【学员问题】核心筒的建筑抗震设计？

【解答】在美国这种结构体系被认为是不适宜用于地震区高层建筑的，因为已有工程曾经发生过在地震中倒塌的实例；日本整个国家处于高烈度地区，这种结构体系受到很大限制，若建造45米以上的钢筋混凝土核心筒—钢框架结构，需严格审批做针对性研究，谨慎实施。从两国的态度上来看，在高烈度地震区采用这种形式需三思。抛开地震影响，如果建筑物的水平作用主要是风荷载的话，由于混凝土剪力墙的存在，该结构体系可以有效地控制风荷载作用下的顺风向和横风向最大加速度，较纯钢框架结构容易满足层间位移限制要求，在结构造价上也可获得很好的经济效益。

回到抗震设计上，我国高层规范里要求：钢框架-钢筋混凝土筒体结构各层框架柱所承担的地震剪力不应小于结构底部总剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的较小值。与之对应的混凝土框架-剪力墙结构的要求：各层框架柱所承担的地震剪力不应小于结构底部总剪力的20%和框架部分地震剪力最大值的1.5倍二者的较小值。在我们国家抗震设计有一个特点，就是很多地方强制提高抗震等级，例如北京大部分地区本属于七度设防，从政治需要定为八度设防，所以我国的规范从经济适用的角度出发，还是对这种结构给予支持态度的，不过作为设计人员要了解这种结构的特点，根据所在地区的情况针对设计。我国规范属于强制性文件，其中很多条款也是社会利益集团博弈的结果，从公开的文件和言论来看，即使是高钢规、高层规、抗震规的主编人员对这种结构体系也存在一定分歧。

如果外围钢架柱采用密柱方案，即采用内钢筋混凝土核心筒—外钢框架密柱筒中筒结构，可以有效的增加钢框架抗侧向刚度，大幅减少芯筒承担地震倾覆力矩，有效降低混凝土墙体受压区高度和压应力，减少混凝土发生剪压脆性破坏，提高混凝土延性指标，避免在地震作用下引起刚度退化。

除此以外，采用钢筋混凝土核心筒—钢框架结构方案，可以有效地设计框架梁与核心筒连接为铰接，这是混凝土框架难以做到的，设计时可以根据工程特点，有针对性地设计铰接节点，减少建筑物整体抗侧向刚度，合理分配芯筒和框架之间的抗侧力刚度比；也可以设置弱刚接节点，即在正常适用状态下和风荷载控制状态下，节点为刚性连接，保持整体抗侧向刚度；当强震来临时，使该节点主动形成铰节点，放松结构刚度，降低地震作用。当然做到这一点需要对结构进行多次设计，满足各种工况需要，只怕很多情况下甲方容不得你做这些。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。