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1、第 43 卷 第 4 期 2013 年 2 月下 建 筑 結(jié) 構(gòu) Building Structure Vol 43 No 4 Feb 2013 屈曲約束支撐在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅中的應(yīng)用 馮 銘 ， 楊聰武 ， 曹志丹 ， 譚詠梅 ( 昆鋼集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司 ， 安寧 650302) 摘要 某高層鋼結(jié)構(gòu)住宅樓高 48. 6m， 結(jié)構(gòu)體系采用鋼框架 -支撐結(jié)構(gòu) ， 主要抗側(cè)力構(gòu)件采用屈曲約束支撐 。通 過多種結(jié)構(gòu)形式的對(duì)比分析闡述了框架 -屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)體系地震作用效應(yīng)小 、塑性耗能能力優(yōu)等結(jié)構(gòu)特征 。 闡述了屈曲約束支撐設(shè)計(jì)控制內(nèi)力的確定和支撐桿件與框架梁 、柱連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù) 。通過多遇

2、地震作用 下結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析 、中震彈性分析和不考慮屈曲約束支撐作用的純框架結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算 ， 得出框架 -屈曲約束支撐 結(jié)構(gòu)體系抗震性能優(yōu)越 、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理的結(jié)論 。 關(guān)鍵詞 鋼框架 -支撐結(jié)構(gòu) ; 高層鋼結(jié)構(gòu)住宅 ; 屈曲約束支撐 ; 塑性變形 中圖分類號(hào) : TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : A 文章編號(hào) : 1002-848X( 2013) 04-0066-05 Application of the buckling restrained brace in high-rise steel structure residences Feng Ming， Yang Congwu， Cao Zh

3、idan， Tan Yongmei ( Kunming Iron Steel Group Design Institute Co， Ltd， Anning 650302， China) Abstract: A high-rise steel structure residence is 48. 6 meters high， structural system of the residence is the steel braced frame structure， and its main anti-lateral force components are buckling restraine

4、d braces Through analysis of a variety of structural forms， structural features of the framework-buckling restrained brace structure system were elaborated， such as small seismic action effect and superior plastic energy dissipation capacity Key technologies were introduced， including determination

5、of design control internal force for the buckling restrained brace and design of connection nodes among the support rods， frame beams， and columns Through the overall structure calculation under frequent earthquake， structural seismic elastic analysis under fortification intensity， and pure frame st

6、ructure seismic calculation without regarding the effect of buckling restrained braces， it is concluded that seismic performance of the framework-buckling restrained brace structure is good and its technical and economic indicators are reasonable Keywords: steel braced frame structure; high-rise ste

7、el residence; buckling restrained brace; plastic deformation 作者簡(jiǎn)介 : 馮銘 ， 院長(zhǎng) ， 工程師 ， 一級(jí)注冊(cè)建筑師 ， Email: kgjtycw 126 com。 1 工程概況 官莊住宅小區(qū)位于云南省安寧市昆鋼集團(tuán)公司 生活區(qū) ， 小區(qū)由 16 棟高層鋼結(jié)構(gòu)住宅組成 ， 總建筑 面積 12 萬 m 2 。其中 C6 座住宅樓 ( 以下簡(jiǎn)稱住宅 樓 ) 為兩梯四戶高層建筑 ， 建筑總高度 48. 60m， 平面 尺寸為 12. 5m 33. 6m， 建筑面積 6 852. 55m 2 ， 地下 1 層 為 車 庫 ， 層 高

8、 3. 3m， 1 16 層 為 住 宅 ， 層 高 3. 0m， 17 層為樓梯間和電梯機(jī)房 ， 層高 4. 5m。 地下室采用鋼骨混凝土框架 -剪力墻結(jié)構(gòu) ， 上 部結(jié)構(gòu)采用框架 -支撐結(jié)構(gòu) ， 橫向框架內(nèi)設(shè) 6 列單 斜桿支撐 ， 縱向框架設(shè) 2 列單斜桿支撐 ， 1 11 層 為 TJ 型屈曲約束支撐 ， 11 16 層為普通支撐 ; 內(nèi) 隔墻 、外墻采用聚苯顆粒水泥條板輕質(zhì)墻體 ; 樓板 采用鋼筋桁架組合樓板 。2 層梁 、柱 、支撐平面布 置見圖 1。 本工程設(shè)計(jì)使用年限為 50 年 ， 抗震設(shè)防烈度為 8 度 ， 設(shè)計(jì)地震分組為第三組 ， 抗震設(shè)防類別為丙 類 ， 建筑場(chǎng)地類別為

