【正文】 該方案的建筑基本情況同鋼結(jié)構(gòu)方案，如層數(shù)、層高、使用活荷載、樓板厚度、墻體厚度等，僅在結(jié)構(gòu)布置上將鋼柱和鋼梁替換成混凝土梁柱，并按混凝土結(jié)構(gòu)計算的參數(shù)[30]，其他層柱混凝土強度等級為C25，各層梁板混凝土強度等級為C20，框架柱軸壓比按照規(guī)范[20]，計算分析采用SATWE高層分析軟件。RatioDx，RatioDy一最大層間位移與平均層間位移的比值。Max(X)，Max(Y)一x，Y方向的節(jié)點最大位移。Tower一塔號。Vy—Y向地震作用下結(jié)構(gòu)的樓層剪力。staticFx— 靜力法X向的地震力。Tower一塔號?；炷两Y(jié)構(gòu)有調(diào)幅主要基于混凝土是一個彈塑性材料，是帶裂縫工作的，其內(nèi)力分析是按照彈性進(jìn)行的，合理的調(diào)幅會使分析更切合實際。(5)由于鋼框架的側(cè)向剛度較柔，在風(fēng)荷載或水平地震作用下將產(chǎn)生較大的水平位移，故考慮P一△效應(yīng)[21]，鋼柱計算長度系數(shù)按有側(cè)移考慮。不考慮雙向地震作用。具體二層結(jié)構(gòu)布置詳見圖3一1所示。第三章 計算分析及比較本章對本案例進(jìn)行了鋼結(jié)構(gòu)計算分析，并選取了現(xiàn)在使用廣泛的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為參照進(jìn)行比較.結(jié)構(gòu)布置本案例鋼構(gòu)件采用Q345鋼，為熱軋型鋼，梁柱剛接，采用栓焊混合連接。當(dāng)有非燃燒體的圍護(hù)或分隔構(gòu)件與鋼構(gòu)件處于同一軸線時，可利用非燃墻體本身為鋼構(gòu)件提供防火保護(hù)，而不需另做防火保護(hù)層。例如，將鋼柱、鋼梁包在兩片墻之間的空隙里。暴露在火中的鋼結(jié)構(gòu)，防止溫度過高的有效的方法是將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計成空心構(gòu)件并充滿冷卻水。厚型涂料組份顆粒較大，涂層外觀不平整，大多用于結(jié)構(gòu)隱蔽工程。另外也可以用各種不燃砌塊砌筑在鋼材周圍，金屬套柱外包等。被動防火措施主要是指開發(fā)和應(yīng)用建筑耐火鋼，改善鋼結(jié)構(gòu)本身的耐火性能，并且對鋼構(gòu)件的防火保護(hù)采取以下措施: (1)外包層。 《廣播電視工程設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》(CYJ133一88)規(guī)定，塔樓的析架、梁等承重構(gòu)件，如用金屬結(jié)構(gòu)時，應(yīng)加防火保護(hù)層，使其達(dá)到耐火極限2小時的要求。鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)要求我國現(xiàn)行建筑和企業(yè)等設(shè)計防火規(guī)范中均規(guī)定，為了保障人身和財產(chǎn)安全，貫徹“預(yù)防為主、防消結(jié)合”的消防工作方針，防止和減少火災(zāi)危害，需采取行之有效的先進(jìn)防火技術(shù)，做到促進(jìn)生產(chǎn)，保障安全，方便使用，經(jīng)濟合理。因鋼結(jié)構(gòu)建筑跨度大、門窗多、內(nèi)部空氣流通好，一旦發(fā)生火災(zāi)，蔓延途徑多，火勢發(fā)展快，燃燒猛烈，極易在強大氣流的作用下，形成大面積火災(zāi)。普通建筑用鋼材(通常為Q235或Q345)，在全負(fù)荷狀態(tài)下失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為500℃左右，普通火場溫度達(dá)800℃一1000℃，一般在300℃~400℃時鋼材強度就開始迅速下降。(2)與現(xiàn)澆混凝土板相比，平面內(nèi)的整體剛度較差，SP板之間是用細(xì)石混凝土或砂漿灌板縫的方式來連為一體的，質(zhì)量不易保證。