框筒结构在超高层建筑的应用

超高层核心筒施工技术研究与应用摘要：将核心筒结构控制体系的建立作为重点，包括点位的选择、布设形式，在满足核心筒结构控制的同时实现对外围钢结构的控制，保证了核心筒的施工精度与外框架钢结构安装精度相匹配。

关键词：超高层；核心筒；施工技术前言随着当前我国城镇化进程的不断深入，城市土地利用率要求逐渐增高，因而高层、超高层建筑不断涌现。

高层建筑更加注重水平荷载，核心筒结构发挥作用的关键点就在于其内筒与框架的联系，使内筒能够加强框架的工作性能，带加强层的框架核心筒结构一般在设备层或避难层设置整层楼高的伸臂，将外柱与内筒相连，以此保证二者的协同工作，增加框筒结构的侧向刚度，控制结构的侧向位移。

1钢框架核心筒结构目前，钢框架核心筒结构施工测量的主要方法是将核心筒和外框钢作为两个相对独立的结构分别进行测量控制，采用内控法，利用塔楼的控制网实现对核心筒的内控；采用外控法在已安装完毕后的钢柱上架设经纬仪，实现对外框架钢结构的控制；即使两者的平面及标高测量控制使用同一个基准控制网，仍然无法避免测量误差的累积[1]，给核心筒结构和外框钢结构的衔接带来很大困难。

用于核心筒与外框钢柱衔接的连系钢梁往往过长或者过短，这一问题出现的根本原因是在对核心筒结构与外框钢结构分别进行测量控制时错误的使用了两个控制体系，而两个控制体系之间不可避免的会存在误差，导致后序钢结构施工精度无法控制。

2工程概况深圳国际低碳城为国家八大低碳城试点之一，位于深圳东北门户、深莞惠交接处。

本项目用地面积24776.68平方米，总建筑面积217022.36平方米，包含1栋A座43层办公，研发用房，高199.95m，研发用房面积53350平方米，办公用房面积 21361平方米。

3技术原理根据工程所出现的问题，翻阅相关文献提出了钢管混凝土外框-钢支撑筒体桁架体系安装技术，主要包括：桁架厂内预拼装采用复杂节点卡具定位预拼装胎架，钢管混凝土柱牛腿连接的快速装拆抱箍柱临时支架体系，钢柱附牛腿桁架安装支架体系，桁架单元式整体吊装安装技术（设计位置辅助专向与临时固定调整装置、桁架节点单侧可调式后紧固连接技术），桁架安装定型化操作架采用抱箍固定于钢管柱技术，水平杆精确安装技术采用固定于钢管柱临时定位调整装置，伸臂桁架腹杆后装技术采用固定于钢柱与水平杆操作平台，无线监测技术采用多维度机器人监控桁架合龙时机精确确定4操作要点4.1钢管混凝土外框施工（1）在方钢管柱内设有加劲板，柱在与梁翼缘对应位置设置的内隔板，内隔板四角应设透气孔，孔径为25mm，水平隔板下方柱身上应留置20mm透气孔。

