超限高层建筑框架—核心筒结构设计

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摘要：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超限高层设计中的应用进行了简要论述。

关键词：框架一核心筒；超限高层；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高，笔者从自身的设计经验出发，以相关文献的收集、整理与分析为重点，分析和论述了框架一核心筒结构在高层建筑的应用要点等问题。

一、框架一核心筒结构技术特点分析

框架一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，同时采用框架形成框架核心简结构。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。框架一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。框架一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。框架一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。框架一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、框架一核心筒结构在超限高层设计中的应用

1针对现代超限高层设计抗震性能的框架一核心筒结构设计

超限高层框架一核心筒结构中的核心筒结构承担着水平测力抵抗的功能，框架结构承担着竖向荷载与少量水平荷载。在进行超限高层设计过程中，需要考虑核心筒结构与框架结构的不同功能。通过注重铰接节点使核心筒与框架结构间的抗侧力刚度比得到合理分配。避免受力分配不均影响整地抗侧向刚度，提高楼体的抗震性能。在这一设计过程中需要特别注意核心筒刚度与框架结构刚度分配的比例，避免核心筒刚度过度增强导致强震情况下混凝土墙体的开裂。通过科学分配刚度以及相关的计算提高超限高层设计的抗震性能。

在国际上框架一核心筒结构应用中，有一部分国家认为这一结构不适于地震区的高层建筑应用。在对相关资料的收集与整理中可以看出，地震中倒塌建筑多是过度强化核心筒强度，造成框架结构与核心筒结构间刚度分配不合理而造成框架结构裂缝，进而导致框架结构稳定性与抗震能力的降低，导致倒塌事件的发生。而日本本土这一结构应用中，采取了严格的审批制度。其也是针对框架一核心筒结构强震抵抗能力而出台的政策。在我国强震地带的超限高层设计中应谨慎使用这一结构。针对建筑物所在地的地质结构进行框架一核心筒结构的应用，保障建筑物的使用安全。

在我国的抗震设计中，多数地区强制提高抗震等级。这就造成了建筑工程投资建设中经济性不高的问题。而框架一核心筒结构的应用能够从自身结构特点出发，提高工程建设的投资经济性。在实际的应用中，框架结构多采用钢架柱密柱方案，以钢筋混凝土核心筒及钢框架密柱筒中筒结构提高建筑物的抗侧向刚度、有效减少混凝土墙地压应力。通过科学的设计以及多种方式的运用实现超限高层建筑的抗震性能强化，保障建筑物的结构稳定性与抗震性。同时利用框架一核心筒结构优势提高工程建设投资经济性，促进我国建筑行业的健康发展。

2超限高层设计中风荷载与结构设计的分析

超限高层建筑的设计中还要针对建筑物的风荷载水平作用进行分析、计算与论证。利用框架一核心筒混凝土剪力墙结构使结构整体能够在风荷载作用下有效控制建筑物在风荷载下的受力，减少层间位移。针对超限高层风荷载需求进行框架一核心筒结构应力计算，以此保障超限高层建筑物的稳定性。针对超限高层在风荷载作用下的侧向变形、振动等分析风压、风压高度变化系数、风荷载题型系数与风振系数。针对框架一核心筒的结构进行计算，以此实现超限高层抗侧向变形能力的提高。在这一计算过程中还要考虑抗侧向形变与抗震性能需求间的平衡，科学分配框架与核心筒的刚度、应力，以此实现科学的超限高层设计。

三、以框架一核心筒结构设计要点为指导进行超限高层设计

在现代超限高层框架一核心筒结构设计中，设计人员应针对核心简设计、框架设计、框架梁支撑设计、楼盖设计、框架剪力墙等设计工作规范、要求进行相应的设计工作。在核心筒设计中首先确保核心筒应贯通全高。而且，对于超限高层应确保筒体宽度大于全高的1/12。同时注重剪力墙结构的应用。在设计过程中需要针对核心筒设计要求对相关设计要点、连梁等进行计算与设计，确保超限高层的结构稳定性。在框架结构设计中需要注重控制结构的周期与位移，利用墙加大量等方式增强结构抗侧刚度。针对超限高层结构需求进行框架结构设计。另外，超限高层框架一核心筒设计中还应对框架梁支撑条件进行确定。沿梁轴线方向有墙时刚接。核心筒外墙厚度大于0.4Lae（且内侧楼板不开洞，刚接。梁支撑处有柱，刚接。不满足以上条件的梁，铰接。通过设计工作的针对性确保超限高层结构等稳定性、确保超限高层框架一核心筒结构的安全性。

除注重上述规范、要点与设计过程中遵循的基本原则外，超限高层设计过程中还要针对框架一核心筒结构在超限高层应用中楼盖设计要求进行设计。在楼盖设计中应注重核心筒外缘楼板不能开洞口、核心筒内部楼板，厚度≥120mm，双层双向配筋。楼面梁不宜支承在核心筒的连梁上。通过针对框架一核心筒结构特点以及超限高层需求进行超限高层框架一核心筒结构的设计与应用，促进我国城市土地利用率的提高。另外，为了保障超限高层结构的抗震性能，结构设计过程中还需要针对抗震等级要求进行框架剪力墙结构设计与计算，保障超限高层结构的抗震性能。

结论

通过上述论述可以看出，我国城市发展建设过程中超限高层的建设需要以科学设计为基础。运用框架一核心筒结构的应用提高土地投资建设的经济性。在超限高层框架一核心筒结构设计过程中，针对框架一核心筒结构特点以及超限高层设计需求，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一核心筒结构在超限高层设计的应用、确保超限高层建筑的结构稳定性与抗震性。