巨型结构知识讲解T84

巨型结构巨型结构的出现超高层结构发展的需要国内、国外，高层建筑的高度大幅度增长，趋势是越来越高，一般传统的三种结构体系框架、剪力墙、框架-剪力墙结构体系已经难以满足要求，需要能适应超高、更加经济有效的抗风、抗震结构体系。巨型结构的出现建筑使用功能的需要一些超高层建筑设计方案中往往有内部的共享空间，或进行豪华的建筑装修处理，或将大自然风光引进楼内，需要能提供特大空间的超高层巨型结构体系。巨型结构的概念巨型结构巨型结构的概念产生于60年代末。它是指在一座建筑中，由几个大型结构单元组成主结构，并与其它结构单元组成的次结构共同工作，从而获得更大的整体稳定性和更高的效能的高层建筑结构。巨型结构是两级结构。巨型结构的概念主结构由巨型柱、巨型梁、巨型支撑组成巨型柱的尺寸常超过一个普通框架的柱距，形式上可以是巨大的实腹钢骨混凝土柱，空间格构式桁架或筒体巨型梁采用高度在一层以上的平面或空间格构式桁架，一般隔若干层才设置一道巨型结构巨型结构的概念主结构主要承担各楼层的重力荷载和风、地震引起的全部水平荷载。主要的抗侧力构件。巨型支撑通常有2种形式：一种是钢构件作为支撑与柱子用节点板相连；另一种是用混凝土或砌块等填充物作为支撑，一般用于混凝土结构的大型支撑框筒体系。巨型结构巨型结构的概念次结构由常规结构体系和结构构件组成。从属结构，每隔数层分为一组，支承于主体结构的大梁上，或悬挂于大梁之下。主要承担竖向荷载，并负责将力传给主结构；它对抗侧力的贡献很小，仅起辅助作用和大震下的耗能作用。巨型结构分类巨型结构体系一般可按其主要抗侧力体系的不同而分类巨型框架结构巨型支撑结构巨型框架结构巨型支撑结构巨型框架结构巨型框架结构又被称为主次框架结构体系主框架可以形象地比喻为按比例放大的框架，是主要抗侧力体系，其大梁充当刚臂，把两边的大柱连在一起，组成一个整体巨型框架，共同抵抗水平荷载作用。再在上下巨型大梁之间设置楼层框架或其它形式的受力体系作为二级传力体系，主要负责将楼面竖向荷载传递到巨型框架大梁上。巨型框架结构巨型框架结构可按组成材料分为纯钢结构巨型框架钢筋混凝土巨型框架钢-混凝土混合结构巨型框架纯钢结构巨型型框架纯钢结构巨型型框架梁可分为桁架架型、斜格型型主框架的梁和和柱一般采用用空心立体杆杆件柱可分为支撑撑型、斜格型型、框筒型纯钢结构巨型型框架日本NEC办公大楼日本NEC办公大楼位于于东京，地上上43层，地地下4层，屋屋顶间1层，，高180m。由于该建筑在在布局上有如如下要求：在底层到13层之间设置置内部大庭园园13层到15层之之间设置横贯贯整个房屋的的具有3层楼楼高的大开口口。纯钢结构巨型型框架日本NEC办公大楼该体系的主结结构是由四根根巨型格构柱柱和分别布置置在地下室及及16、27、38层的的4根巨型桁桁架梁所组成成，主结构几几乎承担着整整个建筑的全全部侧向荷载载。纯钢结构巨型型框架日本NEC办公大楼底层的风荷裁裁剪力为地震震剪力的61％，表明是是地震起控制制作用，该大大楼虽高180m，但横向周期仅仅为3．44s，纵向周期仅为为3．42s，均比常规结构构体系约短20％，足以以说明巨型框框架结构具有有很大的抗推推刚度。纯钢结构巨型型框架神户TC大厦该建筑是一座座高层办公楼楼，地下3层层，地上25层，高103m．建筑平面尺寸寸为32mx33m，接近正方形。。纯钢结构巨型型框架神户TC大厦在平面四角均均采用以4片片人字形竖向向支撑与柱距距为5．7m的4根钢柱所所围成的、边边长约6．5m的钢支撑筒作作为巨型柱在14层和顶顶层设高度等等于层高的巨巨型桁架梁，，与巨型柱组组成单跨双层层巨型框架纯钢结构巨型型框架神户TC大厦巨型框架在一一个方向成对对布置，在另另一个方向仅仅布置在外侧侧，以便给巨巨型柱包围的的角部空间留留有入口。