11.2 结构布置
11.2.1 混合结构房屋的结构布置除应符合本节的规定外,尚应符合本规程第3.4、3.5节的有关规定。
11.2.2 混合结构的平面布置应符合下列规定:
1 平面宜简单、规则、对称、具有足够的整体抗扭刚度,平面宜采用方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形等规则平面,建筑的开间、进深宜统一;
2 筒中筒结构体系中,当外围钢框架柱采用H形截面柱时,宜将柱截面强轴方向布置在外围筒体平面内;角柱宜采用十字形、方形或圆形截面;
3 楼盖主梁不宜搁置在核心筒或内筒的连梁上。
11.2.3 混合结构的竖向布置应符合下列规定:
1 结构的侧向刚度和承载力沿竖向宜均匀变化、无突变,构件截面宜由下至上逐渐减小。
2 混合结构的外围框架柱沿高度宜采用同类结构构件;当采用不同类型结构构件时,应设置过渡层,且单柱的抗弯刚度变化不宜超过30%。
3 对于刚度变化较大的楼层,应采取可靠的过渡加强措施。
4 钢框架部分采用支撑时,宜采用偏心支撑和耗能支撑,支撑宜双向连续布置;框架支撑宜延伸至基础。
11.2.4 8、9度抗震设计时,应在楼面钢梁或型钢混凝土梁与混凝土筒体交接处及混凝土筒体四角墙内设置型钢柱;7度抗震设计时,宜在楼面钢梁或型钢混凝土梁与混凝土筒体交接处及混凝土筒体四角墙内设置型钢柱。
11.2.5 混合结构中,外围框架平面内梁与柱应采用刚性连接;楼面梁与钢筋混凝土筒体及外围框架柱的连接可采用刚接或铰接。
11.2.6 楼盖体系应具有良好的水平刚度和整体性,其布置应符合下列规定:
1 楼面宜采用压型钢板现浇混凝土组合楼板、现浇混凝土楼板或预应力混凝土叠合楼板,楼板与钢梁应可靠连接;
2 机房设备层、避难层及外伸臂桁架上下弦杆所在楼层的楼板宜采用钢筋混凝土楼板,并应采取加强措施;
3 对于建筑物楼面有较大开洞或为转换楼层时,应采用现浇混凝土楼板;对楼板大开洞部位宜采取设置刚性水平支撑等加强措施。
11.2.7 当侧向刚度不足时,混合结构可设置刚度适宜的加强层。加强层宜采用伸臂桁架,必要时可配合布置周边带状桁架。加强层设计应符合下列规定:
1 伸臂桁架和周边带状桁架宜采用钢桁架。
2 伸臂桁架应与核心筒墙体刚接,上、下弦杆均应延伸至墙体内且贯通,墙体内宜设置斜腹杆或暗撑;外伸臂桁架与外围框架柱宜采用铰接或半刚接,周边带状桁架与外框架柱的连接宜采用刚性连接。
3 核心筒墙体与伸臂桁架连接处宜设置构造型钢柱,型钢柱宜至少延伸至伸臂桁架高度范围以外上、下各一层。
4 当布置有外伸桁架加强层时,应采取有效措施减少由于外框柱与混凝土筒体竖向变形差异引起的桁架杆件内力。
11.2.2 从抗震的角度提出了建筑的平面应简单、规则、对称的要求,从方便制作、减少构件类型的角度提出了开间及进深宜尽量统一的要求。考虑到混合结构多属B级高度高层建筑,故位移比及周期比按照B类高度高层建筑进行控制。
框筒结构中,将强轴布置在框筒平面内时,主要是为了增加框筒平面内的刚度,减少剪力滞后。角柱为双向受力构件,采用方形、十字形等主要是为了方便连接,且受力合理。
减小横风向风振可采取平面角部柔化、沿竖向退台或呈锥形、改变截面形状、设置扰流部件、立面开洞等措施。
楼面梁使连梁受扭,对连梁受力非常不利,应予避免;如必须设置时,可设置型钢混凝土连梁或沿核心筒外周设置宽度大于墙厚的环向楼面梁。
11.2.3 国内外的震害表明,结构沿竖向刚度或抗侧力承载力变化过大,会导致薄弱层的变形和构件应力过于集中,造成严重震害。刚度变化较大的楼层,是指上、下层侧向刚度变化明显的楼层,如转换层、加强层、空旷的顶层、顶部突出部分、型钢混凝土框架与钢框架的交接层及邻近楼层等。竖向刚度变化较大时,不但刚度变化的楼层受力增大,而且其上、下邻近楼层的内力也会增大,所以采取加强措施应包括相邻楼层在内。
