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建筑科技95性能化设计在某超高层结构设计中的应用张青峰，鲁 阳（合肥工业大学设计院（集团）有限公司，安徽 合肥 230009）摘要：某高层建筑建筑高度241.5m，采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒混合结构体系，经过试算分析，不设置加强层结构刚度能满足国家规范相关要求。
结合现行规范和规程，介绍了性能化设计在超限高层建筑结构中的应用，设定了抗震性能目标，进行了多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下结构的弹性及弹塑性分析，找到了结构的关键部位并采取可靠措施予以加强，为此类似结构设计提供借鉴。
关键词：超高层结构；抗震性能目标；桁架转换本项目用于酒店、办公，地下3层，地上55层，建筑高度241.50m，主楼轴线平面尺寸为 45.0mx36.6m，平面基本柱网尺寸为 9.0m×图1 A 塔建筑剖面图本工程主体结构设计使用年限为50年，建筑结构安全等级为二级，重要性系数 1.0。
本工程抗震设防类别为重点设防类(乙类)，地基基础设计等级为甲级。
抗震设防烈度为7度，设计基本地震动加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，场地土类别为Ⅱ类。
钢管混凝土框架为一级、钢筋混凝土核心筒为特一级，41层转换结构构件、支承构件及其上下各一层竖向构件、竖向收进上下各一层的剪力墙均为特一级。
1 结构体系 1.1 结构选型本工程属于超B 级高层建筑，采用钢管混凝土框架+钢筋混凝土核心筒混合结构体系，框架由钢管混凝土柱、H 形或箱型截面钢梁及组合楼板组成。
地下室顶板无大开洞，顶板楼盖设计符合《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）[1]3.6.3条，地下一层与相邻上层的侧向刚度比符合高规5.3.7条要求，计算嵌固端确定为地下室顶板。
计算时通过比对分析，发现在不设置加强层的情况下，结构刚度满足高规相关要求，最终确定不设置加强层的结构方案。
1.2 楼盖体系 塔楼核心筒采用钢筋混凝土楼板，核心筒外围楼板采用钢筋桁架楼承板组合楼板[2]，转换桁架上下两层的楼板厚为150mm，地下室顶板板厚180mm,其余楼层的楼板厚度均为100mm。
型钢混凝土组合结构设计摘要：组合结构的使用已经广泛，其中钢与混凝土的组合结构是最为常见的结构形式，而且相当成熟，已经自成独立的结构体系。
在我国，组合结构仍属新的结构形式，随着大量建筑物的兴建，组合结构作为新兴结构得到越来越广泛的采用，应用前景越来越好。
所以，对钢与混凝土组合结构的结构形式及性能特点有一定的了解是很有必要的。
关键词：型钢混凝土；组合结构；计算；要求引言近年来，随着我国建筑业的快速发展，型钢混凝土组合结构在各种工程结构中得到了更为广泛的应用。
在大跨度建筑、高层以及超高层建筑工程中，型钢混凝土组合结构体现出了比钢结构和钢筋混凝土结构更加优越的特性。
一、型钢混凝土结构的概述由混凝上包裹型钢做成的结构被称为型钢混凝土结构。
它的特征是在型钢结构的外面有一层混凝土的外壳。
型钢混凝土中的型钢除采用轧制型钢外，还广泛使用焊接型钢。
此外还配合使用钢筋和钢箍。
我国过去也采用劲性钢筋混凝土这个名称。
