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摘要：框架-核心筒结构体系同时具有框架结构和剪力墙结构的优点，被大量应用在我国民用建筑设计中。为了保证高层建筑的质量，有必要做好相关设计工作。文章在分析高层建筑核心筒设计需遵循的原则的基础上，对高层建筑核心筒设计策略进行分析，以期促进高层建筑整体设计的优化。
关键词：高层建筑；框架核心筒结构；设计要点
前言
筒体结构它是空间整截面工作结构，这就如同一根竖立在地面之上的悬臂箱形梁，同时具有造型美观、使用灵活、受力合理以及侧向刚度强这些优点，筒体结构可以依据平面墙柱构件的布置情况可以主要分为两种，即筒中筒结构和框架核心筒结构。当前，框架核心筒结构在高层建筑中的应用较为普遍，因此，建筑设计人员应针对高层建筑框架核心筒结构设计加强实践，以提高设计水平。
1高层建筑框架核心筒结构设计要点
1.1 结构分析要点
理想的核心筒，可看作一竖向悬臂构件，整体性强，内力、变形符合材料力学的理论计算结果。对筒体结构进行分析时，主要采用等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。等效连续化方法有两种，一种是只做几何分布上的连续化，这样它的模型就可通过连续的函数进行描述；另一种是同时做几何和物理上的连续处理，这样就可应用分析弹性薄板的各种有效方法。等效离散化方法是将连续的结构打散为等效的杆件，以便应用适合杆系结构的理论来对结构进行力学分析。若是完全按照三维空间结构来分析筒体结构体系，该方法比等效连续化和等效离散化更为精确，在这类分析仿佛在应用最多的是空间杆―薄壁杆系矩阵位移法。
1.2 超限处理要点
如果工程结构平面形状规则、刚度以及承载力分布比较均匀，其竖向体型也比较规则以及均匀、结构抗侧力构件上下呈现连续贯通，除结构高度超过适用限值之外，其它指标则通过调整之后都可以达到未超限。因为结构计超限、并且首层层高为10.0m，超限应对措施把首层以及下部若干层的结构抗侧力构件来当做作为加强的重点：则可以在1～15层框架柱使用钢管混凝土的组合柱，钢管混凝土叠合柱结构技术规程CECS188：2005、其1～2层核心筒剪力墙四角可以附加型钢暗柱、首层抗震等级则可以提高一级。钢管混凝土则有着十分卓越的承载能力以及变形的能力，但是它的防腐以及防火材料不仅造价比较同时还具有一定的时效性，那么则就需要考虑之后的维修保养，钢管混凝土叠加合柱以及钢管混凝土组合柱这样的话就可以弥补这方面的缺陷。核心筒剪力墙四角则附加型钢暗柱，这样的话就可以解决因为首层层高较大，而使得剪力墙端部应力集中这样的问题，并提高剪力墙的承载能力以及抗变形的能力。
1.3 细节控制要点
由于剪力滞后，框筒结构中各柱的竖向压缩量不同，角柱压缩变形最大，因而楼板四角下沉较多，出现翘曲现象。设计楼板时，外角板宜设置双层双向附加构造钢筋，对防止楼板角部开裂具有明显效果，其单层单向配筋率不宜小于0.3%，钢筋的直径不应小于8mm，间距不应大于150mm，配筋范围不宜小于外框架（或外筒）至内筒外墙中距的1/3 和3m。核心筒由若干剪力墙和连梁组成，其截面设计和构造措施应符合剪力墙结构的有关规定，各剪力墙的截面形状应尽量简单；截面形状复杂的墙体应按应力分布配置受力钢筋。此外，考虑到核心筒系筒体结构的主要承重和抗侧力结构，筒角又是保证核心筒整体作用的关键部位，其边缘构件应适当加强，底部加强部位约束边缘构件沿墙肢的长度不应小于墙肢截面高度的1/4，约束边缘构件范围内应全部采用箍筋。框筒梁的截面承载力设计方法、截面尺寸限制条件及配筋形式可参照一般框架梁进行。外框筒梁和内筒连梁的构造配筋，非抗震设计时，箍筋直径不应小于8mm，间距不应大于150mm；抗震设计时，箍筋直径不应小于10mm，箍筋间距沿梁长不变，且不应大于100mm。当梁内设置交叉暗撑时，箍筋间距不应大于15Omm；框筒梁上、下纵向钢筋的直径均不应小于16mm；腰筋的直径不应小于10mm，间距不应大于200mm。