(4)施工安裝快捷，縮短施工期。建筑上布局靈活，造型美觀，設(shè)計多樣化。以SP空心板做為樓蓋有以下一些優(yōu)點:(1)跨度大、承載力高。壓型金屬板體系的蒙皮效應(yīng)。(4)施工時可起增強鋼梁側(cè)向穩(wěn)定性作用，在組合樓板中壓型鋼板可以作受拉鋼筋使用。梁上混凝土不參與鋼梁的受力，按普通混凝土樓板計算承載力。也考慮混凝土樓板與鋼梁共同工作，鋼板被加工成可以與混凝土之間機械咬合的形狀。雖然這種溫度產(chǎn)生的拉應(yīng)變遠(yuǎn)達(dá)不到材料的極限拉應(yīng)變，但周而復(fù)始，與鋼材連接的混凝土樓板就會可能產(chǎn)生看不見的微小裂縫，繼而發(fā)展成可見的裂縫。(4)樓板混凝土的硬化需要較長的時間，對工期的影響較大。(4)不受房間形狀的限制，開洞方便，便于設(shè)備和管道的垂直鋪設(shè).(5)取消了壓型鋼板，減少了用鋼量。樓蓋的做法有很多種，目前在多層鋼結(jié)構(gòu)中，最常用的樓蓋有以下幾種:現(xiàn)澆整體混凝土樓蓋是結(jié)構(gòu)設(shè)計中最常用的一種樓板，也是設(shè)計及施工人員最為熟悉的一種結(jié)構(gòu)形式。只是由于是民用建筑，門窗位置不能設(shè)支撐，并且外墻部分設(shè)支撐也會影響美觀，所以如果可以不設(shè)支撐就不設(shè)支撐。在這方面，跟其他結(jié)構(gòu)相比，純鋼結(jié)構(gòu)是一個很好的選擇:施工速度快，可以大大提高資金的投資效益。應(yīng)具備必要的抗震承載能力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。當(dāng)施工工期要求較短時，宜采用純鋼結(jié)構(gòu)體系。一般來說，結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)剛度越大，工程造價也越高。如果房屋內(nèi)部設(shè)有較大空間，采用框架一剪力墻體系或框架一筒體體系則能很好地解決這一問題，因為剪力墻和筒體幾乎承擔(dān)了全部水平荷載，框架體系基本上僅承擔(dān)豎向荷載，同樣截面條件下所提供的空間比純框架體系大。如果立面不規(guī)則，如立面有突變或結(jié)構(gòu)存在薄弱層，結(jié)構(gòu)剛度存在突變，不利于抗震，需要調(diào)整對應(yīng)層的抗側(cè)剛度，往往采用混合結(jié)構(gòu)體系。如有電梯、管道井，也可結(jié)合選用框架一核心筒體系。(1)房屋荷載 ，特別是風(fēng)荷載和地震作用。盡可能縮短制造、安裝時間，節(jié)約勞動工日?？拐鹦阅艽M(jìn)一步研究。結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點其主要優(yōu)點:室內(nèi)無柱，開間大，建筑平面布置靈活。為了在桁架和樓板之間取得必要的結(jié)構(gòu)上的相互作用，以及提供樓板蒙皮作用所必需的連續(xù)性，在各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間必須提供足夠的連接，形式可采用焊接板、抗剪連接件等。從上弦到下弦的側(cè)向荷載傳遞所產(chǎn)生的傾覆力偶由桁架端部的豎向力偶來抵抗。 圖2一3交錯桁架體系桁架的斜腹桿在走廊開口處被略去了，這將導(dǎo)致桁架弦桿中產(chǎn)生由空腹桁架效應(yīng)引起的彎曲應(yīng)力。由于交錯析架典型的中心間距為20一30ft（~），因此需要一種大跨度的樓板體系。這種體系由跨越整個建筑寬度且高度為一層的桁架組成。日本于1992年建成高度分別為78m和1O7m的兩棟該類型樓房，然而，以后再建此類結(jié)構(gòu)，需經(jīng)建設(shè)大臣批準(zhǔn)。但由于核心筒與鋼外框架的延性、鋼筋混凝土核心筒約承擔(dān)90%，作為第一道防線的核心筒很容易遭到破壞，而恰恰第二道防線的鋼框架非常薄弱，這就是說鋼框架一混凝土核心筒結(jié)構(gòu)基本上沒有進(jìn)一步抵抗地震重用的能力。