型鋼板，再在該鋼板上澆筑混凝土樓板，以加快施工速度。混凝土內(nèi)筒里側(cè)常采用普通鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)筒的施工進(jìn)度先于外鋼框架的安裝，采用這類梁板結(jié)構(gòu)不至于影響總進(jìn)度。當(dāng)混凝土內(nèi)筒采用大模板或滑模施工時(shí)，也宜考慮采用同內(nèi)筒外側(cè)的樓板結(jié)構(gòu)做法。鋼框架混凝土剪力墻體系的樓面結(jié)構(gòu)，宜均采用鋼梁上鋪設(shè)壓型鋼板的做法，以避免采用支模施工方法和影響施工進(jìn)度。上述兩種體系的柱子可采用箱形截面或焊接H型鋼，采用焊接H型鋼時(shí)，宜使H型鋼的強(qiáng)軸方向?qū)?yīng)柱彎矩較大的方向。鋼梁可采用熱軋H型鋼或焊接H型鋼。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。在水平荷載作用下，混凝土內(nèi)筒（或剪力墻）是主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，經(jīng)樓板變形協(xié)調(diào)后，鋼框架承擔(dān)少量的水平剪力，混凝土內(nèi)筒（或剪力墻）既承擔(dān)大部分傾覆力矩又承擔(dān)大部分水平剪力。由于混凝土內(nèi)筒（或剪力墻）的變形曲線是彎曲型的，而鋼框架是呈剪切型的，因此，經(jīng)樓板的變形協(xié)調(diào)后，鋼框架在頂部的水平剪力將大于下部。如上所述，這類結(jié)構(gòu)體系在地震動(dòng)的持續(xù)作用下，混凝土內(nèi)筒（或剪力墻）進(jìn)入彈塑性階段后，墻體產(chǎn)生裂縫，側(cè)向剛度急劇下降，致使鋼框架要承擔(dān)比彈性階段更大的傾覆力矩和水平剪力，也即對(duì)鋼框架設(shè)計(jì)時(shí)，要加大其彈性階段所承受的水平剪力。三、帶伸臂桁架的鋼框架混凝土內(nèi)筒體系（一）體系構(gòu)成帶伸臂桁架的鋼框架混凝土內(nèi)筒體系得構(gòu)成，與帶伸臂桁架的鋼框架內(nèi)筒體系基本相同，但由于伸臂桁架需與混凝土剪力墻相連，其連接構(gòu)造要求有所不同。伸臂桁架也常置于高層建筑的設(shè)備層或避難層中。伸臂桁架的平面位置，應(yīng)置于混凝土內(nèi)筒中側(cè)向剛度較大的剪力墻平面內(nèi)。對(duì)應(yīng)伸臂桁架的樓層中，可設(shè)置腰桁架或帽桁架，相應(yīng)的形成水平加強(qiáng)層。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。水平加強(qiáng)層的最佳位置及設(shè)置的樓層數(shù)，宜通過計(jì)算和優(yōu)化后確定。與伸臂桁架相連的剪力墻平面內(nèi)，宜設(shè)置藏于墻內(nèi)的暗桁架，暗桁架的兩端設(shè)置暗柱，以便于與伸臂桁架連接，更重要的是使伸臂桁架桿端力的傳傳遞保持連續(xù)性，也避免桿端部位的墻體中產(chǎn)生應(yīng)力集中。（二）受力特性鋼框架混凝土內(nèi)筒體系中設(shè)置伸臂桁架及腰桁架的目的，與帶伸臂桁架的鋼框架內(nèi)筒體系是相同的，即欲利用外框架的側(cè)向剛度及所產(chǎn)生的反向力矩，提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，減小水平位移、減小內(nèi)筒所承擔(dān)的傾覆力矩等。但由于混凝土內(nèi)筒自身的側(cè)向剛度較大（相當(dāng)于鋼框架），因此在利用伸臂桁架迫使鋼框架柱與混凝土內(nèi)筒共同工作時(shí)，對(duì)提高結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度和減小水平位移等的效果可能并不顯著，不如鋼結(jié)構(gòu)的框架內(nèi)筒體系那樣見效。因此，鋼框架內(nèi)筒體系基本中采用伸臂桁架時(shí)宜作計(jì)算比較。四、巨柱框架混凝土內(nèi)筒體系第四節(jié) 鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的各類結(jié)構(gòu)體系一、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及體系類別二、組合式框架混凝土內(nèi)筒(或剪力墻)體系三、組合式框架鋼骨凝土內(nèi)筒體系四、組合式外筒體系第五節(jié) 結(jié)構(gòu)體系的適用范圍1．結(jié)構(gòu)材料用量2．建筑內(nèi)部空間3．適用房屋高度第六節(jié) 結(jié)構(gòu)體系的選定進(jìn)行實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，常需綜合考慮很多因素，由此進(jìn)行深入的方案比較，在優(yōu)化過程中確定其適宜的結(jié)構(gòu)體系。