南宁市建筑设计研究院有限公司 广西南宁 530002
摘要：本文介绍了框架-核心筒结构的概念，同时以某22层框架-核心筒写字楼为例，利用PKPM软件，通过对其进行有限元建模、结构自振特性和时程分析探讨该建筑结构的抗震性能。实验表明：该建筑结构震时自振周期、振型、楼层位移、层级位移角和基底最大剪力均符合《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》，即满足抗震设计要求。
关键词：框架；核心筒；抗震
前言：随着我国现代化建设的不断推进，高层、超高层建筑项目逐渐增多，一方面促进了国内建筑技术水平的发展，另一方面也对国内高层建筑结构抗震设计提出了新的挑战。框架-核心筒是我国高层建筑设计中常用的结构形式，具有空间整体性好、布置灵活和抗侧刚度好等优势。本研究以工程实例为例，探究框架核心筒结构抗震性能，给结构设计提供一些参考。
1框架-核心筒结构概述和类型
1.1框架-核心筒结构概述
框架-核心筒结构是指由外围梁柱的框架结构与中心筒体共同组成的结构体系，简单来讲，框架分布在四周，结构中间通过一定数量的剪力墙围合成一个筒体。外围框架结构体系中周边柱距一般为8-12m，核心筒贯穿建筑全高布置，且尽量布置在结构正中央，短边长度不宜小于筒高的十二分之一[1-2]。
1.2框架-核心筒结构类型
框架-核心筒结构体系有三种，分别是钢筋混凝土结构、钢结构和混合结构，其中钢筋混凝土结构主要是钢筋混凝土（RC）框架-RC核心筒；钢结构可划分为钢结构-内钢框筒和钢框架-内钢支撑架；混合结构可划分为钢框架-RC核心筒、钢骨混凝土框架-RC核心筒和钢管混凝土柱-钢或RC梁-RC核心筒[3-4]。
2框架-核心筒结构抗震性能分析
2.1工程概况
工程案例选取某地一22层框架-核心筒写字楼，地上部分层高分别为4.4m（一层-二层）和4m（三层-二十二层），地下部分层高分别为5.5m（地下一层）和4m（地下二层），建筑高度89m，标准设防类，安全等级为二级，建筑场地类别为Ⅱ类，抗震设防烈度为6度，结构抗震等级为框架三级，核心筒二级。
2.2有限元计算分析模型
为更好地探讨工程结构抗震性能，研究期间通过工程施工技术标准和人工实验计算出工程荷载的取值及其重要参数，统计如下表1所示：
表1活荷载取值统计表（单位：KN/m2）
重要参数方面，横活荷载计算信息采用施工模拟；风荷载效应放大系数与建筑高度相关，一般建筑高度不小于60m时，取值1.1；确定“规定水平力”采用楼层剪力差法；计算振型数应保证其数值为3的整数倍，但不能超过层数的3倍，此处设置为15；砼框架抗震等级为三级；周期折减系数依据《高层建筑混凝土结构技术规程》中对非承重墙体的规定，取值0.85；偶然偏心情况以边长为准，即X方向上0.05，Y方向上0.05；
2.3结构自振特性
（1）周期和振型
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）中规定A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、混合结构高层建筑和复杂高层建筑不应超过0.85，本工程为A级高度高层建筑。下表2是研究期间统计的工程结构自振周期及其振型。
表2结构自振周期及其振型
选取上表中前三行数据进行分析可知工程结构中第一振型、第二振型和第三振型分别是侧动振型、侧动振型和扭转振型，符合常规要求。利用扭动第一周期除以平动第一周期可得出周期比，计算数值为0.8779<0.9，符合规范不大于0.9的要求。
2.4时程分析结果
利用PKPM软件对工程结构进行弹性时程分析，首先通过软件地震波功能得出工程地震人工波和天然波的组合，其次对其进行弹性时程分析，得出工程结构在各地震波作用下的最大楼层剪力和最大层间位移角，并与振型分解反应谱法得到的结果进行对比分析，统计如下表3所示。
表3时程分析和规范CQC法的基底剪力结果统计
由上表可知，X方向上时，天然波2作用下结构最大层间位移角和基底最大剪力最大，天然波1作用下结构最大层间位移角最小，人工波作用下结构基底最大剪力最小。而且地震方向是X和Y方向时，地震波平均值的基底最大剪力比CQC基底最大剪力大。
结论
本研究围绕工程实例，通过有限元分析法计算、分析工程结构抗震性能，计算分析得出周期比为0.8779<0.9，满足相关规范要求，最大层间位移角为0.00028<0.0001，同样满足规范要求，结合时程分析可知，该工程结构符合国家抗震设计要求。
参考文献：
[1] 胡凯，李庆武，蒋瓅，等.某超高层框架-核心筒结构抗震性能化设计研究[J].建筑结构，2018，048（003）：101-105.
[2] 曾繁良，黄炎生，周靖.钢管混凝土柱排架-核心筒结构抗震性能研究[J].振动与冲击，2020，v.39；No.368（12）：195-202.
[3] 任重翠，肖从真，徐培福.墙体受拉对框架-核心筒结构抗震性能的影响[J].建筑结构，2019，v.49；No.513（21）：27-33.
[4] 杨嘉琪，雷浩.基于连接形式的超高层框架-核心筒结构的抗震性能分析[J].粉煤灰，2018，002（001）：39-40，48.