淺談型鋼混凝土框架—混凝土核心筒設計

摘 要：框架—核心筒結構，利用建筑功能的需要在內部組成實體筒作為主要抗側力構件，在內筒外布置大柱距的框架，具有一定的可利用空間，由于平面的規則性與內部核心筒的穩定性抗側力作用的空間有效性，其力學性功能優于一般的框架剪力墻結構。是常用的高層結構體系之一。

關鍵詞：型鋼混凝土 核心筒 框架

中圖分類號：TU99文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0084-01

1 工程概況

本工程為中心廣場北擴綜合安置區項目（BCD#樓），位于西寧市城中區長江路以東，西寧市地稅局以南，地上45層，一～六層為商業及辦公大堂，7層以上功能為辦公，其中11，26，36層為避難層，地下4層，地下三、4層為地下停車，地下一，2層為主要的設備機房及商業，結構高度185.400 m，地下一層及以上：框架一級， 剪力墻一級地下1層以下：框架二級，剪力墻一級。基礎采用筏板基礎+后壓漿混凝土灌注樁。標準層平面圖見圖1。

本工程為丙類，場地地震基本烈度7度，設計基本地震加速度：0.10 g，設計地震分組：第三組，建筑場地類別：Ⅱ類，場地特征周期值：0.45（s）。

計算結果主要指標。

初步確定結構方案為框筒結構。框筒結構可采用鋼筋混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒結構以及型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒兩種結構形式，即所謂的混凝土結構和混合結構。混合結構質量小，地震效應小，延性較混凝土結構要好，故本工程方案設計采用鋼筋混凝土型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒結構體系。

框架柱尺寸由軸壓比控制，為了增加結構延性，本工程框架柱軸壓比控制在0.65。為減小柱截面，采用型鋼混凝土柱，含鋼量在4%～6%，型鋼混凝土柱截面底層最大為1800×1800，沿樓層逐漸收縮至1000×1000。剪力墻厚度底層最大為1100，沿樓層逐漸收至500，由于建筑平面為長方形，為了減少結構的扭轉效應，盡量將剪力墻布置在外圈，已滿足扭轉周期與平動周期的比值要求。框架柱間距以及與核心筒之間間距為9 m左右，框架梁采用型鋼梁，尺寸取為500×650～500×850。

混合結構外圍框架剛度較小，需要加強混凝土核心筒的側向承載能力，以保證核心筒的抗震性能。為提高核心筒的延性，需在核心筒角部設置型鋼，并加強角部配筋，以保證筒體角部的延性和受力性能。但由于本工程結構主要由層間位移角控制設計，使得混合結構的優勢不能充分發揮，且結構總高度不到200 m，也可以采用鋼筋混凝土結構體系。

（1）對于100～200 m的超高層建筑，混合結構體系與混凝土結構體系兩種結構體系均適用。混合結構體系與混凝土結構體系相比，總質量減小約20%，風載效應增大約10%，地震效應減小約15%～25%，梁柱構件尺寸減小，有效使用面積增加。

（2）外圍框架部分的剛度，能否起到二道防線作用，是這兩種結構形式設計的核心問題。框架部分按側向剛度分配的樓層地震剪力標準值的最大值不宜小于結構底部總剪力標準值的10%。混凝土結構可達12%～23%，而混合結構只有8%～13.4%。混合結構外圍框架的剛度設計應具體斟酌，不應過弱，當不滿足10%的要求時，各層框架地震剪力標準值應按結構底部總剪力標準值的15%進行調整。

（3）混合結構體系應更加重視和加強核心筒的設計。兩種結構形式內部核心筒的尺度、剛度相差不大，變化大的僅是外圍框架部分。混合框架比混凝土框架剛度小，分擔的地震剪力更小，整個建筑的抗震性能很大程度取決于核心筒，保證核心筒的延性十分重要。當框架按剛度計算分配的最大樓層地震剪力小于結構總地震剪力的10%時，核心筒承擔的地震作用應加大，甚至讓筒體具有承擔100%的地震剪力的能力。規范規定此時核心筒墻體地震剪力宜乘以1.1增大系數，而且將核心筒抗震等級提高一級

本項目的結構整體分析采用的是中國建筑科學研究院PKPM系列軟件SATWE，采用了中國建筑科學研究院PKPM系列軟件PMSAP進行了分析比較。并進行了多遇地震下彈性時程分析和罕遇地震下彈塑性靜力分析。