高层建筑框架核心筒结构设计

1、高层建筑框架核心筒结构设计框架一核心筒结构是现代高层建筑结构中较为常用的结构形式。该技术利 用外围梁柱形成框架受力体系，中间使用筒体。框架一核心筒结构能够使超限高 层具有较高的结构性能，提高建筑的稳定性、抗震性、安全性等使用性能。本文 就框架一核心筒结构在高层建筑设计中的应用进行了简要论述。标签： 高层建筑；框架核心筒；结构设计现代城市用地的紧张加快了高层建筑的应用与推广。在现代城市改建、扩建 过程中，高层建筑已经成为我国城市建筑设计中首选技术方式。在高层建筑的设 计过程中，框架一核心筒结构是较为常用的结构形式。通过框架一核心筒结构的 应用提高高层建筑的设计高度，实现高层建筑结构稳定性、安全性、抗震性等性 能目标。为了更好的发挥框架一核心筒结构优势、促进我国城市用地使用率的提一、高层建筑框架核心筒结构的概述框架核心筒结构是近十年来世界各国较普遍采用并且具有广阔发展前景的 一种重要高层建筑结构体系。这种体系通常是由中央核心筒与周边稀柱框架构 成。国外多采用钢结构，此时楼面多采用钢梁铰接支撑于周边钢柱、钢框架梁和 核心筒的钢柱、钢梁上，核心筒、钢柱多多采用钢-混凝土组合，楼板大多为压 型钢

2、板混凝土组合楼板。整个结构的侧移刚度来源于核心筒和周边的稀柱外框筒 的协同工作，若侧移刚度不够，常在设备层、避难层设外伸刚臂构成刚性加强层 或在周边布置支撑体系予以加强，其建筑高度已达100层、400m左右。它的优 点有利于减少工地劳动力，降低建造成本，加快施工进度；缺点是面广量大的楼 面梁铰接未能发挥其侧移作用。核心筒基本元素包括楼梯、电梯、前室、候梯厅、公共走道、管道井等，其 中楼梯，电梯、管道井根据规范限定和使用需求等原因，设计的数据基本趋于标 准化，而前室、候梯厅、公共走道等组成部分则由于关系到外立面形象，套型布 局的朝向、采光、通风等因素，决定了核心筒设计的品质，影响居民居住环境。二、高层建筑设计中框架核心筒结构设计要点国内多采用现浇钢筋混凝土结构，此时楼面多采用现浇钢筋混凝土梁刚接整 浇支撑于周边钢筋混凝土柱或钢混凝土组合柱、钢筋混凝土框架梁和钢筋混凝土 或钢混凝土组合的核心筒上，楼板多为现浇钢筋混凝土，整体结构的侧移刚度来 源于核心筒楼面梁周边框架柱，简称框筒结构，它与两边稀柱外框架协同工作， 此时结构的抗侧传力直接，充分发挥了楼面梁的刚度参与工作，克服了稀柱外框 筒的剪

3、力滞后效应，在超高层建筑高宽比较大时，也常在设备层、避难层另加设 外伸刚臂构成刚性加强层，对结构侧移刚度予以加强。这种结构体系使得建筑平 面分隔灵活，景观视野开阔，中央核心筒主要结合电梯、消防楼梯、卫生间、设 备管井等布置，且可随着建筑电梯数量的减小，在上部楼层适当减弱核心筒墙体， 进一步扩大有效的建筑使用面积。三、高层建筑框架核心筒设计重难点探究1、核心筒结构布置核心筒的设计对整个结构设计的经济合理性尤为重要，核心筒的尺度一般宜 取 H/10-H/12 ，即筒体的高宽比一般宜取 10-12 ，核心筒剪力墙的布置在满足剪 力墙轴压比和稳定的基础上，尽量弱化筒内剪力墙，加强核心筒外围剪力墙。筒 体厚度不宜取太厚，一般以 300-500mm 为宜，筒体的内分隔墙尽量对齐贯通， 其厚度可以适当减薄，筒内混凝土剪力墙厚度以 200-250mm 为宜，这是因为这 部分分隔墻对结构整体的刚度贡献不是很有效，墙薄可以减轻结构自重；同时它 又可以帮助筒体承受一部分垂直荷载、水平剪力和实现筒体的空间刚度。由于高 层建筑走道通常需要在核心筒外围剪力墙上设置嵌入式消火栓，同时位于风井部 位的剪力墙需要开洞让