对于型钢钢筋混凝土与钢筋混凝土交接的楼层及相邻楼层的柱子,应设置剪力栓钉,加强连接;另外,钢-混凝土混合结构的顶层型钢混凝土柱也需设置栓钉,因为一般来说,顶层柱子的弯矩较大。
11.2.4 本条是在02规程第11 2.4条基础上修改完成的。钢(型钢混凝土)框架-混凝土筒体结构体系中的混凝土筒体在底部一般均承担了85%以上的水平剪力及大部分的倾覆力矩,所以必须保证混凝土筒体具有足够的延性,配置了型钢的混凝土筒体墙在弯曲时,能避免发生平面外的错断及筒体角部混凝土的压溃,同时也能减少钢柱与混凝土筒体之间的竖向变形差异产生的不利影响。而筒中筒体系的混合结构,结构底部内筒承担的剪力及倾覆力矩的比例有所减少,但考虑到此种体系的高度均很高,在大震作用下很有可能出现角部受拉,为延缓核心筒弯曲铰及剪切铰的出现,筒体的角部也宜布置型钢。
型钢柱可设置在核心筒的四角、核心筒剪力墙的大开口两侧及楼面钢梁与核心筒的连接处。试验表明,钢梁与核心筒的连接处,存在部分弯矩及轴力,而核心筒剪力墙的平面外刚度又较小,很容易出现裂缝,因此楼面梁与核心筒剪力墙刚接时,在筒体剪力墙中宜设置型钢柱,同时也能方便钢结构的安装;楼面梁与核心筒剪力墙铰接时,应采取措施保证墙上的预埋件不被拔出。混凝土筒体的四角受力较大,设置型钢柱后核心筒剪力墙开裂后的承载力下降不多,能防止结构的迅速破坏。因为核心筒剪力墙的塑性铰一般出现在高度的1/10范围内,所以在此范围内,核心筒剪力墙四角的型钢柱宜设置栓钉。
11.2.5 外框架平面内采用梁柱刚接,能提高其刚度及抵抗水平荷载的能力。如在混凝土筒体墙中设置型钢并需要增加整体结构刚度时,可采用楼面钢梁与混凝土筒体刚接;当混凝土筒体墙中无型钢柱时,宜采用铰接。刚度发生突变的楼层,梁柱、梁墙采用刚接可以增加结构的空间刚度,使层间变形有效减小。
11.2.6 本条是02规程第11.2.10、11.2.11条的合并修改。为了使整个抗侧力结构在任意方向水平荷载作用下能协同工作,楼盖结构具有必要的面内刚度和整体性是基本要求。
高层建筑混合结构楼盖宜采用压型钢板组合楼盖,以方便施工并加快施工进度;压型钢板与钢梁连接宜采用剪力栓钉等措施保证其可靠连接和共同工作,栓钉数量应通过计算或按构造要求确定。设备层楼板进行加强,一方面是因为设备层荷重较大,另一方面也是隔声的需要。伸臂桁架上、下弦杆所在楼层,楼板平面内受力较大且受力复杂,故这些楼层也应进行加强。
11.2.7 本条是根据02规程第11.2.9条修改而来,明确了外伸臂桁架深入墙体内弦杆和腹杆的具体要求。采用伸臂桁架主要是将筒体剪力墙的弯曲变形转换成框架柱的轴向变形以减小水平荷载下结构的侧移,所以必须保证伸臂桁架与剪力墙刚接。为增强伸臂桁架的抗侧力效果,必要时,周边可配合布置带状桁架。布置周边带状桁架,除了可增大结构侧向刚度外,还可增强加强层结构的整体性,同时也可减少周边柱子的竖向变形差异。外柱承受的轴向力要能够传至基础,故外柱必须上、下连续,不得中断。由于外柱与混凝土内筒轴向变形往往不一致,会使伸臂桁架产生很大的附加内力,因而伸臂桁架宜分段拼装。在设置多道伸臂桁架时,下层伸臂桁架可在施工上层伸臂桁架时予以封闭;仅设一道伸臂桁架时,可在主体结构完成后再进行封闭,形成整体。在施工期间,可采取斜杆上设长圆孔、斜杆后装等措施使伸臂桁架的杆件能适应外围构件与内筒在施工期间的竖向变形差异。
在高设防烈度区,当在较高的不规则高层建筑中设置加强层时,还宜采取进一步的性能设计要求和措施。为保证在中震或大震作用下的安全,可以要求其杆件和相邻杆件在中震下不屈服,或者选择更高的性能设计要求。结构抗震性能设计可按本规程第3.11节的规定执行。
