深圳市汇宇建筑工程设计有限公司
摘要：本文结合工程实例，对高层建筑框架核心筒结构设计要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：高层建筑；框架-核心筒结构；构造措施；计算分析；结构设计
一、工程概况
广东某大厦由一栋30层写字楼、2层商业裙楼和3层地下室组成，占地面积13800m2，总建筑面积45146m2，主屋面结构高度达131.60m。基于该项工程是高层建筑并且处于沿海地带，所以不仅要考虑到它的抗震能力更要注意它抵抗风压的能力。因此，此项工程的抗震设防烈度按照规范规定的6度，地震分组为第二组，它的风压按照100年的重现期定为0.70KN/m2，风荷载体型系数为1.4。
二、高层建筑框架核心筒结构设计构造措施
在充分考虑整个工程的稳定性的基础上，整个工程中的每个单元的结构形状以及刚性程度就必然需要保持均匀，所以对于每一面墙体的墙厚以及取向都会有相应的要求。筒体的加强部位，边缘构件的设置以及配筋设计，应符合《高规》第7章的有关规定。抗震设计时，框架一核心筒结构的核心筒和筒中筒结构的内筒，应按《高规》第7.2．14～7.2－16条的规定设置约束边缘构件或构造边缘构件，其底部加强部位在重力荷载作用下的墙体轴压比不宜超过《高规》表7.2.13的规定。筒体结构的楼盖外角宜设置双层双向钢筋，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。跨高比不大于2的框筒梁和内筒连梁宜采用交叉暗撑；跨高比不大于1的框筒梁和内筒连梁应采用交叉暗撑，且应符合下列规定：梁的截面宽度不宜小于300mm；全部剪力应由暗撑承担。每根暗撑应由4根纵向钢筋组成，纵筋直径不应小于14mm。
三、高层建筑框架核心筒结构设计整体计算和分析
（1）计算考虑结构的整体性能。对于框架核心筒结构，要使用下列详细的计算措施。其中，配筋的计算和构造的分析要运用SATWE计算软件来计算；地震作用用弹性时程的分析来计算；用中震弹性来计算设计的框架柱与剪力墙的配筋；要用中震不屈服的计算来对框架抗震性的检测，以此来发觉构造的薄弱程序；构造的抗震能力用静力推覆计算来检验，与地震下的定点位移相符，确保大震不倒。在框架核心筒的全体构造计算当中，为了得到准确的计算结果，要准确的输入构造计算的参数。在输入参数时，单向水平方向一方面要考虑由于地震作用发生的扭转效应，双向水平方向另一方面还要考虑地震出现的扭转效应。
（2）分析结构计算的结果。对于整体计算的框架核心筒结构，软件得出的约1.7t的单位面积质量。横向的刚重比是1.73，纵向的而刚重比是1.60。楼层的刚度比依据地震剪力与楼层位移算出，表明哪一层是产生软弱层的。在风荷载与地震的作用下，强度和变形都要符合规范所规定的要求。依据计算的几个模型，相对比较好的是构造的抗扭性。每一个楼层间位移比值应该不大于1.4，小于高规原则。另外塔楼的刚重比要满足整体稳定性的规定，但是重力二阶的影响也要考虑到。对于推覆分析框架核心筒静力的弹塑性，依据大震不倒的宗旨实施计算。第二步则是竖向的分步模式渐渐的施加，让之变成倒三角的水平荷载。结果说明在大地震的计算中，建筑物能够完成大震不倒的宗旨。
四、高层建筑框架核心筒结构设计
