框架-核心筒結構雙重抗震防線研究綜述

安東亞 周德源 李亞明

(1. 同濟大學結構工程與防災研究所,上海 200092； 2. 華東建筑設計研究院有限公司,上海 200041；

3. 上海建筑設計研究院有限公司,上海 200041)

框架-核心筒結構雙重抗震防線研究綜述

安東亞1,2,*周德源1李亞明3

(1. 同濟大學結構工程與防災研究所,上海 200092； 2. 華東建筑設計研究院有限公司,上海 200041；

3. 上海建筑設計研究院有限公司,上海 200041)

為保證框架-核心筒結構雙重抗震防線的安全，中國規范對外框架按照剛度分擔的剪力比例進行了限制，實際設計過程中，很多工程很難滿足規范限值要求。對該體系雙重抗震防線的相關研究進行了梳理總結，分別從震害、振動臺試驗和數值分析角度進行了闡述，指明不同研究方法在該問題上存在的不足和局限性。討論了當前研究中存在的問題和對執行規范過程中的不同理解；從基于性能抗震設計的角度，提出雙重抗震防線應達到的合理目標，并對今后應開展的研究和主要焦點進行了展望。

框架-核心筒, 二道防線, 性能設計, 剪力分擔比

1 引 言

框架-核心筒結構體系是目前高層建筑最常用的一種雙重抗側力結構形式，該體系由框架和核心筒兩個系統組成，并由它們協同工作來抵抗外力作用。為確保大震下多道防線，不少國家的抗震規范做出框架部分承擔剪力的量化規定。美國International Building Code 2000[1]中提出，框架-核心筒(框架-剪力墻) 結構在地震作用下，當框架部分的設計層剪力不小于該層總剪力的25% 時作為雙重抗側力體系。我國《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ 3—2010)[2]規定:“鋼框架-鋼筋混凝土筒體結構各層框架柱所承擔的地震剪力不應小于結構底部總剪力的 25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的較小值。” 《建筑抗震設計規范》(GB 50011—2010)[3]第6.7.1條規定：框架-核心筒結構中，除加強層及其相鄰上下層外，按框架-核心筒計算分析的框架部分各層地震剪力的最大值不宜小于結構底部總地震剪力的10%。而實際設計當中大部分超高層框架-核心筒結構很難滿足該規定，很多工程中框架承擔的地震剪力僅為結構總剪力的4%～5%，與規范要求有較大差距，但是為了滿足規范要求，必須不斷加大構件截面尺寸，不僅使設計不合理，并且付出很大的經濟成本。如何通過合理設計確保框架-核心筒結構雙重防線在地震中的預期性能，成為當前業界討論的熱點。本文從震害、振動臺試驗、數值分析等角度，對框架-核心筒結構雙重防線的相關研究進行綜述和分析，并提出存在的主要問題和今后的研究方向。

2 雙重抗震防線的研究概況

關于框架-核心筒結構在水平力作用下彈性階段協同受力的基本規律特征，在相關的教科書上已經有簡化的理論計算方法[4-5]，一般借助框架-剪力墻協同受力的分析方法，采用連續化的思想進行研究，將一個方向的框架合并成總框架，該方向的墻體合并成總剪力墻，連梁合并成總連梁，最終給出在特定側向力模式下框架和剪力墻的剛度比例和剪力分配規律。這些研究成果對于框架-核心筒結構抗震防線及破壞機制的研究具有最為基礎的指導意義。另外，從已發表的文獻資料來看，主要是基于震害、振動臺模型試驗以及數值分析的研究，下面從這幾個角度進行總結。

2.1 基于震害的研究

對實際地震中建筑物震害的研究是建筑結構抗震研究的最直接途徑。國內外學者十分重視對實際結構震害的調查研究，目前已經積累了一定的震害原始資料，其中就包括框架-核心筒結構的震害研究。

