对框架-核心筒结构平面布置的理解和探讨

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一些国外规范规定的框架梁的高跨比见表 1，2。对比 可见，我国规范规定的高跨比下限 1/18，比国外规范要严的 多。在选用时，上限 1/10 适用于荷载较大的情况，当设计 人确有可靠依据，且工程上有需要时，梁的高跨比也可小于 1/18。
我院设计的北京金地中心工程为满足建筑净高的要求，
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程师。代表作有王府井百货大楼、新侨饭店和西苑饭店等。
（上接 10 页）填写增大系数（图 2）。 5 地震作用方向
《异形柱规程》第 4.2.4 条规定：一般情况下，应允许 在结构两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验 算，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担，7 度（0.15g）和 8 度（0.2g）时尚应对与主轴成 45°的方向进
而配置纵向受压钢筋可以减小 x 值，且可以提高截面的 延性。且纵向受压钢筋配置越多，截面延性越好。1961 年 出版的《高层钢筋混凝土建筑的抗震设计》（Design of
Multistory Reinforced Concrete Building for Earthquake Motions），是美国抗震设计方面的经典著作，其作者 Blume 和 Newmark 均为当时抗震设计方面的权威（40 多年后的 2005 年的美国混凝土规范还将此书列为主要参考书之一）。 在此，列出该书给出的 5 根梁的弯矩-曲率试验结果，见图 1。 可以看出，随着梁受拉纵筋配筋率的提高，试件延性逐渐降 低，试件 T4La 的配筋率高达 1.9%，已是脆性破坏。但在试 件 C4xna 中，由于配置了足够的受压钢筋（约为受拉钢筋 的 50%），即使配筋率高达 1.9%，延性仍很好。据此试验及 其后一些验证试验，美国规范规定，抗震设计时，在梁端截 面上，受压钢筋应不少于受拉钢筋的 50%。
结构体系 截面形式
二级
抗震等级 三级
四级
L形
0.50
0.60
0.70
框架结构
T形
0.55
0.65
0.75
+形
0.60
0.70
0.80
L形
0.55
0.65
0.75
框架-剪力墙
T形
0.60
0.70
0.80
结构
+形
0.65
0.75
0.85
由表 6.2.2 可见，异形柱轴压比的限值与截面形式有关， 目前程序还不能根据不同的截面形式判断轴压比是否超限， 需要设计人员人工判断。
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建筑结构.技术通讯 2007 年 9 月
对框架-核心筒结构平面布置的理解和探讨
程懋堃 张燕平 沈 莉
（北京市建筑设计研究院 北京 100045）
最近《建筑结构.技术通讯》上，有一些讨论对框架-核 心筒结构平面布置的看法，对此作者也提出一些自己的看 法，在此提出与原文作者及读者共同商榷。
1．原文中指出，为减小框架-核心筒结构的剪力滞后现 象，提高结构中间柱子的轴力，建议尽可能在外框架与核心 筒间加设大梁，以增加抗侧刚度，使外柱内力也较均匀，这 种思路是可以理解的，但是在实际工程中是很难实现的。目 前一般建筑功能为办公楼的框架－核心筒结构，内筒与外框 架的距离通常在 8m 以上，由于设备管线会布置在核心筒周 围的上空，做大梁会严重影响建筑对净高的要求。所以在外 框架与核心筒间加设楼面大梁的方法不太实用。
(1)剪压比。考虑地震作用组合的框架梁，当跨高比大 于 2.5 时，其截面组合的剪力设计值应符合 V≤0.2fCbh0/γRE， 此条件一般较易满足。
(2)梁端混凝土受压区高度。《混凝土规范》11.3.1 条指 出，在计算中，计．入．纵．向．受．压．钢．筋．的梁端混凝土受压区高度 应符合下列要求：一级抗震等级时，x≤0.25h0；二级抗震等 级时，x≤0.35h0。
(3)梁的挠度应满足现行《混凝土规范》第 3.3.2 条的规 定。在核算梁挠度时，可使用该条的注解，即可以利用施工 时模板的合理起拱的有利条件，使得梁的截面高度减小后， 其挠度还能符合规范要求。现在有一些计算软件，为编程方 便，将楼面 T 形梁简化为矩形梁，需在计算挠度时注意。
