基于框架核心筒结构在建筑结构设计中的应用分析

2018-02-17刘杰齐杨浩

建筑与装饰 2018年8期

关键词：连梁剪力墙结构设计

刘杰齐杨浩

1. 郑州市建筑设计院河南郑州 450000；

2. 河南建科市政工程设计有限公司河南郑州 450000

引言

框架核心筒结构在对于高层建筑物设计及施工，其使用频率相对较大，在实际进行的结构设计当中，要对此结构的特点进行掌握。文章将要论述的重点问题是框架核心筒结构在进行建筑物的结构设计期间，对它的使用部分进行了深入的讨论。

1 特点

框架核心筒结构承受重力的性能同筒中筒结构存在着极大的不同，其同框架剪力墙的结构更加相似，能够当其是框架剪力墙结构当中，剪力墙大部分位于平面中间区域包围而形成筒状分布的特例。核心筒当中的实腹剪力墙这个部分，具备极大的抗侧刚度以及抵御地震作用这两个方面的能力，它是高层结构当中重要的抵御地震作用的构件，会因为建筑物高度的加大而需要其抗侧刚度递增。最外层的框架部分承担的主要是竖向的重力以及少量的水平地震作用。因为框架核心筒在平面分布方面的独特性，在发生地震时，若核心筒的某些墙体出现了损坏，会使部分的地震力转至周边外围的框架部位，大多数会直接转至核心筒当中尚未遭受损坏墙体，导致周边的墙肢承担的地震力比其最初设计的数值大而随之遭遇损坏，所以，核心筒在地震当中遭遇的损坏程度直接决定了结构的安全性能[2]。

2 重视的问题

①框架分布方式多种；结构分布要最大限度地规则，平面刚度分布要尽量均匀对称，降低扭转作用对结构造成的影响。②核心筒结构当中，外框架不能让其构件截面太小，框架承受的剪力以及弯矩情况，要依据相关标准还有规程进行调节加大。在混合结构之中，若使用钢骨混凝土或者是钢管混凝土柱，会极易做到两个方向抗侧刚度相近。③在纵横墙交接区域放置钢骨，在楼板的标高位置放置钢骨的暗梁，能够在一定程度上提升核心筒的抗压力以及抵御地震作用的性能。④其同外柱的距离要保持在10～12m，若超过此距离，则要重新设置内柱或使用预应力混凝土楼盖[3]。

3 设计要点

3.1 要求

①应在建筑物的整个高度范围内布置核心筒，并使核心筒的宽度不小于建筑总高的1/12，如果在框架-核心筒结构的角部增设了部分的筒体或布置了适量的剪力墙，或者是布置了提高结构整体刚度的构件时，其宽度可在一定的范围内减小。②核心筒的四周需要闭合，楼梯还有电梯间要设置混凝土作为内墙，核心筒要具备优良的综合性。③核心筒墙体的截面高度不小于1/10H与0.2m之和（H为建筑的高度，单位m）；在进行一、二级抗震设计时，结构的底层强化区域不应小于1/16H与0.2m之和。另外，还可以增强抗震构造措施，提高结构的抗震性能，如增加适当的柱子和剪力墙[4]。④核心筒外围墙体相对较大的门洞适合使用竖向持续分布，让它的内力转变持续进行。

3.2 连梁

在框架核心筒结构当中，连梁具有以下特点：①跨高比较小；②在地震力作用下其受力复杂；③与其连接的剪力墙的刚度较大。因此，在水平地震的作用下，连梁会承受较大的作用，大多数情况会发生设计困难的问题。在开展结构设计期间，连梁被当作是消耗能源的构件，为确保结构系统具备优良的抗震性能，连梁要具备固定的延性还有充足的耗能性能，以此来抵御地震带来的作用[5]。连梁在水平地震作用下的受损状态大多数同连梁的跨高比相关。针对这些问题，有以下解决方案：①针对工程的实际状况，对高层结构的综合计算期间，将连梁的刚度进行适当的折减，还要确保连梁的延性，并要同相关的标准要求相贴合。②降低连梁在截面上面的高度，以此来减小连梁截面的刚度，还能够发挥处理连梁出现超筋的问题。③能够经过调整幅度连梁弯矩以及剪力的方式，达成把连梁承受的地震作用传递到剪力墙上。④当遭遇较大的地震时，连梁在地震力的作用下会进行内力重分配，在一定程度上能够改善与连梁相连剪力墙的受力性能，从而提高整体结构的抗震性能。

3.3 构造方法

框架核心筒中的筒体要具备以下特点：核心筒的剪力墙要尽可能的均匀对称布置；楼梯和电梯间周边要布置剪力墙；核心筒的高宽比不大于12且其墙体的长度不小于框架部分的1/3。框架核心筒结构的楼板要使用即时浇筑钢筋混凝土结构，若使用梁板结构期间，角部楼板梁的分布让角柱承担极大的竖向承重力，要最大限度预防角柱存在偏拉现象，普遍使用角落位置分布斜梁以及两个方向进行交叉的梁等这些方式。因为框架的核心筒结构普遍情况下的高度较大，所以，建筑物的底部楼层承受的压力相对较大，使其底部墙柱的轴压比容易超限，因此底部的1/4高度位置上面的竖向构件要进行恰当的强化处理；能够使用加大竖向构件在截面上的大小的方法，提升混凝土的标号还有比上部增设垂直方向的构件等方法，从而使框架核心筒结构的布置安全、经济合理[6]。