摘要：筒体结构具有合理受力、造型美观和使用灵活的特点。筒体结构主要分为两种。一种是筒中筒结构。外部的框筒与内部的核心筒共同组成的高程建筑，有很大的承载力与抗侧力。另外一种就是框架核心筒结构。根据建筑功能的需求在建筑的内部组成实体的筒体，以此来作为侧抗力的主要构件。基于此，本文就从高层建筑框架核心筒结构设计展开分析。
关键词：高层建筑；框架核心筒；结构设计
1、高层建筑框架核心筒结构体系的概述
原有的传统的框架结构体系具有提高空间利用率，平面布置较为灵活的特点，但是其抵抗水平作用的能力较差，抗侧刚度较弱，剪力墙的结构体则与框架结构体系相反，具有较强的抗水平作用以及抗侧强度，但是在对于空间的利用上具有一定的弊端，平面布置较为单一，不能够适应当前对于大空间的需求。
这些传统的建筑结构体系已经不能够满足当代建筑物对于建筑结构的要求了，不能够适应时代发展的潮流，这时新型的建筑结构体系应运而生，利用剪力墙围成筒状，形成筒体结构，在筒体外采用大柱距的框架柱，二者之间相互结合，形成一种空间整体承受力。这种建筑结构体系内部结构相对稳定，同时具有较强的抗侧强度，将框架结构以及剪力墙结构相互结合，优势互补，形成一种全新的建筑结构体系，这就是核心筒体系的建筑结构。这种新的建筑结构体系具有美观的造型，同时具有一定的灵活性，合理的平衡了各个建筑个体之间的受力，使其呈现出均匀的变化，是以后总较为实用的建筑结构体系。
2、高层建筑框架核心筒结构特点
2.1侧向位移
高层建筑不同于一般的地层建筑，对于施工工艺有着更高的要求，结构侧移是高层结构中重要的控制目标，在横向荷载作用的影响下，随着建筑物高度的不断增加，结构的侧向变形也逐步加大，所以这种结构在横向荷载作用以及地震作用下发生的侧移必须得到有效的控制。
2.2建筑延性
相较于低层建筑，高层建筑显得更为柔和，同时其在地震或其他自然灾害中的变形效果更为明显，其具有一定的抗震能力，在遭遇自然灾害冲击以后具备一定的自我修复能力，进入塑性的发展阶段，保持其变形协调能力，使得整个建筑结构保持一个良好的状态，不会出现全局性的毁灭，所以这就需要在进行建筑结构施工时采取必要的措施来保持建筑的延性，提高建筑物抵御自然灾害的能力。
2.3水平荷载
在建筑结构中，其横向的荷载对于结构所产生的倾覆力矩与楼房高度两次方成正比例关系，而纵向的荷载所产生的倾覆力矩仅与楼房的一次方成正比例关系。在建筑物高度确定的情况下，其纵向的荷载是一定的，但是横向荷载的数值则是随着结构动力特性的变化而不断变化的，因为核心筒具有较大的高宽比，在横向荷载作用的影响下，其会发生侧移，其变化曲线是是一条弯曲型杆件。
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2.4轴向变形
在对于高层建筑的结构计算过程中会发现，一般纵向的的荷载数值比较大，使得柱中会发生较大的轴向的变形，此时，就算是很小的横向荷载作用的影响，也会使得梁的弯矩产生一定的变动，增加支座的负弯矩，同时轴向变形也会使得结构构件剪力受到影响，在对于轴向变形进行深入的分析之后会发现，如果轴向变形的计算得不到重视，那么会影响到整个的结构计算，得到一个不安全的计算结果，所以我们应当重视结构的重力荷载二阶效应。
3、实例分析高层建筑框架核心筒结构设计要点
3.1工程概况
某高层建筑项目包括高层办公楼和沿街商业裙房，地下2层停车场，地面以下深度8.1m，地上21层，功能为商业办公，结构屋面高度78.2m，出屋面包含机房和设备间，机房屋面高度83.00m。高层办公楼地上部分长50.2m，宽20.5m，建筑面积地上部分为28377㎡，地下部分为5700㎡。
3.2结构布置