钢筋混凝土巨巨型框架钢筋混凝土巨巨型框架我国已建成的的巨型框架结结构均为钢筋筋混凝土结构构。由于巨型型框架结构大大梁的跨度非非常大，而且且承担荷载极极大，为了控控制大梁变形形和节约材料料，一般须对对之施加预应应力，故它也也是一种新型型预应力结构构体系。钢筋混凝土巨巨型框架主框框架的柱一般般采用型钢混混凝土柱或筒筒体，梁可分分为钢桁架、、斜格型杆件件或钢筋混凝凝土大梁(箱箱型或实心)钢筋混凝土巨巨型框架深圳新华大厦厦深圳新华大厦厦(35层)采用正方形形平面，其主主体结构由芯芯筒和外圈巨巨型框架组组组成，芯筒平平面为矩形，，设4道横隔隔墙和2道纵纵隔墙钢筋混凝土巨巨型框架深圳新华大厦厦楼层平面的外外圈为钢筋混混凝土巨型框框架，平面四四角的大截面面双肢柱作为为四边主框架架的4根角住住．沿楼房高高度从下到上上分别每隔3层、9层、、10层设置置预应力混凝凝土大截面梁梁，与4根角角柱一起构成成主框架在主框架的各各层大梁之间间设置3-10层楼高的的较小截面次次框架。钢筋混凝土巨巨型框架深圳新华大厦厦深圳香格里拉拉大酒店主楼(33层层)，高114．5m，平面为Y形，按7度地地震进行抗震震设防它利用中央核核心筒和3个个端筒作为主主框架的4根根立柱，沿竖竖向每大层设设置12根转转换大梁，每每一翼的4根根梁组成本层层巨型框架大大梁，3肢主主框架构成平平面为Y形的巨型框架架体系钢筋混凝土巨巨型框架深圳香格里拉拉大酒店在主框架的每每层大梁上建建立一个6层层楼高的次框框架．在每榀榀次框架的顶顶层，所有中中柱均在第6层楼板处中中止，为第6楼层造就出出一个全楼面面的无柱大空空间，方便了了该楼层使用用上的合理布布局钢筋混凝土巨巨型框架钢筋混凝土巨巨型框架深圳香格里拉拉大酒店钢-混凝土混混合结构巨型型框架新加坡华侨银银行大厦巨型框架柱为为钢筋混凝土土半圆支撑筒筒巨型框架大梁梁除第一层为为钢筋混凝土土大梁外，其其余各层大梁梁均为钢结构构框架次结构为悬挂挂体系的巨型型框架结构次结构为悬挂挂体系的巨型型框架结构有时为了增加加在地震作用用下结构的耗耗能，在主次次结构之间增增加耗能元件件，或者将次次结构做成悬悬挂结构。次结构为悬挂挂体系的巨型型框架结构香港汇丰银行行香港汇丰银行行(48层)，高178．8m，整个巨型框架架结构由8根根钢管组合柱柱承担，每根根组合柱由4根直径为1400mm的钢管组成，，纵、横向桁桁架梁共有5层，每道桁桁架梁伸出柱柱外10．8m，楼面通过吊杆杆悬挂在桁架架大梁上。次结构构为悬悬挂体体系的的巨型型框架架结构构香港汇汇丰银银行结构平平面结构纵纵剖面面结构横横剖面面次结构构为悬悬挂体体系的的巨型型框架架结构构香港汇汇丰银银行风荷载载作用用下的的结构构分析析表明明，在在水平平力作作用下下，结结构的的侧移移曲线线为剪剪切型型变形形，沿沿房屋屋纵向向结构构的基基本周周期为为4．5s，第2、、第3扭转转振型型的周周期分分别为为3．．7s和3．．1s,比其它它结构构体系系的自自振周周期稍稍长，，表明明其耗耗能能能力颇颇佳，，结构构总用用钢量量为25000t。香港汇汇丰银银行香港汇汇丰银银行巨型支支撑结结构体体系体系的的构成成巨型支支撑结结构是是由巨巨型空空间支支撑、、支撑撑平面面内的的次框框架及及结构构内部部的次次框架架组成成。巨型空空间支支撑承承担绝绝大部部分竖竖向荷荷载和和水平平荷载载（风风、地地震））。支撑平平面内内的次次框架架及结结构内内部的的次框框架将将每组组若干干楼层层的竖竖向荷荷载和和局部部水平平荷载载向巨巨型支支结构构体系系的主主构件件传递递。