高層建筑鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p>　　高層建筑鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　【摘要】文章主要通過工程實例簡述某一高層建筑核心框架核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的主要構(gòu)思，并對設(shè)計中各個細(xì)節(jié)設(shè)計要點做了簡單總結(jié)。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】高層建筑；鋼管混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p><b>　　一、工程概況 </b></p>&

2、lt;p>　　某大廈由一棟30層寫字樓、2層商業(yè)附樓和3層地下室組成，占地面積13800 m2，總建筑面積45146m2，屋面結(jié)構(gòu)高度達(dá)97m。 </p><p>　　二、結(jié)構(gòu)設(shè)計總體構(gòu)思 </p><p><b>　?。ㄒ唬┙Y(jié)構(gòu)類型 </b></p><p>　　本工程采用鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，雖然其結(jié)構(gòu)承載能力和抗變形能力比筒中

3、筒結(jié)構(gòu)差，但避免了結(jié)構(gòu)堅向抗側(cè)力構(gòu)件的轉(zhuǎn)換，滿足了建筑立面效果和使用要求。為解決建筑首層層高8m及減小柱截面等問題，下部若干層采用鋼管混凝土組合柱，樓蓋采用現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土梁板體系。 </p><p>　　承載力和水平位移計算時，基本風(fēng)壓均按重現(xiàn)期為50年的1.1倍取值。由于結(jié)構(gòu)側(cè)向位移不滿足限值要求，在第30層利用建筑避難層，設(shè)置了鋼筋混凝土桁架的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層，結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層是一把利刃劍，雖然可提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度，

4、也使得結(jié)構(gòu)豎向剛度突變，所以結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層及相鄰層按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求進(jìn)行了加強(qiáng)處理。 </p><p>　?。ǘ痈呒訌?qiáng)措施 </p><p>　　本工程結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則、剛度和承載力分布均勻，豎向體型也規(guī)則和均勻、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件上下連續(xù)貫通，計算結(jié)果各項指標(biāo)通過調(diào)整后均達(dá)到規(guī)范要求。 </p><p>　　由于首層層高8m，應(yīng)對措施把首層及下部若干

5、層的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件作為加強(qiáng)的重點：1～15層框架柱采用鋼管混凝土組合柱（鋼管混凝土疊合柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS188：2005）、1～2層核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱、首層抗震等級提高一級。鋼管混凝土有著卓越的承載能力和變形能力，但其防腐和防火材料不僅造價較高還有時效性，需考慮今后的維修保養(yǎng)，鋼管混凝土疊加合柱及鋼管混凝土組合柱可彌補這方面的缺陷。核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱，以解決由于首層層高較大，使得剪力墻端部應(yīng)力集中的問題，并提高剪

6、力墻的承載能力和抗變形能力。 </p><p>　　（三）鋼管混凝土組合柱的梁柱節(jié)點設(shè)計 </p><p>　　在建筑工程中往往僅在框架柱中采用鋼管混凝土，而框架梁則采用普通鋼筋混凝土，鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點成為工程中難點之一。目前常用的連接點有：鋼牛腿法、雙梁法、環(huán)梁法、鋼管開大洞后補強(qiáng)法及純鋼筋混凝土節(jié)點法等，本工程采用在鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點，為連接節(jié)點的設(shè)計提供

7、多一種選擇。 </p><p>　　1.鋼管開小孔的連接節(jié)點構(gòu)造（見圖示2） </p><p>　　鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點做法要點如下： </p><p>　　（1）鋼管開小孔：小孔直徑D=鋼筋直徑+10mm，小孔水平間距×D，小孔垂直間距=2×D。 </p><p>　　（2）鋼管水平加強(qiáng)環(huán)：梁頂面和梁底面各設(shè)置一

8、道，環(huán)板寬度：鋼管混凝土柱時，取0.10倍鋼管直徑、鋼管混凝土疊合柱時，取65～100mm；環(huán)板厚度=0.5t且≥16mm（t為鋼管壁厚）。 </p><p>　?。?）鋼管豎向短加勁肋：緊貼水平加強(qiáng)環(huán)，肋寬=環(huán)板寬-15mm，肋厚=環(huán)厚，長度為200mm，布置在梁開孔部位的兩側(cè)和中間。 </p><p>　?。?）梁鋼筋盡量采用直徑較大的HRB400級鋼筋，以減少鋼管開孔數(shù)量。在鋼管混凝

9、土疊合柱時，部分梁鋼筋可以在鋼筋混凝土柱區(qū)域穿過。 </p><p>　　2.鋼管開小孔連接節(jié)點的優(yōu)點 </p><p>　?。?）鋼管開小孔后對鋼管截面削弱不大，梁鋼筋穿過小孔后剩余的縫隙很小，鋼管對管芯混凝土的約束力基本沒減少，不影響鋼管混凝土柱的承載能力和變形能力。 </p><p>　?。?）梁鋼筋直接穿過鋼管后，梁可以可靠的傳遞內(nèi)力，梁長范圍內(nèi)的剛度保持不