9、 類 ， 特征周期為 0. 45s， 多遇 地震影響系數(shù)最大值 0. 16， 罕遇地震影響系數(shù)最大 值 0. 9。50 年重現(xiàn)期基本風(fēng)壓為 0. 30kN/m 2 ， 地面 圖 1 2 層梁 、柱 、支撐平面布置 粗糙度類別為 B 類 。 2 結(jié)構(gòu)形式的選擇 2. 1 框架結(jié)構(gòu)方案 在一般多層鋼結(jié)構(gòu)建筑中 ， 采用框架結(jié)構(gòu)可以 實(shí)現(xiàn)較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) ， 但當(dāng)建筑物高度較大 、層 數(shù)較多或高寬比較大時(shí) ， 框架結(jié)構(gòu)的層間位移較難 控制 ， 單純通過增大框架梁 、柱的截面慣性矩來提高 結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度是很不經(jīng)濟(jì)的 。 本工程在方案設(shè)計(jì)階段曾就框架結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行 第 43 卷 第 4 期 馮 銘 ，

10、 等 屈曲約束支撐在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅中的應(yīng)用 過建模試算 ， 其主體結(jié)構(gòu)含鋼量達(dá) 88. 95kg/m 2 ， 較 屈曲約束支撐方案的 71kg/m 2 增加了 25% ， 顯然在 本工程中框架結(jié)構(gòu)方案是不可取的 。 2. 2 框架 -普通支撐結(jié)構(gòu)方案 在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑中 ， 結(jié)構(gòu)的層間位移難以控 制 ， 而設(shè)置支撐可以在結(jié)構(gòu)每平方米含鋼量增加較 小的情況下有效地控制結(jié)構(gòu)的層間位移 ， 使主體結(jié) 構(gòu)具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 。但普通支撐在受壓時(shí) 易于產(chǎn)生屈曲變形 ， 受壓屈曲后支撐的剛度和承載 力急劇降低 ， 特別是在拉 、壓往復(fù)變化的地震作用下 支撐的滯回性能和耗能能力都很差 。 支撐桿件的承載

11、力由受壓承載力控制 ， 與支撐 連接的框架梁 、柱的內(nèi)力由支撐的受拉承載力控制 ， 而普通支撐的受拉承載力大于其受壓承載力 ， 導(dǎo)致 與支撐相連的框架梁 、柱和節(jié)點(diǎn)的截面尺寸無謂地 增大 。 2. 3 框架 -偏心支撐結(jié)構(gòu)方案 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 ( GB 500112010) ( 簡(jiǎn)稱 抗震規(guī)范 ) 建議在建筑物高度超過 50m、抗震等級(jí) 大于二級(jí)時(shí) ， 優(yōu)先選用偏心支撐 。但由于偏心支撐 的抗側(cè)剛度相對(duì)較小 、耗能梁段受力復(fù)雜 、規(guī)范對(duì)耗 能梁段設(shè)計(jì)要求較高等原因 ， 偏心支撐結(jié)構(gòu)體系的 經(jīng)濟(jì)性比較差 ; 且震后修復(fù)耗能梁段的難度也較大 。 我國(guó)在建或建成的高層 、超高層建筑中使用偏心支 撐

12、的建筑非常少 ， 筆者認(rèn)為偏心支撐在我國(guó)的推廣 使用尚待時(shí)日 。 2. 4 框架 -屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)方案 屈曲約束支撐不受桿件長(zhǎng)細(xì)比 、整體穩(wěn)定 、局部 穩(wěn)定等因素的影響 ， 在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算中可以靈活地 選擇支撐型號(hào) ， 在結(jié)構(gòu)彈性層間位移滿足規(guī)范限值 的條件下 ， 結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)一般小于其他結(jié)構(gòu) 形式 。屈曲約束支撐通過抑制支撐的受壓屈曲實(shí)現(xiàn) 構(gòu)件的飽滿滯回曲線 ， 低屈服點(diǎn)鋼材的使用實(shí)現(xiàn)了 支撐在反復(fù)荷載作用下的均勻屈服和良好的變形 。 核心單元的芯板全截面屈服后 ， 屈曲約束支撐如同 一個(gè)性能優(yōu)良的耗能阻尼器 ， 具有優(yōu)良的耗散地震 能量的能力 。 通過對(duì)以上 4 種結(jié)構(gòu)方案的對(duì)比