11.2.2 混合结构的平面布置应符合下列规定:
1 平面宜简单、规则、对称、具有足够的整体抗扭刚度,平面宜采用方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形等规则平面,建筑的开间、进深宜统一;
2 筒中筒结构体系中,当外围钢框架柱采用H形截面柱时,宜将柱截面强轴方向布置在外围筒体平面内;角柱宜采用十字形、方形或圆形截面;
3 楼盖主梁不宜搁置在核心筒或内筒的连梁上。
11.2.3 混合结构的竖向布置应符合下列规定:
1 结构的侧向刚度和承载力沿竖向宜均匀变化、无突变,构件截面宜由下至上逐渐减小。
2 混合结构的外围框架柱沿高度宜采用同类结构构件;当采用不同类型结构构件时,应设置过渡层,且单柱的抗弯刚度变化不宜超过30%。
3 对于刚度变化较大的楼层,应采取可靠的过渡加强措施。
4 钢框架部分采用支撑时,宜采用偏心支撑和耗能支撑,支撑宜双向连续布置;框架支撑宜延伸至基础。
11.2.4 8、9度抗震设计时,应在楼面钢梁或型钢混凝土梁与混凝土筒体交接处及混凝土筒体四角墙内设置型钢柱;7度抗震设计时,宜在楼面钢梁或型钢混凝土梁与混凝土筒体交接处及混凝土筒体四角墙内设置型钢柱。
11.2.5 混合结构中,外围框架平面内梁与柱应采用刚性连接;楼面梁与钢筋混凝土筒体及外围框架柱的连接可采用刚接或铰接。
11.2.6 楼盖体系应具有良好的水平刚度和整体性,其布置应符合下列规定:
1 楼面宜采用压型钢板现浇混凝土组合楼板、现浇混凝土楼板或预应力混凝土叠合楼板,楼板与钢梁应可靠连接;
2 机房设备层、避难层及外伸臂桁架上下弦杆所在楼层的楼板宜采用钢筋混凝土楼板,并应采取加强措施;
3 对于建筑物楼面有较大开洞或为转换楼层时,应采用现浇混凝土楼板;对楼板大开洞部位宜采取设置刚性水平支撑等加强措施。
11.2.7 当侧向刚度不足时,混合结构可设置刚度适宜的加强层。加强层宜采用伸臂桁架,必要时可配合布置周边带状桁架。加强层设计应符合下列规定:
1 伸臂桁架和周边带状桁架宜采用钢桁架。
2 伸臂桁架应与核心筒墙体刚接,上、下弦杆均应延伸至墙体内且贯通,墙体内宜设置斜腹杆或暗撑;外伸臂桁架与外围框架柱宜采用铰接或半刚接,周边带状桁架与外框架柱的连接宜采用刚性连接。
3 核心筒墙体与伸臂桁架连接处宜设置构造型钢柱,型钢柱宜至少延伸至伸臂桁架高度范围以外上、下各一层。
4 当布置有外伸桁架加强层时,应采取有效措施减少由于外框柱与混凝土筒体竖向变形差异引起的桁架杆件内力。
条文说明
11.2 结构布置11.2.2 从抗震的角度提出了建筑的平面应简单、规则、对称的要求,从方便制作、减少构件类型的角度提出了开间及进深宜尽量统一的要求。考虑到混合结构多属B级高度高层建筑,故位移比及周期比按照B类高度高层建筑进行控制。
框筒结构中,将强轴布置在框筒平面内时,主要是为了增加框筒平面内的刚度,减少剪力滞后。角柱为双向受力构件,采用方形、十字形等主要是为了方便连接,且受力合理。
减小横风向风振可采取平面角部柔化、沿竖向退台或呈锥形、改变截面形状、设置扰流部件、立面开洞等措施。
楼面梁使连梁受扭,对连梁受力非常不利,应予避免;如必须设置时,可设置型钢混凝土连梁或沿核心筒外周设置宽度大于墙厚的环向楼面梁。
11.2.3 国内外的震害表明,结构沿竖向刚度或抗侧力承载力变化过大,会导致薄弱层的变形和构件应力过于集中,造成严重震害。刚度变化较大的楼层,是指上、下层侧向刚度变化明显的楼层,如转换层、加强层、空旷的顶层、顶部突出部分、型钢混凝土框架与钢框架的交接层及邻近楼层等。竖向刚度变化较大时,不但刚度变化的楼层受力增大,而且其上、下邻近楼层的内力也会增大,所以采取加强措施应包括相邻楼层在内。
