在经济快速发展和城镇化建设不断加快的过程中,中心城市的人口快速增长和有限的土地资源矛盾问题给人们的生活和生产带来了很多不便,该问题迫切需要解决。国内的建筑师们为了让土地资源利用最大化,采用不断增加结构建筑高度的方法。在最近十年的发展里面,我国建造了一些知名的的200 m～400 m的超高层建筑,其结构多为钢框架-核心筒形式。为了减小钢框架与核心筒之间因为材料的收缩徐变影响造成的性能差别,楼盖梁选用工字形钢梁,外框架采用钢骨混凝土或钢管混凝土柱,形成了混合框架-钢筋混凝土核心筒的混合结构。选用混合框架-钢筋混凝土核心筒(混合)结构有着非常多显而易见的优势,比如混凝土成本相对较低,钢结构方面技术较为成熟,对比国外施工的人力花费较低。所以选用该结构可以创造更好的综合效益,是目前最符合我国基础建设基本国情的高层建筑结构形式之一,研究和发展这种混合体系有着很大的工程实际意义。由于超高层建筑受风荷载的影响较大,所以目前研究如何通过结构的体系和构造措施来提高结构整体抗侧刚度以保证结构的“双重抗侧力体系”很有必要。已有研究发现加强层的设置可使周边框架柱有效地发挥作用,以增强整个结构的抗侧力刚度。但在地震作用下加强层的设置将会引起结构刚度、内力突变,并易形成薄弱层,结构的损坏机理难呈“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的延性屈服机制。在课题组前期的研究中,我们发现采用《钢结构设计标准》GB50017-2017中给出的箱形钢梁作为楼盖主梁,可能是解决设置加强层带来不利影响的有效方法之一。由于楼盖主梁与外围框架柱刚接与混凝土核心筒铰接能使外框架分配最多的楼层剪力和倾覆弯矩,有较好的经济性和较高的结构冗余度。因此,箱形楼盖主梁宜与周边矩形钢管混凝土框架柱采用刚性连接,与混凝土核心筒采用铰接。本文基于实际工程对箱形梁替代工字形楼盖主梁进行研究,以期通过不设加强层的方法在满足现行规范要求时,使结构不出现薄弱层,为超高层建筑设计提供新的思路,使结构保持良好的抗侧移能力和抗震性能,又能避免加强层处的刚度和内力突变。本文以某些实际工程为背景,对箱形梁替代工字形楼盖主梁的混合框架-核心筒超高层结构体系的结构分析指标进行研究,主要研究内容如下:(1)基于海南大厦项目对在水平荷载作用下,带加强层的混合框架-核心筒超高层结构的受力和变形特点进行考察,并用箱形梁替代工字形楼盖主梁计得到不设加强层的结构,结合结构层间位移角,剪重比及框架承担剪力等结构控制指标对二者进行探讨和分析,给出结构设计建议。(2)分别对抗震设防烈度为8度区、7度区的和6度区的混合框架-核心筒超高层结构使用箱形梁作为结构主梁的结构方案进行分析,进一步讨论在满足结构控制指标要求时,不同设防烈度区的框架-核心筒结构建筑使用箱型梁替代工字形楼盖主梁的建筑高度。(3)为了保证箱形钢梁与箱型柱有可靠的连接,促进箱形钢梁的工程应用,提出了新型箱形梁-方钢管混凝土柱节点的栓焊混合盖板加强连接。在证明有限元模拟的精确定性后,运用有限元软件ABAQUS对新型连接节点做了变参数分析,以明确各参数的变化对节点模型抗震性能的影响,并给出了连接的设计建议。通过整体结构的分析,得到的主要结论:在框架-核心筒中使用箱形梁作为楼盖主梁,无论是在地震作用下,亦或风荷载作用下,采用箱形楼盖主梁方案结构的楼层位移、楼层位移角都优于工字形梁方案的结构;采用箱形梁作为结构楼盖主梁可以有效解决原结构设置加强层而产生的薄弱层以及结构刚度和内力突变的情况;箱形梁在降低楼层高度和提高结构经济性方面更具优势。八度设防海南大厦项目当采用箱形梁替代结构工字形主梁,最多还可以增加两层,高度增加7.6m,建筑高度为197.05m;七度设防烈度的上海某混合框架-核心筒结构楼层数为52层时,采用箱形梁替代结构工字形主梁时,高度增加60.2m,建筑高度为231.25m,此时各项结构控制指标均能满足:六度设防烈度的南昌华皓中心混合框架-核心筒结构采用箱形梁替代结构工字形主梁楼层可增加一层,高度增加3.9m,建筑高度为255m。通过对盖板加强连接节点力学性能的分析,得到的主要结论:建议上盖板取矩形盖板,盖板长度取(0.4-0.8)h_b,h_b代表梁高;盖板厚度取值和梁翼缘厚度相同。