摘要：目前，在高层建筑、超高层建筑工程领域，框架核心筒结构体系得到广泛实践，凭借自身平面布置灵活、自重较轻、受力简洁清晰，抗震性能优异，施工方便等优势，得以在建筑设计领域被广泛采用。笔者在实际工作中发现，框架核心筒结构中，连接外部框架和核心筒的梁（本文简称“框筒梁”）很容易出现超筋现象。本文主要阐述框架核心筒结构设计的主要特点，分析该结构体系中常见框筒梁出现超筋问题的原因，并尝试提出一些解决办法。
关键词：框架核心筒结构；超筋问题；调整；徐变
1 框架核心筒结构特点分析
从框架核心筒结构的实际应用来看，整体结构的技术特点主要是以建筑物固有功能区域为依托，例如，通风井、电梯井道、公共卫生间等构建中央核心筒，采用建筑中央核心筒与外围框架形式，共同构成框架核心筒结构。框架核心筒结构技术特点，主要包括以下两个方面：一方面，框架核心筒结构的核心筒可以方便的布置楼电梯间，设备管井等辅助用房，且核心筒和外框之间有较大的开敞空间，有利于建筑内部空间的布置与有效利用，较为节省使用面积。另一方面框架核心筒结构中，核心筒抗侧向刚度较好，使得建筑体系的抗震性能大幅提高。不仅能够承担整个建筑物的竖向荷载，同时也能够在实际应用中较好的承担水平荷载。
2 框架核心筒结构框筒梁超筋问题的解决办法
2.1 0.2V0调整
通过对相关部门所修订《高层建筑混凝土结构技术规程》的研究分析得知，规程中第9.1.11条规定“框架柱的地震剪力按规定调整后，框架柱端弯矩及与之相连的框架梁端弯矩、剪力应进行相应的调整”。但就规程中这一调整，不同区域因建设背景与建设条件的不同，对规定的执行力度也不尽相同，例如，按照规定将框架柱的地震剪力进行适当的调整之后，应根据地震剪力调整前以及调整后的比值，对不同框架柱的端部弯矩以及剪力进行科学合理的调整，但值得注意的是，其中有两项内容不得采取调整措施，即框架柱的轴力以及与其相连的框架梁端弯矩和剪力。一般情况下，框架柱的配筋主要是通过抗震结构进行控制，框架柱剪力无法实现对大柱实际配筋的调整，对框架柱实际承载能力的提升效果尚不明显。而框架梁端弯矩、纯弯的调整，配筋比例成倍增长，使得框架梁实际承受能力大幅度提升。在日本、美国、台湾等近期的震害试验中表明，楼盖整浇的钢筋混凝土结构的竖向构件墙以及竖向构件柱，产生严重的破坏现象，而由于框架梁受到整浇楼盖的“卸荷”、“增强”等效应的影响，在某种程度上降低了楼盖梁板受损现象的产生几率。因此，为保证节点力系的平衡性，框架梁实际结构的承载能力将不同程度的发展为强梁弱柱，对于整个结构强柱弱梁的延性抗震造成不利影响。对于内核心筒外稀疏框架柱的此类结构，由于外围框架刚度非常弱，其分配的地震剪力常常很小，为满足规范要求其框架柱的剪力调整系数非常大。如果此时相应的调整框架梁端的弯矩则经常会出现超筋现象。
经计算可知，进行0.2V0调整与不进行0.2V0调整调整柱端配筋均由构造配筋控制，而梁端的配筋则有较大幅度的提高。这不利于“强柱弱梁”实现。因此，按照地方高规设计更加符合抗震概念设计要求。同时也可以减轻一部分框架梁配筋超限的问题。
2.2竖向变形差引起的梁超筋问题分析
框筒结构竖向变形差主要是由于对外周框架柱和内核心筒的轴压比控制水平不一致产生的。
（1）普通钢筋混凝土框架柱核心筒结构
在工程建设过程中，部分省市在《高规》方面的规定，主要是在竖向荷载作用之下，由于竖向构件产生不同程度的变形而使得框架梁端所产生的附加性弯矩，可适当调幅，其中对于弯矩的调整幅度应尽量控制在30%以内，相应的按照静力平衡条件对梁跨中弯矩、竖向构件的轴力以及梁端剪力等进行适当的调整。
