高层建筑框架核心筒结构设计分析

高层建筑框架核心筒结构设计分析探讨【摘要】高层建筑已经成为我们生活中最为常见的建筑形式，各种高层建筑在我们生活和工作中接触的日渐增多，高层建筑适应我国城市化发展的要求，也适应我国人多地少的国情需要，高层建筑可以更好的提高土地资源的利用率，且随着高层结构设计以及施工技术的不断进步，高层建筑的安全性和稳定性也大幅度提高，在满足社会发展需要的同时也更好地为人们的工作生活提供了更舒

适的空间。本文通过对高层建筑框架核心筒结构设计中需要注意的问题进行分析，并以某工程为例探讨了框架核心筒设计中的重点和难点。

【关键词】高层建筑；建筑学；框架核心筒；结构设计；分析随着世界经济的发展以及人口的不断增加，土地日益紧张，高层建筑的修建迫在眉睫。20世纪后半期，世界各国都开始着重发展着建筑学的研究，一座座高楼大厦平地而起，标志着建筑领域进入了一个新的时代。

世界各个国家，纷纷开始设计并建造大型的建筑物，如摩天大楼，跨海大桥等各种复杂的大型建筑物。很多建筑师为了建造更高、更大的建筑，研发出了各种复杂的建筑结构，他们奠定了高层建筑的主要基础。

我国虽然是发展中国家，但由于近年来经济建设的迅速发展和国家整体实力的增强，建造一批更高、更大、更长的建筑物即将成为十分现实的需求，这是我国建筑业领域面临的巨大机遇和挑战。

一、核心筒结构

核心筒结构，属于高层建筑结构。简单的来讲就是，外围是由梁柱构成的框架受力体系，而中间是筒体（比如电梯井），筒体并不一定是圆柱体，任何形状都有可能，筒体主要指的是中空空间，是一种功能结构。因为筒体在中间，所以称为核心筒，又名“框架—核心筒结构”。

二、结构辨析

在建筑学上，有一种结构名为“框筒”，与框架—核心筒结构很类似。框架-核心筒与框筒是有区别的，框筒是一种筒体结构，它指的是周围密柱深梁、内部为剪力墙围合成的筒体结构，在结构上剪力滞后是它与其它结构的主要区别；

可以从以下几个方面来回答：

（一）从定义上来讲，他们两者都是框剪结构体系（姑且把你所说的框架核心筒作为框架-核心筒而言），因而结构受力上都是框架与剪力墙变形协调的结果；

（二）从细分的角度，可以这样说，对于一个框剪结构，如果我们把剪力墙布置成了筒体，我们可以称之为框架-核心筒，通常来讲，如果结构高度小于60米，我们可以按框架剪力墙的抗震等级及构造措施来处理这个所谓的“框架-核心筒”，而当结构高度大于60米时，我们通常以高规中“框筒”的抗震等级及结构措施来处理。

三、工程概况

为了跟好的对高层建筑框架核心筒结构进行一个探讨和分析，所以，我们举一个例子，详细探讨一下。

某广场地处繁华地带，是集商业、办公、酒店式公寓等多项功能的建筑复合体，地下5层、地上42层（以及出屋面水箱间、构架等），主楼地上1层至6层为商业、餐饮；7层至14层、16层至23层用于办公；15层、25层为避难层；24层为空中会所；26层至42层为项级酒店式公寓，房屋高度160m。地下5层主要用于机械式停车及设备机房，高度20.2m。屋面上有钢构架围护造型。裙房地上6层（局部7层），裙房屋顶标高为40.700m。本工程采用框架-核心筒结构，在地面以上主楼、裙房之间设置缝宽200mm 的抗震缝。

四、地基与基础设计

工程建筑场地±0.000m 相当于绝对标高5.500m 。主楼采用筏板基础，基础底板厚度为2400mm，裙房及外围地下室也采用筏板基础，底板厚为1200mm。另设抗浮锚杆，锚杆孔直径为180mm，锚杆孔中距为2m，长度为3.75m。基础底板混凝土强度等级为c35，抗渗等级为1.0 mpa，添加混凝土微膨胀剂。底板混凝土强度拟采用r60强度，按c40计算。在主楼与裙房之间设置沉降后浇带，地下室同时设置温度后浇带。地下室外墙采用现浇钢筋混凝土，墙厚为400mm一600mm一800mm，混凝土强度等级为c35，抗渗等级为

1.2mpa～0.8mpa，添加混凝土微膨胀剂。

五、结构设计

（一）设计的基本参数

结构分析基本参数为基本风压：0.7 kn/m （主楼，100年一遇考虑）、0.6kn/m （裙房，50年一遇考虑），地面粗糙度：b类，特征周期：0.4s，地震荷载：6度（0.05）；场地类别：ii类；地震分组：二组；抗震等级：框架2级（裙房及主楼地下2层～地下5层为3级），简体2级（主楼地下2层～地下5层为3级），主楼加强层及上下各1层框架、核心筒取1级；结构阻尼比：取0.04。

（二）计算分析及特点

本工程主要采用“高层建筑结构空间有限元分析与设计软件

-satwe”进行结构整体分析. 应现代高层建筑发展的要求，专门为高层结构分析与设计而开发的基于壳元理论的三维组合结构有限

元分析软件。其核心是解决剪力墙和楼板的模型化问题，尽可能地减小其模型化误差，提高分析精度，使分析结果能够更好地反映出高层结构的真实受力状态。

我们在计算过程中调整了墙肢及梁柱截面，为便于设备管线通过，确定了伸臂桁架的结构加强方案。

当然，我们虽然有软件的帮助，却不能一味的依赖于他。任何软件都是有自己的一些弱点，利用计算机软件计算出来的数据，不会是100%准确的。计算机软件只能采用使用者输入的数据进行一个仿真模拟，但是，模拟出来的模型与实际建筑，多多少少都会有一些差异，这样就会出现一定的偏差。计算机软件给予我们的仅仅是一个重要参考，建筑师的能力和经验以及施工人员的能力才是决定

一座建筑好坏的根本因素。

（三）型钢混凝土框架的应用

本工程主要节点设计需考虑型钢梁和混凝土墙内置钢骨连接时钢筋的布置，为此与钢构加工单位沟通，采用十字柱和钢骨梁节点，加快施工进度。此外，由于采用型钢混凝土框架而非钢框架，施工时不能使得混凝土简体施工和外围框架施工进度差别较大。

六、核心筒外墙的连梁设计

核心筒外墙的连梁纵筋计算超筋是非常普遍的情况，《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时按连梁考虑，即连梁属于深弯梁和深梁的范畴，其正截面承载力计算时，已不能按杆系考虑，也就是已不符合平截假定，但许多分析软件仍然把连梁按杆系计算，其计算偏差当然是很大了。

我们在使用软件的时候，要仔细分析该软件的适用范围，了解该软件的计算原理。只有这样，我们才能够得到我们想要的准确结果，而不是因为软件的错误解读而得到的错误结果。

七、结束语

综上所述，对于大型的高层建筑而言，框架是一座建筑的根骨所在，就像是人类的骨骼，只有拥有了良好的骨骼，人体才能健康。建筑框架也一样，一栋建筑，只有拥有了良好的框架结构，才能够更加稳固、舒适。而本文所讲的框架核心筒结构，凭借它的的特性，