高层建筑抗震设计原则在现代城市的天际线中，高层建筑如同一座座挺拔的巨人。

然而，这些巨人在面对地震这一自然力量时，需要具备强大的“韧性”和“抵抗力”。

高层建筑抗震设计至关重要，它关系到人们的生命财产安全，也关系到城市的可持续发展。

接下来，让我们一起探讨一下高层建筑抗震设计的原则。

一、场地选择场地选择是高层建筑抗震设计的首要环节。

一个合适的场地能够在很大程度上减轻地震对建筑物的影响。

首先，应避开地震活动断层、滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害易发区。

这些区域在地震发生时，往往会加剧地面的震动和破坏程度。

其次，选择地势较为平坦、坚硬的场地。

这样的场地能够减少地震波的放大效应，使建筑物所受到的地震作用相对较小。

此外，还要考虑场地的土类型和覆盖层厚度。

松软的土层会放大地震波，增加建筑物的振动，而坚硬的土层则能起到一定的减震作用。

二、结构体系合理的结构体系是高层建筑抗震的核心。

常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。

在选择结构体系时，需要综合考虑建筑物的高度、使用功能、抗震要求和经济因素等。

框架结构具有布置灵活的优点，但抗震性能相对较弱，一般适用于较低的建筑。

剪力墙结构能够提供较大的抗侧刚度，适用于较高的建筑。

框架剪力墙结构则结合了框架和剪力墙的优点，具有较好的抗震性能。

筒体结构，如框筒、筒中筒等，适用于超高层建筑，能够有效地抵抗水平荷载。

在设计结构体系时，要确保结构的整体性和连续性。

构件之间的连接应牢固可靠，避免出现薄弱环节。

同时，要合理布置结构的抗侧力构件，使其能够共同工作，有效地抵抗地震作用。

例如，在剪力墙结构中，剪力墙应均匀布置，避免出现局部集中或缺失的情况。

三、抗震计算准确的抗震计算是高层建筑抗震设计的重要依据。

目前，常用的抗震计算方法包括反应谱法、时程分析法等。

反应谱法是一种基于统计分析的方法，能够较为简便地计算出结构在地震作用下的响应。

时程分析法则通过输入地震波，对结构进行动态模拟，能够更准确地反映结构在地震作用下的实际受力情况。

框架核心筒的设计特点及应用摘要：框架-核心筒结构是由核心筒与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构，这一结构形式有利于结构的受力，从而提高高层建筑物抗震性能。

框架-核心筒结构是目前国际超高层建筑中采用的主流结构形式，在超高层建筑中有着广泛的应用。

因此对其设计特点进行研究具有重大的现实意义。

本文首先介绍了框架-核心筒结构的技术特点，并分别从核心筒、框架、平面布置、连梁和构造要求几方面详细阐述了框架-核心筒结构设计要点，对其设计应注意的问题进行了说明。

最后详细阐述了框架核心筒结构在超高层建筑中的应用。

关键词：框架；核心筒；技术；超高层；抗震Abstract: the framework - core tube structure is the core barrel and peripheral dilute column frame composed of high-rise building structure, the structure is beneficial to the stress of the structure, so as to improve the seismic performance of high-rise buildings. Frame - core tube structure is the tall building in the international mainstream structure form, in ultra-high buildings in a wide range of applications. Therefore the design features of the research has important practical significance. This paper first introduces the frame - core tube structure of the technical characteristics, and separately from the core barrel, frame, plane layout, even the beam and structural requirements aspects in detail the framework - core tube structure design, the design problems should be paid attention to are illustrated. The last detail the framework core tube structure in the application of tall building.Keywords: frame; The core barrel; Technology; Tall; seismic一、框架-核心筒结构技术特点分析框架-核心筒结构是利用楼梯建筑内的电梯井道、通风井、公共卫生间等构建中央核心筒，同时采用外围框架形成框架核心筒结构。

超高层建筑的风工程与结构设计超高层建筑因其独特的高度和视觉冲击力，成为现代城市的地标建筑。

然而，超高层建筑在设计和建造过程中面临的一个主要挑战就是风荷载。

合理的风工程和结构设计不仅能确保超高层建筑的安全和舒适，还能提高其经济性和美观性。

本文将探讨超高层建筑的风工程与结构设计原则、方法及其在实际工程中的应用。

首先，风荷载的计算是超高层建筑风工程的基础。

风荷载的大小和分布受多种因素影响，包括风速、风向、建筑物的形状和高度等。

常见的风荷载计算方法包括风洞实验和计算流体动力学（CFD）模拟。

风洞实验通过缩尺模型在风洞中模拟真实风环境，测量建筑物表面的风压分布和风力系数，为结构设计提供准确的风荷载数据。

CFD模拟则通过数值计算，分析建筑物周围的流场特性和风荷载分布，辅助结构设计和优化。

在结构设计方面，超高层建筑的抗风性能需要通过多种措施来实现。

常见的结构体系包括框架-剪力墙结构、核心筒结构和外框筒结构等。

框架-剪力墙结构通过框架提供灵活性和变形能力，通过剪力墙提供刚度和承载力，适用于中高层建筑；核心筒结构通过设置内部的核心筒，提高建筑物的整体刚度和稳定性，适用于超高层建筑；外框筒结构通过设置外部的框筒，形成强大的侧向抗风体系，适用于超高层建筑的抗风设计。

