框架核心筒結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

丁文斌+孟琳

摘要：地震不僅會(huì)危害到人們的財(cái)產(chǎn)，更會(huì)對(duì)人們的人身安全造成巨大的威脅，因此在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定需要將抗震性能考慮在內(nèi)，通過增加建筑結(jié)構(gòu)的抗震性來有效的提升建筑結(jié)構(gòu)的安全性。本文主要講述了框架核心筒結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一些具體問題。

關(guān)鍵詞：框架核心筒結(jié)構(gòu)；抗震；設(shè)計(jì)

引言

核心筒結(jié)構(gòu)具有受力比較合理，整體性比較強(qiáng)而且造型比較美觀等優(yōu)勢(shì)，框架核心筒結(jié)構(gòu)主要是由外圍的框架以及內(nèi)部的核心筒兩部分組成，一旦受到地震的侵襲，造成的危害非常的巨大，因此需要我們充分的意識(shí)到框架核心筒結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性。

1框架核心簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

本文以一個(gè)地上37層，地下2層，高為161.21米，建筑面積67700.64平方米的工程為例講述框架核心筒結(jié)構(gòu)抗震體系的具體構(gòu)成，從而達(dá)到抗震效果。

1.1核心筒設(shè)計(jì)。核心筒設(shè)計(jì)是建筑主要的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行浸提的核心筒設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用鋼筋緩凝土墻的方式，鋼筋混凝土墻可以使核心筒的剛度以及延展性得到很大的提升，這樣就可以使整個(gè)建筑的剛度得到提升，從而提高建筑的抗側(cè)力。在進(jìn)行核心筒設(shè)計(jì)時(shí)，核心筒結(jié)構(gòu)不僅僅承擔(dān)著抗側(cè)力的作用，同時(shí)還是建筑豎向荷載的非常重要的支撐部位，所以核心筒的設(shè)計(jì)對(duì)提升建筑豎向穩(wěn)定性也有著非常重要的意義，因此核心筒墻的設(shè)計(jì)需要利用現(xiàn)澆鋼筋混凝土來進(jìn)行合成，因?yàn)楝F(xiàn)澆鋼筋混凝土的耐火性能比較好，剛度也非常大，而且工程造價(jià)的成本比較低，在后期進(jìn)行維護(hù)時(shí)費(fèi)用也比較低。

1.2桁架設(shè)計(jì)。核心筒的水平像平面的尺寸相對(duì)比較小，因此建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度就會(huì)哦相對(duì)比較弱。因此在進(jìn)行桁架抗震設(shè)計(jì)時(shí)，可以采用加強(qiáng)層的方式來進(jìn)行伸臂桁架的設(shè)計(jì)，例如，在對(duì)一個(gè)地上37層，地下2層，高為161.21米的建筑的桁架進(jìn)行加強(qiáng)層的設(shè)計(jì)時(shí)，可以選擇再12樓或者24樓安裝伸臂桁架，這樣可以有效的提高建筑的整體剛度，避免建筑形成變形。

1.3連梁設(shè)計(jì)。核心筒結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中能夠發(fā)揮關(guān)鍵作用的一項(xiàng)設(shè)計(jì)就是對(duì)連梁的設(shè)計(jì)，建筑在正常的風(fēng)荷載以及使用荷載的情況下，核心筒的結(jié)構(gòu)應(yīng)該處于一種彈性的工作狀態(tài)，即連梁不會(huì)產(chǎn)生塑性鉸。然而一旦發(fā)生地震，核心筒結(jié)構(gòu)在地震的作用下會(huì)進(jìn)入彈性的工作狀態(tài)，這時(shí)候連梁就會(huì)產(chǎn)生塑性鉸。所以，在進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證結(jié)構(gòu)域不發(fā)生剪切破壞，同時(shí)連梁以及墻肢的設(shè)計(jì)都應(yīng)該滿足強(qiáng)剪弱彎的條件，同時(shí)連梁發(fā)生屈服的時(shí)間一定要早于墻肢發(fā)生屈服，并且無論是墻肢還是連梁都需要保持有非常良好的延展性，從而達(dá)到核心簡(jiǎn)抗震設(shè)計(jì)功效。

