高層建筑框架核心筒結構設計

安須江

摘要：一般的高層建筑都是使用鋼筋混凝土框架-核心筒這樣的結構，雖然它的結構承載能力以及抗變形能力比筒中筒結構差，但是避免著結構堅向抗側力構件的轉換，這樣的話就可以滿足建筑立面效果以及使用的要求。本文主要介紹了高層建筑框架-核心筒結構設計方案的整體構思，同時依據相關的規(guī)范，站在鋼管混凝土柱梁節(jié)點設計以及剪力墻平面外來對梁斷嵌固作用的角度來分析。

關鍵詞：高層建筑;框架核心筒;結構設計

前 ?言

筒體結構它是空間整截面工作結構，這就如同一根豎立在地面之上的懸臂箱形梁，同時具有造型美觀、使用靈活、受力合理以及側向剛度強這些優(yōu)點，筒體結構可以依據平面墻柱構件的布置情況可以主要分為兩種：第一種是筒中筒結構，由外部的框筒以及內部的核心筒組成的高層建筑，這樣的話具有較大的抗側力剛度以及承載力，外筒則由外周邊間距一般則在3m之內的密柱以及高度較高的裙梁組成的，密柱框筒，這是為了建筑外觀以及使用功能的需要則可通過轉換層變大柱距。第二種是框架核心筒結構、使用建筑功能的需要在內部而組成實體筒體來作為主要的抗側力的構件，在內筒外布置大柱距的框架之內，它的受力情況同框架剪力墻結構有相同點，由于其平面布置的規(guī)則性與內部核心筒的穩(wěn)定性抗側力作用的空間有效性，其力學性能優(yōu)于一般的框架剪力墻結構。

一、高層建筑結構設計的總體構思

1.結構的類型

樓蓋則使用現澆普通鋼筋混凝土梁板體系，它的承載力以及水平位移計算之時，其基本風壓都可以依照重現期為100年的0.65kN/m2來取值。因為結構側向位移滿足不了限值的要求，那么的話則就可以頂層利用建筑避難層，來設置著鋼筋混凝土桁架的結構以及加強層，但是也應該看到結構加強層這是一把利刃劍，一面固然可以提高結構抗側移剛度，同時也可以使得結構豎向剛度突變，因此上結構加強層以及相鄰層則可以依照《高規(guī)》要求進行了加強的處理。

2.超限的措施

如果工程結構平面形狀規(guī)則、剛度以及承載力分布比較均勻，其豎向體型也比較規(guī)則以及均勻、結構抗側力構件上下呈現連續(xù)貫通，除結構高度超過適用限值之外，其它指標則通過調整之后都可以達到未超限。因為結構計超限、并且首層層高為10.0m，超限應對措施把首層以及下部若干層的結構抗側力構件來當做作為加強的重點：則可以在1～15層框架柱使用鋼管混凝土的組合柱，鋼管混凝土疊合柱結構技術規(guī)程CECS188：2005、其1～2層核心筒剪力墻四角可以附加型鋼暗柱、首層抗震等級則可以提高一級。鋼管混凝土則有著十分卓越的承載能力以及變形的能力，但是它的防腐以及防火材料不僅造價比較同時還具有一定的時效性，那么則就需要考慮之后的維修保養(yǎng)，鋼管混凝土疊加合柱以及鋼管混凝土組合柱這樣的話就可以彌補這方面的缺陷。核心筒剪力墻四角則附加型鋼暗柱，這樣的話就可以解決因為首層層高較大，而使得剪力墻端部應力集中這樣的問題，并提高剪力墻的承載能力以及抗變形的能力。

二、鋼管混凝土組合柱的梁柱節(jié)點設計

通常在建筑工程之中往往只有在框架柱中使用鋼管混凝土，但是框架梁則使用的是普通鋼筋混凝土，鋼管混凝土柱yi8ji鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點則就成為了工程中難點之一。當前常用的連接點一般都有：鋼牛腿法、環(huán)梁法、雙梁法、鋼管開大洞之后可以補強法以及純鋼筋混凝土節(jié)點法等。在一些工程之中使用在鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點，這樣的話則為連接節(jié)點的設計可以提供較多的一種選擇。

