探析高层建筑框架核心筒结构设计

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1、探析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屮心，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I何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强环和竖向短加劲肋，钢管混凝土柱的承载能力和变形

2、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，工程实践己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2・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。为解决建筑首层层高1（）・（加、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

3、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，基木风压均按重现期为I00年的0・65RN/m取值。山于结构侧向位移不满足限值要求，在第30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、结构抗侧力构件上下连续贯通（见图示1）,除结构高度超过适用限值外，英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

4、，使得剪力墙端部应力集屮的问题，并提高剪力墙的承载能力和抗变形能力。3钢管混凝上组合柱的梁柱节点设计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，钢管混凝止柱和钢筋混凝土梁的连接节点成为工程屮难点之一。2.1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+l（）mm,小孔水平间距乘以D,小孔垂直间距二2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0・10倍钢管直径、钢管混凝土叠合柱时，取65〜lOOmin：环板厚度二0

5、.5t且为钢管壁厚）。3.1.3钢管竖向短加劲肋：紧贴水平加强环，肋宽二环板宽减去15mm,肋厚等于环厚，长度为200mm,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，不影响钢管温凝土柱的承载能力和变形能力。3.2.2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

6、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2.1对于框架一核心筒结构，部分框架梁耍支撑在剪

7、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4.2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。为保证梁正截面设计更加

8、条例实际受