建筑框架－核心筒结构设计要点及其应用分析

周剑婷

摘要：框架-核心筒结构，作为有较强抗震能力的结构，被广泛应用于国际超高层建筑中，是超高层建筑结构中的主角。它是以核心筒为中心的高层建筑结构，外围是由稀（密）柱框架构成，在现实建筑工程中意义重大。本文就框架-核心筒结构的技术特点进行介绍，从核心筒、框架、平面布置等方面出发，具体阐述了建筑框架-核心筒结构的设计要点，并说明了其设计应注意的事项。

关键词：框架-核心筒结构;技术特点;结构设计;注意事项;具体应用

1关于高层建筑中框架-核心简结构的技术特点的分析

框架-核心筒结构的内部是由建筑结构中的电梯井道、通风井、公共空间等部分构成，外部辅以围状框架。这一结构使楼层结构的抗震性大大增强，承载力很强，整体结构稳定性高。框架-核心筒结构，作为目前国际超高层建筑结构中的主角，自然发挥着至关重要的作用。这种结构不仅能使楼梯内部空间被有效利用，还充分利用了核心筒的抗侧向刚度来增强结构的抗水平荷载能力。框架-核心筒结构，是目前国际超高层建筑设计中的主流结构形式。这种结构随着楼层的增加，有利于减少框架水平荷载的承担比重，有利于增加建筑使用面积，其应用始终符合时代城市土地利用率、建筑工程建设投资效益的要求。

2关于框架-核心简结构的设计要点的阐述

2.1核心筒的设计特色

（1）核心筒的墙肢对称，分布均匀，宜贯通全高，墙体连通直上;核心筒的设计精度要求高，对设计的实用性要求强，例如会为了能适当调节宽度而设计筒体结构为角形、剪力墙等。

（2）筒体角部亦有严格的要求，一般不宜开洞。如果不可避免，洞角内壁至洞边距离和墙体厚度也应满足规范要求;

（3）为增强连梁延性，一般会选择稳定性强的交叉暗撑或交叉钢筋;

（4）框架核心筒结构外围辅以框架梁;

2.2框架的设计要点

（1）位移与周期也是工程师必须考虑的因素，抗侧刚度通过增加大梁增强;但当柱筒距较大，则需充分考虑梁高和楼层净空等因素。

（2）梁柱一般采用型钢混凝土，控制截面尺寸即控制空间利用率。

2.3核心筒外墙连梁设计的注意事项

在进行核心筒外墙的连梁设计时，连梁纵筋的计算必不可少。相关的注意事项有以下几点，首先，在高层结构的整体计算上，应当综合考量连梁的延性，认真秉承“强剪弱弯、强墙弱梁”的设计要求。第二点，为了更好地控制连梁吸收地震力的效果，连梁截面的刚度和高度都不宜设计过高，更好地调幅连梁剪力。第三点，在对核心筒外墙连梁的独立墙肢进行结构上的内力承接分析时，不能忽略掉多震状态下，大震则一般不考虑墙肢内力设计。第四点，考虑到增强抗震性能的必要性，强化处理剪力墙的边缘构件，配置交叉核心筒外墙的连梁体，并设置暗撑。

2.4有关框架-核心筒的平面布置

（1）关于框架-核心筒的底部抗震结构设计上，总体的细节设计要素较多。对于截面的厚度，一般大于层高的1/20才符合稳定性要求。同时，为了使核心筒平面布置的轴压比低于规范限值，在相关条件允许时可以适当增设扶壁墙或端柱。

（2）核心筒筒体的总高应大于核心筒的宽度，考虑建筑物全高的实际情况，在相关细节或构件的布置上，对于结构整体刚度、角筒承载力面性能的考虑应当周全，同时考虑设计的实用性。

（3）以上下竖向对齐为准连续地布置核心筒外墙较大的门洞，以保持内力结构的稳定性。

（4）为更好地保持核心筒的整体性，周边宜闭合处理，楼梯的内墙应以混凝土浇筑。

2.5对于框架核心筒构造的设计要求

（1）在框架核心筒构造的设计上，单片剪力墙分布筋配筋率不能小于0.3%，设置双向双层的钢筋粘合结构更有助于巩固楼盖的外角。值得一说的还有，若配筋范围大于外筒到内筒外墙中距的1/3，即使钢筋直径和间距都符合设计要求，对于框架-核心筒的构造而言还是存在一定的误差影响的。

（2）筒体墙配筋设计、构件的边缘设置、加强部位的处理等都应严格遵照设计标准，按照规定设计和执行。在抗震设计上，筒中筒结构内筒、核心筒设置约束型边缘构件，并在底部加强考虑墙体轴压比，多方位考虑重力荷载效果下相关部位的设计距离。

3对于框架核心简结构设计相关注意事项的阐述

与框架核心筒结构设计相关，在具体设计中需要考虑到的注意事项很多，很多时候兼顾到结构设计的方方面面才能有效地避免设计误差。首先，对于核心筒理想受力状态和实际受力状态应有一个全面的了解，模拟计算时若单考虑筒体的平截面变形是不全面的，因为筒体实际上承受较大的水平作用，不会处于平截面的形变中。其次，远离角柱的轴力在靠角柱的影响下会非常小，现象应力的分布不均匀也是正常现象之一，该现象称之为剪力的滞后。再者，框筒整体的受力必须考虑到内力平面分布以及整体分布的特殊性，在设计上做好备注。最后，一般的设计效果是使框筒整体呈扁宽的矩形柱效果，因为考虑到加大框筒的壁厚度对承受力、刚度等的影响远不如增大柱宽，所以改用框筒顶端刚性环梁更符合设计的设想。

4在超高层建筑中框架核心简结构的广泛应用

4.1针对超高层建筑抗震性能的设计

在实际的应用中，为了更好地提高超高层建筑设计的抗震性能，通过相关的计算和刚度的合理配比，有效地避免了强震情况下混凝土墙体的开裂问题。常见的方案设计为钢架柱密柱设计，用钢筋混凝土浇筑的核心筒来提高建筑的抗侧向刚度，从而对混凝土墙施加一个减轻的压力。框架一核心筒结构的应用能够从自身的结构特性出发，考虑整体工程建设的投资成本，并且通过科学的设计以及多方式的应用，不断提升建筑工程的抗震性，丰富框架—核心筒结构的设计形式，对促进我国建筑行业的健康发展具有十分重要的意义。

4.2针对超高层风荷载与结构性能的设计

针对建筑物的风荷载水平作用進行科学的分析、精确的计算与周密的论证，这对超高层风荷载与结构性能的设计而言尤为重要。利用好混凝土剪力墙的结构特点，科学控制核心筒结构整体在风荷载与下的受力，减小层间位移。此外，在有关框架一核心筒结构的应力计算上，考虑风荷载的实际情况，与理想的设计区间进行对比计算再确认，这样才能提高超限高层抗侧向变形能力。

5结束语

综上所述，框架一核心筒结构在高层建筑中有着良好的抗震性能，随着应用的普及，在技术要点和结构设计上需要注意的细节要素也随之增多，这就要求设计单位能够严格地遵循相关的规定，以严谨负责的理念开展设计工作。唯有将科学的设计与具体的应用相结合，确保超高层建筑的结构稳定性与抗震性，才能从真正意义上为建筑行业树立典范。