巨型支支撑结结构体体系体系的的构成成巨型支支撑一一般采采用型型钢制制作，，通常常沿建建筑物物的外外框周周边布布置，，各个个面的的支撑撑杆件件在建建筑物物的角角部汇汇交于于同一一根竖竖向杆杆件（（角柱柱）。。在建建筑物物内部部，有有时也也沿对对角线线方向向设置置支撑撑。角柱可可以采采用型型钢，，也可可以采采用型型钢混混凝土土。巨型支支撑结结构体体系结构的的受力力特点点轴力取取代弯弯矩传传递剪剪力具有最最大的的抗力力偶力力臂消除剪剪力滞滞后效效应避免柱柱子侧侧向失失稳巨型支支撑结结构体体系香港中中银大大厦该建筑筑于1990年年5月月落成成，地地面以以上共共70层，，高315m，屋顶天天线的的顶端端标高高为368m。由国际际著名名建筑筑师贝贝聿铭铭作建建筑设设计，，罗伯伯逊公公司作作结构构设计计。整整体建建筑像像晶体体。该大楼楼底部部平面面为52××52m的正方方形，，利用用正方方形的的对角角线，，将该该正方方形平平面划划分为为四个个三角角形区区，由由下往往上每每隔若若干层层（25层层或13层层）减减少一一个三三角形形区，，经过过3次次变化化，到到上部部楼层层只保保留一一个三三角形形区直直到顶顶部。。巨型支支撑结结构体体系香港中中银大大厦该大楼楼采用用由5根型型钢混混凝土土柱及及8榀榀平面面支撑撑组成成巨型型支撑撑结构构体系系。四根角角柱直直接座座到基基础，，位于于正方方形对对角线线交点点的中中心柱柱，由由顶层层向下下延伸伸到第第25层终终止。。在支撑撑A的平面面内设设置5根小小钢柱柱；在在支撑撑B的平面面内设设置2根小小钢柱柱，它它们将将楼层层重力力荷载载向支支撑角角柱传传递。。八片支撑的的平面面位置置巨型支支撑结结构体体系香港中中银大大厦巨型支支撑结结构体体系的的型钢钢混凝凝土角角柱，，分别别与三三个方方向的的水平平杆和和斜杆杆连接接，角角柱截截面向向上分分段减减小。。型钢混混凝土土角柱柱巨型支支撑结结构体体系香港中中银大大厦巨型支支撑结结构体体系的的平面面支撑撑是以以13个楼楼层的的高度度为一一个节节间，，每隔隔12个楼楼层设设置一一根水水平杆杆，采采取桁桁架式式结构构，占占一层层楼高高度。。支撑斜斜杆跨跨越12个个楼层层的高高度。。斜杆杆的倾倾角接接近45°°，斜斜杆采采用由由4块块钢板板拼焊焊成矩矩形管管状截截面，，截面面尺寸寸为1000mm××500mm××90mm,管内填填灌混混凝土土。同同时利利用立立体式式支撑撑及各各支撑撑平面面内的的钢柱柱和斜斜杆，，将各各楼层层重力力荷载载传递递到角角柱。。巨型支支撑结结构体体系香港中中银大大厦由于将将起抗抗倾覆覆力矩矩作用用的型型钢混混凝土土柱布布置在在平面面的4个角角上，，从而而在抵抵抗任任何方方向的的水平平力时时均具具有最最大的的力臂臂．香香港地地区风风荷载载对结结构引引起的的底部部剪力力大致致等于于美国国洛杉杉矶地地震作作用的的4倍倍、风风荷载载的3倍，，即使使这样样其用用钢量量还是是比同同样高高度的的其他他楼房房节约约40％左左右。。香港中中银大大厦香港中中银大大厦美国芝芝加哥哥汉考考克大大厦1970年建成成，100层，，总高高度为为332m。大厦采采用上上小下下大的的矩形形截锥锥体型型，底底层平平面尺尺寸为为79.9m×46.9m,顶层平平面尺尺寸为为48.6m××30.4m。。沿框筒筒周围围设置置了巨巨型交交叉支支撑。。巨型支支撑结结构体体系美国芝芝加哥哥汉考考克大大厦支撑框框筒的的柱、、窗裙裙梁和和斜杆杆均采采用由由三块块厚钢钢板焊焊接成成的工工字形形截面面，柱柱的最最大轮轮廓尺尺寸为为915mm××915mm，，所用钢钢板的的最大大厚度度为150mm。。巨型支支撑结结构体体系美国芝芝加哥哥汉考考克大大厦右图为为该支支撑框框筒结结构体体系的