根据建筑平面布置结构体系采用框架－核心筒结构。其中核心筒部分采用现浇钢筋混凝土筒体，外围框架柱采用钢筋混凝土柱，楼面梁采用普通梁，楼板采用现浇实心板。核心筒作为抵抗水平作用的主要构件，外围框架柱主要承受竖向荷载。在筒体洞口的布置上，尽量使洞口远离筒体角部，洞口间筒体墙肢均匀分布。框架柱考虑到剪力滞后效应的影响，加大角柱的截面和配筋。
3.3框架—核心筒布置
①核心筒宜贯通建筑物全高。核心筒的宽度不宜小于简体总高的1/12，当筒体结构设置角筒、剪力墙或增强结构整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。
②核心筒的周边宜闭合，楼梯、电梯间应布置混凝土内墙；核心筒应具有良好的整体性；
③核心筒外墙的截面厚度不应小于层高的1/0及200mm，对一、二级抗震设计的底部加强部位不宜小于层高的1/16及200mm，不满足时，应按相关规定计算墙体稳定，必要时可增设扶壁柱或扶壁墙；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。又因为有框架梁支承在核心筒上，核心筒的外墙厚度宜大于0.4LAE（梁纵向受力钢筋的锚固长度），工程中框架梁钢筋最大为25mm抗震等级为一级。工程核心筒外墙的截面厚度为400mm，满足以上要求；
④核心筒外墙较大的门洞宜上下竖向连续布置，以使其内力变化保持连续性。
3.4超限情况分析及抗震措施
在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层的最大弹性水平位移大于该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍，小于1.5倍，为平面扭转不规则；二层平面，在入口大厅上方楼板开洞，开洞后楼板缺失，楼板局部不连续，平面不规则。二十层立面收进，收进尺寸与相邻下一层之比为X向16.9%，Y向局部100%；二十一层处立面收进，收进尺寸与相邻下一层之比为59.6%，竖向不规则。针对上述超限情况该工程采取了如下的抗震构造和计算措施：
①对于大底盘单塔，加厚大底盘顶板至250mm，并双层双向配筋；加强大底盘及上一层竖向构件配筋，并严格控制轴压比满足规范要求，以提高竖向构件的延性。
②对于扭转不规则，采用考虑扭转耦联的振型分解反应谱法，计及扭转影响，并控制楼层最大的弹性水平位移和层间位移的分别不大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.4倍。
③对于竖向构件局部收进引起的侧向刚度不规则，考虑突变楼层相交竖向构件在上下一层范围内配筋予以加强，故计算时人为规定19，20，21层为薄弱层，对薄弱层的地震剪力乘以1.15的增大系数，对竖向构件配筋予以加强以提高柱延性，并严格控制柱轴压比小于规范限值；另加厚20，21层楼板厚度，取为150mm，并加强楼板的配筋，以增强结构抗剪承载力，提高整体刚度，确保水平力的有效传递。
结束语
建筑设计人员在对于高层框架核心筒结构设计的过程中，必须确保建筑物结构合理的同时不断优化结构设计方案，以保障高层建筑物的质量，同时也满足于广大人民在新时期对于高层建筑物的安全性要求。在今后的发展中，建筑结构体系会得到不断优化，从而保障国民经济的健康发展。
参考文献
[1]林晓伟.浅谈高层建筑框架核心筒结构设计[J].中国新技术产品.2011.
[2]卜明华.高层建筑型钢混凝土框架核心筒结构抗震设计研究[J].低碳世界.2015.
论文作者:何俊杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/7
标签：结构论文; 核心论文; 荷载论文; 框架论文; 建筑结构论文; 高层建筑论文; 构件论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;