徐培福等[6]對1964年3月27日發生在美國阿拉斯加的強烈地震震害情況進行了簡要介紹。部分高層混合結構出現破壞，其中Hill Building為8層辦公樓。該建筑中央設置了一個鋼筋棍凝土筒，外框架采用鋼框架。設計時框架只承受豎向荷載，核心筒承擔全部水平荷載。鋼梁與鋼柱間采用高強或普通螺栓的鉸連接。地震中少數螺栓剪壞，大部分節點和鋼構件保持完好。鋼筋混凝土筒體剛度較大，承擔了主要的地震作用。核心筒因底部混凝土破壞，一角下沉13 mm，另一角下沉8 mm。底層核心筒剪力墻開裂，筒體連梁各層都產生破壞。

傅學怡[7]對臺灣921集集地震、331花蓮地震、日本阪神地震、美國阿拉斯加地震震害進行調查研究，發現整澆鋼筋混凝土多、高層建筑結構在大震作用下破壞受損乃至倒塌的主要表現是柱、墻的脆性剪切破壞或壓屈破壞, 嚴重者裂縫貫穿, 墻柱折斷、壓屈、房屋倒塌, 而與此同時, 整澆鋼筋混凝土樓蓋的框架梁未見正截面裂縫、鋼筋屈服, 未形成塑性鉸, 僅有未配置箍筋或箍筋極少的個別連梁及梁柱節點出現脆性剪切斜裂縫破壞。梁興文等[8]對汶川地震中的高層結構震害進行了調查，發現遠震區高層建筑比多層建筑的震害嚴重。高層建筑的震害主要表現為砌體填充墻和隔墻普遍出現裂縫；房屋頂部附近防震縫兩側的裝飾材料震損，部分混凝土構件被撞壞；樓梯間的填充墻普遍開裂等。主體結構中的混凝土梁、柱和剪力墻等承重構件一般沒有可見裂縫，部分剪力墻洞口連梁及框架-剪力墻結構中的連梁出現剪切斜裂縫或彎曲裂縫。周穎和呂西林[9]以智利高層建筑結構體系特點入手，分別研究了智利地震中鋼筋混凝土剪力墻高層建筑、立面收進復雜高層建筑、連體復雜高層建筑、帶消能減震支撐超高層建筑、帶金屬球顆粒阻尼器高層建筑的震害現象。鋼筋混凝土高層結構的普遍震害現象主要表現為剪力墻混凝土受壓破壞和剪力墻鋼筋的外鼓屈曲與拉斷破壞兩種。研究表明: 智利高層結構剪力墻厚度與中低層結構剪力墻厚度相近[10]，造成剪力墻軸壓比過大，在此次地震中發生嚴重破壞；智利國家規范在鋼筋混凝土剪力墻設計中參考美國規范ACI 318[11]，但允許對邊緣約束構件設計予以放松，是造成剪力墻破壞的另一原因。

目前國內已有的震害資料多為不發達地區的低矮房屋結構，然而，由于我國近年來對高層建筑造型的需求，復雜超限高層結構層出不窮，且普遍未經歷過大地震考驗，因此在典型高層、超高層結構震害資料的積累上非常匱乏，特別是對高度較高的框架-核心筒結構的抗震防線研究還不能形成有力的支撐。

2.2 基于振動臺試驗的研究

在缺乏充分的震害資料的情況下，振動臺模型試驗成為研究高層、超高層結構抗震問題的重要手段。

為研究鋼-混凝土混合結構的共同受力特征，龔炳年等[12-13]對一個23層鋼-混凝土混合結構1/20模型進行了動力特性試驗和六點單調加載彈性階段試驗及二點、一點反復加載彈塑性性能試驗。試驗結果表明,即使在模型加載后期，鋼筋混凝土芯筒與鋼框架之間仍保持共同工作,鋼框架給鋼筋混凝土芯筒提供了附加的保護。為保證鋼-混凝土混合結構的整體工作, 鋼梁與鋼筋混凝土墻體的有效連接是至關重要的,應采取可靠措施, 確保在強震作用下, 梁與墻之間亦有可靠連接。