13、， 本工程最終 采用鋼框架 -屈曲約束支撐結(jié)構(gòu) ， 主要抗測(cè)力構(gòu)件為 屈曲約束支撐 。 3 多遇地震作用下結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算 3. 1 結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù) 樓面恒載按實(shí)際計(jì)算 ; 臥室 、起居室樓面活載為 2. 0kN/m 2 ， 樓梯間及前室活載為 3. 5kN/m 2 ， 其他活 載 : 電 梯 機(jī) 房 7. 0kN/m 2 ， 衛(wèi) 生 間 2. 0kN/m 2 ， 廚 房 2. 0kN/m 2 ， 陽臺(tái) 2. 5kN/m 2 ， 上人屋面 2. 0kN/m 2 ， 不 上人屋面 0. 5kN/m 2 。 3. 2 計(jì)算結(jié)果分析 3. 2. 1 振型數(shù)與周期比 結(jié)構(gòu)整體分析采用 SATWE( 201

14、0 版 ) 軟件 ， 結(jié) 構(gòu)計(jì)算振型取 15 個(gè) ， X， Y 方向的有效質(zhì)量系數(shù)分別 為 97. 31% ， 94. 87% ， 滿足 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技 術(shù)規(guī)程 ( JGJ 32010) ( 簡(jiǎn)稱高規(guī) ) 5. 1. 13 條規(guī) 定 。結(jié)構(gòu)第 1 振型為 X 向平動(dòng) ， 第 2 振型為 Y 向平 動(dòng) ， 第 3 振型為扭轉(zhuǎn) ， T 3 /T 1 = 0. 770 8， 滿足高規(guī)中 3. 4. 5 條的規(guī)定 。周期計(jì)算值見表 1。 SATWE 整體分析的振型和周期 表 1 振型號(hào) 周期 /s 轉(zhuǎn)角 / 平動(dòng)系數(shù) X 向 Y 向 1 2. 442 179. 55 0. 99 0. 00 2

15、2. 426 89. 54 0. 00 1. 00 3 1. 882 178. 30 0. 01 0. 00 3. 2. 2 風(fēng)荷載和地震作用下的結(jié)構(gòu)層間位移角 用 SATWE 計(jì)算分析風(fēng)荷載和地震作用下結(jié)構(gòu) 最大層間位移角 ， 計(jì)算結(jié)果見表 2。由表 2 可知 ， 結(jié) 構(gòu)的層間位移滿足 高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī) 程 ( JGJ 9998) ( 簡(jiǎn) 稱 高 鋼 規(guī) 程 ) 中 5. 5. 1 條 、 5. 5. 2 條和抗震規(guī)范中 5. 5. 1 條及 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè) 計(jì)規(guī)范 ( CECS 261: 2009) 中 8. 3. 8 條的規(guī)定 。 結(jié)構(gòu)最大層間位移角 表 2 荷載及作用 X 向 Y

16、 向 位移角 層號(hào) 位移角 層號(hào) 風(fēng)荷載 1 /2 028 8 1 /870 9 地震反應(yīng)譜 1 /412 8 1 /397 10 3. 2. 3 總質(zhì)量和最小剪力系數(shù) 結(jié)構(gòu)總質(zhì)量為 7 934. 836t。X 向 、Y 向樓層最小 剪力系數(shù)計(jì)算值分別為 = 3. 130% ， = 3. 230%。 部分樓層 X 向最小剪 力 系 數(shù) 小 于 抗 震 規(guī) 范 中 表 5. 2. 5 規(guī)定 ， 設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整 ， 使樓層最小剪力系 數(shù)均滿足 3. 2% 的規(guī)范要求 。 3. 2. 4 平面規(guī)則性分析 SATWE 計(jì)算結(jié)果顯示 ， 在雙向地震作用和考慮 偶然偏心的地震作用下 ， 最大彈性層間位移

