钢－混凝土组合框架核心筒结构取得成果

    由北京市科委、北京市规委、北京LG大厦发展有限公司、北京市建筑设计研究院资助，北京市建筑设计研究院、同济大学、北京工业大学完成的“钢－混凝土组合框架―核心筒结构设计、试验和研究”课题，经北京市科委组织专家鉴定：该课题研究成果为钢—混凝土组合框架—核心筒结构在8度抗震设防区的应用提供了依据，可以作为进一步完善和修订现行设计规范的依据。研究成果达到国际先进水平，部分成果处于国际领先地位。
　　
    该课题主要完成人：侯光瑜、陈彬磊、吕西林、赵均、卢文胜、苗启松、陈向东、赵斌、刘向阳、黄嘉、陆承康、张美励、李检保、王松涛、叶彬等。

    钢―混凝土组合框架―核心筒结构是近年来迅速发展的一种结构体系，与钢筋混凝土结构相比，具有结构自重轻、建筑使用面积大、施工周期短、基础造价低等优点。但由于缺乏充分的试验依据以及高烈度地震区成熟的工程实践，国内外工程界对这种结构的抗震性能没有形成统一认识，因此，这种结构体系多用于非抗震设计和低烈度地震区。为在高烈度区推广使用该体系，该课题从1998年起结合实际工程，系统地研究此类结构在8度强震区的整体抗震性能以及相关的关键性节点的抗震性能。课题的主要成果：

    为改善核心筒剪力墙的延性，该课题在结构设计中有目的地在核心筒内设置钢骨，并作为剪力墙抗震设防的第二道防线，防止剪力墙在罕遇地震作用下因墙体混凝土严重开裂后竖向承载力受损而产生的连续破坏。通过1∶20的结构模型模拟地震振动台试验，筒体没有出现明显的钢筋压屈、混凝土崩落现象，显示出良好的承载和变形能力，结构整体性保持良好。与理论分析结果基本吻合，表明了这种结构体系通过合理设计和构造可以用于高烈度地震区。在罕遇地震作用下，结构模型层间位移角虽已达1/102，但结构破坏现象并不严重，无倒塌趋势，说明结构仍有很强的变形能力，因此，核心筒内设置钢骨后，此类结构的最大适用高度可以突破150m的限值。

    该课题对6个比例为1∶3（1∶2）的圆形钢骨混凝土框架柱－钢梁节点进行了低周反复荷载试验，首次提出了圆形钢骨混凝土柱－钢梁节点核心区抗裂计算公式、受剪承载力计算公式、框架梁截面宽度小于0.4倍圆形柱直径时节点核心区的有效截面面积的计算公式，填补了国内外现行设计规范中的空白。

    该课题对钢桁架与混凝土墙平面外的单剪板连接，进行了不同厚度单剪板和不同直径高强螺栓10种组合的静力荷载试验，试验和分析表明了钢桁架与剪力墙间的连接存在约束弯矩。根据理论分析，结合试验数据，在国际上首次提出了钢桁架与剪力墙平面外单剪板连接约束弯矩计算公式。

    该课题对埋入混凝土墙内的四种不同构造形式的6个比例为1∶2的预埋件，进行了平面外低周反复荷载试验，试验结果表明：传统的栓钉锚固预埋件发生了影响剪力墙承载力的开裂，栓钉出现滑移现象，不应用于有抗震设防要求的主要承重构件的连接；钢板与预埋钢骨柱焊接的连接件具有较好的抗震性能，耗能和延性都较好，适用于有抗震设防要求的关键部位。

    该课题在国内首次进行了梁柱交界处设置柱面承压板（FBP）的试验，并应用于工程实践，改善了节点核心区抗震性能。

    该课题提出的在核心筒内设置钢骨，加强剪力墙延性的措施已被纳入北京市规委批准的《北京市建筑设计技术细则》条例中。

    目前，在北京8度强震区已有多栋建筑物采用本课题的研究成果，取得了很好的经济效益。