型钢混凝土梁和柱是最基本的构件。
型钢可以分为实腹式和空腹式两大类。
实腹式型钢可由型钢或钢板焊成，常用的截面型式有I、H、工、T、槽形等和矩形及圆形钢管。
空腹式构件的型钢一般由缀板或缀条连接角钢或槽钢而组成。
型钢混凝土框架是由型钢混凝土柱以及梁构成的，框架的组合形式多样，有钢筋混凝土梁、组合梁以及钢梁。
通常钢筋混凝土剪力墙在高层建筑型钢混凝土框架设置比较常见，此外型钢支撑或者型钢桁架也比较多见，由此型钢混凝土剪力墙的组合形式就比价多样，其抗剪性能也比一般的钢筋混凝土要好很多，其使用作用在建筑工程结构中会更好地发挥。
二、型钢混凝土结构的优点分析1、型钢混凝土的型钢可不受含钢率的限制，其承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上；可以减小构件的截面，对于高层建筑，可以增加使用面积和楼层净高。
2、型钢混凝土结构的施工工期比钢筋混凝土结构的工期大为缩短。
型钢混凝土中的型钢在混凝土浇灌前已形成钢结构，具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，并可将模板悬挂在型钢上，而不必为模板设置支柱，因而减少了支模板的劳动力和材料。
型钢混凝土结构的研究与应用3篇型钢混凝土结构的研究与应用1型钢混凝土结构的研究与应用随着经济的发展以及科技的进步，建筑结构的需求逐渐增加，而型钢混凝土结构的应用在近年来也越来越广泛。
现在，许多新型的建筑物，如高层住宅、商业建筑和天桥等，都使用了型钢混凝土结构。
因此，下面将探讨型钢混凝土结构的研究和应用。
第一部分：型钢混凝土结构的研究型钢混凝土结构是一种组合使用钢材和混凝土的结构形式。
它将钢材的强度和韧性与混凝土的耐久性和抗震性相结合。
由于其优良的性能，型钢混凝土结构近年来受到了广泛的研究。
1.1 型钢混凝土结构的性能型钢混凝土结构的优良性能主要体现在以下几个方面：（1）大跨度的应用——型钢混凝土结构可以满足大跨度结构的需求，使建筑结构更加灵活多变。
（2）快速施工——型钢混凝土结构可以预制或预制混凝土构件，使其具有快速、高效的施工特点。
（3）抗震性能强——由于构件受力均匀，型钢混凝土结构比传统钢结构更具有抗震性。
（4）经济——与传统钢结构相比，型钢混凝土结构更节约材料，更节约成本。
1.2 型钢混凝土结构的研究进展型钢混凝土结构的研究中，逐渐出现了一些新的结构形式和解决方案。
（1）型钢混凝土框架结构——采用型钢与混凝土相结合的方式，增强结构的整体抗震性能。
（2）型钢混凝土筏板式结构——这种结构形式可用于较大的屋盖结构，使结构更加刚性和坚固。
（3）型钢混凝土柱——通过使用混凝土多孔型钢来改善大变形性，提高柱的承载能力。
第二部分：型钢混凝土结构的应用型钢混凝土结构的应用主要在以下几个方面：2.1 高层建筑在高层建筑的设计中，型钢混凝土结构由于其独特的性能，可以有效减轻自重，满足承载能力要求，同时也可以提高抗震性能。
例如，深圳平安金融中心和东京晴空塔都是采用的型钢混凝土结构。
2.2 商业建筑在商业建筑中，型钢混凝土结构的优点是可以将大跨度和灵活性与施工现场吻合。
例如，广州机场是一座面积很大的商业建筑，其屋顶结构使用了型钢混凝土框架结构，具有稳定、经济、美观等特点。
型钢混凝土（Steel Reinforced Concrete，简称SRC）结构是以型钢为骨架并在型钢周围配置钢筋和浇筑混凝土的埋入式组合结构体系。