17、與樓層 的平均層間位移之比的最大值為 1. 27( X 向 ) ， 1. 30 ( Y 向 ) ， 滿足高鋼規(guī)程中 5. 5. 2 條和抗震規(guī)范中 3. 4. 3 條的規(guī)定 。 3. 2. 5 豎向規(guī)則性分析 SATWE 計(jì)算結(jié)果顯示 ， 結(jié)構(gòu)各層的側(cè)向剛度與 相鄰上一層的側(cè)向剛度的比值為 1. 020 1. 591 5， 76 建 筑 結(jié) 構(gòu) 2013 年 樓層側(cè)向剛度比 2 滿足高規(guī)中 3. 5. 2 條 ( 宜 0. 7) 的要求 。結(jié)構(gòu)豎向無薄弱層 ， 為豎向規(guī)則結(jié)構(gòu) 。 3. 2. 6 上 、下樓層抗剪承載力之比驗(yàn)算 SATWE 計(jì)算結(jié)果顯示 ， 結(jié)構(gòu)各樓層其上一樓層 抗剪承載力與本

18、樓層抗剪承載力的比值為 1. 02 1. 12， 滿足高規(guī)中 3. 5. 3 條 ( 宜 0. 8) 的規(guī)定 。 3. 2. 7 結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性分析 結(jié)構(gòu) X 向 、Y 向 最 小 剛 重 比 分 別 為 18. 05， 19. 66， 均大于 10， 建筑的整體穩(wěn)定性滿足高規(guī)中 5. 4. 4 條的要求 。 3. 2. 8 抗傾覆驗(yàn)算 M r /M ov 計(jì)算值如表 3 所示 ， 其中 M r 為抗傾覆力 矩 ， M ov 為傾覆力矩 。由表 3 可知 ， 結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力 滿足高規(guī)中 2. 1. 7 條的不應(yīng)出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)的要求 。 M r /M ov 計(jì)算值 表 3 荷載及作用 X 向 Y

19、 向 M r /M ov 零應(yīng)力區(qū) /% M r /M ov 零應(yīng)力區(qū) /% 風(fēng)荷載 68. 54 0 9. 97 0 地震反應(yīng)譜 13. 76 0 4. 79 0 4 抗震補(bǔ)充計(jì)算 4. 1 考慮屈曲約束支撐作用的結(jié)構(gòu)中震彈性分析 本工程的抗震性能目標(biāo) : 在多遇地震作用下所 有受力構(gòu)件均處于彈性工作狀態(tài) ; 在設(shè)防烈度地震 作用下框架柱處于彈性工作狀態(tài) ， 屈曲約束支撐和 框架梁 ( 與屈曲約束支撐相連的除外 ) 處于屈服耗 能狀態(tài) 。為實(shí)現(xiàn)此性能目標(biāo) ， 需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行中震彈 性分析 。 4. 1. 1 基本參數(shù)的調(diào)整 在 SATWE 計(jì)算參數(shù)設(shè)置時(shí) ， 中震 ( 或大震 ) 設(shè) 計(jì)選項(xiàng)中

20、選擇 “彈性 ”選項(xiàng) ， 地震影響系數(shù)最大值取 0. 45。 4. 1. 2 中震彈性分析結(jié)果 ( 1) 框架梁 、柱和支撐的應(yīng)力 在中震彈性分析下 ， 全部框架柱和與支撐連接 的框架梁的應(yīng)力處于彈性工作狀態(tài) ， 其他框架梁的 應(yīng)力介于設(shè)計(jì)值和屈服值之間 ， 屈曲約束支撐的應(yīng) 力接近屈服強(qiáng)度值 。主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力滿足設(shè)計(jì) 的抗震性能目標(biāo) 。 ( 2) 結(jié)構(gòu)層間位移角 考慮偶然偏心地震作用 ， 樓層 X 向 、Y 向最大層 間位移角分別為 1 /143( 8 層 ) ， 1 /139( 10 層 ) 。在此 層間位移下 ， 結(jié)構(gòu)處于輕微損壞狀態(tài) ， 聚苯顆粒水泥 條板輕質(zhì)墻體出現(xiàn)少量裂縫但未造

