什么是鋼框架-鋼筋砼筒體?

【專家解說】：對于鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)其內(nèi)部采用的是鋼筋混凝土筒體，外部采用的是鋼結(jié)構(gòu)框架，兩者之間的樓板梁連接一般采用鉸接。 鋼框架結(jié)構(gòu)-鋼筋混凝土核心筒中，砼芯筒主要用于抵抗水平側(cè)力。由于材料特點造成兩種構(gòu)件截面差異較大，鋼筋混凝土核心筒的抗側(cè)向剛度遠遠大于 鋼框架，隨著樓層增加，核心筒承擔作用于建筑物上的水平荷載比重越大。鋼框架部分主要是承擔豎向荷載及少部分水平荷載，隨著樓層增加，鋼框架承擔作用于建 筑物上的水平荷載比重越小，由于鋼材強度高，可以有效減少柱體截面，增加建筑使用面積。 過于增強核心筒剛度而形成弱鋼框架結(jié)構(gòu)體系，會造成在強震作用下，混凝土墻體開裂，結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)向剛度迅速下降，而鋼框架結(jié)構(gòu)部分承擔水平荷載的比重迅速增加，超越鋼框架承載能力，脫離結(jié)構(gòu)設(shè)計人員設(shè)計預(yù)想，其破壞是很嚴重的甚至倒塌。 在美國這種結(jié)構(gòu)體系被認為是不適宜用于地震區(qū)高層建筑的，因為已有工程曾經(jīng)發(fā)生過在地震中倒塌的實例;日本整個國家處于高烈度地區(qū)，這種結(jié)構(gòu)體系受到很大限制，若建造45米以上的鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，需嚴格審批做針對性研究，謹慎實施。從兩國的態(tài)度上來看，在高烈度地震區(qū)采用這種形式需三思。 拋開地震影響，如果建筑物的水平作用主要是風荷載的話，由于混凝土剪力墻的存在，該結(jié)構(gòu)體系可以有效地控制風荷載作用下的順風向和橫風向最大加速度，較純鋼框架結(jié)構(gòu)容易滿足層間位移限制要求，在結(jié)構(gòu)造價上也可獲得很好的經(jīng)濟效益。 回到抗震設(shè)計上，我國高層規(guī)范里要求:鋼框架-鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)各層框架柱所承擔的地震剪力不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的 1.8倍二者的較小值。與之對應(yīng)的混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的要求:各層框架柱所承擔的地震剪力不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總剪力的20%和框架部分地震剪力最大值的 1.5倍二者的較小值。在我們國家抗震設(shè)計有一個特點，就是很多地方強制提高抗震等級，例如北京大部分地區(qū)本屬于七度設(shè)防，從政治需要定為八度設(shè)防，所以 我國的規(guī)范從經(jīng)濟適用的角度出發(fā)，還是對這種結(jié)構(gòu)給予支持態(tài)度的，不過作為設(shè)計人員要了解這種結(jié)構(gòu)的特點，根據(jù)所在地區(qū)的情況針對設(shè)計。我國規(guī)范屬于強制性文件，其中很多條款也是社會利益集團博弈的結(jié)果，從公開的文件和言論來看，即使是高鋼規(guī)、高層規(guī)、抗震規(guī)的主編人員對這種結(jié)構(gòu)體系也存在一定分歧。 如果外圍鋼架柱采用密柱方案，即采用外鋼框架密柱-內(nèi)鋼筋混凝土核心筒筒中筒結(jié)構(gòu)，可以有效的增加鋼框架抗側(cè)向剛度，大幅減少芯筒承擔地震傾覆力矩，有效 降低混凝土墻體受壓區(qū)高度和壓應(yīng)力，減少混凝土發(fā)生剪壓脆性破壞，提高混凝土延性指標，避免在地震作用下引起剛度退化。 除此以外，采用鋼框架-鋼筋混凝土核心筒結(jié)構(gòu)方案，可以有效地設(shè)計框架梁與核心筒連接為鉸接，這是混凝土框架難以做到的，設(shè)計時可以根據(jù)工程特點，有針對性地設(shè)計鉸接節(jié)點，減少建筑物整體抗側(cè)向剛度，合理分配芯筒和框架之間的抗側(cè)力剛度比;也可以設(shè)置弱剛接節(jié)點，即在正常適用狀態(tài)下 和風荷載控制狀態(tài)下，節(jié)點為剛性連接，保持整體抗側(cè)向剛度;當強震來臨時，使該節(jié)點主動形成鉸節(jié)點，放松結(jié)構(gòu)剛度，降低地震作用。當然做到這一點需要對結(jié)構(gòu)進行多次設(shè)計，滿足各種工況需要，只怕現(xiàn)在很多情況下甲方容不得你做這些。