型钢混凝土框架-筒体混合结构试验

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发布时间：2021-09-03

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型钢混凝土框架+筒体混合结构试验
徐培福薛彦涛肖从真王翠坤孙慧中徐自国
(中国建筑科学研究院北京100013)
提要为了研究高层混合结构的抗震性能,进行了一个30层型钢混凝土框架-核心简结构模型的拟静力
试验,结构第二层为转换层,模型的缩尺比例为1:10,本文介绍了模型设计、试验概况和主要试验结果。
试验发现:型钢混凝土框架与核心筒的协同作用,使整体结构有较高的承载力,也具有一定的延性,抗震
性能较好;结构未发生层剪切破坏,最终破坏模式是底部核心筒受拉墙肢及受拉侧外框柱拉断。
关键词高层建筑结构、钢-混凝土合结构,型钢混凝土框架-核心筒结构,带转换层的高层建筑结构,
结构模型拟静力试验。
一、前言
近十多年来,高层钢-混凝土混合结构,尤其是型钢混凝土(钢管混凝土)框架-核心
简结构在我国迅速发展。这种结构形式具有良好的经济性,其抗风、抗震性能也较好。在
我国高层和超高层建筑中得到广泛采用,如上海金茂大厦、上海环球金融中心、北京国贸
中心等。预计混合结构将成为今后高层及超高层建筑的优选结构体系之一。
鉴于混合结构的迅速发展,人们对这种结构的抗震性能越加关注,不少问题和疑虑急
需加以论证,诸如框架-核心筒结构当核心筒进入屈服或破坏后,外框架能否发挥有效的二
道防线作用;如何防止核心筒的脆性剪切破坏;如何增强外框架的抗震能力等等。至今我
国已建的大量框架-核心简结构尚未经过地震考验。1964年阿拉斯加地震中有3幢混合结构
受到严重损坏,这些震害成为工程师怀疑混体结构抗震性能的主要依据。在国内,文献[首先详细介绍了其震害破坏情况。这3幢楼分别为14层、8层和6层,内筒是比较薄弱的
剪力墙,厚度200mm,外框架设计仅承担竖向荷载,采用型钢尺寸较小的钢结构,这与我
国大量建造的框架-核心筒结构存在较大的差异。地震中剪力墙产生严重破坏,剪力墙中的
型钢压曲。据震害经验表明,混合结构设计时,应设置具有足够承载能力的剪力墙筒体,
外框架应能承受一定的地震作用。
针对混合结构的研究,中国建筑科学研究1994年进行过一幢23层,模型比例1:20的
整体结构拟静力试验研究口。同济大学结合工程完成了两个小比例的混合结构振动台模型
试验[项,试验表明,只要设计合理,混合结构具有较好的抗震性能。这两个试验存在一个
共同的不足,就是受模型尺寸或振动台承载的限制,竖向配重未能加足,模型的竖向构件
没有达到等应力状态。
为了深入了解高层型钢混凝土框架-核心筒混合结构的性能,特别是这种结构的抗震能
力,我们进行了一个1:10的30层结构模型拟静力试验,竖向配置足够的重量,使模型在