21、成嚴(yán)重?fù)p壞 。 4. 2 不考慮屈曲約束支撐作用純框架結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算 設(shè)計(jì)用框架 -屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)體系來抵抗強(qiáng) 烈的 ( 一般也是短暫的 ) 地震作用 ， 依靠屈曲約束支 撐在強(qiáng)烈地震中充分耗能 ， 并允許支撐因嚴(yán)重屈服 而在強(qiáng)烈地震效應(yīng)的峰值加速度過去后退出工作 ， 大震后的重復(fù)余震則由屈曲約束支撐退出工作后的 框架結(jié)構(gòu)體系來抵御 。 4. 2. 1 基本參數(shù)的選擇 在 PKPM 鋼結(jié)構(gòu)三維建模時(shí) ， 選用本工程在多 遇地震作用下的計(jì)算模型 ， 將各層平面模型中支撐 桿件刪除 。 4. 2. 2 結(jié)構(gòu)和構(gòu)件驗(yàn)算結(jié)果 水平地震作用下 ， 結(jié)構(gòu)的抗傾覆力矩與傾覆力 矩的 比 值 ( M r /M

22、 ov ) X 向 為 14. 66， 零 應(yīng) 力 區(qū) 為 0. 00; Y 向?yàn)?5. 28， 零應(yīng)力區(qū)為 0. 00。X 向考慮偶然 偏心地震作用下 ， 結(jié)構(gòu)的最大層間位移角為 1 /297 ( 6 層 ) ， Y 向?yàn)?1 /215( 6 層 ) 。整個(gè)結(jié)構(gòu)的主要受力 構(gòu)件均處于彈性工作狀態(tài) 。 4. 2. 3 計(jì)算結(jié)果分析 結(jié)構(gòu)的樓層最大層間位移角為 1 /215， 建筑物 主要構(gòu)件處于彈性工作狀態(tài) ， 抗傾覆驗(yàn)算 、周期比等 均滿足高規(guī)的要求 ， 即屈曲約束支撐退出工作后的 框架結(jié)構(gòu)體系完全能保證在余震作用下正常工作 。 5 構(gòu)件的設(shè)計(jì) 5. 1 屈曲約束支撐的設(shè)計(jì) 本工程屈曲約束支

23、撐核心單元采用十字形截 面 、低屈服點(diǎn)鋼材 。核心單元表面涂有一層無粘結(jié) 可膨脹材料 ， 保證在套筒約束下核心單元縱 、橫向的 自由漲縮 。屈曲約束支撐僅芯板 ( 即核心單元 ) 與 外部受力構(gòu)件連接 ， 芯板可在外部的拉 、壓荷載作用 下屈服 ， 實(shí)現(xiàn)屈曲約束支撐優(yōu)良的滯回性能 。 5. 1. 1 屈曲約束支撐桿件的計(jì)算模型 結(jié)構(gòu)建模時(shí)用實(shí)心鋼管代替屈曲約束支撐參與 結(jié)構(gòu)整體計(jì)算 ， 不考慮支撐桿件的長(zhǎng)細(xì)比和平面內(nèi) 、 外穩(wěn)定 1 ， 根據(jù)結(jié)構(gòu)層間位移的限值要求優(yōu)化構(gòu)件 截面尺寸 。 5. 1. 2 支撐設(shè)計(jì)控制內(nèi)力的確定和構(gòu)件型號(hào)的選擇 本工程采用的屈曲約束支撐為耗能型屈曲約束 支撐 ，

24、屈服段芯材為 Q235B， 外套筒和連接板采用 Q345B， 支撐的規(guī)格 、型號(hào)由設(shè)防烈度地震作用下支 撐桿件計(jì)算內(nèi)力最大值確定 ， 即以擬選屈曲約束支 撐的屈服承載力與設(shè)防烈度地震作用下支撐的內(nèi)力 最大值相等為原則選擇支撐型號(hào) 。以擬選的屈曲約 束支撐的設(shè)計(jì)承載力大于多遇地震作用下支撐的最 大內(nèi)力為彈性驗(yàn)算合格的判別依據(jù) 。以 ZC-1 為例 ， 在設(shè)防烈度地震作用下 1 5 層支撐的計(jì)算內(nèi)力值 為 1 330 1 509kN， 在多遇地震作用下的內(nèi)力最大 86 第 43 卷 第 4 期 馮 銘 ， 等 屈曲約束支撐在高層鋼結(jié)構(gòu)住宅中的應(yīng)用 值為 528kN， 擬選屈曲約束支撐的屈服承載力和

