【導(dǎo)讀】超過(guò)一定層數(shù)或高度的建筑將成為高層建筑。各國(guó)規(guī)定不一，且多無(wú)絕對(duì)、嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。高層，30層左右接近100m稱為高層建筑，而50層左右200m以上稱為超高層。高層建筑發(fā)展到今天已超過(guò)一個(gè)世紀(jì)。年，美國(guó)芝加哥建造了第一座10層的建筑，被認(rèn)為是現(xiàn)代高層建筑的開(kāi)端。利恒市召開(kāi)的國(guó)際高層建筑會(huì)議上，專門討論并提出高層建筑的分類和定義。一致，每層的高度從米～5米甚至更高都有可能。度，但前者是88層，后者卻有110層，相差22層之多。較大，因此，豎向結(jié)構(gòu)體系不但要承受與傳遞豎向荷載，還要抵抗側(cè)向力的作用，故豎向結(jié)構(gòu)也稱為抗側(cè)力體系。結(jié)構(gòu)，核心筒加復(fù)合巨型柱結(jié)構(gòu)。以復(fù)蘇，并得到前所未有的大發(fā)展，首先是在美國(guó)，高層建筑象雨后春筍般涌現(xiàn)，隨后歐洲、亞洲、澳洲以及其它。我國(guó)現(xiàn)代高層建筑起源于20世紀(jì)初的上海。落成，成為亞洲第一高樓。中心設(shè)計(jì)主樓共有127層，總高為632米，結(jié)構(gòu)高度為米。2）無(wú)梁式結(jié)構(gòu)：是由板和柱子組成實(shí)質(zhì)是種無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)。

　　

【正文】 梯井與邊梁， 組成一個(gè)空間構(gòu)架系統(tǒng)。 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 圖 34 廈門國(guó)際大廈 （ 4）深圳亞洲大酒店 深圳亞洲大酒店， 33 層，高 114． 1m，由中央核心筒和 3 個(gè)端筒組成巨型框架 4 根大柱，沿豎向每 6 層設(shè)置 12 根大轉(zhuǎn)換梁，如圖 35 所示。大轉(zhuǎn)換梁每一翼的 4 根梁截面為 +2 根 +，它們和上、下樓板一起形成的 I 形梁組成巨型框架梁。在大橫梁之間，用較小斷面的梁、柱形成五層小框架，它只承受樓面框架上傳來(lái)的垂直荷載，再把它們傳給大橫梁，并不參加抵抗水平力。每六層中有一層無(wú)柱，形成使用上需要的 大空間。 圖 35 深圳亞洲大酒店 2. 設(shè)計(jì)實(shí)例 工程概況 南京電信局鼓樓多媒體綜合樓位于南京市鼓樓市民廣場(chǎng)北側(cè)，東鄰安仁街12m、北距大鐘亭路 12m、西側(cè)緊貼原有五層通信機(jī)房 (圖 36)?；孛娣e 2340 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 平方米，建筑物占地面積 2020 平方米。主樓地下二層、地上三十一層，層高四至六米不等，地面以上結(jié)構(gòu)高度 。使用功能分布為：地下二層為設(shè)備用房，地下一層為平戰(zhàn)結(jié)合六級(jí)人防 (平時(shí)作為汽車庫(kù) )，地上一至四層為電信新產(chǎn)品展示超市，五層為空中花園，七至十八層為通訊機(jī)房及配套輔助設(shè)備用房，二十一至二十九 層為辦公用房及計(jì)算機(jī)中心，十二、十九、三十層為全省目前最大的專用電視電話會(huì)議室，六、十三、二十層為輔助設(shè)備及防火避難層。建筑面積 萬(wàn)平方米。主、裙樓之間設(shè)縫形成兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，主樓采用巨型框架結(jié)構(gòu)體系、裙樓采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。南京市建筑設(shè)計(jì)研究院于 1998年至 2020 年完成設(shè)計(jì)。 圖 36 平面圖 為何選用巨型框架結(jié)構(gòu)體系 該工程采用巨型框架結(jié)構(gòu)體系原因有三： l、電信生產(chǎn)樓內(nèi)部安裝無(wú)人值班通訊傳輸定型設(shè)備，要求 “ 平面方正、開(kāi)闊 (大柱網(wǎng) )，沿豎向結(jié)構(gòu)平面布置力求一致，高層建筑中結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 體邊置以便設(shè)備排放 ” ，現(xiàn)主樓占地范圍僅 30m30m，采用簡(jiǎn)體四角設(shè)置方案； 業(yè)主要求設(shè)置兩個(gè)大型電視電話會(huì)議室，力求無(wú)柱空間最大化； 地下車庫(kù)雙車道出入口只能設(shè)置在大鐘亭路，新建主樓與原五層話務(wù)樓之間，因車道寬度及轉(zhuǎn)彎半徑，主樓柱落地受到限制。 經(jīng)建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)密切配合，分別于六、十三、二十及頂層 (輔助功能層 )設(shè)置四道桁架層，桁架與四角簡(jiǎn)體形成巨型框架結(jié)構(gòu)體系。