框架-核心筒结构体系的一些设计体会

框架-核心筒与框架剪力墙的区别

框架-核心筒结构体系的一些体会

注：在网络上看到很多朋友讨论如何区分框架-剪力墙结构还是框架-核心筒结构这个话题，HiStruct把自己的一些认识和体会与大家一起分享。
在高层商业建筑中一般把功能区域布置在建筑中部而形成筒体，而建筑外围采用框架结构以获得宽敞的使用空间。这就带来一个问题：在这种建筑意图上，结构应该怎么布置以区分框架-剪力墙结构和框架-核心筒结构呢？

首先，看看规范是如何区分框架-核心筒结构的
《高规》p186条文说明4.8.1~4.8.3中有解释：“在结构受力性质与变形方面，框架-核心筒结构与框架-剪力墙结构基本上是一致的，尽管框架-核心筒结构由于剪力墙组成筒体而大大提高了抗侧力能力，但周边稀柱框架较弱，设计上的处理与框架-剪力墙结构仍是基本相同的。对其抗震等级的要求不应降低，个别情况要求更严。”
《震规》p41表6.1.1下面小注2“框架-核心筒结构指周边稀柱与核心筒组成的结构”

其次，怎么从概念上理解规范条文的意思
框架-核心筒结构实际上要求核心筒必须作为一个独立的悬臂筒体结构体系，可以分担绝大部分的剪力（一般可>85%）和大部分的倾覆弯矩(一般>60%)，同时外框架必须是稀柱框架，即只能承担很小一部分的剪力和相当部分的倾覆弯矩。而框架-核心筒结构的核心筒之所以抗震要求更严格，也正是由这个内力分担的特性决定的，核心筒可能过于关键，一旦发生破坏，后果比较严重！
那么稀柱框架一般是什么形式的？常用的有4，8，12，16柱等沿着建筑外沿布置，柱距在8m以上。抗震设计中为了能让稀柱框架有足够的承载力潜力而起到二道防线的作用，通常要求稀柱框架承担的地震剪力不宜过小，比如大于15%（超高层也可能放松至5-10%），然后按照规范要求做框架内力调整。根据HiStruct的经验，这其实就相当于要求柱截面的面积率不宜过小。因此很重要的一个概念是稀柱框架并不意味着减小柱的面积和线刚度，而是相对减小了梁的线刚度。
可见，只要把握了框架-核心筒结构以上的特性，并且理解了为什么要提高核心筒的抗震等级便可以从概念上正确的区分和判断框架-剪力墙（核心筒）结构了。

最后，HiStruct认为框架+墙的结构形式，其实有很多学问，需要注意的是：
（1） 带加强层的框架
-核心筒结构与一般的框架-核心筒结构在受力上是有一些区别的。
（2） 假如外框架的地震剪力分担能直接达到二道防线>20%(25%)的要求，那么可以预见：柱必须有比墙大的面积率，或者外框架须做成密柱深梁的框筒形式。





核心筒结构，属于高层建筑结构。简