當(dāng)樓面外圈為剛接框架時，核心筒承擔(dān)著絕大部分作用于整個建筑的水平荷載，一小部分由鋼框架承擔(dān)。其中，鋼骨混凝土更接近于混凝土框架結(jié)構(gòu)的受力、這兩種體系多用于高層及中高層住宅建筑，結(jié)構(gòu)優(yōu)勢發(fā)揮得更加充分。(2)與鋼結(jié)構(gòu)相比，具有以下特點:節(jié)約鋼材 :采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的高樓，約比全鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材1/3左右，造價降低較多。截面尺寸小:鋼筋混凝土柱受到配筋率限值的制約，提高承載力的唯一途徑是加大截面尺寸；而鋼骨混凝土柱可以利用設(shè)置較大截面的型鋼芯柱參與承壓，承載力相同，截面面積可以減小一半。(4) 耐火性好。與鋼筋混凝土柱相比較，由于鋼管混凝土柱的受壓承載力高，且可以不限制軸壓比，柱的截面尺寸可減小50%以上。借助鋼管對核心混凝土的約束作用，使其處于三向受壓狀態(tài)，從而提高其抗壓強度和變形能力。當(dāng)結(jié)構(gòu)布置規(guī)則、質(zhì)量與高度沿高度分布均勻、且無扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，可采用平面結(jié)構(gòu)計算模型。X形支撐中心節(jié)點形成一個消能板域(圖2一2d) 或水平消能桿段(圖2一2e) 。這種設(shè)計是為了使其產(chǎn)生剪切和彎曲屈服而避免支撐的屈曲。V形支撐(V形或倒V形)在強震的激勵下會引起梁的屈服，而K形支撐引起柱的屈服。它對于抵抗側(cè)向荷載可能是十分經(jīng)濟的，但是它可能會引起彈塑性變形的集中，而且在強震作用下的能量耗散性能很差，所以美國規(guī)范規(guī)定只用于在地震較少發(fā)生的地區(qū)或地震較活躍地區(qū)中的低層建筑。圖2一1顯示了一些常用的形式，這些能大大提高結(jié)構(gòu)剛度的中心支撐在地震中受到很大的壓力和拉力的作用，因此支撐的受壓屈曲支配了這些支撐的性能，還往往會產(chǎn)生捏攏的力一變形滯回性能，產(chǎn)生顯著的支撐破壞。支撐形式就鋼支撐布置而言，可分中心支撐和偏心支撐兩類。變形性質(zhì)(1) 支撐的側(cè)移曲線支撐在水平荷載作用下所產(chǎn)生的位移主要是由于其中各桿件的軸向拉伸或壓縮變形引起的，與框架側(cè)移是由于桿件彎、剪變形所引起的情況相比較，其量值要小的多，表明豎向支撐的抗推剛度要比框架大的多。但從另外一方面看，支撐受拉屈服能比受壓屈服耗散更多的能量。水平剪力主要由腹桿而不是由柱承受，腹桿軸力的水平分量承擔(dān)側(cè)向剪力，可接近于一個真正懸臂梁的性能。此外，還有反彎點法、迭代法、門架法以及無剪力分配法等。當(dāng)柱子截面較大時，梁柱線剛度比常常較小，結(jié)點轉(zhuǎn)角較大，用反彎點法計算的內(nèi)力誤差較大。分層計算所得梁彎矩即為最后彎矩，但是必須將上、下兩層所得同一柱子的內(nèi)力疊加才能得到柱的內(nèi)力。彎曲桿系并不是很有效的抗側(cè)力構(gòu)件，當(dāng)房屋層數(shù)較多、水平荷載較大時，梁、柱截面尺寸將大大超出經(jīng)濟、鋼框架體系一般只適用于30層以下的建筑。但是其抗側(cè)力剛度較小，會導(dǎo)致梁、柱截面急劇增大，從而導(dǎo)致經(jīng)濟指標(biāo)無法滿足市場推廣的要求。結(jié)構(gòu)簡介框架體系是指沿房屋的縱向和橫向均采用框架作為承重和抵抗側(cè)力的主要構(gòu)件所形成的結(jié)構(gòu)體系。目前，我國也有合作引進(jìn)的該體系小住宅，據(jù)測算，此種住宅每平方米用鋼量不超過40Kg/m2，造價1200~3000元/m2。內(nèi)隔墻不承重，可根據(jù)需要調(diào)整室內(nèi)空間格局[9]。冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)體系被用于1~2層的低層住宅或別墅，使用壽命一般只有20年，這種墻板式承重結(jié)構(gòu)被美國所廣泛采用，構(gòu)件主要是C或Z型冷彎薄壁型鋼，~(NASFA)專門針對此類型住宅制訂了描述性規(guī)范薄壁鋼骨體系外墻和樓板均采用由超級防腐的高強冷軋或冷彎鍍鋅鋼板制作的輕鋼龍骨為結(jié)構(gòu)承重體系，輕鋼龍骨用鋼的強度指標(biāo)是33~50KSl(換算成公制是230一340N/mm2）。建筑師可結(jié)合結(jié)構(gòu)布置的需要，將鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件充分外露來展現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑的剔透玲瓏之美，以科學(xué)的誠實風(fēng)格營造藝術(shù)的靈秀氣韻。強度、剛度和延性是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計永恒的主題。根據(jù)鉆探揭露，場地地基土自上而下分為:人工填土、第四系沖積層、殘積土層、石炭系下統(tǒng)基巖等四大類。本工程的場區(qū)地形平坦，地表由素填土堆填而成，地貌單元屬沖積平原類型，根據(jù)廣州市基巖地質(zhì)圖，沒有區(qū)域性斷裂從場地通過。第二章 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及技術(shù)性分析廣東某學(xué)院位于廣州市白云區(qū)江高鎮(zhèn)，己建成多棟鋼結(jié)構(gòu)的多層建筑，如圖書館、1號教學(xué)樓、2號教學(xué)樓等。因此，我國鋼結(jié)構(gòu)還是一個很年輕的行業(yè)，特別是多層民用鋼結(jié)構(gòu)建筑，應(yīng)用前景十分廣闊，有待于大力發(fā)展和支持。代表建筑有深圳帝王大廈(高325m)、上海金貿(mào)大廈(高460m)、上海東方明珠電視塔(高468m).我國多層鋼結(jié)構(gòu)比國外起步晚了接近一個世紀(jì)，因此，總體水平與西方發(fā)達(dá)國家相比，仍有較大的差距。20世紀(jì) 50~60 年代，在前蘇聯(lián)的經(jīng)濟技術(shù)援助下，我國鋼結(jié)構(gòu)迎來了第一個初盛期，在工業(yè)廠房、橋梁、大型公共建筑和高聳構(gòu)筑物等方面都取得了卓越的成就，至今仍發(fā)揮著巨大的作用，如鞍鋼、包鋼、武鋼、沈陽飛機制造廠、大連造船廠、北京體育館(跨度57m的兩鉸拱)、人民大會堂( 的鋼屋架)[7]、武漢長江大橋(全長1670m)等等，并且編制了我國第一部鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)規(guī)范(規(guī)結(jié)4一54) ，縮小了與發(fā)達(dá)國家間的差距，但多、高層民用鋼結(jié)構(gòu)建筑仍然空白。我國古代鋼鐵冶煉技術(shù)在世界上處于前列。在以色列，以色列居民定居點的住宅以鋼結(jié)構(gòu)為主。英國新建的非居住類房屋建筑中，90%的單層和60%，他們的輕鋼結(jié)構(gòu)住宅預(yù)制構(gòu)件達(dá)95%，歐洲各國都到瑞典去訂制住宅，通過集裝箱發(fā)運。近兩年來，世界鋼鐵產(chǎn)量的增加和國際軍需用鋼量的下降，促使各國拓展了鋼結(jié)構(gòu)使用范圍，各國建筑用鋼量在鋼材總耗用中的比例明顯提高，一般在30%左右，日本在50%左右。當(dāng)時鋼結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于工廠、橋梁和大型公共建筑。