高楼混合结构性能-高楼钢结构体系与工程实例

1.受力特点

（1）在钢-混凝土混合结构中，①利用抗推刚度（侧向刚度）很大的钢筋混凝土芯筒来承担水平荷载；②利用材料强度很高的外圈钢框架来承担竖向荷载；③利用能跨越较大跨度的钢梁，作为芯筒与外框架之间楼盖的承重构件；使不同结构类型的构件均能发挥各自的特长。

（2）在芯筒-框架体系中，钢筋混凝土芯筒的抗推刚度远远大于外圈钢框架，几乎全部承担了作用于高楼上的水平荷载，钢框架主要承担竖向荷载及分担少量的水平荷载。

（3）在筒中筒体系中，外圈钢框筒已成为具有空间受力特性的立体构件，具有较大的抗推刚度，因而除了承担竖向荷载之外，还将分担30%～40%的水平荷载。

2.抗风能力

采用全钢结构的楼房，特别是房屋高宽比值较大的楼房，由于抗推刚度较小，在强风作用下，高楼的横风向振动加速度有可能超过容许值，引起楼内人员产生风振不适感，需要采取附加的减振措施。为了减小高楼的结构侧移值和风振加速度，不得不加大构件的截面尺寸，以致结构用钢量超出经济、合理的范围。

高楼若采用钢-混凝土混合结构，由于钢筋混凝土墙筒的巨大抗推刚度，从而具有较大的抗风能力，其顺风向、横风向振动加速度均较易于控制在容许限值以内。

3.抗震能力(www.xing528.com)

（1）基本属性

1）混合结构的芯筒-钢框架体系，主要是依靠钢筋混凝土芯筒来抵抗侧力，因此，其耐震性能和抗震能力仅稍强于钢筋混凝土结构。

2）混合结构的筒中筒体系，因为外圈钢框筒承担了一大部分地震倾覆力矩和一部分水平地震剪力，不仅使芯筒所受地震剪力得以减小；更主要的是，芯筒承担的地震倾覆力矩较大幅度地削减后，芯筒受压区混凝土压应力的下降减少了受压墙肢发生脆性压剪破坏的危险性；受压墙肢和受拉墙肢应力差的减小，改善了地震剪力在墙肢间的不均匀分配，从而提高了芯筒的总体受剪承载力。所以，筒中筒体系的耐震性能介于全钢结构与混凝土结构之间。

（2）国外经验

1）1964年美国阿拉斯加地震，采用混凝土芯筒-钢框架混合结构的楼房，曾发生严重破坏甚至倒塌。据此，美国工程界一些人士认为，混合结构不宜用于地震区的高楼。

2）1992年，日本神奈川县建成了高度分别为78m和107m，采用混凝土芯筒-钢框架的两幢混合结构高楼。之后，日本学者开展了讨论，认为需要对这类结构进行深层次的研究。现阶段，若再建造高度超过45m的混合结构高楼，需报送日本建设大臣审批，并采取了谨慎对待的态度。