由于型钢混凝土的内部型钢与外包混凝土形成整体，共同受力，其受力性能优于这两种结构的简单叠加，因此型钢混凝土结构在我国已得到日益广泛的应用。
特别是在超高层项目中，SRC结构凭借其强度高、延性好、以及防火和耐腐蚀性能好的优势，倍受结构设计师的青睐。
本篇文章将基于深化设计角度，以威海双岛湾—国家（威海）创新中心2号楼单体为代表，讲述SRC结构中劲性柱的一些连接节点做法。
项目效果图深化设计模型图国家（威海）创新中心2号楼项目，结构形式为外部钢框架+内部混凝土核心筒组成的框架核心筒结构；地下设有1层地下室，地上1~5层为裙房，5层以上为塔楼，建筑总高度为148.5m，项目总用钢量约为1.5万吨。
该项目中几种型钢混凝土柱连接节点：H型钢骨-劲性柱与混凝土梁连接节点十字型钢骨-劲性柱与混凝土梁连接节点十字型钢骨-劲性柱与型钢梁连接节点十字型钢骨-劲性柱与型钢混凝土梁连接节点结合上图几种型钢混凝土柱连接节点，小编为大家“去粗取精”，按照混凝土梁中钢筋连接钢骨柱的区域，归纳总结了钢骨柱与钢筋连接的几种常用作法，短小精悍，“易于消化”。
一混凝土梁中钢筋与钢骨柱的翼板连接钢筋在钢骨柱翼缘区域通常的处理方式有：1、钢筋采取1:6的斜率绕过钢骨柱，钢筋连续布置；2、钢筋与钢骨柱翼板上的牛腿焊接连接（牛腿可分为H 型钢和T型钢两种）；3、钢筋与钢骨柱翼板上焊接的套筒，现场机械连接。
第一种处理方式采用绕筋，该种方式对于钢骨柱翼板宽度较窄，且钢筋直径较小的情况下可以采用，但是遇到直径较大的钢筋，现场施工较难。
（节点图选自12SG904-1型钢混凝土钢筋排布及构造详图）第二种处理方式采用焊接连接，该种方式因牛腿的形式不一样，处理该节点的难度不同；该项中焊接连接节点中采用的是T型钢牛腿；牛腿的长度与钢骨柱外包混凝土的厚度和钢筋规格有关系。
浅谈型钢混凝土梁的设计发布时间：2022-10-18T01:41:22.283Z 来源：《城镇建设》2022年第11期作者：蔡望[导读] 本文首先简述了型钢混凝土结构在我国的发展应用情况以及其优缺点和型钢混凝土梁计算的方法，蔡望重庆市设计院有限公司，重庆400015摘要:本文首先简述了型钢混凝土结构在我国的发展应用情况以及其优缺点和型钢混凝土梁计算的方法，接着通过具体的工程实例，介绍了型钢混凝土梁在大跨度结构中运用要点，提出了一些型钢混凝土梁设计的建议。
关键词:大跨度结构;型钢混凝土梁;挠度0引言随着经济的发展，人们对建筑建筑的功能要求日益增加，复杂的建筑功能也促使大跨度结构也不断涌现。
型钢混凝土梁，具有构件承载能力高、抗震性能好、在挠度和裂縫控制中相较普通混凝土梁具有明显的优势；与钢结构构件相比较，约比全钢结构节约钢材1/3左右，造价降低较多且后期维护费较低、耐火性能较好，因而得到广泛使用；但型钢梁柱节点复杂、构造要求较多，需现场吊装、混凝土浇筑复杂，对设计和施工都提出了较高的要求，笔者结合设计经验，对工程中常用的型钢混凝土梁，从设计的角度进行简要探讨。
1型钢混凝土梁的结构类型型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete，简称 SRC)结构是以型钢为骨架并在型钢周围配置钢筋和浇筑混凝土的埋入式组合结构体系。
早年美国及日本为了解决钢结构建筑的耐火、耐久性以及避免受压屈曲，在静载中取得一定的效果；在日本关东大地震采用钢结构外包钢筋混凝土的建筑 (中日本兴业银行大楼）没有震害，SRC结构良好的抗震性得以确认，以后再经过多次大地震害调查, 又进一步证实实腹式型钢的结构(SRC结构)的抗震性能是优越的[1]。
