Zu den Tragsystemen von Stahlkonstruktionen in Hochhäusern zählen vor allem folgende Typen:
Rahmensystem
Seine Merkmale sind eine klare Kraftverteilung, eine flexible Anordnung, die einen großen Innenraum für Gebäude bietet, und die Steifigkeit jedes Teils der Struktur ist relativ gleichmäßig, mit großer Duktilität und einer langen natürlichen Schwingungsperiode. Daher ist es nicht erdbebenempfindlich, hat eine gute seismische Leistung, eine einfache Struktur, eine einfache Standardisierung und Fertigstellung der Komponenten und eine schnelle Baugeschwindigkeit. Die Rahmenstruktur ist jedoch ein typisches flexibles Struktursystem und ihre seitliche Steifigkeit der Nessler-Kette ist schlecht, was leicht zu Schäden an nicht strukturellen Komponenten führen kann.
Duales Anti-Seitenkraft-System
Stahlrahmen-Stützsystem (Scherwandpaneel)
Um die seitliche Steifigkeit von Stahlrahmen zu verbessern, horizontalen Belastungen wirksam standzuhalten und Verschiebungen zwischen Stockwerken zu verringern, wird in der Regel ein vertikales Stützsystem aus Winkelstahl oder U-Stahl in der Wandebene angeordnet. Bei höheren Gebäuden ist dies wirtschaftlicher als ein reiner Rahmen. Die Position der Stütze sollte angemessen sein. Um mit dem architektonischen Entwurf übereinzustimmen, wird sie im Allgemeinen zwischen der Fensterbank und der unteren Fensteroberseite angeordnet, was beides verdeckt ist und den Anforderungen des Stützsystems gerecht wird.
In Anbetracht der Anordnung von Türen und Fenstern können W-, X-, K-, Fischgräten- und Türformen verwendet werden. Stütz- und Rahmenscharniere werden entsprechend Zugstangen oder Druckstangen entworfen. Während der Konstruktion können Anzahl, Form und Steifigkeit der Stützen basierend auf der Höhe des Gebäudes und der Wirkung horizontaler Kräfte angepasst werden. Um die seitliche Steifigkeit des Stahlrahmens effektiv zu verbessern, sollten die Stützen geschlossen um dieselbe Ebene des Gebäudes herum angeordnet werden, um einen geschlossenen Verstärkungsring zu bilden. Exzentrische Stützen weisen bei Erdbeben eine gute Duktilität und Energieableitungsleistung auf und können in stark seismischen Gebieten verwendet werden.
Stahlrahmen-Beton-Scherwandsystem
Das Stahlrahmen-Scherwandkonstruktionssystem wird in China am häufigsten verwendet. Das Stahlrahmen-Scherwandkonstruktionssystem basiert auf dem ursprünglichen Rahmenfundament. Um die seitliche Steifigkeit der Struktur zu erhöhen und eine übermäßige seitliche Verschiebung zu verhindern, werden gemäß dem Prinzip der gleichmäßigen Gesamtsteifigkeit Scherwände oder Kernrohre so aufgestellt, dass sie horizontalen Belastungen standhalten.
Bei diesem System werden vor Ort gegossene Stahlbeton-Scherwände in Treppenhäusern oder anderen geeigneten Teilen (z. B. Trennwänden) als Hauptsystem zur Querkraftabstützung der Struktur verwendet, wobei der Rahmenteil hauptsächlich vertikale Lasten trägt. Es zeichnet sich durch eine flexible Gestaltung und bequeme Nutzung der Rahmenstruktur sowie eine erhebliche Steifigkeit aus. Zu den üblichen Scherwandsystemen gehören Scherwände aus Stahlplatten, Scherwände mit eingebetteten Stahlplatten und Betonscherwände mit vertikalen Fugen.
Stahlrahmen-Betonkernrohrsystem
Dieses System besteht aus einem vor Ort gegossenen Stahlbetonkernrohr, das von einem Badezimmer (oder Gebäude, Aufzugsraum) umgeben ist, und wird mit einem warmgewalzten H-förmigen Stahlrahmen kombiniert, um eine Verbundstruktur zu bilden. Die Spannungseigenschaften des Stahlrahmen-2-Kernrohrsystems ähneln denen des Stahlbetonrahmen-Scherstruktursystems. Seine Eigenschaften sind eine klare Verteilung der Kräfte in der Struktur, eine extrem starke Quersteifigkeit des Kernrohrs, das hauptsächlich horizontale Lasten trägt (was mehr als 90 % der gesamten Quersteifigkeit der Struktur ausmacht); Stahlrahmen tragen hauptsächlich vertikale Lasten und können die Querschnittsgröße von Stahlkomponenten reduzieren. In China gibt es bereits viel Anwendungserfahrung.
Neues Anti-Seitenkraft-System
Hierzu gehören ein Stahlrahmen-Scherfachwerk-Struktursystem, ein Changsun-Stahlrahmen-Betonkernrohr-Struktursystem (Scherwand), das durch die Kombination der Anordnung von Aufzugsschächten, Rohrleitungsschächten oder Treppenhauswänden gebildet wird, und ein Stahlrahmen-Scherwand-Strukturkernsystem aus Stahlplatten.
Sorgen Sie dafür, dass der Stahlrahmen hauptsächlich vertikale Lasten trägt, während Stahlrahmen, Scherträger und Scherwand zusammen horizontale Lasten tragen, um sicherzustellen, dass die horizontale Verschiebung der Struktur innerhalb der in den Spezifikationen angegebenen zulässigen Werte kontrolliert wird. Komponenten zur Verhinderung seitlicher Kräfte können Scherträger, Betonkernrohre (Scherwände) oder Scherwände aus Stahlplatten sein. Je nach Gebäudehöhe und horizontaler Kraftwirkung können während der Konstruktion unterschiedliche Systeme zur Verhinderung seitlicher Kräfte eingesetzt werden.
Versetztes Fachwerkstruktursystem
Es besteht aus Säulen an der Außenseite des Hauses und einem Fachwerk mit einer Spannweite, die der Breite des Hauses entspricht. Die Höhe des Fachwerks entspricht der Bodenhöhe, und die oberen und unteren Schichten sind abwechselnd auf benachbarten Säulen angeordnet. Ein Ende der Bodenplatte wird auf den oberen Gurt des Fachwerks gelegt, und das andere Ende wird auf den unteren Gurt des benachbarten Fachwerks gelegt. Aufgrund der Anordnung eines Fachwerks mit zwei Feldern und ohne Säulen in der Mitte eignet es sich sehr gut für Wohn- und Hotelgebäude, die eine flexible Anordnung jeder Einheit erfordern.
Gleichzeitig wird durch die Anordnung der Fachwerkfächer das durch den Fachwerkgurt verursachte lokale Biegemoment verringert, wodurch das Biegemoment der Säule in der Rahmenebene sehr gering wird und hauptsächlich einer axialen Kraft ausgesetzt ist, was zur Verringerung der Querschnittsgröße der Säule beiträgt. Die seitliche Steifigkeit des Rahmens ist groß und die seitliche Verschiebung gering.
