核心筒

　　簡介

　　核心筒有鋼筋混凝土密柱組成的束筒空腹式和鋼筋混凝土剪力墻式的實腹式核心筒。

　　鋼筋混凝土核心筒—鋼框架結構中，混凝土芯筒主要用于抵抗水平側力。由于材料特點造成兩種構件截面差異較大，鋼筋混凝土核心筒的抗側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構體系，會造成在強震作用下，混凝土墻體開裂，結構整體抗側向剛度迅速下降，而鋼框架結構部分承擔水平荷載的比重迅速增加，超越鋼框架承載能力，脫離結構設計人員設計預想，其破壞是很嚴重的甚至倒塌。

　　抗震設計

　　在美國這種結構體系被認為是不適宜用于地震區高層建筑的，因為已有工程曾經發生過在地震中倒塌中國館核心筒的實例;日本整個國家處于高烈度地區，這種結構體系受到很大限制，若建造45米以上的鋼筋混凝土核心筒—鋼框架結構，需嚴格審批做針對性研究，謹慎實施。從兩國的態度上來看，在高烈度地震區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，該結構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，較純鋼框架結構容易滿足層間位移限制要求，在結構造價上也可獲得很好的經濟效益。

　　回到抗震設計上，我國高層規范里要求：鋼框架-鋼筋混凝土筒體結構各層框架柱所承擔的地震剪力不應小于結構底部總剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的較小值。與之對應的混凝土框架-剪力墻結構的要求：各層框架柱所承擔的地震剪力不應小于結構底部總剪力的20%核心筒綁扎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本屬于七度設防，從政治需要定為八度設防，所以我國的規范從經濟適用的角度出發，還是對這種結構給予支持態度的，不過作為設計人員要了解這種結構的特點，根據所在地區的情況針對設計。我國規范屬于強制性文件，其中很多條款也是社會利益集團博弈的結果，從公開的文件和言論來看，即使是高鋼規、高層規、抗震規的主編人員對這種結構體系也存在一定分歧。

　　如果外圍鋼架柱采用密柱方案，即采用內鋼筋混凝土核心筒—外鋼框架密柱筒中筒結構，可以有效的增加鋼框架抗側向剛度，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高度和壓應力，減少混凝土發生剪壓脆性破壞，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，采用鋼筋混凝土核心筒—鋼框架結構方案，可以有效地設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，設計時可以根據工程特點，有針對性地設計鉸接節點，減少建筑物整體抗側向剛度，合理分配芯筒和框架之間的抗側力剛度比;也可以設置弱剛接節點，即在正常適用狀態下和風荷載控制狀態下，節點為剛性連接，保持整體抗側向剛度;當強震來臨時，使該節點主動形成鉸節點，放松結構剛度，降低地震作用。當然做到這一點需要對結構進行多次設計，滿足各種工況需要，只怕很多情況下甲方容不得你做這些。

　　核心筒結構

　　1、 核心筒宜貫通建筑物全高。核心筒的寬度不宜小于筒體總高的1/12，當筒體結構設置角筒、剪力墻或增強結構整體剛度的構件時，核心筒的寬度可適當減小。

　　2、核心筒應具有良好的整體性，并滿足下列要求：

　　(1)墻肢宜均勻、對稱布置;

　　(2)筒體角部附近不宜開洞，當不可避免時，筒角內壁至洞口的距離不應小于500mm和開洞墻的截面厚度;

　　(3)核心筒外墻的截面厚度不應小于層高的1/20及200mm，對一、二級抗震設計的底部加強部位不宜小于層高的 1/16及200mm，不滿足時，應按本規程附錄D計算墻體穩定，必要時可增設扶壁柱或扶壁墻;在滿足承載力要求以及軸壓比限值(僅對抗震設計)時，核心筒內墻可適當減薄，但不應小于160mm;

　　(4)筒體墻的水平、豎向配筋不應少于兩排;

　　(5)抗震設計時，核心筒的連梁，宜通過配置交叉暗撐、設水平縫或減小梁截面的高寬比等措施來提高連梁的延性。

　　3、抗震設計時，各層框架柱的地震剪力應參照本規程第8.1.4條的規定予以調整。

　　4、框架/核心筒結構的周邊柱間必須設置框架梁。

　　5、核心筒連梁的受剪截面應符合本規程第9.3.6條的要求，其構造設計應符合本規程第9.3.7～9.3.8條的規定。