目前SRC结构构件在各种结构体系中的，一般是部分或全部采用型钢（钢管）混凝土柱、型钢混凝土梁组成的结构，在现行的《组合结构设计规范》（JGJ 138-2016）中统称组合结构。
型钢混凝土结构根据内部配钢形式的不同分为实腹式和空腹式两大类。
型钢混凝土转换梁设计问题探讨随着我国现代高层建筑的发展，在结构与功能方面之间的矛盾越来越突出，采用结构转换层设计可以较好的解决这个问题。
本文就型钢混凝土转换梁设计问题进行了探讨，希望对相关施工单位和人员提供一些参考。
标签型钢混凝土；转换梁；设计1、引言近年来，我国在建筑业上取得的进步非常快，这也与我国的经济高速发展密不可分，面向商业的现代高层建筑也因为城市运动的发展而备受关注。
不同用途的楼层，需要大小不同的开间，采用不同的结构形式。
建筑要求上部小开间的轴线布置、较多的墙体，中部办公用房要小的和中等大小的室内空间，下部公用部分，则希望有尽可能大的自由灵活空间，柱网要大，墙尽量少。
这种要求与结构的合理、自然布置正好相反，因为结构下部楼层受力很大，即正常应当下部刚度大、墙多、柱网密，到上部逐渐减少。
为了满足建筑功能的要求，结构必须以与常规方式相反进行布置，上部小空间，布置刚度大的剪力墙，下部大空間，布置刚度小的框架柱。
为此，必须在结构转换的楼层设置转换层，称结构转换层。
作为建筑设计师一定要考虑到建筑的实际情况采用符合其工况的转换结构形式。
2、项目概况2.1 某高层建筑设计情况某高层建筑地理位置优越，位于A市市中心繁华地段，可谓是商机无限，不过由于A市属于生活气息比较浓郁的城市，城市节奏并不快，商业也比较发达不过这个城市偏向于安静。
所以经过最终讨论决定，该建筑要建成一个综合型的商业办公及住宅等多功能混合的综合大型中心。
2.2 转换层形式对比2.2.1 本工程裙房平面巨大，大裙房上多个功能塔根据建筑功能要求不同特点各有不同，以西塔B1B2栋为例，上部结构功能是办公或住宅的小开间形式如下图。
其下部结构为大空间商业，追求开豁空间感要求无剪力墙等阻隔，如下图。
从上面两图中我们可以发现，无论柱距及使用功能等要求上均存在非常大的差别。
上部平面图与下部平面图对比之下：除核心筒和外边缘外，根本不可能做到让上部结构竖向构件直通首层，这样就出现了竖向构件不连续的情况，这个问题的解决只能采用设置转换层才能解决。
某高层型钢混凝土结构设计分析
【摘要】型钢混凝土组合结构，由于其承载能力高、刚度大及抗震性能好等优点，已越来越多地应用于大跨结构和地震区的高层建筑以及超高层建筑。
本文以某工程为例，阐述了型钢混凝土结构设计要点和优化关键技术。
【关键词】型钢混凝土；节点构造；设计优化
由于建筑造型的多样化程度日显、建筑内部使用功能的要求越来越高，对建筑结构设计提出来更新、更高的要求。
型钢混凝土框架+剪力墙结构由于其承载能力高、刚度大、增加结构空间净空高度及抗震性能好等优点，已越来越多地被应用于大跨结构、高层建筑以及超高层建筑。
型钢混凝土组合结构能充分发挥钢和混凝土结构的各自优势，是一种经济、有效的结构体系具有广阔的应用前景。
本文以某工程结构设计为例，阐述了型钢混凝土结构设计要点及设计优化关键，与同行交流。
一、工程概况
某工程扩大初步设计。
