高层钢骨混凝土核心筒结构设计分析

【摘 要】 本文借助高层钢结构住宅的钢框架-核心筒结构体系这个案例，叙述加强型梁柱节点、钢骨混凝土剪力墙等优化设计，从而增加结构抗震性能的优势。
　　【关键词】 钢结构住宅；抗震设计；高层建筑；钢骨混凝土核心筒
　　本工程小区是依靠9幢8户钢结构住宅构成的，每幢建筑地上12层、地下1层、局部13层。地下层1是4.2m的停车场；层1是3.9m高的商铺；层2、12是3.0m高的住宅层；层13是4.5m高的楼、电梯机房，建筑有37.35m高。单幢建筑有17m宽、54.6m长，其建筑面积为8769.2m2，小区总建筑面积为78930m2。
　　1 结构、节点及构件设计
　　1.1 结构体系的设计
　　我国大多数高层钢结构住宅的结构体系均选取钢框架-混凝土核心筒结构，相较于混凝土结构，其具备结构构件尺寸小、抗震性能佳、结构自重轻等优越性，钢框架-核心筒结构既可以比较好的实现住宅的所有功能要求，又能采用钢框架-混凝土核心筒结构，而地下室与底部楼层可以是停车场或大空间的商场。
　　1.2 立面与结构平面布置
　　反复优化立面设计与建筑平面方案，尽量在平面上纵向、横向上向柱网尽可能对齐，柱距尺寸相似，结构传力渠道简洁，核心筒对称居中；在立面上钢柱、剪力墙、支撑应连续安设；核心筒的高宽比与建筑结构的高宽比应适量的比规范限值小，从而使得核心筒钢筋配置与构造配置较为接近。
　　此工程平面布置规则、对称，其核心成对中布局，立面刚度变化均匀，刚度中心与结构质量基本上吻合。为了确保建筑的扭转效应能有效地被控制，在结构设计时应在○1～轴○11、层2～12各搭设一列单斜杆支撑；为了舒缓层1核心筒抗剪承载力不足的难题，层1对应上部斜杆支撑位置应搭设一道250mm厚剪力墙。核心筒的高宽比是4.85，建筑结构的高宽比是2.19。下图1为标准层结构平面图。
　　1.3 基础设计与地下室
　　对高层钢结构建筑而言，安设地下室是较为经济实惠的。本工程建设场地的地质条件比较好。为此本工程工程设一层地下室，而基础则采用静压预制管桩。
　　1.4 主要构件设计
　　1.4.1 钢管混凝土框架柱
　　钢框架-混凝土核心筒结构的框架柱应当优先选择钢管混凝土柱，而钢管混凝土柱为混凝土与钢材的完美结合体，外围钢管的约束让混凝土处在三向受压态势，混凝土抗压强度既能得以提升，又能让混凝土的破坏性显现出显著塑性特点，核心混凝土会给外围钢管的局部屈曲，使得钢材的强度得以充分发挥出来；钢管还能与框架柱箍筋、钢筋、混凝土模板等。钢管