摘要：以實際工程為例，主要闡述鋼框架－砼核心筒結(jié)構(gòu)的受力特點、計算要點及結(jié)構(gòu)的抗震設計和構(gòu)造措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：鋼框架－混凝土核心筒、抗震設計、強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱構(gòu)件。

1 工程簡介

某工程，地上主體25層，地下2層，主體高度96米。工程所在地地震設防烈度為7度，設計基本地震加速度0.15g，場地類別Ⅲ類。

2 結(jié)構(gòu)形式

①根據(jù)建筑的平面功能，接合結(jié)構(gòu)受力特性，以及經(jīng)濟、工期等因素，本工程采用鋼框架－砼核心筒結(jié)構(gòu)。

②鋼框架－混凝土核心筒結(jié)構(gòu)設計主要控制指標與混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的比較見表一。

說明抗震設防烈度7度，多遇地震下計算。

3 結(jié)構(gòu)計算

根據(jù)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99-98)，結(jié)構(gòu)的作用效應可采用彈性方法計算?？拐鹪O防的結(jié)構(gòu)除進行地震作用下的彈性效應計算外，尚應計算結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下進入彈塑性狀態(tài)時的變形。因此，本工程采用兩介段設計法。第一階段為多遇地震作用下的彈生分析，驗算構(gòu)件的承載力、穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)的層間位移；第二階段為罕遇地震作用下的彈塑性分析，驗算結(jié)構(gòu)的層間位移和層間延性

比，找出結(jié)構(gòu)的薄弱層位置，防止在水平地震作用下，由于局部先形成破壞機構(gòu)，引起結(jié)構(gòu)整體失效。

①進行結(jié)構(gòu)的作用效應計算時，遵循樓面在其自身平面內(nèi)為絕對剛性的假定。

②在進行結(jié)構(gòu)彈性分析時，考慮現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板與鋼梁的共同工作，梁的剛度根據(jù)具體情況可取鋼梁剛度的1.5－2倍；在進行結(jié)構(gòu)彈塑性分析時，不考慮樓板與鋼梁的共同工作。

③抗震設計時，鋼框架一砼核心筒結(jié)構(gòu)各層框架柱所承擔的地震剪力不應小于結(jié)構(gòu)底部總剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的較小值。因為在鋼框架一砼核心筒結(jié)構(gòu)中，砼核心筒承擔了絕大部分的地震力，鋼筋混凝土抗震墻的彈性極限變形值很小，約為1/3000，在達到規(guī)范規(guī)定的變形時，鋼筋混凝土抗震墻已開裂，此時鋼框架尚處于彈性階段，地震力在抗震墻和鋼框架之間實行再分配，鋼框架承受的地震力增加，而鋼框架作為主要的承重構(gòu)件，它的破壞和豎向承載力的降低，將危及房屋的安全，因此對鋼框架承

受的地震力作更嚴的要求。

④本工程結(jié)構(gòu)分別采用《高層建筑空間有限元分析與設計軟件SATWE》和《ETABS中文版》進行計算，主要結(jié)果見附表二。

說明地震剪力與地震傾覆力矩均為嵌固端的。

計算控制的各項指標均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)構(gòu)抗震設計及構(gòu)造

4.1 混凝土核心筒的抗震設計

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第11.2.19條，本工程鋼框架一砼核心筒結(jié)構(gòu)的砼核心筒抗震等級為一級，按特一級采取抗震構(gòu)造措施。若為相同規(guī)模的鋼筋混凝土框架一核心筒，則核心筒抗震等級為二級，按一級采取抗震構(gòu)造措施。這是因為在鋼框架一砼核心筒結(jié)構(gòu)中，砼核心筒承擔更大的地震力和地震傾覆荷載，抗震措施相應提高。

4.2 鋼框架的抗震設計

多高層鋼結(jié)構(gòu)房屋與鋼筋混凝土房屋一樣，同樣遵守。

強柱弱梁、強剪弱彎和強節(jié)點弱構(gòu)件的抗震設計基本原則，而現(xiàn)行《建筑抗震設計規(guī)范》和《高規(guī)》未完全貫徹這一基本設計準則，在設計中應根據(jù)具體情況采取相應措施。

①強柱弱梁

根據(jù)《抗震規(guī)范》第8.2.5條，鋼框架梁、柱節(jié)點應滿足下式要求：

∑Wpc(fyc－N/Ac)≥η∑Wphfyb(4－1)

式中η－強柱系數(shù)，超過6層的鋼框架，6度Ⅳ類場地和7度時可取1.0，8度時可取1.05，9度時可取1.15。

而根據(jù)《抗震規(guī)范》第6.2.2條，鋼筋混凝土梁、柱節(jié)點應滿足下式要求：

∑Ec≥ηc∑Mh(4－2)

式中ηc—柱端彎矩增大系數(shù)，一級取1.4，二級取1.2，三級取1.1。

對比(4－1)式和(4－2)式，對于相同規(guī)模的鋼框架和鋼筋混凝土框架，鋼框架的強柱系數(shù)均低于鋼筋混凝土框架，設計上應根據(jù)情況予以加強。因此，鋼框架雖不分抗震等級，應根據(jù)抗震設防烈度提高和考慮強柱系數(shù)n，建議：6度和7度時取1.1，8度時取1.2，9度時取1.4。本工程抗震設防烈度為7度(0.15g)，IⅡ類場地，強柱系數(shù)n

取為1.15。

②強剪弱彎

《抗震規(guī)范》第6.2.4條，鋼筋混凝土框架粱應滿足下式要求：

V=ηvb(Mb1+Mbr)／1b+VGb(4－3)

式中ηvb為粱端剪力增大系數(shù)，抗震等級一級取1.3，二級取1.2，三級取1.1。

《抗震規(guī)范》第6.2.5條，鋼筋混凝土框架柱應滿足下式要求：

V=ηvc(Mcb+Mcr)/Hn(4－4)

式中ηvc為柱剪力增大系數(shù)，抗震等級一級取1.4，二級取1.2，三級取1.1。

《抗震規(guī)范》未對鋼框架強剪作具體要求，彈性設計時分別按下式計算梁、柱剪力：

V=(Mb1+Mbr)／1n+VGb(4－5)

V=(Mcb+Mcr)/Hn(4－6)

對比(4－3)、(4－4)和(4－5)、(4－6)式，可知《抗震規(guī)范》對于鋼框架基本未考慮強剪，對于鋼筋混凝土框架考慮了強剪，強剪系數(shù)為1.1～1.4。因此在設計鋼框架時，應根據(jù)抗震設防烈度、場地類別、

結(jié)構(gòu)類型及規(guī)模等適當提高強剪系數(shù)。

③強節(jié)點弱構(gòu)件

《抗震規(guī)范》主要從構(gòu)造和計算兩方面采取相應加強措施，來實現(xiàn)鋼框架的強節(jié)點弱構(gòu)件，詳見《抗震規(guī)范》第8.2.8條規(guī)定。

5 結(jié)語

①鋼框架一砼核心筒結(jié)構(gòu)體系能夠充分利用鋼結(jié)構(gòu)和凝土結(jié)構(gòu)各自的特長，具有施工速度快、成本低、自重輕、節(jié)省建筑面積等

諸多優(yōu)點。

②現(xiàn)行《抗震規(guī)范》和《高規(guī)》對于鋼框架一砼核心筒結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)抗震設計的規(guī)定，有部分不是非常明確，在設計中應予以重視，根據(jù)具體情況采取相應加強措施。

參考文獻

[1]《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99－98)

[2]《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011－2001)