25、設(shè) 計(jì)承載力分別為 1 400kN 和 1 281kN。其構(gòu)件編號(hào) 為 TJ-E235 140 3 600( A) 。本工程選用的屈 曲約束支撐的主要技術(shù)參數(shù)見表 4， 單斜桿支撐的 立面布置圖見圖 2。 屈曲約束支撐的主要技術(shù)參數(shù) 表 4 支撐 長(zhǎng)度 /m 設(shè)計(jì) 承載力 N b /kN 屈服 承載力 N by /kN 極限 承載力 N bu /kN 節(jié)點(diǎn)焊接型支撐參數(shù) 節(jié)點(diǎn)板尺寸 /mm 等效截面面積 A e /mm 2 外套筒尺寸 /mm 3 5 1 281 1 400 2 576 260 35 6 810 290 圖 2 單斜桿支撐的立面布置 5. 2 框架梁 、柱的設(shè)計(jì) 5. 2. 1

26、 框架梁和次梁的設(shè)計(jì) 框架梁采用熱軋 H 型鋼或高頻焊接 H 型鋼 ， 與 支撐 連 接 的 框 架 梁 截 面 為 H450 200 8 12， H450 180 8 12， H450 150 8 12， H400 150 8 10; 其他框架梁的截面為 H350 150 6 10， H350 150 6 8， H350 120 6 8; 次梁截面為 HN248 124 5 8， HN198 99 4 5 7。 5. 2. 2 主 、次梁與樓板的連接和組合梁設(shè)計(jì) 鋼梁通過抗剪栓釘與樓板連接成組合樓蓋 ?？?架梁按構(gòu)造配置抗剪栓釘 ， 按純鋼梁參與結(jié)構(gòu)整體 計(jì)算 ; 次梁的抗剪栓釘按照部分抗剪

27、連接設(shè)計(jì) ， 配置 的抗剪連接件的數(shù)量略大于完全抗剪連接時(shí)抗剪連 接件數(shù)量的一半 。 5. 2. 3 框架柱的設(shè)計(jì) 框架柱采用矩形鋼管混凝土柱 ， 混凝土強(qiáng)度等 級(jí)由下至上分別為 C50， C45， C40， 鋼管采用高頻焊 接方鋼管 ， 與支撐連接的框架柱的方鋼管截面為 600 16， 550 16， 500 16， 450 14， 450 12， 400 12， 400 10， 350 8。其他框架柱的截面主要有 400 10， 400 8， 350 8。 5. 3 樓板的設(shè)計(jì) 一般樓層采用 100mm 厚鋼筋桁架組合樓板 ; 樓 、屋面較大削弱區(qū)域和支撐所在開間的樓板采用 120mm 厚

28、鋼筋桁架組合樓板 。鋼筋桁架底部的壓 型鋼板僅作為施工措施 ， 不考慮壓型鋼板對(duì)樓板受 力的貢獻(xiàn) 。 6 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 6. 1 屈曲約束支撐與框架梁 、柱的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 屈曲約束支撐與框架梁 、柱的連接節(jié)點(diǎn)采用全 熔透對(duì)接焊縫連接 ， 連接板的厚度同屈曲約束支撐 桿件的節(jié)點(diǎn)板厚 ， 節(jié)點(diǎn)板長(zhǎng)度 、寬度按計(jì)算確定 ?？?慮芯板鋼材的超強(qiáng)系數(shù) ( 1. 15) 和應(yīng)變強(qiáng)化系數(shù) ( 1. 6) 的影響 ， 屈曲約束支撐的節(jié)點(diǎn)承載力取其極 限承載力的 1. 84 倍 1 。以 ZC-3 為例 ， 1 3 層選用 的支撐的屈服承載力為 1 400 kN， 極 限 承 載 力 為 2 576. 0kN， 支撐與

29、框架梁 、柱連接的節(jié)點(diǎn)板尺寸為 1 050 35。屈曲約束支撐 ZC-31 與框架梁 、柱的連 接節(jié)點(diǎn)見圖 3。 圖 3 ZC-31 與框架梁 、柱的連接節(jié)點(diǎn)大樣 6. 2 框架梁與柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 框架梁與柱節(jié)點(diǎn)采用柱貫通型 2 和隔板貫通 型節(jié)點(diǎn) 3 的混合形式 ， 即框架梁上翼緣與柱通過貫 96 建 筑 結(jié) 構(gòu) 2013 年 通隔板連接 ， 隔板采用厚度方向性能鋼板 ， 板厚為 16 20mm， 框架梁下翼緣對(duì)應(yīng)位置柱內(nèi)設(shè)內(nèi)隔板 ， 內(nèi)隔板厚度比框架梁翼緣板厚大 2mm。 框架梁翼緣與框架柱壁板用全熔透對(duì)接焊縫連 接 ， 框架梁腹板與框架柱上的連接板用高強(qiáng)螺栓連 接 ; 節(jié)點(diǎn)核心區(qū)和梁翼緣上下

