建筑框架－核心筒結構設計要點及其應用分析

周劍婷

摘要：框架-核心筒結構，作為有較強抗震能力的結構，被廣泛應用于國際超高層建筑中，是超高層建筑結構中的主角。它是以核心筒為中心的高層建筑結構，外圍是由稀（密）柱框架構成，在現實建筑工程中意義重大。本文就框架-核心筒結構的技術特點進行介紹，從核心筒、框架、平面布置等方面出發，具體闡述了建筑框架-核心筒結構的設計要點，并說明了其設計應注意的事項。

關鍵詞：框架-核心筒結構;技術特點;結構設計;注意事項;具體應用

1關于高層建筑中框架-核心簡結構的技術特點的分析

框架-核心筒結構的內部是由建筑結構中的電梯井道、通風井、公共空間等部分構成，外部輔以圍狀框架。這一結構使樓層結構的抗震性大大增強，承載力很強，整體結構穩定性高。框架-核心筒結構，作為目前國際超高層建筑結構中的主角，自然發揮著至關重要的作用。這種結構不僅能使樓梯內部空間被有效利用，還充分利用了核心筒的抗側向剛度來增強結構的抗水平荷載能力。框架-核心筒結構，是目前國際超高層建筑設計中的主流結構形式。這種結構隨著樓層的增加，有利于減少框架水平荷載的承擔比重，有利于增加建筑使用面積，其應用始終符合時代城市土地利用率、建筑工程建設投資效益的要求。

2關于框架-核心簡結構的設計要點的闡述

2.1核心筒的設計特色

（1）核心筒的墻肢對稱，分布均勻，宜貫通全高，墻體連通直上;核心筒的設計精度要求高，對設計的實用性要求強，例如會為了能適當調節寬度而設計筒體結構為角形、剪力墻等。

（2）筒體角部亦有嚴格的要求，一般不宜開洞。如果不可避免，洞角內壁至洞邊距離和墻體厚度也應滿足規范要求;

（3）為增強連梁延性，一般會選擇穩定性強的交叉暗撐或交叉鋼筋;

（4）框架核心筒結構外圍輔以框架梁;

2.2框架的設計要點

（1）位移與周期也是工程師必須考慮的因素，抗側剛度通過增加大梁增強;但當柱筒距較大，則需充分考慮梁高和樓層凈空等因素。

（2）梁柱一般采用型鋼混凝土，控制截面尺寸即控制空間利用率。

2.3核心筒外墻連梁設計的注意事項

在進行核心筒外墻的連梁設計時，連梁縱筋的計算必不可少。相關的注意事項有以下幾點，首先，在高層結構的整體計算上，應當綜合考量連梁的延性，認真秉承“強剪弱彎、強墻弱梁”的設計要求。第二點，為了更好地控制連梁吸收地震力的效果，連梁截面的剛度和高度都不宜設計過高，更好地調幅連梁剪力。第三點，在對核心筒外墻連梁的獨立墻肢進行結構上的內力承接分析時，不能忽略掉多震狀態下，大震則一般不考慮墻肢內力設計。第四點，考慮到增強抗震性能的必要性，強化處理剪力墻的邊緣構件，配置交叉核心筒外墻的連梁體，并設置暗撐。

2.4有關框架-核心筒的平面布置

（1）關于框架-核心筒的底部抗震結構設計上，總體的細節設計要素較多。對于截面的厚度，一般大于層高的1/20才符合穩定性要求。同時，為了使核心筒平面布置的軸壓比低于規范限值，在相關條件允許時可以適當增設扶壁墻或端柱。

（2）核心筒筒體的總高應大于核心筒的寬度，考慮建筑物全高的實際情況，在相關細節或構件的布置上，對于結構整體剛度、角筒承載力面性能的考慮應當周全，同時考慮設計的實用性。

（3）以上下豎向對齊為準連續地布置核心筒外墻較大的門洞，以保持內力結構的穩定性。

（4）為更好地保持核心筒的整體性，周邊宜閉合處理，樓梯的內墻應以混凝土澆筑。

2.5對于框架核心筒構造的設計要求

（1）在框架核心筒構造的設計上，單片剪力墻分布筋配筋率不能小于0.3%，設置雙向雙層的鋼筋粘合結構更有助于鞏固樓蓋的外角。值得一說的還有，若配筋范圍大于外筒到內筒外墻中距的1/3，即使鋼筋直徑和間距都符合設計要求，對于框架-核心筒的構造而言還是存在一定的誤差影響的。

（2）筒體墻配筋設計、構件的邊緣設置、加強部位的處理等都應嚴格遵照設計標準，按照規定設計和執行。在抗震設計上，筒中筒結構內筒、核心筒設置約束型邊緣構件，并在底部加強考慮墻體軸壓比，多方位考慮重力荷載效果下相關部位的設計距離。

3對于框架核心簡結構設計相關注意事項的闡述

與框架核心筒結構設計相關，在具體設計中需要考慮到的注意事項很多，很多時候兼顧到結構設計的方方面面才能有效地避免設計誤差。首先，對于核心筒理想受力狀態和實際受力狀態應有一個全面的了解，模擬計算時若單考慮筒體的平截面變形是不全面的，因為筒體實際上承受較大的水平作用，不會處于平截面的形變中。其次，遠離角柱的軸力在靠角柱的影響下會非常小，現象應力的分布不均勻也是正常現象之一，該現象稱之為剪力的滯后。再者，框筒整體的受力必須考慮到內力平面分布以及整體分布的特殊性，在設計上做好備注。最后，一般的設計效果是使框筒整體呈扁寬的矩形柱效果，因為考慮到加大框筒的壁厚度對承受力、剛度等的影響遠不如增大柱寬，所以改用框筒頂端剛性環梁更符合設計的設想。

4在超高層建筑中框架核心簡結構的廣泛應用

4.1針對超高層建筑抗震性能的設計

在實際的應用中，為了更好地提高超高層建筑設計的抗震性能，通過相關的計算和剛度的合理配比，有效地避免了強震情況下混凝土墻體的開裂問題。常見的方案設計為鋼架柱密柱設計，用鋼筋混凝土澆筑的核心筒來提高建筑的抗側向剛度，從而對混凝土墻施加一個減輕的壓力。框架一核心筒結構的應用能夠從自身的結構特性出發，考慮整體工程建設的投資成本，并且通過科學的設計以及多方式的應用，不斷提升建筑工程的抗震性，豐富框架—核心筒結構的設計形式，對促進我國建筑行業的健康發展具有十分重要的意義。

4.2針對超高層風荷載與結構性能的設計

針對建筑物的風荷載水平作用進行科學的分析、精確的計算與周密的論證，這對超高層風荷載與結構性能的設計而言尤為重要。利用好混凝土剪力墻的結構特點，科學控制核心筒結構整體在風荷載與下的受力，減小層間位移。此外，在有關框架一核心筒結構的應力計算上，考慮風荷載的實際情況，與理想的設計區間進行對比計算再確認，這樣才能提高超限高層抗側向變形能力。

5結束語

綜上所述，框架一核心筒結構在高層建筑中有著良好的抗震性能，隨著應用的普及，在技術要點和結構設計上需要注意的細節要素也隨之增多，這就要求設計單位能夠嚴格地遵循相關的規定，以嚴謹負責的理念開展設計工作。唯有將科學的設計與具體的應用相結合，確保超高層建筑的結構穩定性與抗震性，才能從真正意義上為建筑行業樹立典范。