優(yōu)化過程中宜考慮的主要因素包括：要適應(yīng)地震區(qū)和非地震區(qū)的不同要求要適應(yīng)建筑高度和建筑高寬比要適應(yīng)建筑使用功能的要求要慎重考慮使用特厚鋼板著重對(duì)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較第四章 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)材料第一節(jié) 結(jié)構(gòu)鋼材一、鋼材的分類鋼材的種類常按不同的用途、化學(xué)成分及生產(chǎn)工藝等進(jìn)行分類。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。按化學(xué)成分的碳及合金元素分類按化學(xué)成分的硫及磷含量分類按煉鋼爐爐種分類按煉鋼爐爐種分類時(shí)，有平爐鋼、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼、堿性側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼按澆注時(shí)脫氧程度及方法分類二、鋼材的力學(xué)性能鋼材的力學(xué)性能（或稱機(jī)械性能）主要是指標(biāo)準(zhǔn)條件下的屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長率、沖擊試驗(yàn)和冷彎試驗(yàn)，以及對(duì)于厚鋼板的厚度方向（Z向）受拉試驗(yàn)的斷面收縮率等。三、影響鋼材材質(zhì)的主要化學(xué)成分影響鋼材材質(zhì)的主要化學(xué)成分為碳C、錳Mn、硅Si、釩V、硫S及磷P等，故在材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中均予以限量。此外，鋼熔融時(shí)從空氣或水分子分解進(jìn)入鋼液中的氧、氮、氫等有害氣體。Q235鋼、Q345鋼、Q235GJ鋼、Q345GJ鋼的化學(xué)成分限量分別見相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。四、Q235鋼、Q345鋼、Q235GJ鋼、Q345GJ鋼的質(zhì)量等級(jí)和保證項(xiàng)目Q235鋼的質(zhì)量等級(jí)和保證項(xiàng)目Q345鋼的質(zhì)量等級(jí)和保證項(xiàng)目Q235GJ鋼的質(zhì)量等級(jí)和保證項(xiàng)目Q345GJ鋼的質(zhì)量等級(jí)和保證項(xiàng)目第二節(jié) 鋼材的選用一、通用要求為保證承重結(jié)構(gòu)的承載能力及防止在一定條件下出現(xiàn)脆性破壞，高層建筑中的承重構(gòu)件和承力構(gòu)件（豎向支撐等），其鋼材牌號(hào)和材性的選定，應(yīng)符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并應(yīng)符合下列要求：考慮結(jié)構(gòu)的重要性、荷載特征、結(jié)構(gòu)形式、連接方法、鋼材厚度、環(huán)境溫度和構(gòu)件所處部位等情況的不同要求；鋼材的抗拉強(qiáng)度、伸長率、屈服強(qiáng)度、強(qiáng)屈比、冷彎試驗(yàn)、沖擊韌性等各項(xiàng)指標(biāo)合格；硫、磷的含量低于限值。二、焊接結(jié)構(gòu)附加要求含碳量：鋼材的含碳量不應(yīng)超過焊接性能所規(guī)定的限值。斷面收縮率（1）厚度較大的鋼板，在軋制過程中存在著各向異性。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。（2）采用焊接連接的梁柱節(jié)點(diǎn)和支撐節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的約束較強(qiáng)。當(dāng)鋼板厚度等于或大于40mm，并承受沿板厚方向的拉力作用時(shí)（包括強(qiáng)約束節(jié)點(diǎn)因焊縫收縮引起的拉應(yīng)力），為防止鋼材的層狀撕裂，而采用Z向鋼時(shí)，應(yīng)附加受拉試件板厚方向截面收縮率不小于Z15級(jí)規(guī)定的要求。（3）根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《厚度方向性能鋼板》GB/T5313的規(guī)定，Z向性能級(jí)別為Z15級(jí)的鋼板性能應(yīng)符合下列要求：截面收縮率單個(gè)試樣值和三個(gè)試樣平均值，應(yīng)分別不小于10%和15%；硫的含量（熔煉分析）%。過多的