【同辰原創(chuàng)】框筒還是框剪,如何選,大有學問
- 時間:2023-12-25
- 作者:同辰建筑
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本文結合框架-剪力墻及框架-核心筒結構的受力特性,進行簡單分析及總結,以供同行學習交流。
主要分五大塊內容展開來講:①結構體系的定義;②受力特點;③存在疑點;④探討焦點;⑤結論。
01 結構體系的定義:
當框架布置在周邊,筒體布置在中間時,成為框架-核心筒結構。它是框架-剪力墻結構的一種特例。因為它的外框架柱間距較大,柱數(shù)量一般不多,有時會很少,剪力墻組成的核心筒成為抵抗水平力的主要構件,因此國家高規(guī)把它歸入筒體體系。實際上,它的受力變形特點與框架-剪力墻結構相同,具有協(xié)同工作的許多優(yōu)點。
在結構體系中,①同時布置框架和剪力墻,就形成框架-剪力墻結構;②兩個方向的剪力墻圍成筒體,就形成框架-核心筒結構:二者可以統(tǒng)稱為框架-剪力墻結構。在國家高規(guī)《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 JGJ 3-2010》第2章也有定義介紹。
▲ 高規(guī)規(guī)定
▲ 框架-剪力墻結結構
▲ 框架-核心筒結構
02 受力特點:
框架-剪力墻(筒體)結構兼有架結布置靈活延性好的優(yōu)點和剪力墻結構剛度大、承載力大的優(yōu)點。由于框架、剪力墻的協(xié)同受力,在結構的底部框架側移減小,在結構的上部剪力墻的側移減小,側移曲線兼有這兩種結構的特點,成為彎剪型。彎剪型變形曲線的層間變形沿建筑高度比較均勻,既減小了框架,也減小了剪力墻單獨抵抗水平力的層間變形,適合用于較高的建筑。
▲ a框架結構變形曲線、b剪力墻結構變形曲線、c框架-剪力墻(筒體)結構變形曲線
可以說,框架-剪力墻(筒體)結構綜合了框架結構和剪力墻結構的優(yōu)點??蚣?剪力墻結構可以設計成雙重抗側力體系,一般情況下,抵抗地震作用時,剪力墻(筒體)為第一道防線,框架為第二道防線,形成多道抗震設防結構。
▲ 多道設防結構示意圖
03 存在疑點:
根據抗規(guī)表6.1.2可知,框架-核心筒結構的抗震等級,普遍比框架-剪力墻要求高。根據國家高規(guī)第9.1.2條“對高度不超過60m的框架-核心筒結構,可按框架-剪力墻結構設計”。
從該條文,可以看出,針對低烈度地區(qū),似乎有不公平的對待?高烈度地區(qū)本應該具有更高的構造要求,但是因為高規(guī)第9.1.2條,構造要求卻略有降低,這與結構概念上不符。如9度區(qū),對高度不超過60m的框架-核心筒結構,均可按框架-剪力墻結構設計,構造要求明顯減弱。
▲ 抗規(guī)表6.1.2
▲ 高規(guī)第9.1.2條
根據第1節(jié)“結構體系的定義”,第2點“結構受力特點”,我們可知框架-核心筒結構,屬于“特殊”的框架-剪力墻結構。我們來探討下,什么情況下,框架-核心筒結構可以按框架-剪力墻結構設計呢?
04 探討焦點:
根據國家高規(guī)第3.3.1條,框架-核心筒結構房屋的最大適用高度要高于框架-剪力墻結構,抗震設防烈度較低時,框架-核心筒結構、框架-剪力墻結構的房屋最大適用高度比房屋高度 60m 高很多。而在9度時,框架-剪力墻結構房屋的最大適用高度為50m<60m。
▲框架-核心筒,框架-剪力墻結構房屋的A級最大適用高度
規(guī)范統(tǒng)一規(guī)定“對高度不超過 60m的框架-核心筒結構,可按框架-剪力墻結構設計”對較低設防烈度地區(qū)的房屋要求過嚴。以7 度、8度(0.3g)為例進行分析,如下表所示:
規(guī)范對框架-核心筒結構的設計要求嚴于對框架-剪力墻結構。理論上,對框架-核心筒結構的要求,應該適用于房屋高度接近或超過框架-剪力墻結構房屋高度限值的結構。
否則,在同時可采用框架-核心筒結構和框架-剪力墻結構時,會導致采用較好的抗側力結構體系需采取更為嚴格的結構措施,所需的結構費用較高,而采用整體性相對較差的框架-剪力墻結構時,卻能得到規(guī)范的“獎賞”(采取相對不嚴的結構措施,所需的結構費用也較低),很不合理。
05 結論:
對房屋高度不是很高的框架-核心筒結構,可按框架-剪力墻結構設計。其界限高度可依據抗震設防烈度的不同及工程的具體情況確定 (房屋高度超過 60m時,應先與施工圖審查單位溝通),一般情況下,可參考朱炳寅《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程應用與分析》建議,按不超過框架-剪力墻結構房屋最大適用高度的 80%確定。
▲可按框架-剪力墻結構設計框架-核心筒結構房屋最大高度
同時可采用框架-核心筒結構和框架-剪力墻結構的工程時,應在設計文件中對結構體系予以明確,以有利于施工圖審查。
參考文獻:
[1]《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ 3-2010.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2011;
[2] 高立人,方鄂華,錢稼茹.高層建筑結構概念設計.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005;
[3] 傅學怡.實用高層建筑結構設計(第二版).北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010;
[4] 朱炳寅.高層建筑混凝土結構技術規(guī)程應用與分析.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013;
[5] 徐傳亮,光軍.建筑結構設計優(yōu)化及實例.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012;
[6] 區(qū)嘉舜,唐增洪.超高層建筑結構中框筒結構與筒中筒結構方案的分析.深圳土木與建筑,2008;
[7] 程懋堃.創(chuàng)新思維結構設計.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015。
▌作者:同辰建筑 汪蕾
▌本文僅代表作者個人分析總結,僅供參考
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