高層建筑框架一核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

高層建筑框架一核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計分析文章根椐筒體結(jié)構(gòu)的特點，結(jié)合工程案例對簡體結(jié)構(gòu)特別是框架一核心筒結(jié)構(gòu)從概念設(shè)計、計算程序選取、結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的選取、平面布置、構(gòu)造要求等方面進行了探析，以完善框架一核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計。

引言

簡體結(jié)構(gòu)是由豎向筒體為主組成的承受豎向和水平作用的高層建筑結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)主要包含以下兩種：

（1）筒結(jié)構(gòu)：由核心筒與外圍框筒組成的高層建筑結(jié)構(gòu)；

（2）框架一核心筒結(jié)構(gòu)：由核心筒與外圍的稀柱框架組成的高層建筑結(jié)構(gòu)。

框架一核心筒結(jié)構(gòu)周邊柱子的柱距比較大，一般為8m～12m，它和沿周邊的梁構(gòu)成了外框架，中間為電梯井、樓梯間、管道井等構(gòu)成的核心筒，受力特點類似框架一剪力墻。某工程建筑面積12726.35m2。地下2層為車庫，地上3層為商業(yè)，地上4層—22層為寫字樓或公寓。檐口高度71.800m，裝飾構(gòu)件高度為78.800m。該工程的抗震設(shè)防烈度為8度，抗震設(shè)防類別為丙類，結(jié)構(gòu)抗震等級為剪力墻一級，框架一級。

1計算程序選取

框架核心筒的結(jié)構(gòu)分析應符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱為《高規(guī)》)和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，采用三維空問分析方法進行內(nèi)力分析，對B類高度或體型復雜的筒體結(jié)構(gòu)應采用兩個或兩個以上不同力學模型的空間分析程序進行內(nèi)力分析和比較，考慮雙向水平地震下的扭轉(zhuǎn)地震作用效應，并應采用時程分析進行多遇地震下的補充計算。本工程為A類建筑高度，結(jié)構(gòu)整體分析采用SATWE和TAT兩種軟件分析計算結(jié)構(gòu)，并優(yōu)化了結(jié)構(gòu)方案。

2結(jié)構(gòu)計算參數(shù)的選取

（1）設(shè)計基準期50年，使用年限50年，安全等級為二級，地基設(shè)計等級為乙級；

（2）本工程抗震設(shè)防烈度為8度，地震分組為第一組，設(shè)計基本地震加速度為0.20g，建筑抗震設(shè)防類別為丙類；

（3）基本風壓為0.40kN/m2，對于特別重要或?qū)︼L荷載比較敏感的高層建筑(一般高度大于60m的高層建筑)，其基本風壓應按100年重現(xiàn)期的風壓值。因此基本風壓取0.45kN／m2，地面粗糙為C類，風壓體形系數(shù)、風壓高度變化系數(shù)及風振系數(shù)均按GB50009—2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定采用，樓面活荷載標準值按荷載規(guī)范取值。

3主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面

核心筒框架柱和邊框架梁截面尺寸與混凝土等級見表1

表1核心筒框架柱和邊框架梁截面尺寸與混凝土等級

4框架一核心筒平面布置

圖1標準層結(jié)構(gòu)平面布置層

（1）核心筒宜貫通建筑物全高。核心筒的寬度不宜小于簡體總高的1/12，當筒體結(jié)構(gòu)設(shè)置角筒、剪力墻或增強結(jié)構(gòu)整體剛度的構(gòu)件時，核心筒的寬度可適當減小。本工程核心筒高度為71.800m，最小寬度為8.250m，高寬比為1/8.7，滿足要求；

（2）核心筒的周邊宜閉合，樓梯、電梯間應布置混凝土內(nèi)墻；核心筒應具有良好的整體性；

（3）核心筒外墻的截面厚度不應小于層高的1/0及200mm，對一、二級抗震設(shè)計的底部加強部位不宜小于層高的1/16及200mm．，不滿足時，應按本規(guī)程附錄D計算墻體穩(wěn)定，必要時可增設(shè)扶壁柱或扶壁墻；在滿足承載力要求以及軸壓比限值(僅對抗震設(shè)計)時，核心筒內(nèi)墻可適當減薄，但不應小于160mm。又因為有框架梁支承在核心筒上，核心筒的外墻厚度宜大于0．4LAE(梁縱向受力鋼筋的錨固長度)，工程中框架梁鋼筋最大為25mm抗震等級為一級。工程核心筒外墻的截面厚度為400mm，滿足以上要求；

（4）核心筒外墻較大的門洞宜上下豎向連續(xù)布置，以使其內(nèi)力變化保持連續(xù)性；

（5）工程標準層的層高為3300mm，門及設(shè)備洞口高度為2100mm，連梁高度取值從400mm—1200mm逐步變化，而整體計算結(jié)構(gòu)也隨之變化。比較分析見表2。最終工程標準層采用400mm—1200mm高的連梁。標準層結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖l。

表2計算結(jié)果分析

5構(gòu)造要求

（1）簡體墻的加強部位、邊緣構(gòu)件的設(shè)置以及配筋設(shè)計，應符合《高規(guī)》第7章的有關(guān)規(guī)定?？拐鹪O(shè)計時，框架一核心筒結(jié)構(gòu)的核心筒和筒中筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒，應按《高規(guī)》第7.2.15～7.2.17條的規(guī)定設(shè)置約束邊緣構(gòu)件或構(gòu)造邊緣構(gòu)件，其底部加強部位在重力荷載作用下的墻體軸壓比不宜超過《高規(guī)》表7.2.14的規(guī)定。

（2）簡體結(jié)構(gòu)的樓蓋外角宜設(shè)置雙層雙向鋼筋，單層單向配筋率不宜小于0.3%，鋼筋的直徑不應小于8mm，間距不應大于150mm，配筋范圍不宜小于外框架(或外筒)至內(nèi)筒外墻中距的1/3和3m。

（3）跨高比不大于2的框筒梁和內(nèi)筒連梁宜采用交叉暗撐；跨高比不大于1的框筒梁和內(nèi)筒連梁應采用交叉暗撐，且應符合下列規(guī)定：梁的截面寬度不宜小于300mm；全部剪力應由暗撐承擔。每根暗撐應由4根縱向鋼筋組成，縱筋直徑不應小于14mm，做法見圖2，總面積A應按下列公式計。

無地震作用組合：；

有地震作用組合：。

圖2連梁交叉暗撐（JC）示意圖

6結(jié)束語

（1）核心筒為框架核心筒的主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，因絕對保證核心筒的整體性和足夠的剛度。

（2）框架一核心筒在強烈地震作用下，框架柱的損壞程度遠大于核心筒，必須按《高規(guī)》調(diào)整各框架柱的地震剪力。

（3）影響剪力墻平面外對梁端嵌固作用的主要因素：墻平面外對梁端嵌固作用有效長度、墻線剛度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等等。為加強墻平面外對梁端嵌固作用，可采取梁端水平加腋法、增加墻邊框梁方法，梁端彎矩可采用“調(diào)幅再調(diào)幅”方法。

（4）連梁屬于深彎梁和深梁的范疇，正截面承載力計算時，不能按桿系模型計算，連粱截面選取對核心筒抗彎能力與整體剛度有很大的影響。

參考文獻

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