關于框架—核心筒結構0.2V0調整的思考

彭炎德

摘 要：框架-核心筒結構是高層或超高層建筑常用的一種結構體系，布置在四周的稀疏柱和集中在中部的樓電梯間筒體組成了雙重結構抗側力體系。不僅很好地滿足了建筑功能使用，同時又提供了足夠大的抗側剛度來滿足建筑物的抗風、抗震要求，故而被廣泛應用。文章針對混凝土高規中關于框架-核心筒結構0.2V0地震剪力調整的相關條文規定，結合工程實例，對規范條文的具體應用做了較為詳盡的介紹，并結合新舊規范進行了一定的對比。

關鍵詞：框架-核心筒結構；抗側力體系；0.2V0地震剪力調整

引言

框架-核心筒結構因其良好的抗側力剛度和經濟性，而被高層或超高層建筑普遍采用。《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）（簡稱高規）第9.1.11條對筒體結構框架部分地震剪力做出了規定，明確了除加強層及其上、下層外，框架部分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地震剪力標準值的10%，并對筒體結構各層框架部分分配的地震剪力標準值的最大值大于和小于結構底部總地震剪力標準值的10%兩種情況分別規定了框架地震剪力調整方法。

框架-核心筒結構為外周框架與核心筒協同工作的雙重抗側力體系，在強烈地震作用下，由于筒體的抗側剛度比較大，結構底部剪力主要由核心筒承擔。作為第一道防線的核心筒首先開裂或者破壞，經過塑性內力重分布，作為第二道防線的外周框架按照側向剛度分配的剪力會增大。為保證第二道防線具有一定的抗側力能力，需要對第二道防線承擔的地震剪力予以適當調整。

1 調整方法

高規8.1.4條規定，抗震設計時，當框架-剪力墻結構對應于地震作用標準值的各層框架總剪力滿足公式8.1.4時，即Vf≥0.2V0，其框架總剪力不比調整；不滿足此公式要求的樓層，其框架總剪力應按0.2V0和1.5Vf，max二者的較小值采用，此要求是在滿足高規4.3.12條關于樓層最小地震剪力系數的前提下進行的。

上述調整要求是適應于框架-剪力墻結構的，02版本高規（JGJ3-2002）中同樣適用于框架-核心筒結構。考慮到筒體結構外周框架剛度相對于筒體過弱，按側向剛度分配樓層地震剪力時容易出現樓層剪力最大值小于底部總地震剪力標準值的10%。此時若按1.5Vf，max進行調整，框架部分承擔的地震剪力仍然較小，故10版本高規對此處進行了補充規定。規定當框架部分分配的地震剪力標準值的最大值小于結構底部總地震剪力標準值的10%時， 各層框架部分承擔的地震剪力標準值應增大到結構底部總地震剪力標準值的15%。此時，各層核心筒墻體的地震剪力標準值宜乘以增大系數1.1，但可不大于結構底部總地震剪力標準值，墻體的抗震構造措施應按抗震等級提高一級后采用，已為特一級的可不再提高。當框架部分樓層承擔的地震剪力標準值大于結構底部總地震剪力標準值的10%但小于20%時，應按結構底部總地震剪力標準值的20%和框架部分樓層地震剪力標準值中最大值的1.5倍二者的較小值進行調整。

按照上述規定進行的框架地震剪力調整，一定程度上保證了第二道防線的抗側力能力在對框架按側向剛度分配的剪力很小時，提出了讓核心筒剪力墻承擔結構全部地震剪力的要求，增加了結構的安全度。條文中未對樓層上下層平面變化較大的情況做出說明，結合02版本高規，可參考框架-剪力墻結構分段調整的方法，并應采取專門的研究。

2 工程實例

該工程位于重慶主城區，為一棟地下2層、地上25層的高層寫字樓建筑，建筑高度99.60米，嵌固層在地下室頂板，采用現澆混凝土框架-核心筒結構，抗震設防烈度為6度，地震設計分組為一組，場地土類別為II類。標準層結構平面布置見圖1。

采用SATWE軟件進行結構計算，計算結果顯示，在規定水平力作用下，結構底層框架柱所占地震傾覆力矩比為：X向21.9%，Y向28.3%，均小于50%，大于10%，結構豎向布置較為合理。在CQC內力組合作用下，各層框架部分承擔的地震剪力絕大部分均小于0.2 V0。按照規范要求，需進行地震剪力調整，具體數值見表1（僅取結構底部16層數據統計）。

根據高規9.1.11條規定，本工程各樓層框架部分分配的地震剪力標準值的最大值（本工程為第14層）兩方向均大于10%。按9.1.11條第3款規定進行調整，調整系數詳表1。

從表，中可以看出，結構底部樓層調整系數較大。特別是X向，調整系數最大接近5。結合計算結果及結構形式，主要有以下兩個因素：因為X向筒體橫向剪力墻數量較多，橫向剪力墻剛度較大，故而剪力墻分擔地震剪力較多；因為此結構為框架-核心筒結構，剪力墻筒體為彎曲變形，框架部分為剪切變形，框架部分變形受剪力墻筒體約束。因該項目結構柱平面未有大的變化，故不存在分段調整的情況。

結合以上計算結果及規范條文可知， 結構框架部分地震剪力調整系數與框架-剪力墻結構調整方法一致。比較02版本高規，也并無區別。這是建立在本工程框架部分分配的樓層地震剪力標準值的最大值大于結構底部總剪力標準值的10%的基礎上的。若修改該工程的結構布置，可進一步加強其核心筒的剛度當其框架分配的地震剪力值小于結構底部總剪力標準值的10%時，此時需按高規9.1.11條第2款進行調整，調整方法與第3款差異很大。

以表1中1層X向為例，假設按第2款進行調整，即VFmax<0.10V0，此時的調整值為0.15V0x=0.15×4335.0=650.25KN，調整系數為650.25/260.2=2.499，小于表1中的3.331，框架部分承擔的地震剪力將會小于按第3款調整的地震剪力值，結構二道防線的實現難度會加大。再比較02版本高規，按min（0.2V0，1.5VFmax）進行調整。因VFmax<0.10V0，故調整系數小于2.499。顯然，10版本高規嚴于02版本高規。且10版本高規對該情況下的核心筒墻體的地震剪力標準值還需乘以放大系數1.1，對墻體的抗震構造措施需提高一級采用。可見，10版本高規對筒體結構的二道防線做了更嚴格的要求，以保證二道防線的抗側力能力。

3 結束語

綜上所述，10版本高規對框架-核心筒結構的框架部分地震剪力調整做了詳細的調整規定。實際工程中應合理布置結構構件，保證VFmax盡量大于0.10V0，避免按照高規9.1.11第2款進行調整，進一步提高核心筒的設計剪力與抗震構造措施。如果結構抗側力體系接近于純剪力墻結構，二道防線將難以實現。故設計時應結合建筑功能布置，仔細分析，嚴格按照規范要求執行相關條文規定。在滿足結構抗震性能的前提下，選擇經濟合理的結構形式及結構布置，避免不必要的浪費。

參考文獻

[1]GB50011-2010高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[2]GB50011-2002高層建筑混凝土結構技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[3]朱炳寅·JGJ3-2010高層建筑混凝土結構技術規程應用與分析[M].北京：中國建筑工業出版社，2013.