李國強等[14]對一典型的高層建筑鋼-混凝土混合結構縮尺模型進行了模擬地震振動臺試驗研究，進行了6度、8度、9度不同強度水平的地震力試驗，比較全面地揭示了該結構體系的整體破壞模式。結果顯示，結構破壞主要集中于混凝土芯筒，表現為底層芯筒混凝土受壓破壞，暗柱和角柱縱筋壓屈，而鋼框架處于彈性階段，沒有明顯的破壞現象。結構整體破壞屬于彎曲型。

儲德文等[15]通過一個振動臺試驗研究了鋼框架-混凝土筒體混合結構抗震性能和地震剪力在鋼框架和混凝土筒體之間的分配比例。振動臺試驗表明, 該結構體系的破壞集中于混凝土筒體, 鋼框架沒有出現明顯的破壞現象, 結構整體的延性較好，而混凝土筒體結構承擔了絕大部分的地震剪力。

徐培福等[16]進行了一個30 層型鋼混凝土框架-核心筒結構模型的擬靜力試驗。試驗發現: 型鋼混凝土框架與核心筒的協同作用, 使整體結構有較高的承載力, 也具有一定的延性, 抗震性能較好；結構未發生層剪切破壞,最終破壞模式是在傾覆力矩作用下底部核心筒受拉墻肢及受拉側外框柱拉斷。

同濟大學土木工程防災國家重點實驗室近些年完成了一大批不同結構體系的復雜高層結構模型振動臺試驗，為復雜結構的抗震研究積累了豐富的試驗資料。

龔治國等[17]以上海世茂國際廣場為對象，進行了一個模型比例為1/35的振動臺模型試驗。試驗原形結構為巨形型鋼混凝土柱框架+混凝土芯筒結構體系，框架梁采用型鋼梁。塔樓結構共60層，總高度333.0 m。模型破壞特征為: 7度多遇地震作用下，模型表面未發現明顯裂縫，自振頻率略有下降，模型基本處于彈性狀態；7度基本烈度作用下，塔樓9～13層外框架角柱根部、裙房出屋面機房柱根部等局部出現可見裂縫，塔樓與裙房、廣場之間的連桿破壞；7度罕遇地震作用下結構破壞比較明顯，塔樓9～13層外框架柱柱端部裂縫繼續開展，裙房3～7層框架柱端部或者中部出現明顯裂縫，部分位置混凝土壓碎、剝落，裂縫貫穿，塔樓與裙房、廣場之間連桿全部拉斷或壓曲，失去連接作用。

鄒昀[18]在其博士研究期間，對上海環球金融中心結構進行了振動臺模型試驗，模型比例為1/50。試驗結果顯示:在7度多遇地震后，結構未出現裂縫；7度基本烈度地震試驗結束后結構發生微小裂縫，基本處于彈性工作階段；在7度罕遇地震試驗階段各地震波輸入下，模型表面還未發現明顯的破壞現象，模型結構的自振頻率繼續下降；8度罕遇(超烈度)地震試驗后，部分樓層巨型柱出現混凝土被大片壓碎，角部部分脫落，柱內縱筋外鼓。

呂西林等[19]對一個鋼管混凝土框架-核心筒結構進行振動臺模型試驗，結構原型高264 m，模型縮尺比例為1/30，分析了模型結構在8度多遇地震、基本地震、罕遇地震和9度罕遇地震作用下的動力特性，對模型結構和原型結構的破壞模式、層間位移、樓層剪力等動力反應進行研究。原型結構能夠滿足我國現行規范“小震不壞、大震不倒”的抗震設防標準。8度罕遇地震作用結束后，結構剛度仍無明顯衰減，即使在9度罕遇特大地震作用下，仍然表現出優良的抗震性能。

周穎等[20]通過一個模型比例為1/15的20層鋼框架-混凝土核心筒混合結構的縮尺模型試驗，研究了該結構體系在不同地震水平下的破壞模式，結果顯示結構破壞主要發生在核心筒的連梁端部以及外鋼框架和核心筒連接節點處，外鋼框架沒有發生明顯的破壞，基本處于彈性階段，核心筒發揮了主要抗側力構件的作用，連梁表現出了很好的耗能作用，節點的破壞表明外鋼框架與核心筒具有協同工作的性能，此外結構的動力反應及破壞模式也證明了該結構形式具有良好的延性和變形能力。

