高層建筑框架核心筒分析

欒恒宇

摘要：在高層建筑結構中，有一種較為常見的簡體結構，主要是指由豎向筒體為主組成對豎向及水平作用進行承受的一種建筑結構。而在簡體建筑結構中，主要包含兩種結構內容：筒結構以及框架一核心筒結構。文章主要是以一高層建筑工程為例，對其框架—核心筒結構設計進行了闡述分析，對其中的重點進行了著重說明，為今后的工程設計提供參考幫助。

關鍵詞：高層建筑；框架—核心筒結構；分析；

中圖分類號：TU355文獻標識碼：A文章編號：1674-3520（2014）-06-00258-02一、前言

框架核心筒結構主要是指為了滿足建筑工程的內在結構需要，在其內部將實體筒作為一個抗側力的構件，之后再在實心筒外布設好一個大型框架，確保其主要的受力狀況能夠與框架剪力墻相等同。框架核心筒結構主要用于一些高層建筑。對高層建筑框架核心筒結構進行分析研究，對促進其今后的發展而言，具有極為重要的意義。

二、工程概況及高層建筑框架核心筒結構設計總體構思

（一）高層建筑工程概況：某高層建筑大廈，主要組成部分為一棟30層的寫字樓、3層商業型附屬樓以及3層的地下室。整個高層建筑大廈的總占地面積為13800m2，建筑面積為462135m2，屋面所有的總結構高度為132.60m。

（二）高層建筑框架核心筒結構設計總體構思

1、結構類型：高層建筑工程所采用的總體建筑結構為鋼筋混凝土框架—核心筒結構，將其與筒中筒結構相對比，雖然在承載及對變形狀況的抵抗方面的能力較弱，但由于其能夠有效避免結構堅向抗側力構件的一個轉換工序，因此，能夠對建筑的整體效果及功能要求進行較好的滿足。為解決建筑首層層高10.0m、結構高度超限及減小柱截面等問題，下部若干層采用鋼管混凝土組合柱，樓蓋采用現澆普通鋼筋混凝土梁板體系[1]。在對核心筒結構及水平位移的相關數值進行計算時，其基本性風壓的取值范圍應將100年的重現期作為依據，按其0.65kN/m2進行取值確定。結構的側向位移無法對相應的限值要求進行滿足，在工程的第30層對建筑工程的避難層進行合理利用，設置一個鋼筋混凝土桁架的結構加強層。結構加強層的設置可以說是有好有壞，一方面，在進行結構加強層設置后可以將整體結構的抗側移剛硬度進行有效加強，但另一方面也會使得整體結構的豎向型剛硬度發生突變。因此，在結構加強層的處理方面依照相應的規范標準進行了適當的加強處理。

2、超限措施：工程的主要結構為平面形狀規則，承載力量及剛硬度也呈現一個較為均勻的分布，豎向型的體型分布也具有著規則均勻性，整體構件上下能夠實現全面的貫通。工程僅結構高度方面的數值超過了限定范圍，其余指標數值在進行相應的調整后均處于運行范圍內。由于整體核心筒結構在設計上超過了一定的限值范圍，工程的首層高度為10.m。因此，相應的工程超限應對措施應將重點放置于對首層及其余樓層的結構抗側力構件的加強上。在工程建筑物的1~15層框架柱應選用一種鋼管混凝土性質的組合柱、1~2層的核心筒剪力墻的四周范圍應進行附加型鋼暗柱的設置、首層的震動抵抗級別也相應的提升一級。鋼管混凝土有著卓越的承載能力和變形能力，但其防腐和防火材料不僅造價較高還有時效性，需考慮今后的維修保養，鋼管混凝土疊加合柱及鋼管混凝土組合柱可彌補這方面的缺陷[2]。在核心筒的剪力墻四周進行附加型鋼暗柱的設置，能夠有效解決因首層高度較大，剪力墻的應力過于集中在端部的問題，另外還可對剪力墻的綜合承載能力及變形狀況的抵抗能力進行加強提升。

