框架核心筒建筑结构设计研究

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［摘要］目前在建筑结构设计的工作中，虽然已经开始使用核心筒与连梁的设计方式，但是，还存在强度不足、结构稳定性低的问题，导致整体建筑结构的建设受到影响。因此，在建筑结构设计的工作中，应合理将框架核心筒应用其中，因地制宜的开展各方面设计工作，以此形成一系列的设计模式，优化与改革相关建筑结构形式，促使整体结构的稳定建设，为其后续使用提供支持。

［关键词］框架核心筒结构；建筑结构设计；应用

在经济发展的背景之下人们对建筑工程的要求逐渐提升，既有建筑结构设计形式滞后，开始向着多元化的方向发展，功能也开始增加，所以在设计工作中应全面考虑到各种受力特点与结构规律，将框架核心筒的技术应用其中，以此提升建筑工程的刚度，增强其抗震性能，充分发挥相关框架核心筒的积极作用。因此，在建筑结构设计的过程中，应正确的分析与研究框架核心筒特点与规律，合理的进行处理，以此提升设计水平与质量，达到预期的工作目的。

1项目概况

某工程位置在宁波市的江北区域洪塘街道中，总面积为38838.57m2，地上区域的研发楼面积为3606.17m2，层数20，高度为80.100m，属于屋顶标高，地下区域的面积为2808.4m2，有一层。该工程的设计使用年限为50年，地基的设计等级为二级，抗震设防为丙类，未建设地下室的人防等级结构。该工程的基础风压为0.5KN/m2，地面粗糙度属于C类，基本雪压0.3KN/m2，在工程建设的过程中，场地的地形处于平整状态，高程是3.3m，地貌是海积以及冲海积平原，场地之内的第四系松散沉积物属于冲海沉积物。在建筑结构设计工作中，模拟实验传统的核心筒设计形式，不能满足强度要求与刚度要求，因此，选择框架核心筒的形式进行设计，如图1所示，属于框架核心筒的设计基础，通过此列方式有助于提升整体工程结构的建设施工水平。

2建筑结构布置

2.1框架部分布置。在框架结构实际布置的过程中，设置了混凝土与钢材，其中，混凝土创建的构件主要为柱体、墙体、梁体与板等，选择规格为C45-30的材料，在圈梁以及过梁设计的过程中，选择C20规格材料，基础结构使用C35规格的材料，垫层使用C20规格的材料。对于钢材而言，其强度设定为，框架区域中，主要含括框架梁体、柱体、支梁与支柱、斜撑类型的梯段构件，还有纵向受力类型的型钢筋，而对于预埋件以及螺栓而言，主要使用的材料。该工程设计的框架结构，属于双向类型的梁柱钢架，其中的某一方向会与核心筒相互衔接，另外方向会与柱体、剪力墙相互连接，形成框架核心筒的整体结构形式，在一定程度上可以保证框架区域与剪力墙区域共同承担地震以及风荷载。在该工程的设计工作中，需保证框架梁体与柱体相互重合，梁体与柱体可以处于较为良好的工作状态，不可以发生梁柱偏心的现象，以此预防核心结构的受力问题。受到各种施工技术的影响，在原材料选择的过程中，应正确的进行处理，详细了解是否存在不足之处，例如：混凝土的等级强度低，很容易在设计期间发生短柱现象，所以，需要进行工艺技术的详细分析与研究，明确工程的建设特点与规律，并沿着具体的高度方向，分析主体的截面变化情况，正确进行轴线的控制，以此保证高度方向方面的柱体变化处于均匀状态，预防发生偏心的情况。2.2剪力墙部分布置。在剪力墙设计工作中，需要结合工程的现场情况，搜集各种地质材料，按照剪力墙的工程建设要求进行处理。在设计工作中，要想更好的将剪力墙结构优势与作用充分发挥出来，就要开展集中的设计活动，创建整体性的核心筒。通常情况下，此类结构拥有很高的抗侧力刚度，并非简单利用各个部门的刚度叠加处理，而是在墙体因素、连梁因素、洞口大小因素的影响之下，合理的进行核心筒刚度计算处理，采用计算机技术完成计算任务。在设计核心筒的工作中，应保证每个平面均可以均匀性的分布，在两个方向方面的剪力墙，刚度设计的过程中应保持一致性，将差异控制在合理的范围之内，以此保证连梁的适应性。在该工程设计中，需要根据整体结构的设计特点与需求等，进行及纵向与横向比例的合理设计，以便于保证两个方向的变形处于一致范围之内。一般情况下，剪力墙设计工作中，区域轴线与框架方面的轴线应处于同一指标，沿着相关的高度方向，刚度的变化具有均匀性特点，上部分与下部分的剪力墙轴线可以合理的重叠，有助于增强荷载传递的准确性，预防不合理的问题；在剪力墙的设计工作中，每个结构均需要保证轴压比的均匀性，可以使用计算机技术进行轴力的计算处理，将其作为基础，正确的设计厚度以及长度。对于剪力墙而言，其受力机理十分复杂，所以，在设计过程中应全面的考虑到连梁结构与洞口结构等可能对其产生的影响，利用反复计算的方式进行数据的调整，以此将剪力墙的优势发挥出来。在设计剪力墙的工作中，经过重复性的计算，明确最终的技术标准与述职，在一定程度上可以保证剪力墙结构与荷载、平面中心等处于相互重合的状态，每个构件都可以相互对称，形成较为良好的平面形状。

