基于框架核心筒結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用分析

劉杰 齊楊浩

1. 鄭州市建筑設(shè)計院 河南 鄭州 450000；

2. 河南建科市政工程設(shè)計有限公司 河南 鄭州 450000

引言

框架核心筒結(jié)構(gòu)在對于高層建筑物設(shè)計及施工，其使用頻率相對較大，在實際進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，要對此結(jié)構(gòu)的特點進行掌握。文章將要論述的重點問題是框架核心筒結(jié)構(gòu)在進行建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，對它的使用部分進行了深入的討論。

1 特點

框架核心筒結(jié)構(gòu)承受重力的性能同筒中筒結(jié)構(gòu)存在著極大的不同，其同框架剪力墻的結(jié)構(gòu)更加相似，能夠當(dāng)其是框架剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中，剪力墻大部分位于平面中間區(qū)域包圍而形成筒狀分布的特例。核心筒當(dāng)中的實腹剪力墻這個部分，具備極大的抗側(cè)剛度以及抵御地震作用這兩個方面的能力，它是高層結(jié)構(gòu)當(dāng)中重要的抵御地震作用的構(gòu)件，會因為建筑物高度的加大而需要其抗側(cè)剛度遞增。最外層的框架部分承擔(dān)的主要是豎向的重力以及少量的水平地震作用。因為框架核心筒在平面分布方面的獨特性，在發(fā)生地震時，若核心筒的某些墻體出現(xiàn)了損壞，會使部分的地震力轉(zhuǎn)至周邊外圍的框架部位，大多數(shù)會直接轉(zhuǎn)至核心筒當(dāng)中尚未遭受損壞墻體，導(dǎo)致周邊的墻肢承擔(dān)的地震力比其最初設(shè)計的數(shù)值大而隨之遭遇損壞，所以，核心筒在地震當(dāng)中遭遇的損壞程度直接決定了結(jié)構(gòu)的安全性能[2]。

2 重視的問題

①框架分布方式多種；結(jié)構(gòu)分布要最大限度地規(guī)則，平面剛度分布要盡量均勻?qū)ΨQ，降低扭轉(zhuǎn)作用對結(jié)構(gòu)造成的影響。②核心筒結(jié)構(gòu)當(dāng)中，外框架不能讓其構(gòu)件截面太小，框架承受的剪力以及彎矩情況，要依據(jù)相關(guān)標準還有規(guī)程進行調(diào)節(jié)加大。在混合結(jié)構(gòu)之中，若使用鋼骨混凝土或者是鋼管混凝土柱，會極易做到兩個方向抗側(cè)剛度相近。③在縱橫墻交接區(qū)域放置鋼骨，在樓板的標高位置放置鋼骨的暗梁，能夠在一定程度上提升核心筒的抗壓力以及抵御地震作用的性能。④其同外柱的距離要保持在10～12m，若超過此距離，則要重新設(shè)置內(nèi)柱或使用預(yù)應(yīng)力混凝土樓蓋[3]。

3 設(shè)計要點

3.1 要求

①應(yīng)在建筑物的整個高度范圍內(nèi)布置核心筒，并使核心筒的寬度不小于建筑總高的1/12，如果在框架-核心筒結(jié)構(gòu)的角部增設(shè)了部分的筒體或布置了適量的剪力墻，或者是布置了提高結(jié)構(gòu)整體剛度的構(gòu)件時，其寬度可在一定的范圍內(nèi)減小。②核心筒的四周需要閉合，樓梯還有電梯間要設(shè)置混凝土作為內(nèi)墻，核心筒要具備優(yōu)良的綜合性。③核心筒墻體的截面高度不小于1/10H與0.2m之和（H為建筑的高度，單位m）；在進行一、二級抗震設(shè)計時，結(jié)構(gòu)的底層強化區(qū)域不應(yīng)小于1/16H與0.2m之和。另外，還可以增強抗震構(gòu)造措施，提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，如增加適當(dāng)?shù)闹雍图袅4]。④核心筒外圍墻體相對較大的門洞適合使用豎向持續(xù)分布，讓它的內(nèi)力轉(zhuǎn)變持續(xù)進行。