盡管振動臺模型試驗是研究結構抗震性能的重要手段，但對于超高層框架-核心筒結構剪力分配問題的研究仍存在較大局限性，這主要是由于振動臺模型試驗較難給出外框架與核心筒實際分擔的剪力數值及比例。盡管如此，試驗給出的基本破壞模式和規律仍對該問題的研究具有重要價值。通過對框架-核心筒結構振動臺試驗的破壞模式進行總結，可發現，在預期罕遇地震作用下，結構的破壞首先并主要發生在核心筒當中，外框架破壞相對較輕，甚至保持在彈性范圍(尤其在外框采用鋼框架的時候)。

2.3 基于數值分析的研究

由于震害資料的不足以及振動臺試驗的局限性，在對框架-核心筒結構協同受力以及剪力分配的研究方面，數值分析方法特別是彈塑性分析方法是更好的定量化研究手段。

錢稼茹等[21]對20個鋼框架混凝土核心筒結構模型進行了靜力推覆分析，總結了混合結構受力全過程、變形能力及影響因素，框架剪力沿高度分布的規律，得到了框架剪力最大層的位置。其中非常重要的一個結論為：隨著彈塑性的發展，框架分擔的剪力增加，曲線向外鼓出的程度逐漸減小；極限狀態時，框架的剪力基本程直線分布。根據推覆分析結果，提出了如下設計建議[22]:8度抗震設防時鋼框架混凝土核心筒結構的剛度特征值大于0.65，各層框架的設計地震剪力標準值不小于本層總剪力的18%和不小于框架-核心筒結構計算得到的地震剪力的1.2倍(加強層和頂層的剪力可不小于框架-核心筒結構計算得到的地震剪力)，框架角柱軸壓比不大于0.5。通過算例表明符合建議的鋼框架-混凝土核心筒結構，在地震作用時不會出現不合理的破壞形態。

曹倩等[23]通過對一個巨型框架+核心筒結構進行小震彈性分析和大震動力彈塑性分析，來研究巨型框架和核心筒的抗震協同工作及各自的抗震性能。研究中并不關注小震下結構體系的剪力分配，而是考察其是否能滿足預定的性能目標。分析結果顯示，小震下有較多樓層框架剪力分擔比例明顯小于10%，而大震下結構的位移、剪重比等指標均滿足規范要求，結構損傷次序和程度與抗震概念設計相符，性能目標均能得到滿足。內外筒剪力在結構進入損傷時能夠進行重分布。因此研究結論認為，巨型框架+核心筒結構體系可不采用規范中對傳統框-筒結構體系二道防線的要求，可通過彈塑性有限元分析，得到罕遇地震下結構的響應和性能，保證內外筒協調工作，內外筒剪力能夠重新分布，最終保證結構性能目標的滿足。

王煥誠[24]利用MTS鋼結構設計分析軟件完成3棟結構類型和布置一致的20層鋼框架組合墻結構設計和分析，在此基礎上研究剪力分擔率對鋼框架組合墻結構安全性的影響。三個結構外框分擔的剪力比例分別為31.18%，20.47%和11.91%。結果表明在滿足一切安全性要求的前提下，以層間位移作為結構安全性優化控制參數，隨著剪力分擔率的減小，安全性減小，安全利用率增加。

劉陽冰和劉晶波[25]對外部由鋼管混凝土柱和鋼-混凝土組合梁組成的組合框架, 內部為RC核心筒的305個組合框架-核心筒結構進行了彈性地震反應的參數分析,探討了外框架梁、柱截面、核心筒厚度及樓層數變化對結構變形性能和外框架剪力的影響規律。研究了結構剛度特征值對最大層間位移角位置和外框架樓層最大剪力位置的影響規律。結果表明:對于所研究的結構模型,單獨增大柱截面對減小結構位移反應效果不明顯,同時增大梁、柱尺寸或核心筒厚度均可有效降低結構的彈性位移反應。隨著核心筒厚度的增加,外框架承擔的剪力和剪力分擔率減小,在結構中上部減小比率較大。結構最大層間變形和框架剪力起控制作用的是中上部樓層。

