高楼钢结构体系-竖向承重构件实例

1.柱网形式

柱网形式和柱距是根据建筑使用功能要求而定。高楼的竖向承重构件有以下三种布置方式：

（1）方形柱网——沿建筑纵、横两个主轴方向的柱距相等，多用于层数较少、楼层面积较大的楼房。例如，美国休斯敦市的29层、高121m的第一印第安纳广场大厦，就是采用方形柱网（图2-5a）。

（2）矩形柱网——为了扩大建筑的内部使用空间，可将承载较轻的次梁的跨度加大。日本东京的东邦人寿保险总社大厦，地上32层，高131m，采用了6.0m×13.7m的矩形柱网（图2-5b）。

（3）周边密柱——层数很多的塔形高楼，内部采用框架或芯筒，外圈则采用密柱、深梁的钢框筒，框筒的柱距多为3m左右，钢梁沿径向布置。荷兰鹿特丹市的88层、高300m的Roai大厦（图2-5c），就是一个建筑实例。

图2-5 高层建筑平面的柱网布置

a）方形柱网 b）矩形柱网 c）周边密柱

2.柱网尺寸

柱网尺寸一般是根据荷载大小、钢梁经济跨度及结构受力特点等因素确定。

（1）框架梁，一般采用工字形截面；受力很大时，采用箱形截面。大跨度梁及抽柱楼层的转换梁，可采用桁架式钢梁。

（2）就工字形梁而言，主梁的经济跨度为6～12m；次梁的经济跨度为8～15m。

（3）对于建筑外圈的钢框筒，为了不使剪力滞后效应过大而影响框筒空间工作性能的充分发挥，柱距多为3～4.5m。

3.钢柱截面形式

高层建筑需要承担风荷载、地震作用产生的侧力，框架柱在承受竖向重力荷载产生的巨大压力的同时，还要承受单向或双向弯矩。因此，确定钢柱的截面形式时，应根据它是作为承受侧力的主框架柱，还是仅承担重力荷载的次框架柱而定。

（1）H形截面（图2-6a）(www.xing528.com)

1）轧制宽翼缘H型钢是高层建筑框架柱最常用的截面形式。其优点是：①轧制成型，加工量少；②翼缘宽而等厚，截面经济合理；③截面是开口的，杆件连接较容易；④规格尺寸多，可直接选用。缺点是：截面性能（抗弯刚度和受弯承载力）分强轴和弱轴。

2）焊接H形钢柱是按照受力要求采用厚钢板焊接而成的拼合截面，用于承受很大荷载的柱。JGJ 99—1998《高层民用建筑钢结构技术规程》第3.2.1条规定：柱截面的钢板厚度不宜大于100mm。

（2）方管截面（图2-6b）

1）双向受弯的框架柱多采用方形或矩形管状截面。它通常是由四块钢板拼装焊接而成。虽然工厂也生产热轧方（矩）形钢管，但由于尺寸较小、规格较少，价格较高，高层建筑中很少采用。

2）方（矩）形钢管的受弯承载力较强，而且截面性能没有强轴、弱轴之分，截面尺寸可以按照两个方向的刚度、强度要求而定，经济、合理。

3）方（矩）形钢管的缺点是：需要拼装焊接，焊接工艺要求较高，加工量大。

（3）圆管截面（图2-6c）

1）圆形钢管多采用钢板卷制焊接而成。轧制圆管，同样是因尺寸较小、价格较高，高层建筑中很少采用。

2）圆形钢管多用于轴心或小偏心受压的钢管混凝土柱。

（4）十字形截面

1）由4个角钢拼焊而成的十字形截面（图2-6d），多用于仅承受较小重力荷载的次框架中的轴向受压柱，特别适用于隔墙交叉点处的柱，与隔墙连接方便，而且不外露。

2）由一个窄翼缘H型钢和两个剖分T型钢拼焊而成的带翼缘十字形截面（图2-6e），多用于型钢混凝土结构，以及由底部钢筋混凝土结构向上部钢柱转换时的过渡层柱。

图2-6 钢柱的截面形状

a）H形截面 b）方管截面 c）圆管截面 d）轻型十字形截面 e）重型十字形截面