| 中房报记者 付珊珊 上海报道

我国钢结构的发展要追溯到上世纪八十年代。

解放初期，我国钢材仅有几百万吨，一直到上世纪八十年代，我国钢材才开始上千万吨。这是因为在八十年代以前，我国限制采用钢结构，到八十年代以后，国家的钢产量开始迅速发展，到1996年，国家钢产量已超过1亿吨，此时，国家提出要合理使用钢结构。到上世纪九十年代末期，钢产量继续迅速增加，2010年，我国钢产量已经有几亿吨，2018年达9亿吨，此时，国家提出要大力推广钢结构。

在此背景下，我国钢结构也开始被运用到高层建筑上。

第一个高层建筑钢结构的运用项目是在深圳——深圳发展大厦。据了解，该项目是上世纪八十年代设计开工，但期间拖延时间过长，一直到上世纪九十年代才完成建造。

在上海，也有高层建筑钢结构的早期案例，例如金沙江大酒店，当时是由同济研究院设计完成。

“那时候我们主要采用纯钢结构，从钢结构造高层建筑，强度高，截面小，但问题是钢度比较差，成本相对比较高。当时提出是不是可以在钢结构里面增加混凝土芯筒，可以增大钢度，同时可以降低成本大概30%左右。”同济大学建筑与城市规划学院教授李国强回忆说。

据介绍，这种体系实际上在外国主要用于非地震区。

“但我们国家是地震区，所有有一个问题，即抗震的话，要求延性匹配，混凝土芯筒延性差，两者不能匹配的，在抗震下不能很好的协同工作。”李国强表示，这种体系在美国包括日本，这些强震区内，不允许采用钢结构混凝土的混合结构。

其实，这种结构有优势，成本低，那么在中国到底能不能采用？李国强认为，很重要的一点就是解决体系中的抗震问题，这其中包含三个问题亟待解决。

第一个问题就是如何让钢框架和混凝土核心筒协同工作。混凝土延性差，容易在地震中破坏。左边是不协调工作，钢框架再延性工作也没有用，右边是增加混凝土芯筒的延性，钢框架和芯筒可以协同工作。那么如何增加延性？李国强表示有两种方式可以考虑，一种可以在混凝土墙里面增加型钢，或者加钢板。增加型钢可以较大幅度提高延性，提高承载力也可以提高，加钢板变形能力比没有加型钢的要好得多。另一种方式是后来提出的，因为混凝土芯筒里一般还是采用联肢剪力墙，因此可以通过连梁增加钢度。

第二个问题，即钢框架和混凝土芯筒的连接。在以前的体系中，只依靠连接的地方受重力，实际上钢框架和芯筒抗震度不一样，在地震中同样的水平位移下会产生变形不协调，产生非常大轴理。最简单的方式是用预先埋板，钢梁和混凝土墙用角接，受力相对简单。“通过分析，可以给出最大的轴力建议。”李国强认为，除了此因素，还要考虑其他因素，比如梁的位置会对受力有影响，楼板可以分担轴力等，因此在设计时，要考虑轴力对预埋件产生的影响。

第三个问题，地震作用下结构变形的问题。“地震下，小震要防止开裂，大震要防止不倒。”据李国强介绍，原来的规范都是用层间变形作为结构变形的限制。层间变形如何控制开裂？影响开裂的叫有害变形，，有害变形与钢筋的配筋率和轴压比相关。有害层间变形主要在底层最大，而层间变形，随着层数越高，顶层的层间变形就越大。李国强说，“我们证明了在大震下多大的位移会倒塌，我们中台实验做到1/45，没有倒，也就是说它到1/45是不会倒塌的。如果用层间位移来控制，随着高度越高，用层间变形反而越大了。我们最早提出希望50米以下，还是按照原来的规范，150米以上按1/150，但后来大家都偏保守，都加了100米。”