北京建筑大学 北京市 100044
摘要：伴随着高层建筑的迅速增多，高层建筑结构体系选型成为高层建筑结构设计中至关重要的环节。本文对8度区某120m高的建筑采用混和结构及采用钢结构（钢框架-中心支撑核心筒结构）两种结构体系进行对比分析，通过对比两种结构体系的受力性能及结构用钢量，得出该高度下采用混和结构体系更有优势，供设计人员参考。
关键词：钢框架-钢筋混凝土核心筒结构；钢结构；用钢量
The Contrast and Analyse of Mixed Structure and Steel Structure for a tall building
Zhan Yinan
（Beijing University of Civil Engineering and Architecture，100044，Beijing）
Abstract：With the rapid increase of high rise buildings，the selection of high-rise building structure system has become a key link in the structure design of tall buildings.In this paper，A tall building of 120m located in the 8 degree seismic zone is analyzed.Two different models of this building with composite structure and steel structure are respectively modeled and analyzed.By comparing the seismic behavior and amount usage of steel of the two structural systems，it is concluded that it is more advantageous to adopt a mixed structure system at this height.The conclusion can be refered by designers.
Key words：steel frame-reinforced concrete corewall structures；steel structure；amount usage of steel
目前我国高层建筑发展具有建筑高度不断增加、体型日趋复杂的特点。高层建筑结构受力较复杂，材料消耗较大，相关房屋造价数据表明1，结构造价约占总造价的25%左右，因此选择合理的结构体系，做到结构既受力合理又能充分利用材料，提高结构经济性。
目前我国的基本国情是大力发展装配式建筑，促进建筑业转型升级2，因此本文基于某实际工程，对其标准层平面进行简化处理，采用两种方案（钢框架-混凝土核心筒结构及钢框架-中心支撑核心筒结构体系）进行软件建模计算，对比分析了两种结构体系的抗震性能及结构经济性，并得出相应的结论，以期对设计人员提供参考依据。
1 工程概况
某办公楼，框架-核心筒模型平面尺寸为47.4m×47.4m，核心筒平面尺寸为21.95m×21.95m，建筑标准层层高4.15m，外围框架柱柱距9m，建筑高度为120.35m；建筑结构设防类别为丙类，建筑抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第二组，建筑场地类别为Ⅱ类，特征周期为0.40s；根据《建筑抗震设计规范》3（GB50011-2015）可知钢框架抗震等级为二级，剪力墙抗震等级为特一级。
采用SATWE软件进行建模分析，对比采用两种结构体系的抗震性能，采用PKPM的工程量统计模块，统计型钢、钢筋及混凝土用量。
2 结构体系确定
2.1混合结构（钢框架-钢筋混凝土核心筒结构）
如图1所示，混凝土核心筒的混凝土强度等级自底层C55逐渐降低至上层为C40，为了避免结构刚度突变形成薄弱层，竖向构件截面尺寸与混凝土强度等级在不同楼层处变化，外框柱截面与内筒剪力墙厚度在不同楼层处变化，外围框架钢梁及钢柱钢材牌号选用Q345级。
a）混合结构平面图 b）整体计算模型
图 1 钢框架-钢筋混凝土核心筒结构
核心筒剪力墙厚度由底层550mm至顶层减小为300mm，外框架采用箱型截面，柱截面由底层900×900×35×35至顶层600×600×20×20，外框架梁为H550×250，中部楼层外框架梁为H700×350。
2.2钢结构（钢框架-中心支撑核心筒结构）
如图2所示，钢结构的内筒钢支撑截面与外筒钢柱截面在不同楼层处变化，内筒钢柱、支撑及外围框架梁柱采用的钢材牌号均为Q345。
核心筒中心支撑采用H型截面，截面由底层H700×400至顶层减至H300×250，外框架梁截面为H550×250，外框架柱采用箱型截面，由底层800×800×30×30至顶层减至450×450×18×18。
4 结论
本文通过对某工程实例两种结构方案的对比分析，得出以下结论：
（1）钢结构的层间位移角远大于规范的1/250的限值，层间位移角对钢结构不起控制作用，剪重比对钢结构起到了控制作用；混合结构的层间位移角起到了控制作用。
（2）钢结构单位面积型钢用量较大的原因是由于内筒柱负荷面积较大，并且由于支撑的设置柱子产生附加轴力，都是得柱子考虑地震组合的轴压力较大，而需要较大的柱截面。
（3）钢结构及混合结构外框架承担的地震剪力值均较小，为满足外框架作为二道防线的要求，混合结构对外框架截面的调整较钢结构要大。
（4）仅从结构材料用量方面对比，混合结构方案的优势十分明显。
参考文献：
[1]汪大绥，周建龙，包联进.超高层建筑结构经济性探讨[J].建筑结构，2012（5）：1-7.
[2]国务院办公厅.国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见[J].住宅产业，2016（10）：24-26.
[3]中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范[J].2015.
[4]中华人民共和国建设部.高层建筑混凝土结构技术规程[J].2010.
论文作者:战翌楠
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/6/4
标签：结构论文; 框架论文; 截面论文; 钢结构论文; 核心论文; 建筑论文; 两种论文; 《基层建设》2018年第7期论文;