风振控制技术是超高层建筑抗风设计的重要手段。

风振控制技术通过减少风荷载的作用和改善结构的动力响应，提高建筑物的抗风性能。

常见的风振控制技术包括质量阻尼器（TMD）、主动控制和被动控制等。

质量阻尼器通过在建筑物顶部设置附加质量块和阻尼装置，吸收和耗散风振能量，减小结构的振动和变形。

例如，上海中心大厦和台北101大楼都采用了质量阻尼器技术，有效提高了建筑物的抗风性能。

在实际应用中，超高层建筑的风工程与结构设计已经在多个工程项目中取得了显著成效。

例如，迪拜的哈利法塔通过采用风洞实验和CFD模拟，优化了建筑物的形状和结构布局，有效减小了风荷载的影响，成为世界上最高的建筑之一；纽约的世贸中心一号大楼通过采用框架-剪力墙结构和质量阻尼器技术，提高了建筑物的抗风性能和舒适性，成为现代高层建筑的典范。

超高层建筑主流结构形式近几年，我国建了大量超高层建筑，其中核心筒体系用得比较多，基本上每个超高层建筑都有一个核心筒，不管是建筑或是设备使用的需要，结构也刚好利用，从各个工种来说核心筒非常有用。

多数超高层建筑都有核心筒在中间，周边配上一些支撑结构，目前以框架、巨型框架和外框筒这三种外周边结构居多。

总体来说，现在的结构体系多是一个核心筒一个框架，如果不能满足规范要求，加一个伸臂桁架、腰桁架或是斜撑，从200米到500米基本上都用这种结构。

1、框架+核心筒无论是哪种结构都是基本的，同时往往在这个基础上还有一个补强措施，在某个层面加上伸臂桁架和腰桁架。

巨框架已经具有腰桁架的形式，可能加伸臂桁架，有时还加斜撑。

柳州地王国际财富中心。

高303米，矩形底盘44米×44米，高宽比是6.8（高宽比虽然是一个很粗略的指标，但是可以显示设计难度，高宽比越大设计难度越大。

我个人认为比较正常的是7左右，7以下难度不大，超过8难度就来了，超过9就非常困难。

不过这仅是一个方面的指标，不是绝对的，还要看当地的自然条件，不要将7作为一个分界线），其结构为一个核心筒，加一个外周边的框架，每边4根柱，柳州自然条件比较好，六度区、风也不太大，在高宽比也不太大的条件下，这个结构设计并不困难。

加了加强层，当时参加审查时，这个指标的参数非常好，我们建议取消一个，后来取消。

重庆瑞安嘉陵帆影。

其外框架是椭圆形，半边错开，建筑高度440米（人可到达楼面高度），高宽比8.6。

重庆自然条件好，六度区，风不大，超高层建设条件有利。

由于该项目比较高，高宽比较大，采用五道加强层。

深圳京基100。

建筑高度441.8米，矩形平面，高宽比9.5，高宽比非常大，设计难度大，加之深圳风很大，七度区，采用框架+核心筒，同时加3道伸臂桁架和5道腰桁架。

此外，还加了斜撑。

2、巨型框架+核心筒巨型框架跨度很大，层高也很多，需要布置第二层桁架。

如果巨型框架还不能满足结构要求，可以加斜撑、单撑。

浅谈框架核心筒结构设计要点摘要：随着城市化和经济的高速发展，建筑用地越发紧张，因此高楼大厦随处可见，而在高层商业建筑中，框架核心筒结构的体系经常应用于办公楼等高层建筑，框架核心筒结构具有结构布置均为对称、受力清晰、以及整体性强等优点，适用于较高的高层建筑。

框架核心筒结构设计关键在与概念设计和抗震构造设计。

关键词：结构设计、框架核心筒、概念设计、构造设计前言：框架核心筒是由核心筒和外围柱框架组合的一种结构体系，周边柱距一般为8~12米，柱与周边梁形成外框架，外框架通过梁和楼板与中间核心筒形成整体。

其大部分剪力由核心筒承担，框架柱受到的剪力远少于框架结构中的柱剪力。

一、框架核心筒在结构建模时的计算要点在框架核心筒建模计算阶段，其主要技术指标为控制结构的位移比、位移角、周期比、剪重比、刚重比、刚度比等满足规范的要求，现以某一高层核心筒建筑为例：建筑高度95.6米，22层，抗震7度0.1g，Ⅱ类场地，在可研阶段，业主要求采用图A的（普通核心筒）和图B的（框架核心筒偏置型）两种方案进行对比分析。