而对于因位移差所引起的梁端弯矩，随框架梁刚度的不断增加而随之增加，因此，如果一味的增加梁体的宽度，则问题无法从根本上得到解决。与此同时，由于位移差所引起的梁端弯矩，从类型上来看属于“内耗”，当梁端部分塑性开裂后，该弯矩便会随之骤降，而弯矩的减小，对于梁竖向荷载的承受能力无直接影响。因而，可以按照地方《高规》对该类附加弯矩进行塑性调幅。
（2）钢管混凝土柱核心筒结构
在该规范中，对于钢管混凝土柱的控制主要集中在其强度之上，具体设计时钢管混凝土柱的轴压比往往接近1.0，有时甚至超过1.0，与钢管混凝土柱相比，普通钢筋混凝土核心筒的轴压比经常在0.5左右。因此，核心筒的轴向弹性变形差不多是外围钢管混凝土柱轴向变形的两倍。而由于内部与外部在形变过程中所产生的差异性成为框架梁结构产生严重超筋现象的重要原因，同样此类梁端弯矩属于“内耗”且单纯加大截面无法有效解决超筋现象。
地方《高规》有如下规定：计算长期荷载作用下钢（钢管混凝土）框架-混凝土核心筒结构的变形和内力时，考虑混凝土徐变、收缩的影响，混凝土核心筒的轴向刚度可乘以0.5～0.6的折减系数。
通过相关试验得知，在工程完成1年之后，普通钢筋混凝土核心筒的弹性变形量与徐变收缩量大抵一致，其中钢管柱在徐变方面无明显的收缩现象，出于对徐变收缩作用的考虑，核心筒的竖向变形量可达到弹性变形的两倍之多，并且由于框筒结构基础中锅形沉降的形成，则核心筒中外围柱的竖向变形将形成一定程度的增长，针对这种情况，有必要对竖向作用下的内核心筒的轴向刚度进行适当的折减处理。图 1 是某工程对内核心筒竖向刚度折减与不折减的内力分析。
（1）核心筒轴向刚度不折减 （2）核心筒轴向刚度折减0.5
图1恒载作用下梁弯矩图
由图2中（1）和（2）可以看出，如果抛开核心筒混凝土徐变作用，框架梁在竖向变形影响之下，弯矩内筒端达到可达到1203KN.M，而柱端梁弯矩则变为338KN.M，使得框架梁核心筒对外围框架柱产生巨大的上挑作用。而将核心筒混凝土的徐变作用纳入考虑范围之内时，内筒段的梁弯矩降至605KN.M，钢管柱端梁弯矩为184KN.M，框架梁核心筒尚未对外围框架柱形成上挑力，也就无法起到上挑的作用。考虑徐变收缩作用使得梁截面可以大幅减小，解决超筋问题方便设计。
3.结束语
综上所述，框架核心筒结构因其布置灵活、自重轻、性能可靠以及经济合理等特点，已被广泛地应用到建设工程中。而在实际施工过程中，超筋问题频繁发生，为了能够满足现代建筑的各类需求，避免超筋问题，施工人员应适当调整计算模型，弱化连接外部框架和内部核心筒的梁，加强楼板刚度侧向荷载由楼板和框筒梁的共同作用来承担保证建筑整体的连续性与稳定性，降低建筑物基层变形情况的产生几率，提高建设工程的安全水平，消除建筑物投入使用后的一切安全隐患。
参考文献
[1]陈墨翟，刘宏霄，王中兴.高层框架结构施工存在的问题及控制对策分析[J].科技致富向导，2012，15（02）：365-367.
[2]陈伟，张熙.钢筋混凝土框架结构施工中应注意的几个问题[J].中华民居（下旬刊），2013，16（09）：208-210.
[3]孙冠男，陈伟明，黄启红.建筑框架结构施工存在的问题及控制措施[J].科学中国人，2014，05（21）：307-308.
论文作者:张可为
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/13
标签：框架论文; 弯矩论文; 核心论文; 结构论文; 剪力论文; 刚度论文; 混凝土论文; 《建筑学研究前沿》2018年第4期论文;