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 抗震設(shè)防 根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》 (GB50223—95)中第 條之規(guī)定，該建筑抗震設(shè)防分類為乙類 ；按該標(biāo)準(zhǔn)第 條要求：地震作用應(yīng)按南京地區(qū)地震設(shè)防烈度七度計(jì)算，抗震構(gòu)造措施提高一度按八度考慮處理。 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 結(jié)構(gòu)布置 1）結(jié)構(gòu)平面布置 樓層平面為規(guī)則的長(zhǎng)方形，尺寸為 (xy)；基礎(chǔ)埋置深度 (約H/10)，結(jié)構(gòu)高寬比 ；四角設(shè)置四個(gè)大小相同的鋼筋混凝土筒體 ()，內(nèi)置電梯、疏散樓梯、衛(wèi)生間及設(shè)備管井；筒體之間一般樓蓋為普通鋼筋混凝土有梁樓蓋、桁架層樓蓋為鋼骨混凝土有梁樓蓋 (圖 37)。 圖 37 樓蓋平面圖 2）結(jié)構(gòu)豎向布置 沿豎向由四 角筒與四道桁架層形成巨型框架結(jié)構(gòu)稱為主結(jié)構(gòu)或一級(jí)結(jié)構(gòu)，各道桁架之間五至九層框架結(jié)構(gòu)為次結(jié)構(gòu)或二級(jí)結(jié)構(gòu)；次結(jié)構(gòu)承受各自范圍樓面垂直載荷及所在位置水平力作用，并將之傳遞給主結(jié)構(gòu)；主結(jié)構(gòu)承受全部豎向及水平作用。主、次結(jié)構(gòu)受力明確，傳力途徑合理、簡(jiǎn)明。 結(jié)構(gòu)整體分析 1）抗震等級(jí)劃分 主結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土抗震墻抗震等級(jí)為一級(jí)，桁架構(gòu)件抗震等級(jí)為一級(jí)；次結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)為三級(jí)。 2）樓面均布活荷載 通訊機(jī)房 ，其輔助設(shè)備用房 13kN/m2，辦公及計(jì)算機(jī)中心 。3）主要構(gòu)件幾何尺寸及混凝 土強(qiáng)度等級(jí) 主結(jié)構(gòu)：四角筒見(jiàn)表 l，桁架構(gòu)件見(jiàn)表 2。桁架桿件混凝土強(qiáng)度等級(jí)在不同標(biāo)高處詳表 l。次結(jié)構(gòu)：混凝土強(qiáng)度等級(jí)在不同標(biāo)高處詳表 l，構(gòu)件幾何尺寸：框架柱 600900，框架梁 400900。 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 地震作用計(jì)算 結(jié)構(gòu)分析按七度地震設(shè)防烈度， II 類場(chǎng)地。采用薄壁理論的三維桿系結(jié)構(gòu)有限元分析軟件 TBSA和殼元理論的三維組合結(jié)構(gòu)有限元分析軟件 SATWE分別進(jìn)行計(jì)算比較，主要計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 3。計(jì)算中考慮彎扭耦聯(lián)及模擬施工，并進(jìn)行了桁架與角筒連接鉸接與剛接的計(jì)算分析比較。 因該結(jié)構(gòu)為超限高層，要求采用時(shí)程 分析進(jìn)行輔助計(jì)算，時(shí)程分析所選用的地震波為 ELcentro、 Taft 及中國(guó)建筑科學(xué)研究院抗震所根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)情況提供的場(chǎng)地可能產(chǎn)生的三條地震波。 從 TBSA、 SATWE 及時(shí)程分析的結(jié)果得出結(jié)論：該結(jié)構(gòu)體系抗震性能較好，抗扭轉(zhuǎn)剛度較大，扭轉(zhuǎn)影響較小；無(wú)論桁架與角筒采用鉸接或剛接連接，其影響不明顯；時(shí)程分析表明，桁架相鄰層剪力明顯突變，但位移控制較好，設(shè)計(jì)中應(yīng)針對(duì)此現(xiàn)象采取相應(yīng)構(gòu)造措施。 主結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選型與設(shè)計(jì) l）四角筒選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，軸壓比控制在 以內(nèi)，并在筒體四角內(nèi)設(shè)置 “ 十字形 ” 鋼柱，以增加 其延性。 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 2）桁架承受次結(jié)構(gòu)傳來(lái)的巨大豎向荷載，要求其腹桿布置合理、受力直接。結(jié)合樓面交通功能要求，采用圖 38 所示的結(jié)構(gòu)形式：邊區(qū)兩根斜腹桿中，內(nèi)斜腹桿為壓桿，承受次結(jié)構(gòu)傳來(lái)的大部分垂直荷載：外斜腹桿為拉桿與中部斜腹桿共同承受次結(jié)構(gòu)傳來(lái)的少部分垂直荷載，水平力作用下中部斜腹桿受力拉、壓交替。