10、變，結(jié)構(gòu)受力分析與實際相同。（鋼牛腿法和鋼管開大洞后補強(qiáng)法，在梁端范圍內(nèi)有相當(dāng)長度的型鋼，使得梁剛度急劇變化）。 </p><p>　　（3）在設(shè)置水平加強(qiáng)環(huán)和豎向短加勁肋補強(qiáng)后，鋼管在節(jié)點區(qū)是連續(xù)的，節(jié)點的剛性不受影響，滿足“強(qiáng)節(jié)點弱構(gòu)件”的要求。 </p><p>　?。?）現(xiàn)場施工較方便，即使圓弧梁鋼筋也可順利穿過。 </p><p>　?。?）節(jié)點補強(qiáng)所用材

11、料比鋼牛腿法和鋼管開大洞法減少很多，造價較低。為進(jìn)行鋼管開小孔后分析研究，1996年中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)協(xié)會做了1：5模型的四組共九個試件模型試驗，并通過多個工程實踐證實該方法的可靠性和可行性。 </p><p>　　四、剪力墻平面外對梁端嵌固作用的分析 </p><p>　　1.對于框架-核心筒結(jié)構(gòu)，部分框架梁要支撐在剪力墻平面外方向，剪力墻平面外對梁端嵌固作用空間如何，其研

12、究文獻(xiàn)較少，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也沒有涉及。影響剪力墻平面外對梁端嵌固作用主要因素：墻平面外對梁端嵌固作用的有效長度、墻線風(fēng)度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等等。目前常用的計算分析軟件雖然具有墻平面外剛度分析功能，但未考慮墻平面外對梁端嵌固作用的有效長度，當(dāng)遇到墻肢很長或筒子體墻肢空間風(fēng)度很大情況時，計算分析軟件會高估了墻平面外對梁端的嵌固作用，使得梁端負(fù)彎矩計算值要大于實際值，本工程應(yīng)對措施如下： </p><p>

13、;　　2.采用梁端增加水平腋方法，用以直接增加墻平面外對梁端嵌固作用有效長度。 </p><p>　　3.采用增加墻邊框梁方法，用以增加平面外對梁端嵌固的局部剛度。墻邊框梁截面寬度應(yīng)不小于0.4倍梁縱筋錨固長度，墻邊框架梁截面高度應(yīng)大于樓面截面高度，為保證梁端剪力通過墻邊框梁均勻傳遞到墻上，墻邊框梁寬出墻厚處用斜角過渡。 </p><p>　　為保證梁正截面設(shè)計更加條例實際受力情況，梁端計

14、算彎矩可以采用“調(diào)幅再調(diào)幅”方法，即分析計算時設(shè)定梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)后，配筋時再局部手算調(diào)幅?！罢{(diào)幅再調(diào)幅”時，應(yīng)考慮構(gòu)件的剛度、內(nèi)力重分布的充分性、裂縫的開展及變形滿足使用要求。 </p><p>　　五、核心筒外墻的連梁設(shè)計 </p><p>　　核心筒外墻的連梁縱筋計算超筋是非常普遍的情況，《高規(guī)》對連梁超筋有專門的處理措施，而且研究文獻(xiàn)也不少，但計算模型的選取也是重要因素之一。 &

15、lt;/p><p>　　《高規(guī)》規(guī)定，跨高比小于5時按連梁考慮，即連梁屬于深彎梁和深梁的范疇，其正截面承載力計算時，已不能按桿系考慮，也就是已不符合平截假定，但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計算，其計算偏差當(dāng)然是很大了。 </p><p>　　按“強(qiáng)墻弱梁”和“強(qiáng)剪弱彎”原則進(jìn)行連梁設(shè)計時，雖然《高規(guī)》對連梁設(shè)計有具體要求，但這個“弱”要到什么程度，還是取決于設(shè)計者的理解和經(jīng)驗。 </p&

16、gt;<p>　　本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)》要求進(jìn)行設(shè)計，除連梁均配置了交叉暗撐外，對非底部加強(qiáng)部位剪力墻的邊緣構(gòu)件也進(jìn)行了加強(qiáng)處理，以滿足“多道抗震防線”和“強(qiáng)墻弱梁”的要求。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范JGJ3-2010.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011. <

17、;/p><p>　　[2] 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計建議.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2003. </p><p>　　[3] 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2011.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011. </p><p>　　[4] 建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010. </p><p>　　作者簡介：李可娜，女