抗侧力结构受力

框架－核心筒中实腹筒为主要抗侧力部分，而筒中 筒中抵抗剪力以实腹筒为主，抵抗倾覆力矩则以外 框筒为主。 肋梁楼盖 密柱深梁框筒抵抗倾覆弯矩的实质是各柱均有轴 大轴力，两列柱之间距离形成力臂，由于力臂大形 成的抵抗矩也大。 平板楼盖改为肋梁楼盖可以减小框架－核心筒剪力 滞后效应。

3.1.1钢－混凝土混合框架－核心筒结构
下图中1~12分别对应图3-5中1~12轴的框架柱

由图3-6可见，框架－核心筒翼缘框架的柱 子不仅轴力小，柱数量又较少，翼缘框架 承受的总轴力要比框筒小得多，轴力形成 的倾覆力矩也小得多。结构主要是由(1)、 (4)轴两片框架（腹板框架）和实腹筒协同 工作抵抗侧力，角柱作为（1）、（4）轴 两片框架的边柱而轴力较大。从（1）、 （4）轴框架本身的抗侧刚度和抗弯、抗 剪能力看，也比框筒的腹板框架小的多， 因此，框架－核心筒结构抗侧刚度小得多。
2.框架－核心筒
周边稀柱和普通框架梁无法形成框筒，在水平 荷载作用下，边柱剪力滞后效应较严重。对平 板楼盖，边柱轴力随柱距加大而减小，角柱轴 力大于中柱。因此，框架-筒体结构的翼缘框架 通过深梁传递轴力作用可以忽略。 框－筒平面形状可以随意，结构平面可以不设 置角柱。

框架－核心筒与筒中筒结构的比较
注意： 1、框剪结构中框架柱很少时，进行结构力学 计算分析时应按剪力墙结构考虑。 2、框架结构为控制侧移，在一个方向或双向 布置少量剪力墙或在抗震缝两侧设防撞墙， 墙体很少时结构力学计算分析时应按框架考 虑，如采用三维计算机软件建模，宜按框剪 模型，这样算出的墙体内力才符合实际情况。

双重抗侧力体系的内力调整： 1.“高规”中规定：钢筋混凝土框架－剪力墙 （筒体） 结构，框架承担的层剪力至少为基底剪力的20％ 或框架计算出的最大层剪力的1.5倍（取二者中的 较小值）。当框架实际剪力分配比例达不到该值 时，应当按上述规定增大框架内力同时剪力墙层 剪力不得减小。这一规定是保证中震和大震作用 下结构的安全。 2.当剪力墙承担的地震作用倾覆弯矩小于总倾覆弯 矩的50％时，框架按纯框架确定抗震等级。 3.短肢剪力墙较多的剪力墙结构，短肢剪力墙应提 高抗震等级，防止结构在中、大震时出现连锁倒 塌现象。 4.板柱－剪力墙中板柱形成弱框架，板柱至少应承 担20％的基底地震剪力。



1.应按双重抗侧力体系设计。 2.注意框架内力调整，合理的方法是按每层层剪力的比例调整 各层剪力。地震区调整幅度宜随设防烈度的不同而改变。例如 6、7度区0.2v，8度区0.25v。 3、非抗震或6度设防区可以按非双重抗侧力体系设计，内筒承 担100％剪力，外框架0.1～0.15v。 4、限制在高设防烈度区的建造高度。由于该体系未经实际地 震检验，框架抗扭刚度，竖向构件差异变形差等问题不易解决。 5、钢骨混凝土柱，钢管混凝土柱的使用有利于提高框架抗剪 承载力和刚度。 6、高度较高或设防烈度较高时，核心筒可采用钢骨混凝土提 高延性。

Δi / H i θi γa = = Δ i +1 / H i +1 θi +1
(2)层抗侧刚度比（剪切刚度比）
K1 Δu1 = K 2 V2 Δu 2
V1


