核心筒钢结构结构设计

核心筒钢结构结构设计

一、框架—核心筒结构的结构布置

这是超高层建筑的一种较经济的结构类型，它是建立在建筑平面设计时将竖向交通，卫生间，管道系统以及其他服务性用房，集中布置在楼层平面的中心部位，将办公用房布置在外圈，结构利用中心部分的钢筋混凝土墙体形成核心筒作为结构抵抗水平力的主要抗侧力构件，外圈则采用梁、柱形成的框架，与核心筒形成整体，这种体系称为框架——核心筒结构。

(一)框架——核心筒结构的主要构件： 1.框架梁柱; 2.核心筒混凝土墙体; 3.楼盖：次梁，楼板。

(二)结构布置的基本要求： 1.核心筒宜贯通建筑物全高。核心筒的宽度不宜小于筒体总高度的1/12，当外围角部设置角筒、剪力墙或其他增强结构整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小;

(二)结构布置的基本要求： 2.核心筒应具有良好的整体性并满足下列要求;

(1)墙肢宜均匀，对称布置; (2)筒体角部附近不宜开洞，当不可避免时，筒角内壁至洞口的距离不应小于500mm和开洞墙的截面厚度; (3)核心筒外墙的截面厚度不应小于层高的1/20及 200mm,不满足时，应计算墙体稳定，必要时可增设扶壁墙;在满足承载力要求以及轴压比限值(仅对抗震设计) 时，核心筒内墙可适当减薄;但不应小于160mm; (4)筒体墙的水平、竖向分布筋不应少于两排; (5)抗震设计时，核心筒的连梁，宜通过配置交叉暗撑、设水平缝或减小梁载面的高宽比等措施来提高连梁的延性。

(二)结构布置的基本要求： 3.框架——核心筒结构的周边柱间必须设置框架梁。

(二)结构布置的基本要求：4.核心筒的外墙与外框架柱的中距，非抗震设计大于12m。抗震设计大于10m时，宜采取另设内柱等措施。

(二)结构布置的基本要求：5.核心筒的外墙与外框架柱之间宜加设框架梁，框架梁与核心筒外墙相交处应于墙内加设暗柱或壁柱。框架梁不宜搁置在核心筒的连梁上。

(二)结构布置的基本要求： 6.核心筒的外墙，不宜在水平方向连续开洞，洞间墙肢的截面高度不宜小于1.2m; 当洞间墙肢的截面高度与厚度之比小于3 时，应按柱进行设计计算。

(三)楼盖的结构形式：框架——核心筒的楼盖。可以采用以下任一型式：

1.当外框架柱与内筒外墙之间布置有框架梁时，可采用大开间平板(图1)或在框梁之间加设次梁形成肋形楼盖，这时板的跨度减小，板的厚度可小些：

2.当外框架柱与内筒外墙之间无框架梁时，楼盖可采用以下几种型式： (1)平板(即无梁板)(图5)，当跨度较大时，可再板内加预应力，提高板的刚度和抗裂： (2)单向或双向密肋楼板，当跨度较大时，可在板肋中加预应力，

3.核心筒内部的楼盖一般均采用平板。

二.筒中筒结构的结构布置。筒中筒结构包括：外筒为框筒内筒为混凝土墙的筒中筒、内外筒均为混凝土筒、内外筒均为框筒的结构。框筒是指由密排柱加裙梁围成的筒体与各层的楼盖组成的考虑空间整体作用下具有很强的抵抗水平力的结构。

二.筒中筒结构的结构布置

(一)筒中筒结构的主要构件： 1.外框筒的柱及裙梁; 2.内筒的混凝土墙; 3.楼盖的楼板、梁。

(二)筒中筒结构的基本要求： 1.筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正多边形、椭圆形或矩形等，内筒宜居中。 2.矩形平面的长宽比不宜大于2，以正方形为好。 3.内筒的边长可为高度的1/12——1/15，如有另外的角筒或剪力墙时，内筒平面尺寸可适当减小。内筒宜贯通建筑物全高，竖向刚度宜均匀变化。 4.三角形平面宜切角，外筒的切角长度不宜小于相应边长的