30、各 500mm 區(qū)域均采用 全熔透對(duì)接焊縫連接 。 6. 3 主 、次梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 主 、次梁節(jié)點(diǎn)一般采用鉸接連接 ; 次梁有懸挑時(shí) 向內(nèi)延伸一跨形成連續(xù)次梁 ， 連續(xù)次梁與主梁采用 剛接連接 ， 次梁上翼緣加蓋板傳遞其拉應(yīng)力 ， 以緩減 主梁上翼緣在組合折算應(yīng)力作用下的不利情況 。 6. 4 柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 在多遇地震作用下 ， 與屈曲約束支撐連接的框 架柱的柱腳彎矩和剪力雖然較小 ， 但柱腳拉力很大 。 與 ZC-1， ZC-2， ZC-3， ZC-4 連接的框架柱 KZ1， KZ2， KZ4， KZ3 在多遇地震作用下的柱腳拉力分別為 2 311. 7， 1 535. 0， 1 973. 7

31、， 2 942. 5kN， 在設(shè)防烈度 地震作用下的柱腳拉力分別為 6 829. 4， 4 563. 2， 5 851. 1， 8 801. 7kN。為了有效地傳遞柱腳拉力 ， 本 工程的基礎(chǔ)采用人工挖孔樁 ， 地下 1 層鋼管混凝土 柱外包鋼筋混凝土形成鋼骨混凝土框架柱 ， 用外包 鋼筋混凝土將框架柱的柱腳彎矩 、拉力 、剪力直接傳 遞到樁基礎(chǔ)內(nèi) 。外包鋼筋混凝土的縱筋由多遇地震 作用下的最大拉力和對(duì)應(yīng)的柱腳彎矩控制 ， 人工挖 孔樁內(nèi)配置相應(yīng)的鋼筋 ， 從而有效地傳遞柱腳拉力 和彎矩 。 未與支撐連接的框架柱的柱腳內(nèi)力一般由荷載 效應(yīng)基本組合控制 ， 外包混凝土的縱向鋼筋按抗震 規(guī)范中 8

32、. 2. 8 條的要求設(shè)計(jì) ， 即柱腳的極限受彎承 載力大于或等于考慮軸力影響時(shí)柱的塑性受彎承載 力的 1. 2 倍 。 鋼骨混凝土柱配置抗剪件和箍筋抵抗柱腳剪 力 ， 鋼管外側(cè)焊接抗剪栓釘在鋼骨柱和外包鋼筋混 凝土之間傳遞彎矩和軸力 ?？辜羲ㄡ?、箍筋的設(shè)計(jì) 采用基本組合下的柱腳最大內(nèi)力 ， 并滿足相關(guān)構(gòu)造 要求 。 7 結(jié)論 ( 1) 框架 -屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)體系實(shí)現(xiàn)了承受豎 向荷載為主的主要構(gòu)件 ( 梁 、柱 ) 和承受水平地震作 用效應(yīng)為主的抗側(cè)力構(gòu)件 ( 屈曲約束支撐 ) 的基本 分離 ， 在較經(jīng)濟(jì)的條件下實(shí)現(xiàn)了主要受力構(gòu)件的中 震彈性設(shè)計(jì) 。 ( 2) 屈曲約束支撐在多遇地震作用下

33、作為抗側(cè) 力構(gòu)件 ， 在設(shè)防烈度地震作用下率先屈服 ， 是結(jié)構(gòu)的 主要耗能構(gòu)件 。 ( 3) 屈曲約束支撐結(jié)構(gòu)體系的抗震性能優(yōu)越 ， 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理 ， 支撐桿件構(gòu)造簡(jiǎn)單 ， 易于生產(chǎn)和 使用 ， 在高層鋼結(jié)構(gòu)中具有極大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展 前景 。 參 考 文 獻(xiàn) 1 上海市金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì) ， 同濟(jì)大學(xué) TJ 型屈曲約束支撐 設(shè)計(jì)手冊(cè) M 上海 : 2010 2 JGJ 9998 高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 S 北 京 : 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 ， 1998 3 CECS 261: 2009 鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)規(guī)范 S 北京 : 中國(guó) 建筑工業(yè)出版社 ， 2009 “鉆石 ”沈陽文化藝術(shù)中心正式完成主