3.2 連梁

在框架核心筒結(jié)構(gòu)當(dāng)中，連梁具有以下特點：①跨高比較小；②在地震力作用下其受力復(fù)雜；③與其連接的剪力墻的剛度較大。因此，在水平地震的作用下，連梁會承受較大的作用，大多數(shù)情況會發(fā)生設(shè)計困難的問題。在開展結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，連梁被當(dāng)作是消耗能源的構(gòu)件，為確保結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具備優(yōu)良的抗震性能，連梁要具備固定的延性還有充足的耗能性能，以此來抵御地震帶來的作用[5]。連梁在水平地震作用下的受損狀態(tài)大多數(shù)同連梁的跨高比相關(guān)。針對這些問題，有以下解決方案：①針對工程的實際狀況，對高層結(jié)構(gòu)的綜合計算期間，將連梁的剛度進行適當(dāng)?shù)恼蹨p，還要確保連梁的延性，并要同相關(guān)的標準要求相貼合。②降低連梁在截面上面的高度，以此來減小連梁截面的剛度，還能夠發(fā)揮處理連梁出現(xiàn)超筋的問題。③能夠經(jīng)過調(diào)整幅度連梁彎矩以及剪力的方式，達成把連梁承受的地震作用傳遞到剪力墻上。④當(dāng)遭遇較大的地震時，連梁在地震力的作用下會進行內(nèi)力重分配，在一定程度上能夠改善與連梁相連剪力墻的受力性能，從而提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3.3 構(gòu)造方法

框架核心筒中的筒體要具備以下特點：核心筒的剪力墻要盡可能的均勻?qū)ΨQ布置；樓梯和電梯間周邊要布置剪力墻；核心筒的高寬比不大于12且其墻體的長度不小于框架部分的1/3。框架核心筒結(jié)構(gòu)的樓板要使用即時澆筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，若使用梁板結(jié)構(gòu)期間，角部樓板梁的分布讓角柱承擔(dān)極大的豎向承重力，要最大限度預(yù)防角柱存在偏拉現(xiàn)象，普遍使用角落位置分布斜梁以及兩個方向進行交叉的梁等這些方式。因為框架的核心筒結(jié)構(gòu)普遍情況下的高度較大，所以，建筑物的底部樓層承受的壓力相對較大，使其底部墻柱的軸壓比容易超限，因此底部的1/4高度位置上面的豎向構(gòu)件要進行恰當(dāng)?shù)膹娀幚恚荒軌蚴褂眉哟筘Q向構(gòu)件在截面上的大小的方法，提升混凝土的標號還有比上部增設(shè)垂直方向的構(gòu)件等方法，從而使框架核心筒結(jié)構(gòu)的布置安全、經(jīng)濟合理[6]。

4 結(jié)束語

根據(jù)文章的分析可得，框架核心筒結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中具備很大的優(yōu)勢。相關(guān)的設(shè)計人員在建筑工程開始施工之前，要最大限度地減小它在施工期間隱藏的風(fēng)險問題，將自己所具備的技能以及專業(yè)方面的優(yōu)勢充分地發(fā)揮出來，讓建筑物的設(shè)計工作做到構(gòu)造平穩(wěn)性能強、實際的應(yīng)用性能強。

[1] 黎智鴻.框架核心筒結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].江西建材,2015,(18):24-29.

[2] 劉海霞,葛鍇.框架核心筒結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用探討[J].工程技術(shù):全文版,2016,(9):00009-00009.

[3] 宋華.框架-核心筒結(jié)構(gòu)中框架柱的合理設(shè)計[J].寧夏工程技術(shù),2008,7(04):354-358.

[4] 沈偉.解析框架核心筒結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].工程技術(shù):全文版,2016,(8):00244-00244.

[5] 林啟明.基于框架核心筒結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].工程技術(shù):文摘版,2016,(2):00034-00034.

[6] 葛巨峰.框架核心筒的結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].工程技術(shù):全文版,2016,(12):00123-00123.