框架核心筒的设计特点及应用

孙丹 董鹏聪

摘要：框架-核心筒结构是由核心筒与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构，这一结构形式有利于结构的受力，从而提高高层建筑物抗震性能。框架-核心筒结构是目前国际超高层建筑中采用的主流结构形式，在超高层建筑中有着广泛的应用。因此对其设计特点进行研究具有重大的现实意义。本文首先介绍了框架-核心筒结构的技术特点，并分别从核心筒、框架、平面布置、连梁和构造要求几方面详细阐述了框架-核心筒结构设计要点，对其设计应注意的问题进行了说明。最后详细阐述了框架核心筒结构在超高层建筑中的应用。

关键词：框架；核心筒；技术；超高层；抗震

Abstract: the framework - core tube structure is the core barrel and peripheral dilute column frame composed of high-rise building structure, the structure is beneficial to the stress of the structure, so as to improve the seismic performance of high-rise buildings. Frame - core tube structure is the tall building in the international mainstream structure form, in ultra-high buildings in a wide range of applications. Therefore the design features of the research has important practical significance. This paper first introduces the frame - core tube structure of the technical characteristics, and separately from the core barrel, frame, plane layout, even the beam and structural requirements aspects in detail the framework - core tube structure design, the design problems should be paid attention to are illustrated. The last detail the framework core tube structure in the application of tall building.

Keywords: frame; The core barrel; Technology; Tall; seismic

中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

一、框架-核心筒结构技术特点分析

框架-核心筒结构是利用楼梯建筑内的电梯井道、通风井、公共卫生间等构建中央核心筒，同时采用外围框架形成框架核心筒结构。这一结构形式有利于结构的受力，以此提高了楼体结构的抗震性。受力特点类似于框架-剪力墙。框架-核心筒结构是目前国际超高层建筑中采用的主流结构形式，而且该结构还能够提高楼体内部的空间、提高空间利用率。框架-核心筒结构的应用利用了核心筒的抗侧向刚度以提高楼体的抗震性能。框架结构更多的承担竖向荷载与少部分水平荷载。框架-核心筒的结构优势在现代超限高层设计中有着重要的应用，这一结构能够利用自身优势在楼层增加的过程中减少框架水平荷载的承担比重，实现建筑使用面积的增加，提高城市土地利用率、提高建筑工程建设投资效益。框架-核心筒结构的优势使得其在现代超限高层建筑中有着极为重要的应用，是目前超高层建筑设计的主流结构形式。

二、框架-核心筒结构设计要点

（一）核心筒的设计

1、核心筒宜贯通全高。筒体高度≥全高的1/12时，位移基本能满足规定。当有其他剪力墙时，筒体宽度可以更小些。

2、筒体角部不宜开洞，不可避免时，筒角内壁至洞中距离≥500mm和墙厚度。

3、简体外墙厚度≥层高的1/20及200mm，一、二级抗震时≥层高的1/16及200mm。

4、核心筒的连梁宜配制交叉暗撑或交叉钢筋，提高连梁延性。

（二）框架的设计

为控制结构的周期和位移．在核心筒截面基本确定的情况下，墙加大粱，可有效增加结构的抗侧刚度。但当柱与核心筒相距较远时，要综合考虑粱高与楼层净空的关系。

柱截面尺寸的变化与核心筒墙厚的变化错开。

采用型钢砼柱时，可有效控制柱的截面尺寸。

（三）框架-核心筒的平面布置

1、核心筒宜贯通建筑物全高。核心筒的宽度不宜小于筒体总高的1/12，当简体结构设置角筒、剪力墙或增强结构整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。

2、核心筒的周边宜闭合，楼梯、电梯间应布置混凝土内墙；核心筒应具有良好的整体性。

3、核心筒外墙的截面厚度不应小于层高的1/20及200mm，对一、二级抗震设计的底部加强部位不宜小于高层高的1/16及200mm。不满足时，应按本规程计算墙体稳定，必要时可增设扶壁柱或扶壁墙；在满足承载力要求以及轴压比限值时，核心筒内墙可适当减薄，但不应小于160mm。

4、核心筒外墙较大的门洞宜上下竖向连续布置，以使其内力变化保持连续性。

（四）核心筒外墙的连梁设计

核心筒外墙的连梁纵筋计算超筋有时是不可避免的。《高规》对连梁超筋有专门的处理措施，而且研究文献也不少，但计算模型的选取也是重要因素之一。《高规》规定，跨高比小于5时按连粱考虑，即连梁属于深弯粱和深梁的范畴。其正截面承载力计算时，巳不能按杆系考虑。剪力墙连梁可配置交叉暗撑，作为连系各墙肢单元共同抵抗水平力的重要构件，剪力墙连梁交叉暗撑的设置对于保证连粱“强剪弱弯”性能和改善结构延性有着重要作用。对非底部加强部位剪力墙的边缘构件也进行了加强处理，以满足“多道抗震防线”和“强墙弱梁”的要求。

（五）框架核心筒的构造要求

1、筒体墙的加强部位、边缘构件的设置以及配筋设计，应符合《高规》的有关规定。抗震设计时，框架一核心筒结构的核心筒和筒中筒结构的内筒，应按《高规》规定设置约束边缘构件或构造边缘构件，其底部加强部位在重力荷载作用下的墙体轴压比不宜超过《高规》规定。

2、简体结构的楼盖外角宜设置双层双向钢筋，单层单向配筋率不宜小于0.3％，钢筋的直径不应小于8mm，间距不应大于150 m，配筋范围不宜小于外框架(或外筒)至内筒外墙中距的1/3和3m。

三、框架核心筒结构设计中应注意的问题

1、抗震验算时不同的楼盖及布置(整体性)决定了采用刚性、刚柔、柔性理论计算。抗震验算时应特别注意场地土类别。8度超过5层有条件时，尽量加剪力墙，可大大改善结构的抗震性能。框架结构应设计成双向梁柱刚接体系，但也允许部分的框架梁搭在另一框架梁上。应加强垂直地震作用的设计，从震害分析，规范给出的垂直地震作用明显不足。