1.鋼管開小孔的連接節(jié)點構造

一般而言，鋼管之上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點的做法要點步驟則是樣的。鋼管開小孔：小孔直徑D=鋼筋直徑+10mm，而小孔水平間距×D，小孔垂直間距=2×D。鋼管水平加強環(huán)：在梁頂面以及梁底面可以各設置一道，環(huán)板寬度：鋼管混凝土柱之時，可以取0.10倍鋼管的直徑、鋼管混凝土疊合柱之時，使用65 ～ 100mm;而環(huán)板的厚度則是=0.5t，這里的t為鋼壁的厚度，同時也應該不小于16mm。鋼管豎向短加勁肋：應該緊貼水平的加強環(huán)，而肋寬則應該=環(huán)板寬-15mm，肋厚則和環(huán)厚的長度相同，它的長度為200mm，并且應該布置在梁開孔部位的兩側以及中間。梁鋼筋應該盡量使用直徑比較較大的HRB400級的鋼筋，這樣的話就可以減少鋼管開孔的數量。在鋼管混凝土疊合柱之時，部分梁鋼筋則就可以在鋼筋混凝土柱區(qū)域穿過。

2.鋼管開小孔連接節(jié)點的優(yōu)勢

2.1鋼管開小孔之后這對鋼管截面削弱不大，梁鋼筋穿過小孔之后剩余的縫隙則就比較小，鋼管對于管芯混凝土的約束力通常基本沒有減少，這樣的話就不會影響到鋼管混凝土柱的承載能力以及它的變形能力。

2.2當梁鋼筋可以直接穿過鋼管這幾后，梁就可以可靠的傳遞內力，同時梁長的范圍之內的剛度則保持不變，結構受力分析同實際相同。鋼牛腿法以及鋼管開大洞之后補強法，并且在梁端范圍之內則有著相當長度的型鋼，這樣的話就會使得梁剛度產生急劇的變化。

2.3在設置水平加強環(huán)以及豎向短加勁肋補強之后，鋼管它在節(jié)點區(qū)則是連續(xù)的，并且節(jié)點的剛性則不會受到影響，來滿足“強節(jié)點弱構件”這樣的要求。

2.4 節(jié)點補強所使用的材料則比鋼牛腿法以及鋼管開大洞法則會減少較多，同時造價也比較低。為進行鋼管開小孔之后而進行分析研究，在上個世紀末我國鋼結構協(xié)會鋼-混凝土組合結構協(xié)會做了1：5模型的四組共計九個試件模型試驗，同時通過多個工程實踐來證實這個方法的可靠性以及可行性。

三、剪力墻平面外則對梁端嵌固作用的分析

1.對于框架-核心筒這樣的結構，部分框架梁則就應該支撐在剪力墻平面外的方向，剪力墻平面外對梁端嵌固作用空間是怎樣的，它的研究文獻比較少，它的設計標準以及規(guī)范也沒有涉及。在影響剪力墻平面外對梁端嵌固作用的主要因素：墻平面外對梁端嵌固作用的墻線風度、有效長度以及梁線剛度之比同墻在該層的軸壓力等等。當前，較為常用的計算分析軟件雖然具有墻平面外剛度分析的功能，但是并沒有考慮墻平面外它對梁端嵌固作用的有效長度，同時遇到墻肢很長或者筒子體墻肢空間風度很大情況之時，應該計算分析軟件則會高估了墻平面外對梁端的嵌固作用，這樣的話就會使得梁端負彎矩計算值則應該大于實際的值，通常一般的高層建筑框架核心筒對策措施應該是這樣的

2.使用梁端增加水平腋的方法，這樣的話就以直接增加墻平面外則對梁端嵌固作用則會有效長度。

3.使用增加墻邊框梁的方法，可以使用以增加平面外則對梁端嵌固的局部剛度。同時墻邊框梁截面的寬度應該大于0.4倍梁縱筋錨固的長度，墻邊框架梁截面的高度則應該大于樓面截面的高度，這樣的話就可以保證梁端剪力通過墻邊框梁均勻傳遞到墻之上，墻邊框梁寬出墻厚處用斜角過渡。這樣的話可以保證梁正截面設計則更加條例實際的受力情況，梁端計算彎矩則可以使用“調幅再調幅”這樣的方法，即就是分析計算時設定梁端負彎矩調幅系數之后，當配筋之時通過局部的手算調幅。通過“調幅再調幅”之時，應該考慮到構件的剛度、內力重分布的充分性、裂縫的開展以及變形滿足的使用要求。

四、結束語

伴隨著我國城市建筑事業(yè)的不斷的發(fā)展，和城市建筑水平及施工技術不斷的提高，而高層框架建筑結構設計則在建筑工程的領域則被普遍使用，并且和傳統(tǒng)建筑結構相比的話則就有著明顯的優(yōu)勢。鋼筋混凝土高層框架建筑結構設計具有較強的整體性與靈活性。而我國城市建筑事業(yè)發(fā)展則較多的使用了高層框架建筑這樣的結構設計，為我國的建筑事業(yè)做出了較大的貢獻。

參考文獻：

[1]李亞春.高層建筑框架核心筒結構設計分析探討[J].中外建筑，2008（6）.

[2]李鋒.高層建筑框架—核心筒結構設計分析[J].建筑科技，2010（12）.