4、风管穿行，所以核心筒外围剪力墙的开洞位置对于筒体的 完整性尤为重要，设计时应密切配合设备专业尽量避免在核心筒四角开洞或在核 心筒外墙水平方向连续开洞，在布置筒体墙体时，一是要保证筒体角部有足够的 转角翼缘，不宜小于2倍墙厚，不应小于500mm；二是筒臂门洞口的连梁尽量 设计成高度较大的强连梁，以保证筒体的空间刚度。2、外围框架结构布置外围框架柱网的布置往往由于受到建筑方案的制约，可调性很小，由于建筑 方案要求景观视野的开阔性，所以抽到了四角的外围框架柱，采用框架斜梁拉结。 采用单向次梁布置方案，一方面是因为相比井字梁方案单向次梁布置方案传力直 接，该布置方式减小了和核心筒相连的框架梁的受荷面积，使横向框架梁的截面 尺寸可以降至最低，有利于提高净空高度；另一方面考虑到可以利用次梁之间的 肋间隙布置暖通空调风机盘管，可进一步提高高层建筑的净空高度。对外围框架 梁由于没有设备管线穿行的限制，可采用相对较高的截面，有利于增加结构的抗 扭刚度，减小结构的周期比。3、剪力墙平面外对梁端嵌固作用的分析对于由于部分框架梁要支撑在核心筒外墙剪力墙平面外方向，剪力墙平面外 对梁端嵌固作用如何，设计标准和规

5、范也没有涉及。影响剪力墙平面外对梁端嵌 固作用的主要因素：墙平面外对梁端嵌固作用的有效长度、墙线刚度与梁线刚度 之比和墙在该层的轴压力等等。目前常用的计算分析软件虽然具有墙平面外刚度 分析功能，但未考虑墙平面外对梁端嵌固作用的有效长度，当遇到墙肢很长或筒 体墙肢空间刚度很大时，计算分析软件可能会高估了墙平面外对梁端的嵌固作 用，使得梁端负弯矩计算值大于实际值，墙边框梁截面宽度应不小于0.4 倍梁纵 筋锚固长度，墙边框梁截面高度略大于楼面梁截面高度；为保证梁正截面设计更 符合实际受力情况，梁端计算弯矩可以采用“二次条幅”方法，即分析计算时假定 梁端负弯矩调幅系数后，配筋时再局部手算调幅， “二次调幅”时，应综合考虑构件的刚度、内力重分布的充分性、裂缝的开展及变形满足使用要求。四、高层建筑框架核心筒结构构造加强措施1、对于底部 2 层局部通高部位，适当加强外围框架柱和核心筒外围剪力墙 截面尺寸及配筋；由于框架柱截面较大，下部部分楼层形成了极短柱，应采取设 置芯柱来提高框架柱延性；2、四角抽柱宜采用框梁拉结，适当加强四角外围框梁的通长配筋提高结构 的整体性；底部加强部位角部强体的水平和竖向分

6、布钢筋的配筋率均按 0.30%配3、底部加强部位以上核心筒角部墙体均设置约束边缘构件；核心筒外围连 梁均需设置对角斜筋或交叉暗撑；筒体角部楼板双层双向配筋，配筋率部小于 0.3%。总之，现代化的建筑设计要求更加合理、科学、舒适，要有较大的灵活的自 由空间，钢筋混凝土框架核心筒结构作为一种极具发展前景的结构体系很好地满 足了这一要求。在今后还会遇到各式各样的框架核心筒建筑工程，或存在平面不 规则，或存在竖向不规则，或二者兼有，但不管如何变化，只要我们抓住其核心 筒和外围框架设计的精髓，通过不断地和建筑、设备专业的密切配合调整，就一 定能做到更精细合理、安全经济。五、结束语我国城市发展建设过程中高层的建设需要以科学设计为基础。运用框架核心 筒结构的应用提高土地投资建设的经济性。在超限高层框架核心筒结构设计过程 中，针对框架核心筒结构特点以及高层设计需求，设计单位应遵循相关规定要求 以及设计规范开展设计工作。以科学的设计确保框架核心筒结构在高层设计的应 用、确保高层建筑的结构稳定性与抗震性。参考文献：1 阮林.带水平加强层的超高层结构的力学性能分析J.结构分析，2010 (14)：67-69.2 徐乔.高层建筑混凝土结构技术规程.北京：中国建筑工业出版社， 2010.高层建筑结构设计建议M.上海科学技术出版社，2010 (17)： 49-51.

《高层建筑框架核心筒结构设计》由会员cl****1分享，可在线阅读，更多相关《高层建筑框架核心筒结构设计》请在金锄头文库上搜索。