关于框架—核心筒结构0.2V0调整的思考

彭炎德

摘 要：框架-核心筒结构是高层或超高层建筑常用的一种结构体系，布置在四周的稀疏柱和集中在中部的楼电梯间筒体组成了双重结构抗侧力体系。不仅很好地满足了建筑功能使用，同时又提供了足够大的抗側刚度来满足建筑物的抗风、抗震要求，故而被广泛应用。文章针对混凝土高规中关于框架-核心筒结构0.2V0地震剪力调整的相关条文规定，结合工程实例，对规范条文的具体应用做了较为详尽的介绍，并结合新旧规范进行了一定的对比。

关键词：框架-核心筒结构；抗侧力体系；0.2V0地震剪力调整

引言

框架-核心筒结构因其良好的抗侧力刚度和经济性，而被高层或超高层建筑普遍采用。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（简称高规）第9.1.11条对筒体结构框架部分地震剪力做出了规定，明确了除加强层及其上、下层外，框架部分分配的楼层地震剪力标准值的最大值不宜小于结构底部总地震剪力标准值的10%，并对筒体结构各层框架部分分配的地震剪力标准值的最大值大于和小于结构底部总地震剪力标准值的10%两种情况分别规定了框架地震剪力调整方法。

框架-核心筒结构为外周框架与核心筒协同工作的双重抗侧力体系，在强烈地震作用下，由于筒体的抗侧刚度比较大，结构底部剪力主要由核心筒承担。作为第一道防线的核心筒首先开裂或者破坏，经过塑性内力重分布，作为第二道防线的外周框架按照侧向刚度分配的剪力会增大。为保证第二道防线具有一定的抗侧力能力，需要对第二道防线承担的地震剪力予以适当调整。

1 调整方法

高规8.1.4条规定，抗震设计时，当框架-剪力墙结构对应于地震作用标准值的各层框架总剪力满足公式8.1.4时，即Vf≥0.2V0，其框架总剪力不比调整；不满足此公式要求的楼层，其框架总剪力应按0.2V0和1.5Vf，max二者的较小值采用，此要求是在满足高规4.3.12条关于楼层最小地震剪力系数的前提下进行的。

上述调整要求是适应于框架-剪力墙结构的，02版本高规（JGJ3-2002）中同样适用于框架-核心筒结构。考虑到筒体结构外周框架刚度相对于筒体过弱，按侧向刚度分配楼层地震剪力时容易出现楼层剪力最大值小于底部总地震剪力标准值的10%。此时若按1.5Vf，max进行调整，框架部分承担的地震剪力仍然较小，故10版本高规对此处进行了补充规定。规定当框架部分分配的地震剪力标准值的最大值小于结构底部总地震剪力标准值的10%时， 各层框架部分承担的地震剪力标准值应增大到结构底部总地震剪力标准值的15%。此时，各层核心筒墙体的地震剪力标准值宜乘以增大系数1.1，但可不大于结构底部总地震剪力标准值，墙体的抗震构造措施应按抗震等级提高一级后采用，已为特一级的可不再提高。当框架部分楼层承担的地震剪力标准值大于结构底部总地震剪力标准值的10%但小于20%时，应按结构底部总地震剪力标准值的20%和框架部分楼层地震剪力标准值中最大值的1.5倍二者的较小值进行调整。

按照上述规定进行的框架地震剪力调整，一定程度上保证了第二道防线的抗侧力能力在对框架按侧向刚度分配的剪力很小时，提出了让核心筒剪力墙承担结构全部地震剪力的要求，增加了结构的安全度。条文中未对楼层上下层平面变化较大的情况做出说明，结合02版本高规，可参考框架-剪力墙结构分段调整的方法，并应采取专门的研究。

2 工程实例

该工程位于重庆主城区，为一栋地下2层、地上25层的高层写字楼建筑，建筑高度99.60米，嵌固层在地下室顶板，采用现浇混凝土框架-核心筒结构，抗震设防烈度为6度，地震设计分组为一组，场地土类别为II类。标准层结构平面布置见图1。

采用SATWE软件进行结构计算，计算结果显示，在规定水平力作用下，结构底层框架柱所占地震倾覆力矩比为：X向21.9%，Y向28.3%，均小于50%，大于10%，结构竖向布置较为合理。在CQC内力组合作用下，各层框架部分承担的地震剪力绝大部分均小于0.2 V0。按照规范要求，需进行地震剪力调整，具体数值见表1（仅取结构底部16层数据统计）。

根据高规9.1.11条规定，本工程各楼层框架部分分配的地震剪力标准值的最大值（本工程为第14层）两方向均大于10%。按9.1.11条第3款规定进行调整，调整系数详表1。

从表，中可以看出，结构底部楼层调整系数较大。特别是X向，调整系数最大接近5。结合计算结果及结构形式，主要有以下两个因素：因为X向筒体横向剪力墙数量较多，横向剪力墙刚度较大，故而剪力墙分担地震剪力较多；因为此结构为框架-核心筒结构，剪力墙筒体为弯曲变形，框架部分为剪切变形，框架部分变形受剪力墙筒体约束。因该项目结构柱平面未有大的变化，故不存在分段调整的情况。

结合以上计算结果及规范条文可知， 结构框架部分地震剪力调整系数与框架-剪力墙结构调整方法一致。比较02版本高规，也并无区别。这是建立在本工程框架部分分配的楼层地震剪力标准值的最大值大于结构底部总剪力标准值的10%的基础上的。若修改该工程的结构布置，可进一步加强其核心筒的刚度当其框架分配的地震剪力值小于结构底部总剪力标准值的10%时，此时需按高规9.1.11条第2款进行调整，调整方法与第3款差异很大。

以表1中1层X向为例，假设按第2款进行调整，即VFmax<0.10V0，此时的调整值为0.15V0x=0.15×4335.0=650.25KN，调整系数为650.25/260.2=2.499，小于表1中的3.331，框架部分承担的地震剪力将会小于按第3款调整的地震剪力值，结构二道防线的实现难度会加大。再比较02版本高规，按min（0.2V0，1.5VFmax）进行调整。因VFmax<0.10V0，故调整系数小于2.499。显然，10版本高规严于02版本高规。且10版本高规对该情况下的核心筒墙体的地震剪力标准值还需乘以放大系数1.1，对墙体的抗震构造措施需提高一级采用。可见，10版本高规对筒体结构的二道防线做了更严格的要求，以保证二道防线的抗侧力能力。

3 结束语

综上所述，10版本高规对框架-核心筒结构的框架部分地震剪力调整做了详细的调整规定。实际工程中应合理布置结构构件，保证VFmax尽量大于0.10V0，避免按照高规9.1.11第2款进行调整，进一步提高核心筒的设计剪力与抗震构造措施。如果结构抗侧力体系接近于纯剪力墙结构，二道防线将难以实现。故设计时应结合建筑功能布置，仔细分析，严格按照规范要求执行相关条文规定。在满足结构抗震性能的前提下，选择经济合理的结构形式及结构布置，避免不必要的浪费。

参考文献

[1]GB50011-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]GB50011-2002高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]朱炳寅·JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.