探究高层建筑框架核心筒结构设计

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1、探究高层建筑框架核心筒结构设计　　摘要：此篇文章结合实例，以高层建筑框架一核心筒结构为中心，简单介绍了其设计方案的整体构思，并依据相关规范，从钢管混凝土柱梁节点设计、剪力墙平面外对梁断嵌固作用分析、核心筒外墙的连梁设计等设计要点，对大厦整体结构设计进行了详细分析阐述，并对设计心得作了总结。关键词：高层建筑框架结构核心筒结构钢管混凝土中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：在钢管的结构设计中，钢管按一定的构造要求开穿钢筋小孔，对钢管截面没有较大损伤，梁钢筋直接穿过钢管，使得梁内力可以可靠的传递适当设置水平加

2、强环和竖向短加劲肋，钢管混凝土柱的承载能力和变形能力不会降低，节点刚性得以保证。模型试验已经证实该方法的可靠性，工程实践已经证实该方法的可行性。大大节约梁柱节点所用钢材，施工方便。1工程概况某高层建筑有35层，包括写字楼、商业附楼和地下室，总占地面积13800m，建筑面积45146m，屋面结构高度达131．60m。2结构设计总体构思52．1结构类型工程中框架结构采用的是钢筋混凝土框架一核心筒结构，虽然其结构承载能力和抗变形能力比筒中筒结构差，但避免了结构坚向抗侧力构件的转换，满足了建筑立面效果和使用要求。为解决建筑首层

3、层高1O．Om、结构高度超限及减小柱截面等问题，下部若干层采用钢管混凝土组合柱，楼盖采用现浇普通钢筋混凝土梁板体系。在对承载力、水平位移等进行计算过程中，基本风压均按重现期为1O0年的0．65kN／m取值。由于结构侧向位移不满足限值要求，在第3O层利用建筑避难层，设置了钢筋混凝土桁架的结构加强层，结构加强层是一把利刃剑，虽然可提高结构抗侧移刚度，也使得结构竖向刚度突变，所以结构加强层及相邻层按《高规》要求进行了加强处理。2．2超限措施在此项工程中，结构平面形状规则、刚度和承载力分布均匀，竖向体型也规则和均匀、结构抗侧力

4、构件上下连续贯通(见图示1)，除结构高度超过适用限值外，其它指标通过调整后均达到未超限。核心筒剪力墙四角附加型钢暗柱，以解决由于首层层高较大，使得剪力墙端部应力集中的问题，并提高剪力墙的承载能力和抗变形能力。3钢管混凝土组合柱的梁柱节点设计5在建筑工程中往往仅在框架柱中采用钢管混凝土，而框架梁则采用普通钢筋混凝土，钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点成为工程中难点之一。3．1钢管开孔的连接节点构造(见图示2)钢管上开穿钢筋小孔的连接节点做法要点如下：3．1．1钢管开小孔：小孔的直径D等于钢筋直径+1Omm，小孔水平间距

5、乘以D，小孔垂直间距=2乘以D。3．1．2钢管水平加强环：梁顶面和梁底面各设置一道，环板宽度：钢管混凝土柱时，取O．1O倍钢管直径、钢管混凝土叠合柱时，取65～1O0mm：环板厚度=O．5t且≥16mm(t为钢管壁厚)。3．1．3钢管竖向短加劲肋：紧贴水平加强环，肋宽=环板宽减去15mm，肋厚等于环厚，长度为2O0mm，布置在梁开孔部位的两侧和中间。3．1．4梁钢筋尽量采用直径较大的HRB400级钢筋，以减少钢管开孔数量。在钢管混凝土叠合柱时，部分梁钢筋可以在钢筋混凝土柱区域穿过。3．2钢管开孔连接节点的优点3．2.1

6、钢管开小孔后对钢管截面没有太大影响，梁钢筋穿过小孔后剩余的缝隙很小，钢管对管芯混凝土的约束力基本没减少，不影响钢管混凝土柱的承载能力和变形能力。53．2.2梁钢筋直接穿过钢管后，梁可以可靠的传递内力，梁长范围内的刚度保持不变，结构受力分析与实际相同。(钢牛腿法和钢管开大洞后补强法，在梁端范围内有相当长度的型钢，使得梁刚度急剧变化)。3．2.3在设置水平加强环和竖向短加劲肋补强后，钢管在节点区是连续的，节点的刚性不受影响，满足“强节点弱构件”的要求。3．2.4现场施工较方便，即使圆弧梁钢筋也可顺利穿过。3．2.5节点补强

7、所用材料比钢牛腿法和钢管开大洞法减少很多，造价较低。为进行钢管开孔后分析研究，1996年中国钢结构协会钢一混凝土组合结构协会做了1：5模型的四组共九个试件模型试验，并通过多个工程实践证实该方法的可靠性和可行性。4剪力墙平面外对梁端嵌固作用的分析4．1对于框架一核心筒结构，部分框架梁要支撑在剪力墙平面外方向，剪力墙平面外对梁端嵌固作用空间如何，其研究文献较少，设计标准和规范也没有涉及。影响剪力墙平面外对梁端嵌固作用主要因素：墙平面外对梁端嵌固作用的有效长度、墙线风度与梁线刚度之比和墙在该层的轴压力等等。目前常用的计算分析

8、软件虽然具有墙平面外刚度分析功能，但未考虑墙平面外对梁端嵌固作用的有效长度，当遇到墙肢很长或筒子体墙肢空间风度很大情况时，计算分析软件会高估了墙平面外对梁端的嵌固作用54．2采用梁端增加水平腋方法，用以直接增加墙平面外对梁端嵌固作用有效长度。4．3采用增加墙边框梁方法(见图示3)，用以增加平面外对梁端嵌固的局部刚度。为保证梁正截面