框架-核心筒结构在结构设计中的技术要点分析

陈厚明

（福建华航建设集团有限公司，福建 福州 350009)

0 引言

随着我国国民经济的快速发展，高层建筑综合体以及文化活动中心建设的需求大量增加。在高层建筑结构设计中，由于框架-核心筒结构结合了框架结构及筒体结构各自的优点，使结构设计能较好地满足建筑使用功能的要求，因而框架-核心筒的结构体系应用越来越广泛。本文结合马尾区青少年活动中心·档案馆工程实例，阐述了框架-核心筒结构的基础设计要点、结构技术要点、抗震加强措施等技术要点。

1 项目概况

福州市马尾区青少年活动中心·档案馆位于马尾区内，平面长度为177m，青少年活动中心与档案馆采用结构缝断开处理，分为主楼和裙房，主楼结构长42m，宽40m，高度为80.45m；主楼地上20 层，裙房4层，地下1 层，总建筑面积54989m2，地上建筑面积42989m2。主楼为档案馆和办公用房，裙房为青少年活动中心。

本工程设计使用年限为50 年，基本风压W0＝0.80kN/m2，地面粗糙度类别为B 类。本工程抗震设计烈度为7 度，设计基本地震加速度为0.1g，建筑物场地类别为2 类。主楼抗震设防类别为丙类，抗震等级为二级，主楼安全等级为二级，结构重要性系数为1.0。图1 为马尾区青少年活动中心·档案馆俯瞰图。

图1 马尾区青少年活动中心·档案馆俯瞰图

2 框架-核心筒结构技术分析

2.1 基础设计要点

主楼基础设计等级为甲级，基础设计采用管桩桩基承台加防水板的基础形式，基桩选用静压预应力高强混凝土管桩（PHC），桩型为PHC-600-AB-130，单桩承载力特征值取3000kN，桩端持力层为砂土状强风化浅粒岩，桩长约50m，承台厚度为1500～1900mm，底板防水板厚度为350mm。本基础形式具有土方开挖量小，管桩相对于灌注桩价格便宜，施工周期短，经济效益较为明显。

2.2 上部主体结构计算参数的控制、选取

工程采用YJK 软件进行结构计算分析，结构主要控制参数详见表1、表2。

表1 振型及周期

表2 主要控制参数

2.3 上部主体结构体系

标准层结构平面布置图见图2，核心筒墙厚、框架柱和框架梁截面尺寸与混凝土等级见表3。

图2 标准层结构平面布置图

表3 核心筒墙厚、框架柱和框架梁截面尺寸与混凝土等级

2.4 框架-核心筒结构技术要点

马尾青少年中心·档案馆主楼核心筒的筒高贯穿整个建筑的高度，在进行筒高设置的时候，尽量使筒高大于等于建筑的整体高度的十二分之一，核心筒的外墙与外周框架之间的距离不宜过大，否则楼盖设计较为困难，本工程核心筒的外墙与外框柱间距为12.4m，采取增设内框柱的结构体系。

在进行核心筒孔洞布置的时候，不应该在核心筒筒体的角部进行开洞。如果没有办法避免的时候，就需要保证筒角的内壁到洞的距离≥500mm及墙的厚度。核心筒的外墙尽量布置均匀，孔洞布置不宜形成错洞；在对框架-核心筒的墙体部位、边缘的构件以及配筋进行设置的时候，应该严格按照《高规》中的有关规定进行设计。在核心筒的底部则应该保证它在受到重力荷载作用下墙体的轴压比不超过有关的规定[1-5]。

在进行楼盖结构设计时，应该将建筑楼盖外角设置成双层双向的钢筋，配筋的范围应该大于外筒到筒外墙中距离的1/3 及3m，配筋率应该满足高规的相关规定；对孔洞周边的楼板采取加强措施，板厚加大到120mm，双层双向配筋。对于跨高比例≤2 的框筒梁以及内筒连梁进行设计的时候，适合采用交叉暗撑的方式进行设计。

在确定好核心筒结构布置的情况下，为了确保框架-核心筒具有合适的抗扭刚度，需对框架外围周边主梁的截面进行合理设计，在增加整个建筑结构抗侧的刚度同时增加扭转刚度，使结构第1 扭转周期与第1平动周期比值满足不大于0.9 的要求。但是当梁柱与核心筒的距离比较远的时候，就需要对梁的高度以及楼层的净空进行综合的考虑，本工程增加内框筒解决梁高及建筑净空问题。在进行框架-核心筒中的框架设计的时候，在柱截面中部设置由附加纵向钢筋形成的芯柱，以增加结构柱的塑性能力，提高轴压比限值，对柱截面的尺寸进行有效的控制。

2.5 抗震加强措施

在结构整体计算中，地下一层与首层侧向刚度比小于2，选取地下室底板作为上部结构的嵌固部位，底部加强部位取底部两层和墙体总高度的1/10，核心筒墙体底部加强部位取地上3 层并往下延伸1 层；考虑到核心筒开洞面积较大，核心筒的楼板采取加强措施，板厚取120mm，板配筋双层双向拉通。

本工程各层框架承担的地震剪力不小于结构底部总地震力的20%，因此未对框架剪力进行调整。在考虑强烈地震作用下，核心筒墙体可能损伤严重，经内力重分布后，外周框架会承担较大地震作用，为了遵循多道设防原则，在设计中，本工程对框架结构的构造措施均有所加强，使其具有足够的塑性变形能力。

3 结束语

综上所述，在进行框架-核心筒结构设计时，建筑方案设计阶段需要提前介入，对框架-核心筒结构进行合理的布置，再通过不断优化、试算、调整达到最佳设计，框架-核心筒结构则可以形成外周框架与核心筒协同工作的双重抗侧力结构体系，发挥出框架-核心筒结构体系中框架与筒体各自的优点，达到结构多道设防的要求。一个合理的结构设计是综合多方面因素、多专业考虑不断优化调整的结果，最终使结构设计满足建筑功能及立面效果的同时做到安全、经济、合理的设计要求。