该项目含两幢高度147米的写字楼和两幢135高度米的公寓楼，以及占地面积105m×177m的地下车库及下沉式地下广场，总建筑面积约10万m2。
其中，办公楼：地下3层，地上25层，建筑总高度147m，采用筒中筒结构体系，地下及地上3层外框筒柱采用钢骨混凝土。
公寓：地下3层，地上27层，建筑总高度135m，采用剪力墙结构体系。
二、结构选型及计算分析
1.结构选型。
由于建筑物地上三部分刚度差异较大，难以作为整体结构设计，因此把地上作为4栋不同的建筑物分别设计。
大底盘地下室按多塔结构计算，以考虑上部建筑物对其影响。
写字楼系乙类建筑，设计耐久年限100年，故抗震措施按9度设防，设计地震作用放大系数取1.2。
层高3.8m，标准层层高3.2m。
该楼使用荷载较大，使用荷载若采用普通钢筋混凝土结构将导致非常大的梁柱断面，严重影响建筑使用空间，以致不能满足后期使用要求。
最早曾提出过采用纯钢筋混凝土结构，采用宽扁梁来解决外柱至核心筒的距离较大的问题，梁高控制在800，经过stawe计算，梁宽需要800以上，梁配筋：支座不小于14ф25，跨中要大于或等于10ф25。
同时，为满足《高层建筑混凝土结构技术规程》有关轴压比的要求，框架柱截面首层以下轴ζ柱需要1200×1600，轴c柱需要1000×1600；层4以上，外框柱需要800×1000。
因此，如果采取纯钢筋混凝土结构，又给建筑带来了新的问题：1、由于框架梁过宽，使得层5～9公寓楼内卫生间很难布置，直接影响了建筑的使用功能；2由于柱截面过大，使地下车库的停车位减少，实际使用面积也相应减少。
同时，在一般情况下，为使宽扁梁端部在柱外的纵向钢筋有足够的锚固，均要求其能双向布置，显然有些不妥。
如果采用钢结构，必定在耐火性能及刚度上都稍差，经多次方案比较，最终采用了型钢混凝土框架+剪力墙结构体系，即在梁、柱、剪力墙边缘构件及连梁内均设型钢的混凝土结构体系。
经过计算，所有的梁截面高均控制在800
内，其挠度和裂缝均满足规范要求。
柱截面在满足《高规》轴压比的要求下，在±010以下，轴ζ和轴c柱为800×1200，层4转换桁架以上，轴ζ和轴c柱均变为700×850，层26柱截面均改为700×700。
采用型钢混凝土结构后，由于柱截面的减少，层4以下每层增加的使用面积约为9m2，层4以上每层增加的使用面积约为
7m2。
假设该建筑使用面积售价为20000元/m2，每层带来的直接经济收入就为14～18万元/层。
2.计算分析。
分别采用etabs和satwe软件对该工程进行了整体计算，计算参数设置如下所示：抗地震烈度确定为7度，ⅱ类场地土，水平地震影响系数最大值多遇地震为0.08，罕遇地震为0.50。
周期折减系数为019；结构阻尼比为4.0%；框架及筒体抗震等级均为二级。
依据《建筑抗震设计规范》gb50011—2001，对该工程设计还进行了弹性时程分析计算。
所采用的地震波为该场地土的人工合成波、兰州波lan2-2和taft-2波。
时程分析所用地震加速度时程曲线最大值为350cm/s，结构阻尼比取5%。
通过上述计算发现：1、结构以扭转为主的第一自振周期t与以平动为主的x向和y向第一自振周期tx，ty，之比分别为0.69和0.73，均小于0.90，满足《高规》有关要求；2、振型曲线光滑连续，符合规律；3、底部总剪力合理，地震剪力系数满足抗震规范要求；4、最大的层间位移和顶点位移与层高之比均小于1/800，也满足规范要求，说明结构布置合理，没有总刚度突变；5、时程分