(4)梁裂缝验算依据现行《混凝土规范》表 3-3-4 的规定。 处于一类环境时，梁最大裂缝宽度限值 ωlim=0.3mm，对于 年平均相对湿度小于 60%的地区，如华北、东北、西北等干 旱地区，最大裂缝宽度限值可采用 0.4mm（符合规范要求）。
注：b 为梁宽，d 即 h0，fc′为混凝土圆柱体试件抗压强度，约折合 C15～ C20，ρ及ρ′为纵向受拉及受压钢筋的配筋率，ƒy 及 ƒy′为纵向受拉及受 压钢筋的屈服强度，约为 300～400MPa。
图 1 弯矩-曲率关系曲线 (5)规范规定抗震设计时，梁端纵向受拉钢筋的配筋率 ρ≤ 2.5%。美国混凝土规范 ACI318-05 第 21 章规定受弯构 件的配筋率不超过 2.5%，解释如下：“限制配筋率不超过 2.5%，主要是避免钢筋过于密集。次要方面，是限制常用截 面主梁的剪应力”。可见配筋率 2.5%的限制与抗震设计并无 太多直接关系，从前文可知，受压钢筋对梁延性的提高有所
图 3 输入“斜交抗侧力构件方向附加地震数”和相应的角度
行补充验算。SATWE 和 TAT 程序中应输入“斜交抗侧力构 件方向附加地震作用数”和相应的角度（图 3）。 6 异形柱轴压比的计算
《异形柱规程》6.2.2 条规定：抗震设计时，异形柱的 轴压比不宜大于表 6.2.2 规定的限值。
表 6.2.2 异形柱的轴压比限值
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贡献，按规范要求配足受压钢筋后，受拉钢筋的配筋率略大 于 2.5%应该也是可以的。另外在设计中，当梁端的纵向受 力钢筋配筋率大于 2.5%后，可以在梁端水平加腋，通过增 大局部断面来解决超筋的问题。
通过以上 5 个条件的分析和工程实践，可以说明一般不 必用宽扁梁来解决梁截面高度较小的问题。
4．预应力的使用使工程造价加大，且工期较长，一般 不轻易采用。我院对于跨度 8～8.4m 的框架梁，截面采用 400×500 的工程实例很多。如金地中心工程，采用框架间加 设 1～2 根次梁来减小框架梁承受的竖向荷载，见图 2，结 构高跨比可取到 1/22～1/23。
2．关于《高规》第 9.1.6 条规定，核心筒或内筒的外墙 与外框架柱间的中距，抗震设计时大于 10m，宜采取另设内 柱等措施。我们认为现在科技的进步，已有较多手段可以保 证大跨度情况下楼层净高的问题，故在有可靠依据情况下可 不受此限制(美国的写字楼外墙与内筒之常用距离为 40 英 尺，约为 12.2m)。
A、B 塔两端简支的钢筋混凝土楼面次梁截面宽×高分别为 500×600，跨度（梁中到墙中）分别为 12.245m，10.075m， 高跨比分别为 1/20.4，1/22.4。后者经过相应的足尺构件试 验，结果表明该梁的强度、裂缝宽度及挠度均满足规范要求， 到目前为止，该梁的施工后性能良好。
3．原文中建议采用宽扁梁，我们认为这并不能有．效．地． 减少梁的截面高度，而且宽扁梁自重较大，不利于抗震。决 定梁截面高度有以下几个条件：
美国 ACI318-05 规定的梁高度
表1
支承情况
简支梁续 一端连续梁
两端连续梁
高跨比
1/16
1/18.5
1/21
注：表中数据适用于钢筋屈服强度为 420MPa 时；配其他钢筋时，
应乘以（0.4+fyk/700）。
新西兰 DZ3101094 规定的梁高度
表2
钢筋强度（MPa） 简支梁
一端连续梁
两端连续梁
《高规》规定主梁结构可按（1/10–1/18）Lb 确定，Lb 为主梁计算跨度，但是随着近年大量兴建的高层建筑对层高 的要求，国内一些设计单位已大量设计了梁高较小的工程， 对于 8m 左右的柱网，框架主梁截面高度为 450mm 左右， 宽度为 350～400mm 的工程也较多（高跨比为 1/17.8）。
图 2 次梁方案
图 Baidu Nhomakorabea 预应力空心楼板方案
5．对于层高较小(如小于 3.6m)，我院经常采用预应力
空心楼板的平面布置方案（见图 3）。这样既能满足承载力
和变形的要求，又能减轻结构自重，减少地震作用，跨度可
达 14m。
第一作者简介
程懋堃，全国设计大师，1930 年生于南京，1950 年毕业于
上海交通大学土木工程系。北京市建筑设计研究院顾问总工