对于型钢钢筋混凝土与钢筋混凝土交接的楼层及相邻楼层的柱子,应设置剪力栓钉,加强连接;另外,钢-混凝土混合结构的顶层型钢混凝土柱也需设置栓钉,因为一般来说,顶层柱子的弯矩较大。
11.2.4 本条是在02规程第11 2.4条基础上修改完成的。钢(型钢混凝土)框架-混凝土筒体结构体系中的混凝土筒体在底部一般均承担了85%以上的水平剪力及大部分的倾覆力矩,所以必须保证混凝土筒体具有足够的延性,配置了型钢的混凝土筒体墙在弯曲时,能避免发生平面外的错断及筒体角部混凝土的压溃,同时也能减少钢柱与混凝土筒体之间的竖向变形差异产生的不利影响。而筒中筒体系的混合结构,结构底部内筒承担的剪力及倾覆力矩的比例有所减少,但考虑到此种体系的高度均很高,在大震作用下很有可能出现角部受拉,为延缓核心筒弯曲铰及剪切铰的出现,筒体的角部也宜布置型钢。
型钢柱可设置在核心筒的四角、核心筒剪力墙的大开口两侧及楼面钢梁与核心筒的连接处。试验表明,钢梁与核心筒的连接处,存在部分弯矩及轴力,而核心筒剪力墙的平面外刚度又较小,很容易出现裂缝,因此楼面梁与核心筒剪力墙刚接时,在筒体剪力墙中宜设置型钢柱,同时也能方便钢结构的安装;楼面梁与核心筒剪力墙铰接时,应采取措施保证墙上的预埋件不被拔出。混凝土筒体的四角受力较大,设置型钢柱后核心筒剪力墙开裂后的承载力下降不多,能防止结构的迅速破坏。因为核心筒剪力墙的塑性铰一般出现在高度的1/10范围内,所以在此范围内,核心筒剪力墙四角的型钢柱宜设置栓钉。
11.2.5 外框架平面内采用梁柱刚接,能提高其刚度及抵抗水平荷载的能力。如在混凝土筒体墙中设置型钢并需要增加整体结构刚度时,可采用楼面钢梁与混凝土筒体刚接;当混凝土筒体墙中无型钢柱时,宜采用铰接。刚度发生突变的楼层,梁柱、梁墙采用刚接可以增加结构的空间刚度,使层间变形有效减小。
11.2.6 本条是02规程第11.2.10、11.2.11条的合并修改。为了使整个抗侧力结构在任意方向水平荷载作用下能协同工作,楼盖结构具有必要的面内刚度和整体性是基本要求。
高层建筑混合结构楼盖宜采用压型钢板组合楼盖,以方便施工并加快施工进度;压型钢板与钢梁连接宜采用剪力栓钉等措施保证其可靠连接和共同工作,栓钉数量应通过计算或按构造要求确定。设备层楼板进行加强,一方面是因为设备层荷重较大,另一方面也是隔声的需要。伸臂桁架上、下弦杆所在楼层,楼板平面内受力较大且受力复杂,故这些楼层也应进行加强。
11.2.7 本条是根据02规程第11.2.9条修改而来,明确了外伸臂桁架深入墙体内弦杆和腹杆的具体要求。采用伸臂桁架主要是将筒体剪力墙的弯曲变形转换成框架柱的轴向变形以减小水平荷载下结构的侧移,所以必须保证伸臂桁架与剪力墙刚接。为增强伸臂桁架的抗侧力效果,必要时,周边可配合布置带状桁架。布置周边带状桁架,除了可增大结构侧向刚度外,还可增强加强层结构的整体性,同时也可减少周边柱子的竖向变形差异。外柱承受的轴向力要能够传至基础,故外柱必须上、下连续,不得中断。由于外柱与混凝土内筒轴向变形往往不一致,会使伸臂桁架产生很大的附加内力,因而伸臂桁架宜分段拼装。在设置多道伸臂桁架时,下层伸臂桁架可在施工上层伸臂桁架时予以封闭;仅设一道伸臂桁架时,可在主体结构完成后再进行封闭,形成整体。在施工期间,可采取斜杆上设长圆孔、斜杆后装等措施使伸臂桁架的杆件能适应外围构件与内筒在施工期间的竖向变形差异。
在高设防烈度区,当在较高的不规则高层建筑中设置加强层时,还宜采取进一步的性能设计要求和措施。为保证在中震或大震作用下的安全,可以要求其杆件和相邻杆件在中震下不屈服,或者选择更高的性能设计要求。结构抗震性能设计可按本规程第3.11节的规定执行。