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2 高层建筑框架核心筒结构设计实例分析
2.1 工程概况
某工程地块面积约为18682 m2。由2层地下室、3层裙楼及22层主楼组成，地下室、裙楼及主楼连为一体，建筑物总高度99.5m，总面积79 020m2。地下2层局部为抗力核6级战时人防地下室，平时作为双层停车库，面积为14880m2，层高5.2m。本工程主楼为钢筋混凝土框架-核心简结构，框架、剪力墙、核心筒的抗震等级均为二级。裙房为框架结构，裙房框架的抗震等级为二级。地下1层相关范围的抗震等级同上部结构一致，为二级；地下1层超出上部相关范围的部分及地下2层的抗震等级均为三级。主楼结构在裙房顶板上下各1层的抗震构造措施提高一级。底部加强区为地下室顶板标高，层顶标高为18.2m。
2.2 设计要点
（1）上部结构设计
结构布置上利用主楼内的楼梯电梯井道布置一个独立封闭的带边框剪力墙作为核心简，并在主楼4个拐角部位各布置两道互相垂直的剪力墙用于改善结构的抗扭转性能（所有剪力墙均落至基础），在其他位置布置框架柱，共同形成钢筋混凝土框架一核心筒结构体系。剪力墙为主要抗侧力构件，框架梁柱则组成了第二道抗侧力防线。
（2）地下室结构设计
因主楼与裙房的基础连成一体，通过控制主楼的沉降量，在主楼与裙房之间设置沉降后浇带，并控制沉降后浇带的封闭时间等措旋，来调整主楼与裙房之间的差异沉降。考虑到地下室面积较大，平面尺寸约为196.8mx78.9m。因此，每隔30-40m设1 m宽的抗收缩后浇带；抗收缩后浇带应在其两侧结构施工完2个月后，采用比相应构件部位混凝土强度等级高一级的微膨胀细石混凝土进行补浇。适当提高地下室、裙房的楼屋面梁板的配筋率，其中地下室顶板及裙房屋面板均采用双层贯通配筋。
（3）人防结构设计
本工程人防位于地下室2层，平时为地下车库，战时为核6（常6）级人防。结构设计的钢筋混凝土墙、柱、梁和板等构件在满足平时使用要求的同时，也满足战时防护要求。战时工况只满足强度要求，结构内力分析方法与一般工业民用建筑工程的静力结构设计方法相同，但可以根据各构件允许延性比值考虑由非弹性变形所产生的塑性内力重分布。人防地下室顶板采用现浇梁板体系。防护区与非防护区、防护区之间为了平时通车方便开敞的大洞口在临战时采用型钢梁战时封堵。
（4）基础结构设计
本工程采用平板式筏板基础，其中核心简体下筏板3.0m厚；主楼其他区域筏板2.0m厚。在裙楼及纯地下车库部分筏板0.75m厚。主楼核心筒部分以中风化辉绿岩或中风化石灰岩作为基础持力层，其他部分以全风化辉绿岩、强风化辉绿岩、中风化辉绿岩、强风化石灰岩或风化石灰岩作为基础持力层。主楼部分利用自重抗浮，仅在裙房及纯地下室部分的筏板下均匀布置抗拔锚杆（3φ32mm@2.1mx2.1 m）来满足地下室的抗浮要求。
（5）计算分析及特点
该工程主要采用专业的高层建筑结构空间有限元分析与设计软件，对结构进行了整体分析。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。
3 结语
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，从而提升建筑行业的整体发展水准。
参考文献：
[1]张银芳，闫帅平.框架-核心筒结构在工程中的应用[J].企业科技与发展，2019（04）
[2]王秀文.超限高层建筑框架—核心筒结构设计分析[J].山西建筑，2019，45（07）
[3]王峥.钢框架混凝土核心筒结构易损性分析[J].结构工程师，2018，34（06）
论文作者:李冕华
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/9
标签：结构论文; 核心论文; 框架论文; 主楼论文; 地下室论文; 构件论文; 不应论文; 《防护工程》2019年10期论文;