高层建筑框架一核心筒结构设计分析.pdf

高层建筑框架核心筒结构设计分析高层建筑框架核心筒结构设计分析导言导言简体结构是由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的高层建筑结构。筒体结构主要包含以下两种：（1）筒结构：由核心筒与外围框筒组成的高层建筑结构；（2）框架核心筒结构：由核心筒与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构。框架核心筒结构周边柱子的柱距比较大，一般为 8m 12m，它和沿周边的梁构成了外框架，中间为电梯井、楼梯间、管道井等构成的核心筒，受力特点类似框架剪力墙。某工程建筑面积 12726.35。地下 2 层为车库，地上 3 层为商业，地上 4 层22 层为写字楼或公寓。檐口高度 71.800m，装饰构件高度为 78.800m。该工程的抗震设防烈度为 8 度，抗震设防类别为丙类，结构抗震等级为剪力墙一级，框架一级。计算程序选取计算程序选取框架核心筒的结构分析应符合高层建筑混凝土结构技术规程（以下简称为高规）和建筑抗震设计规范的有关规定，采用三维空问分析方法进行内力分析，对 B 类高度或体型复杂的筒体结构应采用两个或两个以上不同力学模型的空间分析程序进行内力分析和比较，考虑双向水平地震下的扭转地震作用效应，并应采用时程分析进行多遇地震下的补充计算。本工程为 A 类建筑高度，结构整体分析采用 SATWE和 TAT 两种软件分析计算结构，并优化了结构方案。结构计算参数的选取结构计算参数的选取（1）设计基准期50 年，使用年限50 年，安全等级为二级，地基设计等级为乙级；（2）本工程抗震设防烈度为 8 度，地震分组为第一组，设计基本地震加速度为 0.20g，建筑抗震设防类别为丙类；（3）基本风压为 0.40kN/，对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑（一般高度大于 60m 的高层建筑），其基本风压应按 100 年重现期的风压值。因此基本风压取 0.45kN，地面粗糙为C 类，风压体形系数、风压高度变化系数及风振系数均按 GB500092001 建筑结构荷载规范的规定采用，楼面活荷载标准值按荷载规范取值。主要结构构件截面主要结构构件截面核心筒框架柱和边框架梁截面尺寸与混凝土等级见表 1。表 1 核心筒框架柱和边框架梁截面尺寸与混凝土等级框架核心筒平面布置框架核心筒平面布置（1）核心筒宜贯通建筑物全高。核心筒的宽度不宜小于简体总高的 1/12，当筒体结构设置角筒、剪力墙或增强结构整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。本工程核心筒高度为 71.800m，最小宽度为 8.250m，高宽比为 1/8.7，满足要求；（2）核心筒的周边宜闭合，楼梯、电梯间应布置混凝土内墙；核心筒应具有良好的整体性；（3）核心筒外墙的截面厚度不应小于层高的 1/0 及 200mm，对一、二级抗震设计的底部加强部位不宜小于层高的 1/16 及 200mm，不满足时，应按本规程附录 D 计算墙体稳定，必要时可增设扶壁柱或扶壁墙；在满足承载力要求以及轴压比限值（仅对抗震设计）时，核心筒内墙可适当减薄，但不应小于160mm。又因为有框架梁支承在核心筒上，核心筒的外墙厚度宜大于04Lae（梁纵向受力钢筋的锚固长度），工程中框架梁钢筋最大为 25mm 抗震等级为一级。工程核心筒外墙的截面厚度为 400mm，满足以上要求；（4）核心筒外墙较大的门洞宜上下竖向连续布置，以使其内力变化保持连续性；（5）工程标准层的层高为 3300mm，门及设备洞口高度为 2100mm，连梁高度取值从 400mm1200mm 逐步变化，而整体计算结构也随之变化。比较分析见表 2。最终工程标准层采用 400mm1200mm 高的连梁。标准层结构平面布置图见图 1。表 2 计算结果分析图 1 标准层结构平面布置层构造要求构造要求（1）简体墙的加强部位、边缘构件的设置以及配筋设计，应符合高规第 7 章的有关规定。抗震设计时，框架核心筒结构的核心筒和筒中筒结构的内筒，应按高规第 7.2.157.2.17 条的规定设置约束边缘构件或构造边缘构件，其底部加强部位在重力荷载作用下的墙体轴压比不宜超过高规表 7.2.14的规定。（2）简体结构的楼盖外角宜设置双层双向钢筋，单层单向配筋率不宜小于0.3%，钢筋的直径不应小于8mm，间距不应大于150mm，配筋范围不宜小于外框架（或外筒）至内筒外墙中距的 1/3 和 3m。（3）跨高比不大于 2 的框筒梁和内筒连梁宜采用交叉暗撑；跨高比不大于1 的框筒梁和内筒连梁应采用交叉暗撑，且应符合下列规定：梁的截面宽度不宜小于 300mm；全部剪力应由暗撑承担。每根暗撑应由 4 根纵向钢筋组成，纵筋直径不应小于 14mm，做法见图 2。图 2 连梁交叉暗撑（JC）示意图结束语结束语（1）核心筒为框架核心筒的主要抗侧力结构，因绝对保证核心筒的整体性和足够的刚度。（2）框架核心筒在强烈地震作用下，框架柱的损坏程度远大于核心筒，必须按高规调整各框架柱的地震剪力。（3）影响剪力墙平面外对梁端嵌固作用的主要因素：墙平面外对梁端嵌固作用有效长度、墙线刚度与梁线刚度之比和墙在该层的轴压力等等。为加强墙平面外对梁端嵌固作用，可采取梁端水平加腋法、增加墙边框梁方法，梁端弯矩可采用“调幅再调幅”方法。（4）连梁属于深弯梁和深梁的范畴，正截面承载力计算时，不能按杆系模型计算，连梁截面选取对核心筒抗弯能力与整体刚度有很大的影响。