三、剪力墻平面外對梁端嵌固作用的分析

對于高層建筑的框架—核心筒結構而言，有部分的框架梁應設置在剪力墻的平面向外方向，進行支撐處理。而對剪力墻平面外對梁端嵌固作用會產生不同程度影響的因素原因為：剪力墻的平面外側對于梁端嵌固作用的一個確切長度、墻線風度與梁線剛硬度之間的比例以及該樓層強的軸性壓力等。在現如今廣泛應用的計算分析軟件功能中，雖然也包括了對剪力墻屏幕外剛硬度的分析，但其未對剪力墻的平面外側對于梁端嵌固作用的確切長度進行充分的考量，一旦墻肢過長或是筒子體墻體的風度偏大等情況發生，那么計算分析軟件在對嵌固作用進行分析計算時，會出現失誤，其所計算出的數值會比實際數值大，因此，應采用科學的應對措施。

第一種方法：對梁端進行水平腋的增加，以此進行剪力墻的平面外側對于梁端嵌固作用確切長度的相應增加。

第二種方法：對剪力墻邊的框架進行增加，以此幫助對局部剛硬度進行有效加強。剪力墻邊的框架，其橫截面寬度至少應為梁縱筋錨固長度的0.4倍，而剪力墻框架梁的橫截面高度在與樓面的截面高度相比較大。為了確保梁端剪力能夠利用墻邊框梁的幫助進行有效傳遞，并到達墻面，在剪力墻邊的梁寬出墻厚處應進行斜角的應用，起到過渡的作用。為了達到是梁正的截面在設計時能夠更加符合實際受力需要的目的，在對梁端彎矩的相應數值進行計算時，應采用一種重復調幅的方式。重復調幅的方式主要是指在分析計算過程中，在對梁端彎矩的系數進行設定后，在進行配筋時運用局部手算的方式進行調幅。在進行重復調幅的方法應用時，應著重對構件的整體剛硬度、內力重分布的一個充分性能、裂縫的展開及變形狀況的需求滿足進行考量。

四、核心筒的連梁設計

在核心筒剪力墻保持不變的情況下，連梁剛度尤其是核心筒外圈連梁剛度越大，核心筒所具有的抗扭剛度越大，應保證連梁具有足夠的剛度[3]。在連梁的高度進行相應增加的同時，新的問題也開始突現，即連梁的超筋問題。在高層建筑的框架核心筒結構中，連梁占據了極為重要且關鍵的地位。連梁的主要作用是對各墻肢進行有效連接，另外還會在震動抵抗的過程中作為第一道的防線。因此，應著重注意對連梁超筋問題進行妥善解決。在工程結構的整體設計中，主要遵循的設計原則是“強墻弱梁”，主要是一種集延性設計與優良耗能性于一身的原則，其所采用的設計方式是多連梁。多連梁具體是指在框架核心筒結構的模型試算進行時，將門洞上方歸屬于連梁范圍內，之后再根據計算后的結果數值進行連梁截面高度的適當調整，最終完成截面的合理設計。在多連梁之間運用擠塑板進行填縫處理，能夠在對連梁的剛硬度進行合理弱化，使配筋具備科學合理性的同時，不會對其整體耗能能力及建筑結構的剛硬度進行不適當的降低。為了對剪力分配不均的影響進行充分考量，應將多連梁中的單根梁剪力值進行1.2倍的增大。在進行整體的計算分析時，還應對水平縫于剛度的影響進行考量。

五、結語

在高層建筑結構中，框架核心筒結構是其中運用較多的一種簡體結構，對其進行深入的分析研究，對增強相關建筑物的整體質量而言，具有極為重要的意義。通過科學的分析研究方式，能夠有效促進建筑行業的發展。

參考文獻：

[1]李亞春.高層建筑框架核心筒結構設計分析探討[J].中外建筑,2009(06):142-143

[2]林曉偉.淺談高層建筑框架核心筒結構設計[J].中國新技術新產品,2011(24):209

[3]孫垚.框架—核心筒結構設計分析探討[J].工程建設與設計,2011(07)58-60