Aukeman與Laursen[26]為研究雙重抗側力結構的抗震性能，根據美國規范ASCE 7-05[27]，建立了三個20層的平面尺寸相同的模型，外部為純框架結構，內筒為采用防屈曲支撐的支撐筒體，三個模型設定的外框剪力承擔比例分別為15%，25%和40%。分別對三個模型進行了靜力推覆分析和非線性時程分析。結果顯示三個結構均能滿足ASCE 7-05對結構性能的要求，能夠實現雙重抗震防線的目標。因此研究者認為規范中關于剪力分擔限值大小的規定具有一定的隨意性。同時承認研究結論可能受到具體模型的影響，所以建議進一步開展有關雙重抗側體系剛度匹配及剪力限值的研究。

繆志偉等[28]以一個實際高層框架-多子筒核心筒混合結構為例，采用靜力彈塑性計算和彈塑性動力時程計算，分析了其在地震作用下的破壞模式、層間變形分布和地震剪力分配。隨著地震動強度的增大, 核心筒逐漸進入彈塑性, 剛度降低，外框分配的剪力系數逐漸增大，其中底部由小震時的2.5%增大到大震時的11.1%；中部由10%提高到30%；頂層由60%增大到約75%。在罕遇地震下，外框柱均未屈服，在兩個方向分擔了足夠大的地震剪力，且有足夠的承載力，整體上有效發揮了二道防線的作用。

鐘華[29]針對框架-剪力墻結構體系的自身特點，以及如何體現多道防線的抗震思想這兩方面，提出了必須考慮剪力墻剛度退化對于框架地震內力的影響。采用靜力彈塑性分析方法進行大量的算例分析，得到了可供工程實際參考的修正系數，并對規范的有關條文迸行了評價。

文獻[30]研究了雙重體系中框架的最不利應力狀態和應承擔的水平地震力，并提出適用于雙重體系的兩階段設計法。該文研究了各種影響因素，發現抗震墻間距、房屋總層數影響較小，主要影響因素是層間位移角。結果表明：框架的最大剪力的樓層地震剪力修正系數的變化范圍為1.8～3.5，說明規范的規定偏于不安全。文獻[31]也研究了高層框-剪結構中框架的地震內力及修正系數。根據試驗數據認為：當結構的層間側移角達到1/500時，框架處于最不利受力狀態。研究表明框架最大地震剪力所在樓層的修正系數范圍為1.14～1.53，說明我國規范的相關規定是比較合理的。文獻[30，31]得出了不同的結論，究其原因會發現二者研究的階段不一樣。文獻[30]研究的是如何實現抗震第二水準的目標，即保證框架在抗震設防基本烈度地震力作用下不會受到嚴重破壞。研究的是基本烈度地震作用下雙重體系中框架的受力狀態，此時結構的彈塑性側移等于彈性位移的三倍，此狀態并不等同于鋼框架在整個強烈地震作用過程中的最不利受力狀態。而文獻[31]研究的是框架在強烈地震作用下的最不利受力狀態，沒有特意與抗震設防目標對應，對應的是結構層間位移角為l/500時的狀態。

文獻[32]利用“等效平均”的概念考慮彈塑性階段混凝土核心筒的剛度退化，并利用有限元計算模型進行分析，研究水平地震剪力在鋼框架與混凝土核心筒之間的分配。分析表明，鋼框架在彈性階段分擔的水平地震剪力為10%～30%，彈塑性階段相應增加至15%～30%。