計(jì)算結(jié)果表明若選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，桿件截面尺寸及配筋量均較大，邊節(jié)點(diǎn)區(qū)構(gòu)件縱筋多向立體交匯 (水平、豎向、斜向 )，現(xiàn)場(chǎng)施工無(wú)法穿筋及澆搗混凝土。經(jīng)分析比較，選用鋼骨混凝 177。構(gòu)件，內(nèi)置 “ 工字形 ” 鋼骨，降低節(jié)點(diǎn)處理難度，方便現(xiàn) 場(chǎng)施工。 3）鋼骨混凝土桁架與四角簡(jiǎn)內(nèi) “十字型 ”鋼柱連接，形成鋼骨混凝土巨型框架，確保主結(jié)構(gòu)受力安全，并使其延性得以提高。 圖 38 桁架結(jié)構(gòu)形式 3． 5 概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用 l）強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件：主結(jié)構(gòu)為角筒與四道桁架組成的 “四層 ”巨型框架結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中將桁架層及其上、下相鄰層筒壁加厚，混凝土抗震墻內(nèi)配筋適當(dāng)提高，確?！?巨型節(jié)點(diǎn) ” 受力安全。 2）耗能梁段的應(yīng)用：每榀桁架上弦中節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為帶耗能連梁段的偏心斜撐式，箍筋在耗能段加密，在水平力作用下具有良好的延性和消能能力。 3）增強(qiáng)桁架層樓面剛度：主結(jié)構(gòu) “ 框架梁 ” 一桁 架層剛度相對(duì)于次結(jié)構(gòu)而言很大，局部形成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，設(shè)計(jì)中將桁架層樓板厚度提高為 200。 七、發(fā)展新趨勢(shì) 巨型框架結(jié)構(gòu)是一種新型的的剛度很大的抗側(cè)力體系，帶大開(kāi)間的巨型框架結(jié)構(gòu)在保持巨型框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，豐富了建筑功能的布置。理論研究和實(shí)踐工程都證明了巨型框架結(jié)構(gòu)有著非常美好的發(fā)展前景： （ 1）特別適合于城市高層和超高層建筑，在保證結(jié)構(gòu)的整體性和剛度的同時(shí)，又豐富了結(jié)構(gòu)的建筑功能的布置，并節(jié)約了材料，具有很好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 同濟(jì)大學(xué)土木工程 學(xué) 院 結(jié)構(gòu)選型 （ 2）特別適合于城市舊城區(qū)的改造工程?？梢栽诓挥绊懺薪ㄖδ苷Ｊ褂们闆r下對(duì)原 有的建筑物進(jìn)行增層改造，特別是對(duì)于用地較為緊張的城市市區(qū)的舊房改造，在形成具有一定抗震能力的高層建筑物的同時(shí)，又美化了城市環(huán)境，是一種非常經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的改造方法。 （ 3）對(duì)于巨型框架結(jié)構(gòu)的理論研究，我國(guó)的科技工作者已經(jīng)進(jìn)行了不少理論和實(shí)驗(yàn)研究，并通過(guò)實(shí)際工程實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證。在不久的將來(lái)，隨著我國(guó)巨型框架結(jié)構(gòu)理論的進(jìn)一步完善和工程實(shí)例的增加，一定可以早日編制出我國(guó)的巨型框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范。 八、參考文獻(xiàn) [1] 梁偉杰．帶大開(kāi)間巨型框架結(jié)構(gòu)的受力性能分析： [D]．太原：太原理工大學(xué)，2020 [2] 廖超 ．鋼筋混凝土巨型框架結(jié)構(gòu)受力性能分析： [D]．長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)， 2020， [3] 夏長(zhǎng)春 江韓 左江．鋼骨砼巨型框架結(jié)構(gòu)體系工程應(yīng)用實(shí)例 [C]．第十八屆高層建筑結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集． 2020 [4] 沈祖炎，陳榮毅．巨型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展： [J]．同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ) ，2020 [5] 張曉雷．巨型框架結(jié)構(gòu)研究綜述： [J]．四川建材， 2020（ 2） [6] 曾福英，賀萍．巨型鋼框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)析： [J]．河南建材， 2020（ 4）