框架核心筒结构在建筑结构设计中的应用

框架核心筒结构在建筑结构设计中的应

用

摘要：作为建筑物中的基本结构之一，框架结构在扩展建筑空间方面具有不

可忽视的功能。它能扩大建筑空间。但是，因为在地震作用下，框架结构在抗震

设计中有一定的高度限制，当高度超过规范要求时，为了更好地利用建筑物内的

空间，在高层建筑设计过程中，设计人员一般会选择框架结合剪力墙核心筒相结

合的方式来实现建筑空间的合理运用。基于此，文章主要研究了建筑结构设计中

框架框架核心筒结构布置的有效运用。

关键词：框架核心筒结构；建筑结构设计；应用

1、框架核心筒结构建筑特点分析

框架核心筒结构一般出现在高层建筑设计中；在建筑物的核心筒布置电梯井、通风井、楼梯间等多个功能室，在建筑物的周围采用梁、柱框架结构，本项目研

究成果将有助于促进国内当代建筑内部环境的优化，提高内部环境的可塑性，显

著提高内部环境的可利用性；使室内空间的弹性得到有效地提升，使室内的空间

利用率得到明显增强。随着我国各城市、地区高层建筑的数量和规模日益增多，

建筑结构的内部应力状况也变得越来越复杂。基于这一特点，采用框架式核心筒

式结构，其优点是与芯柱十分接近，且整体强度高，且侧向变形较少，整体稳定

性好。因此，它在我国很多建筑工程中得到了广泛的应用。

当前，我国的框架结构正朝着高层、超高层方向发展，因此，建筑中的垂直

构件，其所产生的累计自重以及活荷载，都要求其结构构件能够合理地承担。为

了保证建筑物的安全性，建筑物需要布置大型结构柱和剪力墙体，这对于工程主

体结构的施工技术要求更加严格。对于高层建筑，既要解决结构水平剪力问题外，又要处理好建筑变形的问题。另外，在进行建筑设计时还应重视和考量结构的实

际布置，以及应用特殊材料等问题，如此一来，就能够有效保证建筑物的结构稳定性，同时对外力进行抵抗，避免出现较大变形，以及应付较大的水平荷载。

2、框架核心筒结构在建筑结构设计中的应用分析

2.1确定建筑结构布置要求

随着高层建筑数量的不断增加，需要规范建筑框架核心筒结构的设计、布局要点，在简易的、规范的操作实践中统计核心设计标准，确定符合规定的构件原理，再对地上、地下部分的设计情况进行统计，对结构布局的侧重点进行规范。要注意的是，设计人员要需要对总建筑面积、房屋的高度指标进行合理计算，并要了解房屋的抗震、防水、隔热等要求，核实框架核心筒结构体系的应用规范。例如设计人员要合理布置核心筒内的功能、对外围框架柱的数量及大小进行合理安排，确保整体设计的美观和功能性，并对设计不稳定、结构框架强度不达标的问题进行及时的解决，确保建筑自身的稳定性。

2.2结构设计要点

在进行框架核心筒结构设计时，设计人员要根据梁柱两个方向的布局需求，将框架和核心筒相连接，并对各个构件进行加强，确保结构柱的两个角与剪力墙所连接，从而加强整体结构的稳定性。尤其要指出的是：

第一，设计人员要评估出框架、剪力墙组成的结构体系，通过给予框架构件向上的作用力，可抵消一定外力作用；如果设计受到地质灾害、强风、暴雪等天气的影响时，向上的作用力会受到一定影响。因此，设计人员要确保框架梁柱的承受能力满足设计规范要求，一旦梁柱出现偏心方面的问题，可能会导致整体结构受力不稳定，从而对整个建筑的应力产生不利的作用。

第二，设计人员应在建筑技术上多做归纳,通过规范结构设计要点，用降低柱高的措施进行影响规避，再按结构柱的方向提高变化的平整度，可消除偏心现象对工程稳定性的影响。总之，为提高框架部分的综合布置水平，需要设计人员充分认识结构的设计要求，避免应力过大的直接影响。

第三，核心筒设计中，设计人员要做好建筑高度的计算工作，确保核心筒的

短边长度和长边高度在同一水平线上，且短边的宽度需要超过筒体高度的十二分

之一，并将核心筒置于建筑物的中央，控制平面核心筒偏置的影响。同时，需要

控制核心筒平面面积，确保核心筒面积与楼层平面面积之比控制于20%内，低烈

度时可控制在15%以内。建筑物高度较高或当地设防烈度较大时需要对关键部位

进行设防加固，设防位置可固定在80m～150m高度之间。

2.3剪力墙部分布置要点

在进行剪力墙布置时，为了充分的发挥剪力墙的作用，将剪力墙集中进行布置，从而形成一个核心筒结构。对于核心筒而言，具有较大的抗侧力刚度，其刚

度的组成不是简单的由其中几个部分的刚度的叠加。一般情况下，核心筒的刚度

主要是受到墙体、连梁形式、洞口大小等多个因素的影响。因此需要应用计算机

才能准确的计算出核心筒的刚度。当进行核心筒的布置时，应确保平面分布均匀，两个方向上的剪力墙的刚度应避免出现较大的差异，尽量接近，同时要保证连接

梁的大小要合理。

对于每片剪力墙而言，其轴压比应控制均匀，采用计算机软件计算即可得到

每段墙的轴力，从而可以根据这个结果来确定墙体的厚度及长度。由于剪力墙的

受力机理较为复杂，因此在进行剪力墙的布置时，需要考虑连梁、洞口以及楼板

等的因素影响，通过多次反复的计算机计算和调整，才能保证能够最大程度地发

挥出剪力墙的作用。

2.4核心筒剪力墙平面外对梁端嵌固设计

框架核心筒体结构要求在剪力墙的水平面上有一定的支承力。剪力墙水平面

的等效剪切刚度、梁的线性刚度、本层剪力墙的轴压比等因素均会对梁端产生较

大的影响。由于计算上的限制，在计算墙体外刚度时，高估了墙体外部对梁端的

嵌固效果，因此，结构设计者应对高层建筑框架中心筒梁墙平面外节点进行调整，并在梁端增设横向腋，以提高梁端的嵌固效果。为了提高梁端的嵌固性，在外壁

柱之间要有框架梁，以提高外壁板梁宽与墙厚之间的部分刚性，并使墙体横梁的