2.提高框支层构件的承载力，避免出现薄弱层
框支柱内力调整 落地剪力墙内力调整 加强落地墙的延性
3.7.3 转换构件
实腹转换梁：传力直接，转换层刚度相对不大。 但注意：地震作用下破坏部位一般在柱上下端。 箱形转化梁：层刚度较大，不如实腹梁抗震性 能好，高位转换不能用。 厚板转换：层刚度、质量都很大，抗震非常不 利，6度以上设防时慎用！ 转换层优化设计

（3）设置伸臂方案可以有多种选择： 选择有效部位，设置一道刚度不大的伸臂 设置多道伸臂，每道伸臂本身刚度不大 每层设置刚度较大的连接内筒和外柱的框架大梁

3.4.3 伸臂的结构形式和连接
一般采用钢桁架 伸臂与内筒或外柱的刚性节点不宜一次拧紧到 位，以适应筒和柱的竖向变形差异，避免产生 次应力。

3.4.2 设置伸臂的效果和概念
设置伸臂的主要目的：增大外柱的轴力，从而 增加外框架抗倾覆力矩，增加抗侧刚度，减小 侧移。一般框架-核心筒结构加伸臂可减少位移 15％～20％；而筒中筒结构效果不明显，大约 仅有5％～10％。伸臂的作用原理与框筒密柱 深梁的作用相似。 设置伸臂的效果：一道伸臂的减小侧移的效率 最高，而多道伸臂减小侧移的总量加大，但效 率降低。

伸臂结构的设计概念： （1）在筒中筒结构中，框筒主要依靠密柱深梁使翼 缘框架各柱均匀受力，结构抗侧刚度很大，伸臂的 作用与此重复，设置伸臂的作用相对较小，反而带 来柱沿高度内力突变的不利后果，因此在筒中筒结 构中，一般不再设置伸臂。 （2）当采用框架－核心筒结构时，一般在非地震区 或烈度不高的地震区，由风荷载控制结构设计时， 用设置伸臂方法增加结构抗侧刚度和减小位移是较 好的方案选择。在中等地震和强震地区，则应该做 方案比较，要看层间位移是否满足规范和规程要求， 相差多少，慎重选择伸臂的刚度和数量。如果不加 伸臂的结构层间侧移已能满足规范和规程的要求， 则不必设置伸臂，例如大连远洋大厦，就没有设置 伸臂。详见42页图2-17

3.7 底部大空间剪力墙结构的设计概念和转 换层 3.7.1框支剪力墙 框支转换梁－拉弯构件 转换构件 托梁－转换梁 托梁上部一定高度剪力墙 震害揭示：凡是采用框支剪力墙结构而 来作特殊处理者，在大地震中均遭受严 重破坏。

3.7.2 底部大空间剪力墙结构的设计概念

1.不允许将全部或大部分剪力墙设计成框支，必须有一 定数量上下贯通的剪力墙，这是震害总结出的经验。 加强框支层刚度，控制转换层上下层刚度比 底部－层框架时，采用剪切刚度比：
3.1.1框架－剪力墙（筒体）结构

框架－水平荷载－剪力型变形
通过刚性楼板协同工作 弯剪型 剪力墙－水平荷载－弯曲型变形


框架－剪力墙在协同工作中的表现可以用刚度特征值λ来评价
λ＝
H
Cf EI w
λ <1 剪力墙刚度大于框架，呈现剪力墙结构特征 λ >6 剪力墙刚度远小于框架，呈现框架结构特征 1< λ <6 框剪结构

