框架-核心筒結(jié)構(gòu)筒體平面尺寸取值研究

梁俊峰

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430000）

框架-核心筒結(jié)構(gòu)筒體平面尺寸取值研究

梁俊峰

（湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430000）

鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)是當(dāng)前高層建筑采用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，而筒體結(jié)構(gòu)是重要的抗側(cè)力構(gòu)件，其尺寸的合理取值尤為重要?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3—2010對不同類型的結(jié)構(gòu)最大適用高度作了相關(guān)規(guī)定，其中 9.2.1條“核心筒的寬度不宜小于筒體總高的1/12”的規(guī)定過于籠統(tǒng)。文章建立了19個模型，選用SAP2000有限元分析軟件，選用6～8度的設(shè)防烈度，加速度取0.05～0.30g/s，高寬比的取值范圍為1/18～1/12，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性分析，分析各個模型的層間位移角，得出不同烈度區(qū)的筒體的寬高比的合適取值。

框架-核心筒；寬高比；層間位移角；地震烈度

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3—2010）中第9.2.1條規(guī)定“核心筒的寬度不宜小于筒體總高的1/12，當(dāng)筒體結(jié)構(gòu)設(shè)置角筒、剪力墻或增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度的構(gòu)件時，核心筒的寬度可適當(dāng)減小”。目前我國抗震規(guī)范的條文規(guī)定依據(jù)不同地域的烈度，而9.2.1條只是籠統(tǒng)給出了1/12這個界定值，顯然不合理。經(jīng)過多方面的調(diào)研，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》是根據(jù)經(jīng)驗確定的，缺少系統(tǒng)的理論驗證。文章主要根據(jù)我國不同烈度分析取用不同的寬高比平面尺寸限值的最優(yōu)值[1]。

1 模型的建立

本文的案例結(jié)構(gòu)布置的選型比較具有代表性，并且與實際工程較為相符。所有計算實例都是比較規(guī)整的典型的框架-核心筒結(jié)構(gòu)。為了避免扭轉(zhuǎn)對分析帶來的比例的影響，如圖1所示，算例統(tǒng)一將筒體結(jié)構(gòu)布置在中心位置，除了筒體內(nèi)隔墻結(jié)構(gòu)布置有所不同外，其余結(jié)構(gòu)X、Y方向完全對稱。各個算例僅布置一榀的框架結(jié)構(gòu)，且縱橫方向布置一致，形成了核心筒居中布置，框架四周布置，且縱橫向?qū)ΨQ一致的分析模型。

圖1 模型標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009—2012）第4.1.1條規(guī)定[2]，在本工程中，外框梁布置8 kN/m填充墻線荷載，樓面恒荷載取5.0 kN/m2，活荷載取2.0 kN/m2，走廊荷載取2.5 kN/m2，不上人屋面取2.0 kN/m2；風(fēng)荷載均取基本風(fēng)壓0.45 kN/m2，地面粗糙度B類。

2 基于位移的筒體平面尺寸限值研究

2.1 6度層間位移角

如表1—2所示，設(shè)防烈度為6度時，風(fēng)荷載起主要的控制作用。1/12的層間位移角最小。水平地震作用下結(jié)構(gòu)的最大層間位移發(fā)生在25層的1/2113。水平風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)最大層間位移發(fā)生在27層，位移為1438，兩者遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的1/800，所以結(jié)構(gòu)合理。

表1 6度（0.05 g）地震作用下不同高寬比層間位移角最大值

表2 6度（0.05 g）風(fēng)荷載作用下不同高寬比層間位移角最大值

2.2 7 度層間位移角

如表3—6所示，設(shè)防烈度為7度時，水平地震加速度為0.10 g時，地震作用荷載略大一些。寬高比由1/12變到1/14以上，抗震作用起控制作用。7度區(qū)地震加速度為0.20 g時，層間位移角隨著寬高比的變化較大，寬高比為1/14時，位移角已超過規(guī)范限制，需進(jìn)一步分析。

表3 7度（0.10 g）地震作用下不同高寬比層間位移角最大值

表4 7度（0.10 g）風(fēng)荷載作用下不同高寬比層間位移角最大值

表5 7度（0.15 g）地震作用下不同高寬比層間位移角最大值

表6 7度（0.15 g）風(fēng)荷載作用下不同高寬比層間位移角最大值

3.3 8度層間位移角

如表8—10所示，設(shè)防烈度為8（0.20 g）度時根據(jù)《高規(guī)》的要求，A級建筑的高度不超過100 m，寬高比由1/12到1/15結(jié)構(gòu)的最大層間位移角變化比較明顯，層間位移角接近規(guī)范限值要求。設(shè)防烈度為8（0.20 g），寬高比在1/12時最大層間位移為1/756已經(jīng)超限，8度地區(qū)抗震構(gòu)造措施要提高一級，可進(jìn)行非線性動力分析[9]。

表7 8度（0.20 g）地震作用下不同高寬比層間位移角最大值

表8 8度（0.20 g）風(fēng)荷載下不同高寬比層間位移角最大值

表9 8度（0.30 g）地震作用下不同高寬比層間位移角最大值

表10 8度（0.30 g）風(fēng)荷載作用下不同高寬比層間位移角最大值

表11 各烈度區(qū)筒體寬高比建議取值

4 結(jié)語

分析不同烈度區(qū)的各個模型可以得出，設(shè)防烈度為6度時，風(fēng)荷載的作用起控制作用，且風(fēng)荷載的作用效果遠(yuǎn)大于地震作用。隨著設(shè)防烈度的增加水平地震作用增加很大，經(jīng)分析表明，7度風(fēng)荷載和地震作用兩者作用效應(yīng)不分上下，混合作用，烈度為8時，地震作用明顯大于風(fēng)荷載效應(yīng)，起主要控制作用?；旌献饔弥敝?8 度區(qū)以地震作用為主。

[1]廖耘，容柏生，李盛勇.對 200 m以上超高層建筑剪力墻軸壓比計算方法和限值的改進(jìn)建議[J].建筑結(jié)構(gòu)，2015（7）：8-11.

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Research on the limit size plane dimension for frame-core tube structures

Liang Junfeng
（Hubei University of Technology, Wuhan 430000, China）

Structure of frame-core tube of reinforced concrete is one of the most widely used structure form in the current high-rise building, and the tube structure is an important component to resist lateral force, so the size of the reasonable values are particularly important.“Technical Specification for Concrete Structures of Tall Building”JGJ3-2010 made relevant provisions of some different types of structures’ maximum applicable height, such as 9.2.1 said " the width of core tube should not be less than 1/12 of the total high" ,which is too general. 19 model is established in this paper to use the finite element analysis software SAP2000, and select 6-8 degrees fortification intensity, 0.05 g to 0.30 g/s of acceleration area, ratio of 1/18-1/12, elastic analyzing the structure and inter layer displacement angle of each model, to obtain appropriate value of aspect ratio of cylinder in different intensity region.

frame-core tube structures; aspect ratio;inter layer drift angle; earthquake intensity

梁俊峰(1979— )，男，北京，碩士；研究方向：建筑與土木工程。