建筑框架－核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計要點及其應(yīng)用分析

周劍婷

摘要：框架-核心筒結(jié)構(gòu)，作為有較強(qiáng)抗震能力的結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于國際超高層建筑中，是超高層建筑結(jié)構(gòu)中的主角。它是以核心筒為中心的高層建筑結(jié)構(gòu)，外圍是由?。埽┲蚣軜?gòu)成，在現(xiàn)實建筑工程中意義重大。本文就框架-核心筒結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點進(jìn)行介紹，從核心筒、框架、平面布置等方面出發(fā)，具體闡述了建筑框架-核心筒結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點，并說明了其設(shè)計應(yīng)注意的事項。

關(guān)鍵詞：框架-核心筒結(jié)構(gòu);技術(shù)特點;結(jié)構(gòu)設(shè)計;注意事項;具體應(yīng)用

1關(guān)于高層建筑中框架-核心簡結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點的分析

框架-核心筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)部是由建筑結(jié)構(gòu)中的電梯井道、通風(fēng)井、公共空間等部分構(gòu)成，外部輔以圍狀框架。這一結(jié)構(gòu)使樓層結(jié)構(gòu)的抗震性大大增強(qiáng)，承載力很強(qiáng)，整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高。框架-核心筒結(jié)構(gòu)，作為目前國際超高層建筑結(jié)構(gòu)中的主角，自然發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。這種結(jié)構(gòu)不僅能使樓梯內(nèi)部空間被有效利用，還充分利用了核心筒的抗側(cè)向剛度來增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗水平荷載能力。框架-核心筒結(jié)構(gòu)，是目前國際超高層建筑設(shè)計中的主流結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)隨著樓層的增加，有利于減少框架水平荷載的承擔(dān)比重，有利于增加建筑使用面積，其應(yīng)用始終符合時代城市土地利用率、建筑工程建設(shè)投資效益的要求。

2關(guān)于框架-核心簡結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點的闡述

2.1核心筒的設(shè)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(shè)計精度要求高，對設(shè)計的實用性要求強(qiáng)，例如會為了能適當(dāng)調(diào)節(jié)寬度而設(shè)計筒體結(jié)構(gòu)為角形、剪力墻等。

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

（3）為增強(qiáng)連梁延性，一般會選擇穩(wěn)定性強(qiáng)的交叉暗撐或交叉鋼筋;

（4）框架核心筒結(jié)構(gòu)外圍輔以框架梁;

2.2框架的設(shè)計要點

（1）位移與周期也是工程師必須考慮的因素，抗側(cè)剛度通過增加大梁增強(qiáng);但當(dāng)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(shè)計的注意事項

在進(jìn)行核心筒外墻的連梁設(shè)計時，連梁縱筋的計算必不可少。相關(guān)的注意事項有以下幾點，首先，在高層結(jié)構(gòu)的整體計算上，應(yīng)當(dāng)綜合考量連梁的延性，認(rèn)真秉承“強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)墻弱梁”的設(shè)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(shè)計過高，更好地調(diào)幅連梁剪力。第三點，在對核心筒外墻連梁的獨立墻肢進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的內(nèi)力承接分析時，不能忽略掉多震狀態(tài)下，大震則一般不考慮墻肢內(nèi)力設(shè)計。第四點，考慮到增強(qiáng)抗震性能的必要性，強(qiáng)化處理剪力墻的邊緣構(gòu)件，配置交叉核心筒外墻的連梁體，并設(shè)置暗撐。

2.4有關(guān)框架-核心筒的平面布置

（1）關(guān)于框架-核心筒的底部抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計上，總體的細(xì)節(jié)設(shè)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(wěn)定性要求。同時，為了使核心筒平面布置的軸壓比低于規(guī)范限值，在相關(guān)條件允許時可以適當(dāng)增設(shè)扶壁墻或端柱。

（2）核心筒筒體的總高應(yīng)大于核心筒的寬度，考慮建筑物全高的實際情況，在相關(guān)細(xì)節(jié)或構(gòu)件的布置上，對于結(jié)構(gòu)整體剛度、角筒承載力面性能的考慮應(yīng)當(dāng)周全，同時考慮設(shè)計的實用性。

（3）以上下豎向?qū)R為準(zhǔn)連續(xù)地布置核心筒外墻較大的門洞，以保持內(nèi)力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(nèi)墻應(yīng)以混凝土澆筑。

2.5對于框架核心筒構(gòu)造的設(shè)計要求

（1）在框架核心筒構(gòu)造的設(shè)計上，單片剪力墻分布筋配筋率不能小于0.3%，設(shè)置雙向雙層的鋼筋粘合結(jié)構(gòu)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(nèi)筒外墻中距的1/3，即使鋼筋直徑和間距都符合設(shè)計要求，對于框架-核心筒的構(gòu)造而言還是存在一定的誤差影響的。

（2）筒體墻配筋設(shè)計、構(gòu)件的邊緣設(shè)置、加強(qiáng)部位的處理等都應(yīng)嚴(yán)格遵照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，按照規(guī)定設(shè)計和執(zhí)行。在抗震設(shè)計上，筒中筒結(jié)構(gòu)內(nèi)筒、核心筒設(shè)置約束型邊緣構(gòu)件，并在底部加強(qiáng)考慮墻體軸壓比，多方位考慮重力荷載效果下相關(guān)部位的設(shè)計距離。

3對于框架核心簡結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)注意事項的闡述

與框架核心筒結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)，在具體設(shè)計中需要考慮到的注意事項很多，很多時候兼顧到結(jié)構(gòu)設(shè)計的方方面面才能有效地避免設(shè)計誤差。首先，對于核心筒理想受力狀態(tài)和實際受力狀態(tài)應(yīng)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(yuǎn)離角柱的軸力在靠角柱的影響下會非常小，現(xiàn)象應(yīng)力的分布不均勻也是正常現(xiàn)象之一，該現(xiàn)象稱之為剪力的滯后。再者，框筒整體的受力必須考慮到內(nèi)力平面分布以及整體分布的特殊性，在設(shè)計上做好備注。最后，一般的設(shè)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(yuǎn)不如增大柱寬，所以改用框筒頂端剛性環(huán)梁更符合設(shè)計的設(shè)想。

4在超高層建筑中框架核心簡結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用

4.1針對超高層建筑抗震性能的設(shè)計

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

4.2針對超高層風(fēng)荷載與結(jié)構(gòu)性能的設(shè)計

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

5結(jié)束語

綜上所述，框架一核心筒結(jié)構(gòu)在高層建筑中有著良好的抗震性能，隨著應(yīng)用的普及，在技術(shù)要點和結(jié)構(gòu)設(shè)計上需要注意的細(xì)節(jié)要素也隨之增多，這就要求設(shè)計單位能夠嚴(yán)格地遵循相關(guān)的規(guī)定，以嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的理念開展設(shè)計工作。唯有將科學(xué)的設(shè)計與具體的應(yīng)用相結(jié)合，確保超高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與抗震性，才能從真正意義上為建筑行業(yè)樹立典范。