图A（普通框架核心筒）图B（框架核心筒偏置型）现采用PKPM计算结果得：由计算结果可知：相对于图B内筒偏置的框架核心筒结构，图A的框架核心筒结构的参数更理想，且按《高层建筑混凝土结构技术规程》要求，对于内筒偏置的框架核心筒结构周期比不应大于0.85，位移比不应大于1.4，由此可知，内筒偏置较不合理，最终确定采用图A的普通框架核心筒。

二、框架核心筒结构的设计难点框筒结构的设计难点，基本就一条，结构的抗扭的问题，体现在结构的属性上，就是周期比，也即是结构的抗侧刚度与抗扭刚度的相对关系问题，从材料力学的知识当中，结构的抗扭，最理想的就是在结构的四周布置足够的材料，但是框架核心筒结构，正好相反，中间混凝土结构刚度极大，四周的框架柱刚度相对又小，所以，框架核心筒要做好，就是通过合理的结构布置，调整结构的周期比，以满足规范的要求。

高层建筑框架核心筒结构设计框架一核心筒结构是现代高层建筑结构中较为常用的结构形式。

该技术利用外围梁柱形成框架受力体系，中间使用筒体。

框架一核心筒结构能够使超限高层具有较高的结构性能，提高建筑的稳定性、抗震性、安全性等使用性能。

本文就框架一核心筒结构在高层建筑设计中的应用进行了简要论述。

标签：高层建筑；框架核心筒；结构设计现代城市用地的紧张加快了高层建筑的应用与推广。

在现代城市改建、扩建过程中，高层建筑已经成为我国城市建筑设计中首选技术方式。

在高层建筑的设计过程中，框架一核心筒结构是较为常用的结构形式。

通过框架一核心筒结构的应用提高高层建筑的设计高度，实现高层建筑结构稳定性、安全性、抗震性等性能目标。

为了更好的发挥框架一核心筒结构优势、促进我国城市用地使用率的提高。

一、高层建筑框架核心筒结构的概述框架核心筒结构是近十年来世界各国较普遍采用并且具有广阔发展前景的一种重要高层建筑结构体系。

这种体系通常是由中央核心筒与周边稀柱框架构成。

国外多采用钢结构，此时楼面多采用钢梁铰接支撑于周边钢柱、钢框架梁和核心筒的钢柱、钢梁上，核心筒、钢柱多多采用钢-混凝土组合，楼板大多为压型钢板混凝土组合楼板。

整个结构的侧移刚度来源于核心筒和周边的稀柱外框筒的协同工作，若侧移刚度不够，常在设备层、避难层设外伸刚臂构成刚性加强层或在周边布置支撑体系予以加强，其建筑高度已达100层、400m左右。

它的优点有利于减少工地劳动力，降低建造成本，加快施工进度；缺点是面广量大的楼面梁铰接未能发挥其侧移作用。

核心筒基本元素包括楼梯、电梯、前室、候梯厅、公共走道、管道井等，其中楼梯，电梯、管道井根据规范限定和使用需求等原因，设计的数据基本趋于标准化，而前室、候梯厅、公共走道等组成部分则由于关系到外立面形象，套型布局的朝向、采光、通风等因素，决定了核心筒设计的品质，影响居民居住环境。

二、高层建筑设计中框架核心筒结构设计要点国内多采用现浇钢筋混凝土结构，此时楼面多采用现浇钢筋混凝土梁刚接整浇支撑于周边钢筋混凝土柱或钢混凝土组合柱、钢筋混凝土框架梁和钢筋混凝土或钢混凝土组合的核心筒上，楼板多为现浇钢筋混凝土，整体结构的侧移刚度来源于核心筒楼面梁周边框架柱，简称框筒结构，它与两边稀柱外框架协同工作，此时结构的抗侧传力直接，充分发挥了楼面梁的刚度参与工作，克服了稀柱外框筒的剪力滞后效应，在超高层建筑高宽比较大时，也常在设备层、避难层另加设外伸刚臂构成刚性加强层，对结构侧移刚度予以加强。