（1）伸臂利用自身抗弯刚度大的特点，在结构侧移 时，使一侧的柱拉伸，另一侧柱压缩，柱承受较大 轴力，增加外柱抵抗倾覆力矩的能力。 （2）伸臂使内筒产生反向约束弯矩，减小内筒弯 矩，同时减小整体侧移。 无论采用“平板”或“肋梁”楼盖均可增大中柱轴力， 但“肋梁楼盖”连接内筒与外柱的大梁对增加中柱 轴力效果不明显，因此，设置伸臂后可减小次梁高 度，提高建筑净空。 伸臂的不利影响：结构内力沿高度突变，不利于抗 震，对外柱尤为不利。
因为框架－核心筒是高层结构中应用较广的结构 形式，在设计中应注意以下问题: 1)框架－核心筒结构内力分配的特点是外框架 承受的剪力和倾覆力矩都较小。在钢筋混凝土 框架－核心筒结构中，外框架构件截面不宜过 小。 2)与筒中筒结构不同，框架－核心筒结构的抗 扭刚度较差，因此内筒布置偏离中心的影响较 大，会使水平荷载作用下的扭转增加。框架－ 核心筒结构应注意扭转问题，提高抗扭刚度和 抗扭承载力。 3)框架－核心筒结构中钢筋混凝土实腹筒是主 要的抗侧力部分，承载力和延性要求都应更高， 抗震时要采取提高延性的各种构造措施。

3.4.4 环向构件
周边封闭桁架起到环箍作用 协调周围各柱的变形，减小变形差，减小稀柱 剪力滞后效应

3.4.5 腰桁架和帽桁架
腰桁架 环向封闭桁架 环向构件 帽桁架 顶部刚性桁架 伸臂 腰桁架和帽桁架主要作用是减小内筒和外 柱竖向变形差，与伸臂或环向构件并无明显区 别。

3.5 筒中筒与Байду номын сангаас架－核心筒及框－筒－伸臂 结构设计概念比较

3.6 框架和框筒结构的转换层
3.6.1 上下柱在同一平面内转换 间距小的上柱转换成间距大的下层柱 特点：柱在同一平面，相对较简单，受力明确 转换层上下刚度相差不大 转换构件：实腹大梁，平面桁架

3.6.2 上下柱不在同一平面内的转换
立面收进，柱沿竖向柱网改变 转换构件（1）斜撑式转换构件 （2）斜柱 （3）转换块：从配筋实质看是拉 压杆机构（用于柱沿立面内收）

框架－核心筒结构的楼板内可以布置大梁也可以 不布置大梁。但是建筑周边的柱与梁必须刚接形 成框架。 框架－核心筒－伸臂结构中，要求在平面上伸臂 对称布置，一般情况下在两个方向同时设置；但 是有时也可只在一个方向设置伸臂。 伸臂一端与外柱连接，另一段与内筒连接，必须 与同方向的剪力墙对齐（布置在两个方向剪力墙 的交汇处），这样才有可能使伸臂中的钢构件或 混凝土构件的主要钢筋贯通剪力墙，以便剪力墙 承受伸臂传来的弯矩和剪力。
G2 A2 H 1 γ= × = G1 A1 H 2 G 2 A2 H2
G1 A1 H1
底部多层框架时，采用剪弯刚度比：
Δ1 H 2 H1 θ1 γe = = = Δ2 Δ 2 H1 θ2 H2
Δ1
采用空间三维整体分析软件时，可以从计算结果 中取出以下参数来分析转换层上下刚度比，这比 用规范附录中的简化方法精确可靠 (1)转角比（剪弯刚度比）抗震时控制在0.7~1.4
3.2框架－核心筒与板柱－筒体结构
前者是双重抗侧力体系，后者不是。 板柱－筒体结构设计要点： 1.限制高度 2.周边布置框架梁 3.弱框架（板带与柱形成的框架）承担20％基 底剪力，核心筒承担全部剪力 4.如有中柱，中柱仅承担竖向荷载，但必须考虑 p-Δ效应

3.3框架－核心筒－伸臂结构的受力和变形性能 超高层（一般B级高度）框架－核心筒结构为 控制结构侧移在内筒与外柱之间设置由一层或 数层高的桁架、空腹桁架组成的刚性梁，称为 伸臂。 伸臂的作用原理：

常用双重抗侧力体系： 框架－剪力墙（筒体） 框架－核心筒 筒中筒 纯框架和剪力墙结构以及板柱－剪力 墙结构均不是双重抗侧力体系。当然，实 际工程中可以考虑填充墙对结构初始刚度 的功献，以及在遭遇地震初期填充墙破坏 造成结构刚度变小，地震作用会减小，从 概念上填充墙可视为框架结构第一道抗震 防线。