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高層鉄骨構造システムの主な種類と特徴

Apr 30, 2024 伝言を残す

高層ビルの鉄骨構造の構造システムには、主に以下の種類があります。

 

フレームワークシステム

その特徴は、力の分布が明確で、レイアウトが柔軟で、建物に広い室内空間を提供し、構造の各部分の剛性が比較的均一で、延性が大きく、固有振動周期が長いことです。そのため、地震作用に敏感ではなく、耐震性能が良く、構造がシンプルで、部品の標準化と完成が容易で、施工速度が速いです。ただし、フレーム構造は典型的な柔軟な構造システムであり、ネスラーチェーンの横剛性が悪く、非構造部品に損傷を引き起こしやすいです。

 

デュアルアンチラテラルフォースシステム

鉄骨支持(せん断壁パネル)システム

鉄骨フレームの横剛性を高め、水平荷重に効果的に抵抗し、層間変位を減らすために、通常、アングル鋼またはチャンネル鋼で構成された垂直支持システムを壁面に配置します。建物がより高い場合、純粋なフレームよりも経済的です。サポートの位置は適切である必要があります。建築デザインと調和するために、通常は窓枠と下部の窓の上部の間に配置され、隠蔽され、サポートシステムのニーズを満たすことができます。

 

ドアや窓のレイアウトを考慮して、W字型、X字型、K字型、ヘリンボーン型、ドアスタイルのフォームを使用できます。サポートとフレームヒンジは、プルロッドまたはコンプレッションロッドに基づいて設計されます。設計中、建物の高さと水平力の影響に基づいて、サポートの数、形状、剛性を調整できます。鉄骨フレームの横方向の剛性を効果的に向上させるには、サポートを建物の同じ平面の周りに閉じた方法で配置して、閉じた補強フープを形成する必要があります。偏心サポートは、地震の作用下での延性とエネルギー分散性能が良好で、地震の強い地域でも使用できます。

 

鉄骨コンクリートせん断壁システム

中国では鉄骨せん断壁構造システムが最も一般的に使用されています。鉄骨せん断壁構造システムは、元のフレーム基礎に基づいており、構造物の横方向の剛性を高め、過度の横方向の変位を防ぐために、全体の剛性が均一になるという原則に従って、せん断壁またはコアチューブを設置して水平荷重に抵抗します。

このシステムは、階段室またはその他の適切な部分(間仕切り壁など)に現場打ち鉄筋コンクリートのせん断壁を構造物の主な横力抵抗システムとして使用し、フレーム部分は主に垂直荷重を負担します。柔軟なレイアウトとフレーム構造の便利な使用、およびかなりの剛性という特徴があります。一般的なせん断壁システムには、鋼板せん断壁、埋め込み鋼板支持せん断壁、および垂直ジョイント付きコンクリートせん断壁があります。

 

鉄骨コンクリートコアチューブシステム

このシステムは、現場打ち鉄筋コンクリート芯管と浴室(または建物、エレベーター室)を囲み、熱間圧延H型鋼フレームを組み合わせて複合構造を形成します。鉄骨2芯管システムの応力特性は、鉄筋コンクリートフレームせん断構造システムと類似しています。その特徴は、構造内の力の分配が明確で、芯管の横剛性が非​​常に強く、主に水平荷重を支えることです(構造の総横剛性の90%以上を占めます)。鉄骨フレームは主に垂直荷重を支え、鋼材の断面サイズを縮小できます。中国ではすでに多くの応用経験があります。

 

新しい横方向力防止システム

これには、鉄骨せん断トラス構造システム、エレベーターシャフト、パイプラインシャフト、または階段の壁のレイアウトを組み合わせて形成された長順鉄骨コンクリートコアチューブ(せん断壁)構造システム、および鉄骨せん断鋼板せん断壁構造コアシステムが含まれます。

 

鉄骨フレームは主に垂直荷重を支え、鉄骨フレーム、せん断トラス、せん断壁は連携して水平荷重を支えることで、構造物の水平変位が仕様で規定された許容値内に制御されることを保証します。横力防止部品には、せん断トラス、コンクリートコアチューブ(せん断壁)、またはせん断鋼板せん断壁があります。建物の高さと水平力の影響に基づいて、設計時にさまざまな横力防止システムを採用できます。

 

スタガードラス構造システム

家の外側にある柱と、家の幅と同じスパンのトラスで構成されています。トラスの高さは床の高さに等しく、上層と下層は隣接する柱の上に交互に配置されています。床スラブの一方の端はトラスの上弦材に配置され、もう一方の端は隣接するトラスの下弦材に配置されます。2ベイのトラスで中間に柱がない配置のため、各ユニットの柔軟なレイアウトが求められる住宅やホテルの建物に非常に適しています。

 

同時に、トラス区画の配置により、トラス弦による局所曲げモーメントが低減され、フレーム面における柱の曲げモーメントが非常に小さくなり、主に軸力を受けるため、柱の断面サイズの縮小につながります。フレームの横剛性は大きく、横方向の変位は小さくなります。