3框架与剪力墙的关系

对于框架而言，其与剪力墙之间存在直接的联系，通常情况下，在相关的框架核心筒的结构当中，需要设计数量充足的剪力墙，保证其刚度符合要求，如若刚度的设计过高，将会使得剪力墙在面临地震灾害的时候，出现反响问题，使得内部的应力提升，与此同时，还会使得框架体系的作用难以有效发挥出来，导致整体区域的处理与建设质量降低。通常状况之下，在剪力墙设计期间，需要将其刚度特征数值设定为2.6到1.2之间，结合具体的计算结果开展分析与研究工作。在该工程设计的工作中，剪力墙结构区域承受的水平力占总体区域的81%，而框架区域承受19%的水平力，其刚度的特征数值是1.75，在设计工作中必须要结合具体的规定与标准等，相互之间进行严格的调整，以此创建出符合质量要求的结构，形成规模化的设计体系，增强各方面工作效果[1]。

4结构计算结果说明

在该工程的设计中，主要使用盈建科计算软件的软件技术开展各种的结构计算活动，此阶段应建设模态振型，以此正确进行振动周期的计算处理，形成良好的周期管理形式，利用模型计算各个方向的平动类型周期数值，了解各种周期的实际情况与设计内容，正确设置扭转周期，以此形成良好的设计推动作用。在该工程的计算工作中，获取到了最终的结果：方向平动周期设定为Q1，X方向的平动周期设定为Q2，扭矩第一周期设定为Q3，计算之后扭转周期比是0.847，比规定中的0.9小，所以，可以认定这次工程设计的过程中，各种结构的抗扭矩性能均可以符合具体的抗震规范标准[2]。

5结构抗震性能综合评价

在该工程的设计工作完成之后，为提升整体设计科学性，应使用正确的方式降低扭转问题所带来的影响，并提升其抗震能力。在设计过程中，应正确进行各种指标的分析与评价，①应正确开展小型地震方面的评价工作，使用合理的方式分析是否可以符合弹性方面的设计标准，保证处于弹性的状态。所有的结构都需要保证抗震承载能力符合要求，并且增强结构的层间位移设计效果[3]。②在中型类型的地震方面，应针对薄弱区域与较为主要的构件进行处理，使其可以在弹性的状态中。在开展研究工作期间，如果使用非线性的分析方式，那么就要保证结构在屈服的状态，不可以与相关脆性破坏区域相互联系，与此同时应确保整个部件的应用处于中等延性状态。③在大型地震的条件之下，应保证部件不会处于屈服状态，在开展非线性类型分析工作中，如果有一些构件处于屈服状态，那么不能与脆性破坏结构相互接触，在此期间，还需针对变形限制严格的处理，结合具体的设计规范与特点等，正确进行楼层方面的最大层位移角的管理，使其设定为0.5%，以此增强设计功效。

6结束语

上文主要结合某工程的实际设计特点与需求等，合理的分析了框架核心筒的设计情况与方式，根据目前面临的实际状况，正确对其进行了设计与调整，可在一系列的处理之下，创建出优化性的工作模式与机制，如果发现其中存在框架核心筒的问题，还需按照具体的规定与标准等实施工作，为其后续工作合理落实提供支持。

参考文献

[1]何明露.框架核心筒结构在建筑结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计，2018，23（30）：80-188.

[2]刘杰，齐杨浩.基于框架核心筒结构在建筑结构设计中的应用分析[J].建筑与装饰，2018，25（8）：15，17.

[3]杨金城，黄坤朋.框架核心筒结构在建筑结构设计中的应用[J].大科技，2017，4（23）：331-455.

作者:徐颖莹 单位:宁波中鼎建筑设计有限公司