框架核心筒探討

1、5對框架對框架核心筒結構平面布置的理解和探討核心筒結構平面布置的理解和探討程懋堃張燕平沈莉（北京市建筑設計研究院北京100045）最近《建筑結構.技術通訊》上，有一些討論對框架核心筒結構平面布置的看法，對此作者也提出一些自己的看法，在此提出與原文作者及讀者共同商榷。1原文中指出，為減小框架核心筒結構的剪力滯后現(xiàn)象，提高結構中間柱子的軸力，建議盡可能在外框架與核心筒間加設大梁，以增加抗側剛度，使外柱內(nèi)力也較均勻，這種思路是可以理解的，但是

2、在實際工程中是很難實現(xiàn)的。目前一般建筑功能為辦公樓的框架－核心筒結構，內(nèi)筒與外框架的距離通常在8m以上，由于設備管線會布置在核心筒周圍的上空，做大梁會嚴重影響建筑對凈高的要求。所以在外框架與核心筒間加設樓面大梁的方法不太實用。2關于《高規(guī)》第9.1.6條規(guī)定，核心筒或內(nèi)筒的外墻與外框架柱間的中距，抗震設計時大于10m，宜采取另設內(nèi)柱等措施。我們認為現(xiàn)在科技的進步，已有較多手段可以保證大跨度情況下樓層凈高的問題，故在有可靠依據(jù)情況下可不受

3、此限制(美國的寫字樓外墻與內(nèi)筒之常用距離為40英尺，約為12.2m)?！陡咭?guī)》規(guī)定主梁結構可按（110–118）Lb確定，Lb為主梁計算跨度，但是隨著近年大量興建的高層建筑對層高的要求，國內(nèi)一些設計單位已大量設計了梁高較小的工程，對于8m左右的柱網(wǎng)，框架主梁截面高度為450mm左右，寬度為350～400mm的工程也較多（高跨比為117.8）。美國ACI31805規(guī)定的梁高度表1支承情況簡支梁續(xù)一端連續(xù)梁兩端連續(xù)梁高跨比116118.51

4、21注：表中數(shù)據(jù)適用于鋼筋屈服強度為420MPa時；配其他鋼筋時，應乘以（0.4fyk700）。新西蘭DZ3101094規(guī)定的梁高度表2鋼筋強度（MPa）簡支梁一端連續(xù)梁兩端連續(xù)梁300120123126430117119122一些國外規(guī)范規(guī)定的框架梁的高跨比見表1，2。對比可見，我國規(guī)范規(guī)定的高跨比下限118，比國外規(guī)范要嚴的多。在選用時，上限110適用于荷載較大的情況，當設計人確有可靠依據(jù)，且工程上有需要時，梁的高跨比也可小于118

5、。我院設計的北京金地中心工程為滿足建筑凈高的要求，A、B塔兩端簡支的鋼筋混凝土樓面次梁截面寬高分別為500600，跨度（梁中到墻中）分別為12.245m，10.075m，高跨比分別為120.4，122.4。后者經(jīng)過相應的足尺構件試驗，結果表明該梁的強度、裂縫寬度及撓度均滿足規(guī)范要求，到目前為止，該梁的施工后性能良好。3原文中建議采用寬扁梁，我們認為這并不能有效地減少梁的截面高度，而且寬扁梁自重較大，不利于抗震。決定梁截面高度有以下幾個條

6、件：(1)剪壓比剪壓比。考慮地震作用組合的框架梁，當跨高比大于2.5時，其截面組合的剪力設計值應符合V≤0.2fCbh0γRE，此條件一般較易滿足。(2)梁端混凝土受壓區(qū)高度梁端混凝土受壓區(qū)高度?！痘炷烈?guī)范》11.3.1條指出，在計算中，計入縱向受壓鋼筋的梁端混凝土受壓區(qū)高度應符合下列要求：一級抗震等級時，x≤0.25h0；二級抗震等級時，x≤0.35h0。而配置縱向受壓鋼筋可以減小x值，且可以提高截面的延性。且縱向受壓鋼筋配置越多，

7、截面延性越好。1961年出版的《高層鋼筋混凝土建筑的抗震設計》（DesignofMultistyReinfcedConcreteBuildingfEarthquakeMotions），是美國抗震設計方面的經(jīng)典著作，其作者Blume和Newmark均為當時抗震設計方面的權威（40多年后的2005年的美國混凝土規(guī)范還將此書列為主要參考書之一）。在此，列出該書給出的5根梁的彎矩曲率試驗結果，見圖1?？梢钥闯觯S著梁受拉縱筋配筋率的提高，試件延