3 中美規范梳理及對比

為確保大震下多道防線安全，不少國家抗震規范都給出框架承擔剪力的量化規定。中國規范主要參考了美國規范的相關規定，但又有不同。

美國 International Building Code 2000[1]中提出，在框架-核心筒(框架-剪力墻)結構中，地震作用下，當框架部分的設計層剪力不小于該層總剪力的25% 時作為雙重抗側力體系。當框架-剪力墻結構及框架-核心筒結構中的框架構件截面較小，框架擔負的水平力小于25% 總剪力時，要求只考慮剪力墻或剪力墻筒體獨立承擔水平荷載，以保證主體結構的安全。

美國 Uniform Building Code 1997[33]中對框剪結構要求: 框架應能獨立承擔底部設計剪力的25%。

美國 ATC-3-06 1984[34]修訂版要求框架至少承擔總側力(包括扭轉效應)的25%，是對框架提供第二道防線達到在大震以后使房屋具有承受使用荷載(至少是重力荷載) 的承載力要求。

我國《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ 3—2010)[2]規定: 鋼框架-鋼筋混凝土筒體結構各層框架柱所承擔的地震剪力不應小于結構底部總剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的較小值。對雙重體系鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，《建筑抗震設計規范》(GB 50011—2010)[3]要求與《建筑抗震設計規范》(GB 50011—2001) 相同，即規定上述兩個數值分別為20%和1.5。

《建筑抗震設計規范》(GB 50011—2010)新增條文要求:框架-核心筒結構中，除加強層及其相鄰上下層外，按框架-核心筒計算分析的框架部分各層地震剪力的最大值不宜小于結構底部總地震剪力的10%。按框架-核心筒計算分析的框架部分各層地震剪力的最大值小于結構底部總地震剪力的10%時，任一層框架應承受的地震剪力不應小于結構底部總地震剪力的15%，且筒體承擔的地震作用和構造措施也需要適當加強。《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ 3—2010)中也有類似的要求。

2013年剛剛頒布實施的廣東省高規《高層建筑混凝土結構技術規程》(DBJ 15—92—2013)[35]針對巨型框架-核心筒結構提出“抗震設計時芯筒應承擔全部地震力；巨型框架柱承擔的剪力標準值宜取不小于框架按側向剛度分配的地震剪力標準值的3倍”，取消了按照剛度分擔剪力比例的限值。

從以上中美規范的相關規定看出，為保證框架-核心筒(框架-剪力墻)結構的雙重抗震體系，美國規范主要通過承載力進行調整控制，中國國家規范除了承載力控制以外，還增加了剛度的控制，而中國地方規范(廣東)有取消剛度控制的趨勢。

4 當前研究中存在的問題和不足

4.1 規范執行中存在的問題

由于我國現行規范《建筑抗震設計規范》(GB 50011—2010)[3]和《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ 3—2010)[2]均增加了按照剛度計算外框剪力分擔系數的限值(10%)，而實際設計當中大部分超高層框架-核心筒結構很難滿足該規定，很多工程中框架承擔的地震剪力僅為結構總剪力的4%-5%(表1)，與規范要求有較大差距。根據規范的原文，當此計算系數小于10%時，是可以通過調整承載能力進行設計的(調整到15%)，但對于很多高度較大的超限結構，在實際的抗震審查當中，審查專家通常會提出比規范條文更加嚴格的控制指標，即一般不允許有太多樓層的計算剪力分擔系數大幅度小于10%。為了滿足這一條，構件截面尺寸經常被不斷地加大，不僅使設計不合理，并且付出很大的經濟成本，甚至有些項目因為此項不滿足，從而不能通過抗震審查。該問題不僅困擾著許多設計人員，很多業內專家也對此問題存在質疑。

表1 代表工程案例中外框剪力與傾覆彎矩分擔系數

Table 1 Shear force and moment distribution ratio in external frame of typical projects

4.2 對雙重防線概念上的認識問題

目前結構的抗震設計，特別是超限高層的抗震設計，出現性能要求定得越來越高，設計越來越保守的趨勢，這也導致對雙重抗震體系實際抗震性能的認識出現問題。主要有兩個方面，一是不少結構經過振動臺試驗或彈塑性分析，在大震下基本還保持彈性，由此判斷結構抗震性能良好，認為達到雙重抗側力體系的設計目標，是不科學的；二是對一些混合結構，試驗或分析結果顯示大震下核心筒發生比較嚴重的損傷破壞，外框柱卻幾乎沒有損壞，柱中鋼筋(型鋼)還處在彈性范圍，而此前小震下外框柱分擔的剪力比例又很低(剛剛滿足最小剪力系數限值)，這種情況下簡單地認為外框設計得太弱或太強也是片面的。