（1）结构平面布置。整个工程的空间平面分布的比较均匀规则，整个平面的布局，该工程采用的是框架—剪力核心筒结构，整个核心筒的剪力墙和外围的框架柱全部使用了钢筋混凝土，剪力墙结构用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力。钢筋混凝土墙板能承受竖向和横向的作用力，极高的刚度保证了剪力墙能够承受住横向作用力以及框架柱能够支撑起整个竖直方向的压力，同时也使得空间整体性好，房间内不外露梁、柱棱角，便于室内布置，方便使用。在各层的格局上，普通的楼面梁采用的是普通梁，但是楼板使用的是实心板。综合以上的材料分配，可以看出在保证质量的前提下整个工程合理分配了的力量的支撑点，也避免了不必要的材料浪费。虽然楼板一般受力不多，但是它是每个楼层人群活动的载体，所以它的受力一般也不均匀，为了保证楼板能够承受住最大的作用力，所以楼板也是以现浇混凝土的方式加固了。除此之外，无论是地下室楼板还是屋顶都以同样的方式适当加固了考虑到整个系统的稳定性，整个系统的楼板和筒体都是不留任何缝隙的整体浇灌混凝土。
（2）结构立面布置。基于该工程立面方向比较规则，所以不论是系统的框架柱、核心筒截面还是混凝土的强度都是自下而上均匀的逐渐变小，整个过程的变化都是非常规则的。另外核心筒部分的剪力墙也是上下连续，只有外围的框支架的部分梁柱会有调整，所以相邻间的楼层刚度的变化也是保持在一个很小的范围之内，只需在收缩层处需要通过加强框架梁来提高该层的刚度。立体方向需要重点考虑的是核心筒的承重问题，核心筒虽然主要承载的是水平方向的重量，但是也要考虑到它在超载情况下引起的墙体裂开以及刚度的降低后的延伸问题，所以在充分考虑该处的受力情况后，在核心筒在与外框架连接的地方和开口处都添加了框架柱以保证两者连接的可靠性。
（3）基础设计。基于万丈高楼平地起的关键是基础设计，所以整个工程的基础必须要考虑全面，其中包含底部的受力，人防的要求以及液体渗透等问题。整个系统的使用的是强风化的闪长岩基底持力层，一般的框架柱下面使用的是墩基加防水板，高层塔楼部分下面使用的是筏板基础，其他的各个部分全都使用带型基础加防水板。一般地下部分都要考虑到人防，所以按照五级人防的标准，地下第一层的顶板上面会有1.5m的土壤覆盖在上面，负载较重，为了既减少基岩的挖掘又要保证楼层高度，所以地下部分的梁板采用宽扁梁。地下基础的牢固不仅要考虑承载能力还要考虑地下水的渗透和浮力问题，一般地下水位为1.0m，所以地下室要采取抗浮措施，例如锚杆。另外在地下部分的建筑之间要严密衔接不留任何缝隙，同时还要加固衔接处。在整个建筑的表面也要考虑到雨水的作用给混凝土带来的收缩性问题，由于塔楼与裙房之间的高度不一致，因此在裙房的凹处要设置后浇带，减少雨水导致的混凝土的收缩应力和不均匀沉降引起的次应力。
五、结语
综上所述，核心筒系框架-核心筒结构的主要抗侧力构件，应尽量贯通建筑物全高，并要求具有较大的侧向刚度，其刚度沿竖向宜均匀变化，否则结构的侧移和内力将发生急剧变化，一般来说，当核心筒的宽度不小于筒体结构高度的1/12时，结构的层间位移就能满足规定，当外框架范围内设置角筒、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。在筒体结构中，大部分水平剪力由核心筒或内筒承担，框架柱或框筒柱所受剪力远小于框架结构中的柱剪力，剪跨比明显增大，因此其轴压比限值可比框架结构适当放松，可按框架-剪力墙结构的要求控制柱轴压比。框架-核心筒结构在强烈地震作用下，框架柱的损坏程度远大于核心筒，故必须按规范调整各框架柱的地震剪力。同时框架-核心筒结构外周框架的柱距较大，为了保证其整体性，外周框架柱间必须要设置框架梁，形成周边框架。框架设计为控制结构的周期和位移，在核心筒截面基本确定的情况下，墙加大梁，可有效增加结构的抗侧刚度。
参考文献
[1]程懋堃，张燕平，沈莉.对框架-核心筒结构平面布置的理解和探讨[J].建筑结构：技术通讯，2007(9)：5-6．
[2]陈麟，杨航，周云.巨型型钢混凝土框撑-核心筒结构性能分析[J].建筑结构，2012，42(3)：91-95．