鋼－混凝土組合框架核心筒結構取得成果

    由北京市科委、北京市規(guī)委、北京LG大廈發(fā)展有限公司、北京市建筑設計研究院資助，北京市建筑設計研究院、同濟大學、北京工業(yè)大學完成的“鋼－混凝土組合框架―核心筒結構設計、試驗和研究”課題，經北京市科委組織專家鑒定：該課題研究成果為鋼—混凝土組合框架—核心筒結構在8度抗震設防區(qū)的應用提供了依據，可以作為進一步完善和修訂現(xiàn)行設計規(guī)范的依據。研究成果達到國際先進水平，部分成果處于國際領先地位。
　　
    該課題主要完成人：侯光瑜、陳彬磊、呂西林、趙均、盧文勝、苗啟松、陳向東、趙斌、劉向陽、黃嘉、陸承康、張美勵、李檢保、王松濤、葉彬等。

    鋼―混凝土組合框架―核心筒結構是近年來迅速發(fā)展的一種結構體系，與鋼筋混凝土結構相比，具有結構自重輕、建筑使用面積大、施工周期短、基礎造價低等優(yōu)點。但由于缺乏充分的試驗依據以及高烈度地震區(qū)成熟的工程實踐，國內外工程界對這種結構的抗震性能沒有形成統(tǒng)一認識，因此，這種結構體系多用于非抗震設計和低烈度地震區(qū)。為在高烈度區(qū)推廣使用該體系，該課題從1998年起結合實際工程，系統(tǒng)地研究此類結構在8度強震區(qū)的整體抗震性能以及相關的關鍵性節(jié)點的抗震性能。課題的主要成果：

    為改善核心筒剪力墻的延性，該課題在結構設計中有目的地在核心筒內設置鋼骨，并作為剪力墻抗震設防的第二道防線，防止剪力墻在罕遇地震作用下因墻體混凝土嚴重開裂后豎向承載力受損而產生的連續(xù)破壞。通過1∶20的結構模型模擬地震振動臺試驗，筒體沒有出現(xiàn)明顯的鋼筋壓屈、混凝土崩落現(xiàn)象，顯示出良好的承載和變形能力，結構整體性保持良好。與理論分析結果基本吻合，表明了這種結構體系通過合理設計和構造可以用于高烈度地震區(qū)。在罕遇地震作用下，結構模型層間位移角雖已達1/102，但結構破壞現(xiàn)象并不嚴重，無倒塌趨勢，說明結構仍有很強的變形能力，因此，核心筒內設置鋼骨后，此類結構的最大適用高度可以突破150m的限值。

    該課題對6個比例為1∶3（1∶2）的圓形鋼骨混凝土框架柱－鋼梁節(jié)點進行了低周反復荷載試驗，首次提出了圓形鋼骨混凝土柱－鋼梁節(jié)點核心區(qū)抗裂計算公式、受剪承載力計算公式、框架梁截面寬度小于0.4倍圓形柱直徑時節(jié)點核心區(qū)的有效截面面積的計算公式，填補了國內外現(xiàn)行設計規(guī)范中的空白。

    該課題對鋼桁架與混凝土墻平面外的單剪板連接，進行了不同厚度單剪板和不同直徑高強螺栓10種組合的靜力荷載試驗，試驗和分析表明了鋼桁架與剪力墻間的連接存在約束彎矩。根據理論分析，結合試驗數(shù)據，在國際上首次提出了鋼桁架與剪力墻平面外單剪板連接約束彎矩計算公式。

    該課題對埋入混凝土墻內的四種不同構造形式的6個比例為1∶2的預埋件，進行了平面外低周反復荷載試驗，試驗結果表明：傳統(tǒng)的栓釘錨固預埋件發(fā)生了影響剪力墻承載力的開裂，栓釘出現(xiàn)滑移現(xiàn)象，不應用于有抗震設防要求的主要承重構件的連接；鋼板與預埋鋼骨柱焊接的連接件具有較好的抗震性能，耗能和延性都較好，適用于有抗震設防要求的關鍵部位。

    該課題在國內首次進行了梁柱交界處設置柱面承壓板（FBP）的試驗，并應用于工程實踐，改善了節(jié)點核心區(qū)抗震性能。

    該課題提出的在核心筒內設置鋼骨，加強剪力墻延性的措施已被納入北京市規(guī)委批準的《北京市建筑設計技術細則》條例中。

    目前，在北京8度強震區(qū)已有多棟建筑物采用本課題的研究成果，取得了很好的經濟效益。