浅谈框架-核心筒结构在超高层中抗震性能的研究--中国期刊网

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浅谈框架-核心筒结构在超高层中抗震性能的研究

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：张宜健1 高旭2

[导读] 摘要：框架-核心筒结构是指由外围梁柱组成的框架体系与中心筒体共同组成的结构体系。

        山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛 266590
        摘要：框架-核心筒结构是指由外围梁柱组成的框架体系与中心筒体共同组成的结构体系。抗震设计理论是20世纪90年代初美、日等国家的学者根据近年来的震害调查提出的抗震设计思想，现已成为21世纪各国抗震设计规范修订的主流方向。基于性能的抗震设计目的是将所设计的结构在指定强度地震下的破损状态及其造成的经济损失、人员伤亡等控制在预期的目标范围内，使结构震后的功能得以延续。框架-核心筒有利于提高结构整体的受力性能，从而提高高层建筑物抗震性能。框架-核心筒结构因其良好的受力性能和内部空间的灵活性成为目前国际超高层建筑中采用的主流结构形式，在超高层建筑中有着广泛的应用。
        关键词：框架核心筒结构；结构设计；抗震性能设计；设计要点
        框架-核心筒的结构优势在现代超限高层设计中有着重要的应用，这一结构能够利用自身优势在楼层增加的过程中减少框架水平荷载的承担比重，其受力如图1所示。实现建筑使用面积的增加，提高城市土地利用率、提高建筑工程建设投资效益。框架-核心筒结构的优势使得其在现代超限高层建筑中有着极为重要的应用，是目前超高层建筑设计的主流结构形式。

        图1 框架-核心筒体系中内筒承担的弯矩
        1 框架—核心筒结构技术特点分析
        框架-核心筒结构是指由外围梁柱组成的框架体系与中心筒体共同组成的结构体系。这一结构形式有利于提高结构整体的受力能力，同时，它框架—核心筒结构体系的框架部分与框架－剪力墙体系一样可以满足建筑的灵活布置及较大的空间要求，由于筒体本身的空间效应大于一般的剪力墙，它的空间结构也强于框架－剪力墙结构［1］，因此它备受世界各国高层建筑产业的青睐。
        2 框架-核心筒结构在高层设计中的应用
        2.1 天津117大厦的框架-核心筒结构设计
        本工程塔楼采用了多重结构抗侧力体系，如图2所示。该体系由钢筋混凝土核心筒、巨型框架（由巨型支撑、4根六边形巨型钢管混凝土柱、环带桁架构成）构成多道设防的抗侧力体系，共同抵抗水平地震及风荷载［2］
        2.2 上海中心大厦的框架-核心筒结构设计
        该工程的核心筒墙体处内没有用劲钢柱，如图3所示。丛核心筒底一直贯穿到核心筒的最上部。大型柱以及角柱皆使用了相对来说坚硬的钢骨混凝的土柱。巨型柱的受力状态关系到整个结构的荷载的传递以及结构钢度控制。所以在此次设计中对巨型柱截面的选择形式以及承载的能力也进行了具体的解析与探究：
        上海大厦矩形柱应用的是混凝型钢土合成结构，对钢骨的布置分别对格构式与实付式二种结构形我们做了比较：从受到的力的方面看，结构式与实付式二种骨钢布局皆具有很厉害的抵挡轴力的作用，但由于巨型柱所承收的剪力与弯矩作用皆相对大，所以这个方案我们考虑后选择了实腹式［3］。我们从施工的方面瞧，格构方案因其钢骨量运用的特别多，以至于施工场地非常混杂，所以导致施工的进程不能得到提高。
        3 框架-核心筒结构在高层设计抗震性能设计
        在我国的抗震设计中，多数地区强制提高抗震等级。这就造成了建筑工程投资建设中经济性不高的问题。而框架-核心筒结构的应用能够从自身结构特点出发，提高工程建设的投资经济性［5］。通过科学的设计以及多种方式的运用实现超限高层建筑的抗震性能强化，保障建筑物的结构稳定性与抗震性。同时利用框架-核心筒结构优势提高工程建设投资经济性，促进我国建筑行业的健康发展。
        4 以框架-核心筒结构设计要点为指导进行高层设计
        在现代超限高层框架-核心筒结构设计中，设计人员应针对核心筒设计、框架设计、框架梁支撑设计、楼盖设计、框架剪力墙等设计工作规范、要求进行相应的设计工作。在核心筒设计中首先确保核心筒应贯通全高。而且，对于超限高层应确保筒体宽度大于全高的1/12。同时注重剪力墙结构的应用。在设计过程中需要针对核心筒设计要求对相关设计要点、连梁等进行计算与设计，确保超限高层的结构稳定性。在框架结构设计中需要注重控制结构的周期与位移，利用墙加大量等方式增强结构抗侧刚度。针对超限高层结构需求进行框架结构设计。另外，超限高层框架-核心筒设计中还应对框架梁支撑条件进行确定。沿梁轴线方向有墙时刚接核心筒外墙厚度大于0.4Lae（且内侧楼板不开洞，刚接梁支撑处有柱，刚接不满足以上条件的梁铰接［7］。通过设计工作的针对性确保超限高层结构等稳定性、确保超限高层框架-核心筒结构的安全性。
        5 结束语
        通过上述论述可以看出，我国城市发展建设过程中超限高层的建设需要以科学设计为基础。运用框架-核心筒结构的应用提高土地投资建设的经济性。在超限高层框架-核心筒结构设计过程中，针对框架-核心筒结构特点以及超限高层设计需求，设计单位应遵循相关规定要求以及设计规范开展设计工作。以科学的设计确保框架-核心筒结构在超限高层设计的应用、确保超限高层建筑的结构稳定性与抗震性。
        参考文献：
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