钢筋混凝土核心筒—钢框架结构

    　钢筋混凝土核心筒—钢框架结构中，砼芯筒主要用于抵抗水平侧力。由于材料特点造成两种构件截面差异较大，钢筋混凝土核心筒的抗侧向刚度远远大于 钢框架，随着楼层增加，核心筒承担作用于建筑物上的水平荷载比重越大。钢框架部分主要是承担竖向荷载及少部分水平荷载，随着楼层增加，钢框架承担作用于建 筑物上的水平荷载比重越小，由于钢材强度高，可以有效减少柱体截面，增加建筑使用面积。
   　过于增强核心筒刚度而形成弱钢框架结构体系，会造成在强震作用下，混凝土墙体开裂，结构整体抗侧向刚度迅速下降，而钢框架结构部分承担水平荷载的比重迅速增加，超越钢框架承载能力，脱离结构设计人员设计预想，其破坏是很严重的甚至倒塌。
    　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。关于密柱框架-核心筒结构的分析可 以看看方鄂华教授的相关文章，其深得林同炎的结构精髓，值得一读再读（不是林同炎的文章不好，而是其文章太美国化了，远不如方鄂华的中国化文章读起来舒 服）。
   　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，只怕现在很多情况下甲方容不得你做这些。