析结果表明，每条波计算所得结构底部剪力均大于振型分解反应谱计算结果的65%，三波计算所得结构底部剪力的平均值均大于振型分解反应谱计算结果的80%，满足规范有关要求。
三、特殊构件及局部节点构造要点
为满足建筑功能和造型的要求，确保结构的安全，设计过程中，对一些特殊构件及局部节点进行了特殊的处理，现介绍其中几个有代表性的构件或节点。
1.轴柱的错位处理。
根据地下室车道入口宽度的要求，在层2以下错至轴a交轴b，上下柱中心的偏差为950mm。
柱的错位使该柱在层2楼板标高处产生较大的附加弯矩和剪力。
为此，一方面采取了类似牛腿的做法，将上部柱的轴力通过牛腿传至下层柱，而不使其变为剪力，另一方面加强轴b方向的框架梁的刚度和配筋，使框架梁分担一部分柱的附加弯矩。
2.转换桁架的设计。
层3、4高度范围内布置了转换桁架，其目的是在8m柱距间支承上部所需增加的外柱，使其结构布置均匀对称。
同时，也满足了建筑在上述两部位设置通道的要求。
为使新增柱上的竖向荷载能够通过桁架有效地传至两边柱上，该转换桁架也采用了型钢混凝土结构转换桁架设计的难点在于桁架节点的设计。
在桁架节点上，不仅有来自桁架上、下弦及腹杆的型钢及钢筋，还有垂直于桁架方向的梁及上层新增加柱的型钢及钢筋，为使这些相互交错的型钢及钢筋
能够有条理地布置，设计时一方面在节点处加宽了桁架上弦的翼缘板宽度，以便上层新增柱的连接和安装，另一方面，平面上将节点设计成菱形，同时加大节点高度，以方便钢筋的穿越。
3.写字外柱内收处理。
由于建筑立面要求，轴c柱在层9、层22、层24处均内收1.5m，轴c也在上述楼层向筒体内收1.35m，使得外框架柱也随之变位，为减少因柱内收而产生的附加弯矩及整体刚度变化对建筑的影响，采取了特殊的构造措施。
通过斜柱将上部荷载传至下柱，这样传力途径清晰简洁；同时，相关层的框架梁分担了一部分外向水平力，平衡了部分附加弯矩，使受力更合理。
另外，对斜柱的周边环梁进行加强，增强了对外框柱的约束。
施工及验收情况表明，上述各节点的处理不仅使结构受力合理，施工方便，同时，还确保了梁、柱内各型钢及钢筋相互交错处混凝土的浇筑质量。
四、型钢制作与安装要点
1、型钢混凝土梁宽不宜小。
型钢上翼缘侧边至梁侧边距离不宜小于100，否则角筋与型钢距离太小，振捣棒难以下去。
2、型钢上翼缘顶面距梁顶面距离不宜小于120cm。
否则，当梁采用双排筋时，钢筋交叉导致顶部保护层厚度不足。
3、剪力墙暗柱、暗梁内若采用型钢，要充分考虑到施工的可行性，应尽量采用窄翼缘型钢。
设计时，应仔细排布钢筋与型钢的关系，保证振捣棒能下去。
否则，墙体振捣不实影响墙体混凝土质量，带来结构质量隐患。
4、型钢混凝土结构牵涉到设计、加工、施工、监理等多个方面的单位，涉及环节较多，需要各方密切配合，及时发现隐藏问题，并及时回馈信息，对设计进行优化处理才能保证工程顺利进行。
五、结语
型钢混凝土结构是一种教新的技术先进、安全可靠的结构模式，广泛适用于非地震区和抗震设防烈度为6度至9度的多、高层建筑和一般构筑物。
在满足建筑使用功能和外观美观的前提下，合理选择型钢混凝土结构形式，可以达到经济合理的效果，并能满足结构抗震、稳固的目的，是一种有广泛应用前景的结构形式。
参考文献
[1] 型钢混凝土组合结构技术规程jgj138-2001.北京：中国建筑工业出版社
[2] 刘大海，杨翠如.型钢钢管混凝土高楼计算和构造.北京：中国建筑工业出版社
[3] 刘维亚.型钢混凝土组合结构构造与计算手册.北京：中国建筑工业出版社。
