何峭峰

（江門市房產(chǎn)建筑設(shè)計院有限公司，廣東 江門 529000）

框架核心筒是高層建筑中常用的一種結(jié)構(gòu)型式,它是由位于建筑中部的核心筒和外圍框架組成的結(jié)構(gòu)體系,核心筒由布置在樓層中央的剪力墻圍成,它有很大的抗側(cè)力能力,框架布置在建筑的周邊,一般柱距較大,可以為建筑提供較大的空間,這種結(jié)構(gòu)形式也是適應(yīng)建筑的需要而產(chǎn)生的。

1.工程概況

該工程地下室2層，基坑深度10.8m，考慮底板厚度在內(nèi)，基礎(chǔ)埋深大于結(jié)構(gòu)高度的1/15。地下室主要功能為停車場，主體為辦公及住宅用途。辦公樓采用框架核心筒結(jié)構(gòu)體系，核心筒為18層，結(jié)構(gòu)高度為90.60m。本工程抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計地震分組為第二組，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g。本工程為對風(fēng)荷載比較敏感的的高層建筑且位于沿海地區(qū)，基本風(fēng)壓按照100a重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用，取基本風(fēng)壓值為0.70kN/m2，風(fēng)荷載體型系數(shù)采用1.4。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)平面布置

為減小整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及兩塔樓之間的影響，避免塔樓質(zhì)量和剛度不同所引起的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)增大，把塔樓和裙房之間采用140mm的防震縫自地下室分開，從而形成多個較規(guī)則的子結(jié)構(gòu)。從概念設(shè)計角度選擇結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)建筑平面布置，結(jié)構(gòu)體系采用框架－剪力墻核心筒結(jié)構(gòu)。其中剪力墻核心筒部分采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土筒體，外圍框架柱采用鋼筋混凝土柱，樓面梁采用普通梁，樓板采用現(xiàn)澆實心板。剪力墻核心筒作為抵抗水平作用的主要構(gòu)件，外圍框架柱主要承受豎向荷載。

為了增加樓板剛度采用了現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板，對于地下室頂板、加強(qiáng)層樓板以及屋頂樓板均適當(dāng)加厚，地下室頂板板厚取為200mm，現(xiàn)澆空心樓板按L/35～L/40確定板厚。其余雙向板均按L/40確定板厚。

為了保證樓板的整體性，樓板與筒體的混凝土采用整體澆筑，不得在混凝土筒體外周與樓板連接處留置豎向施工縫。結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層平面見圖1。

2.2 結(jié)構(gòu)立面布置

由于本工程立面較規(guī)則，故框架柱和核心筒的截面以及混凝土強(qiáng)度由下至上逐漸均勻變化減小，無明顯的不規(guī)則性。核心筒剪力墻墻體上下連續(xù)，只有外框架的部分框架柱需要轉(zhuǎn)換，因此相鄰層的剛度沒有發(fā)生大突變，設(shè)計時只需在收縮層處通過框架梁來加強(qiáng)該收縮層的剛度。

考慮到核心筒除了承受主要的水平荷載，同時還要保證其在超越荷載下由于開裂剛度下降后的延性問題，因此核心筒的剪力墻采用低軸壓比設(shè)計。在構(gòu)造措施中，在核心筒與外框架連接處以及洞口處等都設(shè)置有框架柱，以保證核心筒與外框架的可靠連接。

2.3 基礎(chǔ)設(shè)計

地下1層為五級人防，地下1層頂板有約1.5m厚覆土，荷載比較大，為保證地下室的凈高，并減少基巖的開挖，地下室樓蓋可適當(dāng)采用部分寬扁梁的梁板體系。本工程基底持力層為強(qiáng)風(fēng)化閃長巖，高層塔樓部分采用伐板基礎(chǔ)，其余柱下采用墩基加防水板，裙房部分電梯間及樓梯間部分鋼筋混凝土墻采用帶型基礎(chǔ)加防水板；所有地下室外墻均采用帶型基礎(chǔ)加防水板。

因地下水位較高，為-1.0m，純地下室部分需采取抗浮措施，擬采用錨桿來作為抗浮措施。地下部分及錯層處因建筑功能要求不設(shè)縫，由于總長大于規(guī)范值，且裙房與兩個塔樓高差相差懸殊，故在裙房凹處設(shè)置后澆帶，以減少混凝土收縮應(yīng)力及減少沉降引起的次應(yīng)力。

2.4 構(gòu)造措施

為了使各單元內(nèi)結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度均勻?qū)ΨQ，剪力墻墻厚取200mm～300mm。大開間剪力墻及短肢剪力墻雙向布置且宜掛直對齊，以使整個結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度中心盡量靠近水平合力的作用線。墻肢厚比取為大于5，這樣既能保證結(jié)構(gòu)的安全使用，又能充分發(fā)揮所有材料性能，降低了地震力，使結(jié)構(gòu)的受力性能得以改善。

5層以下外墻厚不小于300mm，豎向鋼筋為Φ12mm＠150mm，水平鋼筋為Φ12mm＠150mm；5層以上墻厚為 200mm～300mm，配筋不少于Φ10mm@150mm～200mm。因短肢剪力墻在壓彎剪的復(fù)合狀態(tài)下工作，為保證在外界干擾下不致于失穩(wěn)，墻體厚度不易太薄且應(yīng)雙面配筋，以防止平面處的受彎裂縫且便于施工。

3.結(jié)構(gòu)分析

3.1 計算原則

采用多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件SATWE進(jìn)行計算分析。結(jié)構(gòu)在豎向重力荷載、風(fēng)荷載以及多遇地震作用(50a內(nèi)超越概率63.2%)下的內(nèi)力和位移均按彈性方法計算?？蚣芰汉瓦B梁等構(gòu)件可考慮局部塑性變形引起的內(nèi)力重分布。樓板在其自身平面內(nèi)為無限剛性。

在進(jìn)行重力荷載作用效應(yīng)分析時，柱、墻軸向變形應(yīng)考慮施工過程影響，施工過程的模擬2采用分層加載法。在進(jìn)行風(fēng)作用效應(yīng)分析時，正反兩個方向的風(fēng)荷載按兩個方向的較大值采用。

抗震計算時，考慮平扭耦連計算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。振型數(shù)取36個，振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%。在內(nèi)力與位移計算中，結(jié)構(gòu)計算從地下2層算起，考慮回填土側(cè)向約束。樓面框架梁與混凝土筒體的連接用剛接，通過在梁、墻連接處的墻體內(nèi)構(gòu)造措施來實現(xiàn)這種連接方式。

3.2 彈性分析

彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的65%，多條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的80%。辦公樓彈性時程分析結(jié)果見表1。

通過以上的分析結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)的時程分析平均地震反應(yīng)均小于振型分解反應(yīng)譜的結(jié)果，而且都滿足規(guī)范對底部剪力的要求，顯然表明了所選時程曲線是正確的；計算結(jié)果也顯示結(jié)構(gòu)位移曲線比較均勻，無突變，不存在中間樓層薄弱層；同時每條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的65%，多條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的80%。

4.結(jié)語

總之，分析結(jié)果表明本文所采取的設(shè)計方法以及構(gòu)造措施等有效地控制層間位移等要求，本工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案以及分析方法可為同類工程的設(shè)計提供了參考借鑒。

[1]王海波,陳伯望,沈蒲生.框筒結(jié)構(gòu)的層模型簡化分析方法[J].四川建筑科學(xué)研究,2006,04.

[2]暢君文.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題的認(rèn)識[J].結(jié)構(gòu)工程師,2004,04.