雙重防線應以抗震安全為目標并同時兼顧經濟適用，無限制追求安全系數既不科學也不現實，因此合理的雙重防線破壞模式應為：小地震作用下，主要依靠核心筒(第一道防線)發揮作用；中大震作用時，允許核心筒首先發生一定程度破壞，伴隨其破壞和剛度退化，外框柱的能力逐漸發揮，并且外框本身具有足夠的延性和承載能力，在后續地震中不會發生嚴重破壞，能夠和內筒一起抵抗地震作用，并保證內筒的破壞和側向變形不會無限發展，最終實現整體結構不發生倒塌。

4.3 當前研究工作尚存在的不足

綜合以上，針對框架-核心筒結構的雙重抗震防線問題，目前的研究尚存在不足，主要存在的問題如下：

(1) 沒有考慮實際地震中框架瞬時剪力系數突變的問題；

(2) 尚未建立不同剪力系數和結構破壞模式的較完整的對應關系；

(3) 在外框剪力系數不能滿足規范要求時未給出合適的解決出路；

(4) 未對外框剛度和承載能力的關系進行系統的量化研究；

(5) 沒有區分不同性能目標對外框剪力系數限值的差異性需求；

(6) 未對不同地震水平下(不同破壞程度)外框剪力分擔系數、總地震剪力的量變及相互影響給出明確規律；

(7) 僅強調外框剪力分擔系數，較少關注外框傾覆彎矩分擔比例，而某些情況下后者可能對雙重防線抗震性能的影響更大[36]。

5 結語與展望

業內對框架-核心筒結構的雙重抗震防線如何根據規范進行合理設計，尚未完全形成統一認識；目前越來越多的超高層結構采用該體系，外框剪力分擔比例的問題成為不可回避的一道難題，因此研究工作非常有必要進一步深入開展。結合當前研究成果和尚存在的問題，今后需要從以下幾個方面重點展開研究：

(1) 進一步明確合理的雙重防線破壞模式。

(2) 研究外框與內筒在不同地震水平下剛度退化和地震力重新分配的基本規律。

(3) 研究外框傾覆彎矩分擔系數對結構抗震性能的影響。

(4) 根據不同性能目標、結構自身特征(結構高度、外框形式等)，分別論證合適的內外剛度匹配關系。

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Double Earthquake Fortification Lines of Frame-core Tube Structure: State-of-the-art

AN Dongya1,2,*ZHOU Deyuan1LI Yaming3

(1. Research Institute of Structural Engineering and Disaster Reduction, Tongji University, Shanghai 200092, China；

2. East China Architectural Design and Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200041, China；

3. Shanghai Institute of Architectural Design and Research Co., Ltd., Shanghai 200041, China)

To ensure the double earthquake fortification lines' safety of frame-core tube structure, the distribution ratio limits of shear force in external frame calculated according to the stiffness was proposed in Chinese code. In the actual design process, it is difficult to meet the specification limits for many engineering projects. In this article,from the earthquake damage, shaking table test and numerical analysis point of view, related studies about the double seismic defence line of frame-core tube structure were summarized, and the deficiencies and limitations of different studies on the problem are specified. The issues that exist in the current study anddifferent understandings of the specification were discussed. Based on the performance-based seismic concept, the reasonable target of double seismic defence was proposed, and the research that should be carried out and the main focus have been prospected.

frame-core tube, double earthquake fortification lines, performance-based seismic design, shear force distribution ratio

2014-02-24

華東建筑設計研究院有限公司建設科技項目(11-1類-0022-結、14-3類-0031-結)

*聯系作者，Email:dongya_an@xd-ad.com.cn