梁俊峰

（湖北工业大学，湖北 武汉 430000）

框架-核心筒结构筒体平面尺寸取值研究

梁俊峰

（湖北工业大学，湖北 武汉 430000）

钢筋混凝土框架-核心筒结构是当前高层建筑采用最广泛的结构形式之一，而筒体结构是重要的抗侧力构件，其尺寸的合理取值尤为重要。《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2010对不同类型的结构最大适用高度作了相关规定，其中 9.2.1条“核心筒的宽度不宜小于筒体总高的1/12”的规定过于笼统。文章建立了19个模型，选用SAP2000有限元分析软件，选用6～8度的设防烈度，加速度取0.05～0.30g/s，高宽比的取值范围为1/18～1/12，对结构进行弹性分析，分析各个模型的层间位移角，得出不同烈度区的筒体的宽高比的合适取值。

框架-核心筒；宽高比；层间位移角；地震烈度

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2010）中第9.2.1条规定“核心筒的宽度不宜小于筒体总高的1/12，当筒体结构设置角筒、剪力墙或增强结构整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小”。目前我国抗震规范的条文规定依据不同地域的烈度，而9.2.1条只是笼统给出了1/12这个界定值，显然不合理。经过多方面的调研，《高层建筑混凝土结构技术规程》是根据经验确定的，缺少系统的理论验证。文章主要根据我国不同烈度分析取用不同的宽高比平面尺寸限值的最优值[1]。

1 模型的建立

本文的案例结构布置的选型比较具有代表性，并且与实际工程较为相符。所有计算实例都是比较规整的典型的框架-核心筒结构。为了避免扭转对分析带来的比例的影响，如图1所示，算例统一将筒体结构布置在中心位置，除了筒体内隔墙结构布置有所不同外，其余结构X、Y方向完全对称。各个算例仅布置一榀的框架结构，且纵横方向布置一致，形成了核心筒居中布置，框架四周布置，且纵横向对称一致的分析模型。

图1 模型标准层平面布置图

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第4.1.1条规定[2]，在本工程中，外框梁布置8 kN/m填充墙线荷载，楼面恒荷载取5.0 kN/m2，活荷载取2.0 kN/m2，走廊荷载取2.5 kN/m2，不上人屋面取2.0 kN/m2；风荷载均取基本风压0.45 kN/m2，地面粗糙度B类。

2 基于位移的筒体平面尺寸限值研究

2.1 6度层间位移角

如表1—2所示，设防烈度为6度时，风荷载起主要的控制作用。1/12的层间位移角最小。水平地震作用下结构的最大层间位移发生在25层的1/2113。水平风荷载作用下结构最大层间位移发生在27层，位移为1438，两者远小于规范规定的1/800，所以结构合理。

表1 6度（0.05 g）地震作用下不同高宽比层间位移角最大值

表2 6度（0.05 g）风荷载作用下不同高宽比层间位移角最大值

2.2 7 度层间位移角

如表3—6所示，设防烈度为7度时，水平地震加速度为0.10 g时，地震作用荷载略大一些。宽高比由1/12变到1/14以上，抗震作用起控制作用。7度区地震加速度为0.20 g时，层间位移角随着宽高比的变化较大，宽高比为1/14时，位移角已超过规范限制，需进一步分析。

表3 7度（0.10 g）地震作用下不同高宽比层间位移角最大值

表4 7度（0.10 g）风荷载作用下不同高宽比层间位移角最大值

表5 7度（0.15 g）地震作用下不同高宽比层间位移角最大值

表6 7度（0.15 g）风荷载作用下不同高宽比层间位移角最大值

3.3 8度层间位移角

如表8—10所示，设防烈度为8（0.20 g）度时根据《高规》的要求，A级建筑的高度不超过100 m，宽高比由1/12到1/15结构的最大层间位移角变化比较明显，层间位移角接近规范限值要求。设防烈度为8（0.20 g），宽高比在1/12时最大层间位移为1/756已经超限，8度地区抗震构造措施要提高一级，可进行非线性动力分析[9]。

表7 8度（0.20 g）地震作用下不同高宽比层间位移角最大值

表8 8度（0.20 g）风荷载下不同高宽比层间位移角最大值

表9 8度（0.30 g）地震作用下不同高宽比层间位移角最大值

表10 8度（0.30 g）风荷载作用下不同高宽比层间位移角最大值

表11 各烈度区筒体宽高比建议取值

4 结语

分析不同烈度区的各个模型可以得出，设防烈度为6度时，风荷载的作用起控制作用，且风荷载的作用效果远大于地震作用。随着设防烈度的增加水平地震作用增加很大，经分析表明，7度风荷载和地震作用两者作用效应不分上下，混合作用，烈度为8时，地震作用明显大于风荷载效应，起主要控制作用。混合作用直至 8 度区以地震作用为主。

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Research on the limit size plane dimension for frame-core tube structures

Liang Junfeng
（Hubei University of Technology, Wuhan 430000, China）

Structure of frame-core tube of reinforced concrete is one of the most widely used structure form in the current high-rise building, and the tube structure is an important component to resist lateral force, so the size of the reasonable values are particularly important.“Technical Specification for Concrete Structures of Tall Building”JGJ3-2010 made relevant provisions of some different types of structures’ maximum applicable height, such as 9.2.1 said " the width of core tube should not be less than 1/12 of the total high" ,which is too general. 19 model is established in this paper to use the finite element analysis software SAP2000, and select 6-8 degrees fortification intensity, 0.05 g to 0.30 g/s of acceleration area, ratio of 1/18-1/12, elastic analyzing the structure and inter layer displacement angle of each model, to obtain appropriate value of aspect ratio of cylinder in different intensity region.

frame-core tube structures; aspect ratio;inter layer drift angle; earthquake intensity

梁俊峰(1979— )，男，北京，硕士；研究方向：建筑与土木工程。