34、體結(jié)構(gòu)施工 沈陽文化藝術(shù)中心位于沈陽五愛渾河隧道以西 ， 青年大街以東 ， 渾河以北 ， 二環(huán)路以南 ， 占地面積約 6 5 萬平方米 。該工 程已正式完成主體結(jié)構(gòu)施工 ， 外立面玻璃幕墻也已鋪設(shè)六分之一 。按目前進(jìn)度 ， 這座沈城未來的藝術(shù) “殿堂 ”將在 6 月建成 。 沈陽文化藝術(shù)中心主體建筑地下一層 、地上七層 ， 建筑物總高 57 米 。除了中央劇場(chǎng) 、音樂廳 、多功能廳這三大空間外 ， 總體建 筑還包括 3000 多平方米的地下車庫 ， 3 萬多平方米的附屬用房 。這里可以舉辦舞劇 、話劇 、歌劇 、芭蕾 、音樂會(huì) 、時(shí)裝表演等眾 多藝術(shù)演出 。經(jīng)過精密的聲學(xué)計(jì)算 ， 在這里的演出

35、效果完全可以與國(guó)家大劇院相媲美為了加快進(jìn)度 ， 保證質(zhì)量 ， 沈陽文化藝 術(shù)中心采用了高超的冬季施工工藝 ， 普通的混凝罐車都進(jìn)行了比較嚴(yán)格的保溫處理 。該中心外部的大平臺(tái)也在同時(shí)進(jìn)行基 礎(chǔ)建設(shè) 。從現(xiàn)場(chǎng)可以看出來 ， 這個(gè)大平臺(tái)與核心建筑相輔相成 ， 從西到東貫穿整個(gè)中心 ， 實(shí)現(xiàn)了中心本身與周邊城市道路及 周圍自然環(huán)境的整體銜接 。目前 ， 廣場(chǎng)的主體結(jié)構(gòu)已基本完成 ， 內(nèi)部的具體設(shè)計(jì)方案預(yù)計(jì)將在明年開春完成并開始施工建 設(shè) 。建成后 ， 太陽廣場(chǎng)和月亮廣場(chǎng)除作為景觀廣場(chǎng)外 ， 還能夠承辦大型室外演出活動(dòng) 。 沈陽文化藝術(shù)中心是沈陽今年的重點(diǎn)工程之一 ， 按照市建委的計(jì)劃 ， 該工程將力爭(zhēng)

36、在全運(yùn)會(huì)前建成 。但是 ， 該建筑由于 造型特殊 ， 建設(shè)起來比一般工程要費(fèi)勁許多 。沈陽文化藝術(shù)中心外形為 “鉆石 ”， 擁有上萬噸重的鋼骨架 、3 萬平方米的鉆石外 立面 。目前 ， 萬噸骨架已經(jīng)建成 ， 共耗費(fèi) 36 組預(yù)埋鋼件 、26 個(gè)鑄鋼節(jié)點(diǎn) 、89 根鋼結(jié)構(gòu)主構(gòu)件和 576 根次構(gòu)件組成 。其中 ， 最重 鑄鋼節(jié)點(diǎn)達(dá) 103 噸 ， 屬特殊超大超重節(jié)點(diǎn) ， 在國(guó)內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用極為罕見 。而在表面 ， “鉆石 ”更需完成 3 萬余平 方米玻璃幕墻的整體安裝 。建成后 ， 整個(gè)建筑的外面好似一顆巨鉆 ， 共有 64 個(gè)切割面 。每個(gè)面由 400 塊三角形玻璃板組合 ， 共需 25600 塊玻璃 。其中最大的玻璃面積達(dá) 1231 平方米 ， 有的玻璃重達(dá)上千斤 。中心 “鉆面 ”選用的是四層雙中空玻璃 ， 以此 增加 “鉆石 ”的閃亮度 ， 使 “巨鉆 ”看起來更通透美觀 。( 來源 : 中國(guó)建筑新聞網(wǎng) ) 07