2核心簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)

2.1在多于地震的作用下。在進(jìn)行核心筒結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，在經(jīng)常地震地區(qū)，需要讓核心筒機(jī)構(gòu)在多震情況下抗震性能的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到一，即核心筒結(jié)構(gòu)保持完好無損，結(jié)構(gòu)需要在振型分解放映譜法的基礎(chǔ)上展開具體的計(jì)算以及設(shè)計(jì)，同時(shí)需要運(yùn)用彈性時(shí)程對(duì)抗震性能進(jìn)行二次核查。

2.2在防烈度的地震作用下。核心筒的底部加強(qiáng)區(qū)，核心筒的外框架的底部加強(qiáng)區(qū)以及上部角柱，開大洞區(qū)域的框架梁都需要達(dá)到3性能標(biāo)準(zhǔn)。普通的框架梁，連梁以及豎向構(gòu)件都需要達(dá)到第4性能標(biāo)準(zhǔn)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)柱弱梁的抗震設(shè)計(jì)理念，則可以允許連梁的不能彎的部分發(fā)生屈服現(xiàn)象，但是屈服時(shí)間不能過早，在水平地震的實(shí)際影響系數(shù)的最大值已經(jīng)達(dá)到0.45時(shí)，連梁以及框架梁的抗剪截面一定藥滿足要求。

2.3預(yù)計(jì)的非常罕見的地震作用下。核心筒的底部加強(qiáng)區(qū)，核心筒的外框架的底部加強(qiáng)區(qū)以及上部角柱，開大洞區(qū)域的框架梁需要滿足第4性能標(biāo)準(zhǔn)，其中一些比較普通的豎件需要達(dá)到第5性能標(biāo)準(zhǔn)。

3建筑抗震設(shè)計(jì)分析

在對(duì)核心筒結(jié)構(gòu)抗震效果進(jìn)行分析時(shí)，可以采用MIDAS以及SATWE的不同的結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行分析，同時(shí)將彈性時(shí)程分析法作為一個(gè)補(bǔ)充計(jì)算方法。

利用振型反應(yīng)譜法計(jì)算核心筒結(jié)構(gòu)抗震效果時(shí)，首選對(duì)兩個(gè)不同主方向的水平震力以及5%的偶然離心率進(jìn)行考慮，將地震的雙向作用計(jì)算出來，從而計(jì)算地震對(duì)建筑的扭轉(zhuǎn)作用進(jìn)行計(jì)算，建筑的剪重，墻柱軸壓比以及地震的最大層間位移等的一些參數(shù)都基本相同，其中的誤差非常小，例如，x向風(fēng)荷載同地震最大層間位移角之間的差異分別為14.8%以及0.64%，Y向風(fēng)荷載同地震的最大層間位移角之間的差異分別為0.14%以及2.02%，這時(shí)在風(fēng)的荷載以及地震的作用下，樓層間的最大位移角符合抗震要求，可以得到抗震效果。

4框架核心簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的原則

4.1堅(jiān)持維持性原則。對(duì)于抗震性由于發(fā)生降低導(dǎo)致不能滿足抗震水平性能的核心筒結(jié)構(gòu)，需要按照原來的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)核心筒結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化從而提升核心筒結(jié)構(gòu)的抗震性能，尤其針對(duì)承載力出現(xiàn)下降以及核心筒結(jié)構(gòu)功能出現(xiàn)弱化的地方要進(jìn)行維修加固。

4.2堅(jiān)持提升性的原則。對(duì)于抗震性能原本就不能滿足抗震要求的核心筒結(jié)構(gòu)，這些建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低于現(xiàn)階段對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則不能按照原本的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是要在現(xiàn)代的抗震標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)建筑抗震水平存在差異的部分進(jìn)行加固。

5結(jié)語

伴隨著現(xiàn)階段人們對(duì)建筑安全性以及抗震性的要求在不斷提高，這就需要我們?cè)谶M(jìn)行核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分的考慮到抗震設(shè)計(jì)要求，從而提高建筑的抗震性能，使人們有效的將地震的危害降到最低。