某框架核心筒结构设计实例应用探讨.docVIP

某框架核心筒结构设计实例应用探讨 　　【摘 要】本文结合笔者的实际工作经验和工程实例，着重针对某办公楼框架-核心筒结构设计中相关要点进行了总结与分析，主要从框架-核心筒结构的基础设计、结构体系对比、结构刚度调整、结构计算分析、重点部位加强处理以及所采取的抗震措施等内容。 　　【关键词】框架-核心筒；结构设计；基础设计；方案选择 　　随着我国国民经济的迅速发展，人们对建筑高度、外观、平面布置提出了更高的要求。因此，框架-核心筒体系在高层建筑中得到了广泛的应用，其结构体系具有外框架间距大、布置方式多变、建筑立面灵活等优点，因此满足了现代建筑的外观要求。框架-核心筒结构是由核心筒与外围的稀柱框架组成的，其与周边的梁构成了外框架，中间以剪力墙布置成筒体，受力变形特征与框架-剪力墙结构比较类似。下面结合某高层办公楼结构设计实例，主要就结构设计方案的构思及设计要点进行了探讨。 　　1 工程概况 　　某高层办公楼，总建筑面积50820m2，地下2层，地上24层，建筑高度99.9m。地下1～2层为车库及设备用房，1层为办公大厅，2～4为商业用房，5～24为办公用房。建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度为0.15g。地基基础设计等级为甲级，地面粗糙度为B类。 　　2 基础设计及结构方案的选择 　　2.1 基础设计 　　结合地质工程勘察报告，以及考虑造价、施工条件及周边环境等情况，本工程主楼决定采用桩筏基础，裙楼及地下室部分采用桩基础。桩身直径600mm、700mm，桩长约25m。桩身混凝土强度等级为C35，桩身钢筋均为Ⅲ级钢。单桩承载力分别为2250kN、3400kN。桩基持力层为强风化花岗岩层，桩身进入持力层深度不小于1m。筏板厚度为2.3m。 　　由于静压沉管灌注桩为挤土桩，为了确保工程施工质量，设计时有需要采取减小挤土效应的措施。在桩基外侧预钻部分应力释放孔；对主楼密集桩裙采用预钻孔沉桩；要求施工单位结合场地条件，提供沉桩方案中施工顺序、沉桩速率、日沉桩量等，待设计确认后才能进行施工；施工中需要做好监测工作。 　　2.2 结构体系对比 　　结构体系对比见图1。 　　初步设计方案：优点：柱距均匀，约10m；核心筒中心与整体结构中心基本重合。缺点：核心筒外墙因进出口、设备等需要，增开门洞部位的外墙连梁容易因为抗剪问题超筋；核心筒所占面积较大，所以核心筒刚度也大；框架柱的倾覆弯矩百分比基本在10%～30%，外围框架柱作用未得到充分发挥；与核心筒相连主框架梁截面大、配筋大。A轴、D轴交4轴为办公和商业的主入口，业主不同意在该位置有柱，且3、5轴间跨度约20m，因此不适宜做局部转换。 　　最终设计方案：结合建筑功能，调整柱位保证办公、商业主入口无柱，满足业主要求。核心筒面积减小，核心筒刚度减小，框架柱的倾覆弯矩百分比基本在30%～450%，外围框架柱作用得到比较充分发挥；与核心筒相连主框架梁截面及配筋减小。因核心筒减小，设备洞口基本避开核心筒设置，核心筒外墙整体性好。 　　2.3 楼盖体系 　　为提高楼层使用净高，我司向业主提出采用现浇空心楼盖结构体系，通过框架间设置宽扁框架梁满足刚度要求。但业主对该种楼盖体系造价问题存在着不同的异议，因此最终采用了普通的混凝土梁板体系。 　　3 构件截面及材料 　　4层裙房部分，大部分框架梁截面300mm×700mm，次梁250mm×500mm；主体核心筒部分，大部分框架梁截面500mm×700mm，次梁250mm×500mm。梁板混凝土强度等级：底板、地下一层板及顶板均为C35，其中底板为P8抗渗混凝土、顶板为P6抗渗混凝土；一层至屋面为C30。 　　核心筒外围墙厚由400至上部楼层减小为300mm，内墙厚分别为300mm和200mm。4层裙房部分框架柱截面由700mm×700mm减小至500mm×500mm；与核心筒相连框架柱截面1200mm×1200mm减小至700mm×700mm，其中基础顶面至五层框架柱内增设型钢。墙、柱混凝土强度等级：纯地下室墙、柱为C35；主楼部分基础顶至7层为C50，8层至14层为C45，15层至20层为C40，21层以上为C35。钢筋材料为HRB400。 　　4 结构计算及分析 　　本工程计算分析采用PKPM结构设计软件，上部采用SATWE，基础采用JCCAD。 　　4.1 自振周期与振型 　　结构的前3阶周期如下表1所示，分析过程振型数为18个，而且两者的质量系数均满足《高规》要求的90%以上（X向99.66%，Y向99.50%）。 　　4.2 控制参数 　　框架柱的倾覆弯矩百分比1至20计算层均小于50%，基本在30%～50%之间，这正说明了剪力墙的数