目前，我國多層民用鋼結(jié)構(gòu)房屋技術(shù)還處于起步階段，需要解決的問題很多，如建筑配套技術(shù)、結(jié)構(gòu)體系等還很不完善，以至于在一些工程設(shè)計中出現(xiàn)了嚴(yán)重的技術(shù)經(jīng)濟不合理現(xiàn)象，有的甚至造成工程質(zhì)量事故。建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用正成為解決鋼銷路的重要途徑。鋼結(jié)構(gòu)材料還可利用夜間交通流暢期間運送，不影響城市鬧市區(qū)建筑物周圍的日間交通，噪聲也小。節(jié)能，環(huán)保與傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)屬于綠色建筑結(jié)構(gòu)體系。有時鋼構(gòu)件還可以在地面拼裝成較大的單元后再進(jìn)行吊裝，以降低高空作業(yè)量，縮短施工工期。同時，因鋼材塑性、韌性好，耗能能力強，一般不會因超載而發(fā)生突然斷裂，適于承受動力荷載和沖擊荷載，抗震性能非常優(yōu)越。柱的截面尺寸也類似，在多、高層建筑中，鋼柱的截面面積占建筑面積的3%~5%，而混凝土柱的截面面積占建筑面積的6%~9%。以相同受力條件的簡支梁為例，混凝土梁的高度通常是跨度的1/10~1/8，而鋼梁約是1/16~1/12，如果鋼梁有足夠的側(cè)向支撐，甚至可以達(dá)到1/20，有效增加了房屋的層間凈高。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)房屋具有許多優(yōu)點:強度高，質(zhì)量輕鋼材與其他建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比，強度要高得多，彈性模量也高，因此結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量輕且截面小，特別適用于跨度大，荷載大的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)。這些都對結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新提出了要求[2]。我國目前建筑的各種成熟結(jié)構(gòu)體系大多為砌體和鋼筋混凝結(jié)構(gòu)。物質(zhì)上的日漸豐富使得人們更加重視精神上的需求。作為人們主要活動場所的建筑的功能和質(zhì)量成為人們關(guān)注的一個焦點。此類結(jié)構(gòu)，材料強度低，對環(huán)境污染嚴(yán)重，不能重復(fù)回收利用，在適應(yīng)人們的更高要求上有局限。2006年 3月14日，我國正式提出了第十一個五年計劃綱要，其中明確指出“把節(jié)約資源作為基木國策，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，保護(hù)生態(tài)環(huán)境”，“節(jié)約發(fā)展，清潔發(fā)展”，“實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展”，“發(fā)展節(jié)能型建筑”。研究數(shù)據(jù)表明，多、高層鋼結(jié)構(gòu)的自重一般為餛凝土結(jié)構(gòu)自重點1/2~3/，同樣荷載和跨度條件下，鋼屋架的重量是混凝土屋架的1/4~1/3，冷彎薄壁型鋼屋架甚至接近1/10。在梁高相同的條件下，鋼結(jié)構(gòu)的開間可以比混凝土結(jié)構(gòu)的開間大50%，能更好地滿足建筑上大開間，靈活分割的要求。兩者相比，鋼結(jié)構(gòu)可以增加室內(nèi)有效使用面積2%一6%。鋼框架與混凝土框架的破壞對比情況，即能說明這一點。一般情況下，多、高層鋼結(jié)構(gòu)平均4天一層，而混凝土結(jié)構(gòu)平均6天一層。鋼結(jié)構(gòu)房屋的墻體多采用新型輕質(zhì)復(fù)合墻板或輕質(zhì)砌塊，如高性能NAIC板(配筋加氣混凝土板)、復(fù)合夾心墻板、幕墻等。另外，對于己建成的剛架構(gòu)也比較