1/8，其角部可设置刚度较大的角柱或角筒;内筒的切角长度不宜小于相边长的1/10，切角处的筒壁宜适当加厚。

5.外框筒应符合下列规定： (1)柱距不宜大于4m，框筒柱的截面长边应沿筒壁方向布置，必要时可采用T形截面。不得采用圆形柱，方形柱。柱应均匀布置; (2)外框筒洞口面积不宜大于墙面面积的60%，洞口高宽比宜与层高与柱距之比值相近; 图7 二.筒中筒结构的结构布置 (3)外框筒裙梁的截

面高度可取柱净距的1/4; (4)角柱截面面积可取中柱的1——2倍。 (5)当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁等构件。转换梁的高度不宜小于跨度的1/6。

6.筒中筒结构的高度不宜低于60m，高宽比不应小于3。

7.内筒的外墙与外框柱间的中距，非抗震设计大于12m，抗震设计大于10m时，宜采取另设内柱等措施。

8.内筒中的剪力墙截面形状宜简单，内筒墙应满足抗震墙结构对墙体的一切要求 (如：底部加强部位，约束边缘构件，等); 二.筒中筒结构的结构布置

9.内筒的外墙不宜在水平方向连续开洞，洞间墙肢的截面高度不宜小于1.2m; 10.楼盖主梁不宜搁置在内筒的连梁上，主梁搁置在内筒外墙处应在墙内加设暗柱。 11跨高比不大于2的框筒裙梁和内筒连梁宜采用交叉暗撑;跨度比不大于1的框筒裙梁和内筒的连梁应采用交叉暗撑，此时梁的宽度不宜小于200mm。

(三)楼盖的结构形式：

筒中筒结构在水平力作用下，主要靠内外筒体的空间整体作用来承担水平力、楼盖只是起到将内外筒连成整体及承担楼层竖向荷载的作用，因此楼盖结构可仅考虑承受楼层竖向荷载的作用单独进行设计。

常用的楼盖结构有以下几种： 1.无梁平板：在外框筒与内筒外墙之间可采用无梁板，当跨度较大时，可适当加设只承受竖向荷载柱;也可在无梁板中，加预应力提高板的刚度和抗裂。 2.密肋楼板：可单向设置，或双向设置 (图3，图4) (三)楼盖的结构形式： 3.肋形楼盖：在外框筒与内筒外墙之间布置主、次梁及板，这时的主、次梁只承担楼盖竖向荷载，可不参予抵抗水平力。主梁不必与外筒柱刚接，也不一定要支承于柱上。

三.多层和高层钢结构房屋

(一)多层和高层钢结构房屋的特点：当建筑物的结构主要构件采用钢材时即称为钢结构房屋其特点为：

1.钢材的强度较高，作为结构构件时，所需的构件截面尺寸大大小于广泛使用的钢筋混凝土构件，从而减轻结构的重量;

2.钢材的延性较高，故钢结构的抗震性能要好于砌体结构和混凝土结构;

3.钢结构房屋，由于强度高，重量轻，抗震性能好，因此能建造比混凝土结构更高的房屋; 三.多层和高层钢结构房屋

4.钢结构的构件，可在工厂中预先制作，在现场安装，因此，主体结构施工速度很快。所有墙体均采用轻质材料，建筑物的重量较轻。

5.钢结构房屋整个建筑物的重量远比混凝土结构减少许多，故其基础承受的重量减少，可节省基础的造价;另外建筑物的重量减小后地震作用也会减小，可节省上部结构的材料。故对于高层建筑采用钢结构其综合经济效果，可能比混凝土结构优越。

(二)多、高层钢结构的基本构件：

1.钢柱与钢梁：钢柱与钢梁刚性连接时形成钢框架结构;当在建筑中有足够的抗侧力构件如抗震墙，核心筒等。梁与柱可以铰接。(1)钢柱的形式可以是：普通型钢工字钢，槽钢，角钢等形成的实腹钢柱或格构式钢柱、宽翼缘H型钢，焊接方形或矩形钢管、无缝钢管等。 (2)钢梁的形式：可直接采用工字钢、槽钢一般用于次梁，当跨度较大时，应采用宽翼H型钢、实腹钢梁(参见图9实腹钢柱)，焊接箱形梁

2.钢框架结构中的支撑：多层和高层钢结构房屋，当采用框架结时，为了提高结构的抗侧能力，在柱间设置柱间支撑。支撑的形式有： (1).中心支撑：