8、性逐漸降低，試件T4La的配筋率高達1.9%，已是脆性破壞。但在試件C4xna中，由于配置了足夠的受壓鋼筋（約為受拉鋼筋的50%），即使配筋率高達1.9%，延性仍很好。據(jù)此試驗及其后一些驗證試驗，美國規(guī)范規(guī)定，抗震設計時，在梁端截面上，受壓鋼筋應不少于受拉鋼筋的50%。(3)梁的撓度應滿足現(xiàn)行《混凝土規(guī)范》第梁的撓度應滿足現(xiàn)行《混凝土規(guī)范》第3.3.2條的規(guī)定。條的規(guī)定。在核算梁撓度時，可使用該條的注解，即可以利用施工時模板的合理起拱的

9、有利條件，使得梁的截面高度減小后，其撓度還能符合規(guī)范要求。現(xiàn)在有一些計算軟件，為編程方便，將樓面T形梁簡化為矩形梁，需在計算撓度時注意。(4)梁裂縫驗算依據(jù)現(xiàn)行《混凝土規(guī)范》表梁裂縫驗算依據(jù)現(xiàn)行《混凝土規(guī)范》表334的規(guī)定。的規(guī)定。處于一類環(huán)境時，梁最大裂縫寬度限值ωlim=0.3mm，對于年平均相對濕度小于60%的地區(qū)，如華北、東北、西北等干旱地區(qū)，最大裂縫寬度限值可采用0.4mm（符合規(guī)范要求）。百家論壇建筑結構.技術通訊2007年

10、9月6注：b為梁寬，d即h0，fc′為混凝土圓柱體試件抗壓強度，約折合C15～C20，ρ及ρ′為縱向受拉及受壓鋼筋的配筋率，?y及?y′為縱向受拉及受壓鋼筋的屈服強度，約為300～400MPa。圖1彎矩曲率關系曲線(5)規(guī)范規(guī)定抗震設計時，梁端縱向受拉鋼筋的配筋率規(guī)范規(guī)定抗震設計時，梁端縱向受拉鋼筋的配筋率ρ≤2.5%。美國混凝土規(guī)范ACI31805第21章規(guī)定受彎構件的配筋率不超過2.5%，解釋如下：“限制配筋率不超過2.5%，主要是

11、避免鋼筋過于密集。次要方面，是限制常用截面主梁的剪應力”。可見配筋率2.5%的限制與抗震設計并無太多直接關系，從前文可知，受壓鋼筋對梁延性的提高有所貢獻，按規(guī)范要求配足受壓鋼筋后，受拉鋼筋的配筋率略大于2.5%應該也是可以的。另外在設計中，當梁端的縱向受力鋼筋配筋率大于2.5%后，可以在梁端水平加腋，通過增大局部斷面來解決超筋的問題。通過以上5個條件的分析和工程實踐，可以說明一般不必用寬扁梁來解決梁截面高度較小的問題。4預應力的使用使工

12、程造價加大，且工期較長，一般不輕易采用。我院對于跨度8～8.4m的框架梁，截面采用400500的工程實例很多。如金地中心工程，采用框架間加設1～2根次梁來減小框架梁承受的豎向荷載，見圖2，結構高跨比可取到122～123。圖2次梁方案圖3預應力空心樓板方案5對于層高較小(如小于3.6m)，我院經(jīng)常采用預應力空心樓板的平面布置方案（見圖3）。這樣既能滿足承載力和變形的要求，又能減輕結構自重，減少地震作用，跨度可達14m。第一作者簡介程懋堃，

13、全國設計大師，1930年生于南京，1950年畢業(yè)于上海交通大學土木工程系。北京市建筑設計研究院顧問總工程師。代表作有王府井百貨大樓、新僑飯店和西苑飯店等。（上接10頁）填寫增大系數(shù)（圖2）。5地震作用方向《異形柱規(guī)程》第4.2.4條規(guī)定：一般情況下，應允許在結構兩個主軸方向分別計算水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔，7度（0.15g）和8度（0.2g）時尚應對與主軸成45的方向進圖3輸入“斜交抗側力

14、構件方向附加地震數(shù)”和相應的角度行補充驗算。SATWE和TAT程序中應輸入“斜交抗側力構件方向附加地震作用數(shù)”和相應的角度（圖3）。6異形柱軸壓比的計算《異形柱規(guī)程》6.2.2條規(guī)定：抗震設計時，異形柱的軸壓比不宜大于表6.2.2規(guī)定的限值。表6.2.2異形柱的軸壓比限值抗震等級結構體系截面形式二級三級四級L形0.500.600.70T形0.550.650.75框架結構形0.600.700.80L形0.550.650.75T形0.600