《建筑框架－核心筒结构设计要点及其应用分析》摘要：摘要：框架-核心筒结构，作为有较强抗震能力的结构，被广泛应用于国际超高层建筑中，是超高层建筑结构中的主角，框架-核心筒结构，作为目前国际超高层建筑结构中的主角，自然发挥着至关重要的作用，（1）关于框架-核心筒的底部抗震结构设计上，总体的细节设计要素较多周剑婷摘要：框架-核心筒结构，作为有较强抗震能力的结构，被广泛应用于国际超高层建筑中，是超高层建筑结构中的主角。

它是以核心筒为中心的高层建筑结构，外围是由稀（密）柱框架构成，在现实建筑工程中意义重大。

本文就框架-核心筒结构的技术特点进行介绍，从核心筒、框架、平面布置等方面出发，具体阐述了建筑框架-核心筒结构的设计要点，并说明了其设计应注意的事项。

关键词：框架-核心筒结构;技术特点;结构设计;注意事项;具体应用1关于高层建筑中框架-核心简结构的技术特点的分析框架-核心筒结构的内部是由建筑结构中的电梯井道、通风井、公共空间等部分构成，外部辅以围状框架。

这一结构使楼层结构的抗震性大大增强，承载力很强，整体结构稳定性高。

框架-核心筒结构，作为目前国际超高层建筑结构中的主角，自然发挥着至关重要的作用。

这种结构不仅能使楼梯内部空间被有效利用，还充分利用了核心筒的抗侧向刚度来增强结构的抗水平荷载能力。

框架-核心筒结构，是目前国际超高层建筑设计中的主流结构形式。

这种结构随着楼层的增加，有利于减少框架水平荷载的承担比重，有利于增加建筑使用面积，其应用始终符合时代城市土地利用率、建筑工程建设投资效益的要求。

2关于框架-核心简结构的设计要点的阐述2.1核心筒的设计特色（1）核心筒的墙肢对称，分布均匀，宜贯通全高，墙体连通直上;核心筒的设计精度要求高，对设计的实用性要求强，例如会为了能适当调节宽度而设计筒体结构为角形、剪力墙等。

（2）筒体角部亦有严格的要求，一般不宜开洞。

如果不可避免，洞角内壁至洞边距离和墙体厚度也应满足规范要求;（3）为增强连梁延性，一般会选择稳定性强的交叉暗撑或交叉钢筋;（4）框架核心筒结构外围辅以框架梁;2.2框架的设计要点（1）位移与周期也是工程师必须考虑的因素，抗侧刚度通过增加大梁增强;但当柱筒距较大，则需充分考虑梁高和楼层净空等因素。

框筒结构（frame tube structure）
在框架结构中，设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来，取长补短，共同抵抗水平荷载，这就是框架－剪力墙结构体系。

如果把剪力墙布置成筒体，围成的竖向箱形截面的薄臂筒和密柱框架组成的竖向箱形截面，可称为框架－筒体结构体系。

具有较高的抗侧移刚度，被广泛应用于超高层建筑。

整体建筑主要由几大框筒承担重量，单元内的墙体不起承重作用，真正的活性建筑，墙体可以随意改变，甚至整层都可以随意间隔。

这是现在最先进的结构。

一、框架结构和剪力墙结构的结合便产生了框剪结构，它是在框架结构中设置适当剪力墙的一种结构体系。

它具有框架结构平面布置灵活、有较大空间的优点，又具有侧向刚度较大的优点。

是两者优点的结合。

这个结构体系中，剪力墙主要承受水平荷载，竖向荷载主要由框架承担。

这种结构一般宜用于10～20层的建筑。

二、框筒结构属于筒体结构中的一种，它是由密排柱和墙下裙梁组成，简单的筒体结构想必你是知道的，那框筒结构也就相当于开窗洞的筒体。

在高层建筑中，特别是超高层建筑中，水平荷载愈来愈大，起着控制作用，而筒体结构便是抵抗这种水平荷载最有效的结构体系，它和受力特点是，整个建筑犹如一个固定于基础之上的封闭空心的筒式悬臂梁来抵抗水平力。

筒体结构适用于30～50层的房屋建筑。