深圳市方佳建筑设计有限公司
摘要：合理的框架-核心筒结构的设计，将直接影响到建筑物的安全使用与技术经济指标的高低。在结构设计初步阶段，框架-核心筒结构布置的合理性，不但可以减少大量重复工作，还可以达到预期经济目标。本文详细介绍了实例工程的结构选型、平面及竖向结构布置、构造措施以及结构概念设计等；通过对该框架-核心筒结构实例进行计算分析，总结了笔者在超限结构设计中的经验，为同类结构设计提供参考。
一、核心筒结构工程概况
T2基地位于郑州郑东新区核心区东广场的东端，北靠釐融创新集聚区，南面釐融后台区，北侧正对着郑州东站，总用地面积9875平方米，建筑面积151277平方米；T3基地位于郑州郑东新区核心区东广场的东端，北靠釐融创新集聚区，南面釐融后台区，西侧对着郑州东站，总用地面积15744平方米，建筑面积193499平方米。
图1郑州国际金贸中心总效果图
T2塔楼为49层办公楼，建筑高度为240m，结构屋面标高220.80m；标准层层高4.2m，避难层层高6.0m，共设置4个避难层；塔楼布置在整个用地的四层地下室之上（详图1)。
T3塔楼为51层办公楼，建筑高度为240m，结构屋面标高229.20m；标准层层高4.2m，避难层层高6.0m，共设置4个避难层；塔楼布置在整个用地的四层地下室之上（详图1)。
由于T2塔楼49层以下结构竖向构件尺寸及平面布置和各层水平构件尺寸及平面布置均与T3塔楼相同，且建筑功能、平面布置均相同。故本文只对其中的T3结构优化设计做如下分析。
二、核心筒结构方案对比
T3结构条件：抗震设防烈度： 7度 抗震设防类别： 重点设防类（乙类）
建筑高度类别: 超B级 基本地震加速度峰值： 0.15g
设计地震分组： 第二组 场地类别： III类场地
采取抗震措施烈度： 8度
采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒（方案1）和钢框架-钢筋混凝土核心筒（方案2）两种结构形式对比，两中结构主要构件信息见下表：
图2钢框架-钢筋混凝土核心筒平面布置图 图3型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒平面布置图
三、核心筒结构方案计算结果对比
为对两种结构方案在受到地震作用后的响应进行分析，确认能否满足现行规范具体要求，本文采用专业软件建模，将模型1、2分别确定为型钢柱和钢管柱。然后通过计算，对比各项指标，以确定最终的优化设计方案。
3.1结构动力特性
因篇幅有限，故值选取前六个周期实施对比，相关计算结果见表1。
表1振型周期
由表3可知，钢管柱层间位移角的最大值和规范要求限值十分接近，说明其刚度合适。风荷载最大层间位移角为1/1036，比地震作用条件下的位移角1/578小，所以地震作用为主要控制作用。
3.2.3层间位移比
两方案最大层间位移之比如表4所示。
表4两方案最大层间位移之比
结束语
由于传统的结构设计方法存在过于保守的局限性,对框架一核心筒结构进行优化设计很有必要,对框架一核心筒结构的合理选型和优化布置对于节约建设成本具有指导性意义。通过以上试算与对比可以看出，对超高层建筑，型钢柱与钢管柱两种框架-核心筒体系都可以满足现行技术规范的要求。型钢柱属于大刚度体系，其周期相对较短，且位移、位移比均很小，容易产生浪费。钢管柱刚度经过局部调整，从而减小结构周期，能在安全性与经济性间选择理想点，最后形成最佳结构方案。因此，在实际的设计中应协调框架与核心筒的变形，充分利用核心筒刚度，减小框架与核心筒变形不协调的不利影响，确定框架和核心筒的使用比例和形式，以此来保证框架-核心筒在高层抗震建筑中起到应有的安全作用及经济性。
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论文作者:钟陈民
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/16
标签：结构论文; 核心论文; 框架论文; 位移论文; 塔楼论文; 刚度论文; 建筑论文; 《防护工程》2018年第36期论文;