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框筒还是框剪,如何选,大有学问

发布于:2024-02-04 16:34:04 来自:建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

本文结合框架-剪力墙及框架-核心筒结构的受力特性,进行简单分析及总结,以供同行学习交流。


主要分五大块内容展开来讲:①结构体系的定义;②受力特点;③存在疑点;④探讨焦点;⑤结论。

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0              1      
              结构体系的定义:    
   

当框架布置在周边,筒体布置在中间时,成为框架-核心筒结构。它是框架-剪力墙结构的一种特例。因为它的外框架柱间距较大,柱数量一般不多,有时会很少,剪力墙组成的核心筒成为抵抗水平力的主要构件,因此国家高规把它归入筒体体系。实际上,它的受力变形特点与框架-剪力墙结构相同,具有协同工作的许多优点。


在结构体系中,①同时布置框架和剪力墙,就形成框架-剪力墙结构;②两个方向的剪力墙围成筒体,就形成框架-核心筒结构:二者可以统称为框架-剪力墙结构。在国家高规《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010》第2章也有定义介绍。


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▲ 高规规定


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▲ 框架-剪力墙结结构


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▲ 框架-核心筒结构






02      
              受力特点:    
   

框架-剪力墙(筒体)结构兼有架结布置灵活延性好的优点和剪力墙结构刚度大、承载力大的优点。由于框架、剪力墙的协同受力,在结构的底部框架侧移减小,在结构的上部剪力墙的侧移减小,侧移曲线兼有这两种结构的特点,成为弯剪型。弯剪型变形曲线的层间变形沿建筑高度比较均匀,既减小了框架,也减小了剪力墙单独抵抗水平力的层间变形,适合用于较高的建筑。


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▲ a框架结构变形曲线 

b剪力墙结构变形曲线 

c框架-剪力墙(筒体)结构变形曲线


可以说,框架-剪力墙(筒体)结构综合了框架结构和剪力墙结构的优点。框架-剪力墙结构可以设计成双重抗侧力体系,一般情况下,抵抗地震作用时,剪力墙(筒体)为第一道防线,框架为第二道防线,形成多道抗震设防结构。


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▲ 多道设防结构示意图


03      
              存在疑点:    
   

根据抗规表6.1.2可知,框架-核心筒结构的抗震等级,普遍比框架-剪力墙要求高。根据国家高规第9.1.2条“对高度不超过60m的框架-核心筒结构,可按框架-剪力墙结构设计”。


从该条文,可以看出,针对低烈度地区,似乎有不公平的对待?高烈度地区本应该具有更高的构造要求,但是因为高规第9.1.2条,构造要求却略有降低,这与结构概念上不符。如9度区,对高度不超过60m的框架-核心筒结构,均可按框架-剪力墙结构设计,构造要求明显减弱。


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▲ 抗规表6.1.2


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▲ 高规第9.1.2条


根据第1节“结构体系的定义”,第2点“结构受力特点”,我们可知框架-核心筒结构,属于“特殊”的框架-剪力墙结构。我们来探讨下,什么情况下,框架-核心筒结构可以按框架-剪力墙结构设计呢?


04      
 探讨焦点:    
   

根据国家高规第3.3.1条,框架-核心筒结构房屋的最大适用高度要高于框架-剪力墙结构,抗震设防烈度较低时,框架-核心筒结构、框架-剪力墙结构的房屋最大适用高度比房屋高度 60m 高很多。而在9度时,框架-剪力墙结构房屋的最大适用高度为50m<60m。


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▲框架-核心筒,框架-剪力墙结构房屋的A级最大适用高度


规范统一规定“对高度不超过 60m的框架-核心筒结构,可按框架-剪力墙结构设计”对较低设防烈度地区的房屋要求过严。以7 度、8度(0.3g)为例进行分析,如下表所示:


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规范对框架-核心筒结构的设计要求严于对框架-剪力墙结构。理论上,对框架-核心筒结构的要求,应该适用于房屋高度接近或超过框架-剪力墙结构房屋高度限值的结构。


否则,在同时可采用框架-核心筒结构和框架-剪力墙结构时,会导致采用较好的抗侧力结构体系需采取更为严格的结构措施,所需的结构费用较高,而采用整体性相对较差的框架-剪力墙结构时,却能得到规范的“奖赏”(采取相对不严的结构措施,所需的结构费用也较低),很不合理。






05      
              结论:    
   

对房屋高度不是很高的框架-核心筒结构,可按框架-剪力墙结构设计。其界限高度可依据抗震设防烈度的不同及工程的具体情况确定 (房屋高度超过 60m时,应先与施工图审查单位沟通),一般情况下,可参考朱炳寅《高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析》建议,按不超过框架-剪力墙结构房屋最大适用高度的 80%确定。


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▲可按框架-剪力墙结构设计框架-核心筒结构房屋最大高度


同时可采用框架-核心筒结构和框架-剪力墙结构的工程时,应在设计文件中对结构体系予以明确,以有利于施工图审查。



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  • 天地不言
    天地不言 沙发

    弯剪型变形曲线的层间变形沿建筑高度比较均匀,既减小了框架,也减小了剪力墙单独抵抗水平力的层间变形,适合用于较高的建筑。

    2024-02-04 16:57:04

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