带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构设计要点

超高层建筑的混凝土钢框架-核心筒结构设计摘要：混合结构在我国高层及超高层建筑结构中得到了广泛的应用，常见的钢框架-混凝土核心筒结构外框架存在着强度有余而刚度不足的特点，设置加强层时会遇到各种问题，研究核心筒结构的设计具有十分重要的意义。

本文依据实际工程概况，结合模型、布设方案的计算与基底剪力时程分析，希望得出最适宜的设计方案。

关键词：超高层；结构；模型1.工程概况本工程为某核心商务区一幢超高层办公楼，地下2层，地上60层，总高度270m。

建筑设计使用年限为50年，超高层主塔楼耐久性为100年[1]。

抗震设防类别为乙类，8度设防，第二组，场地类别II类，阻尼比取0.04。

2.模型2.1 基本假定根据工程实际情况，为便于计算分析，将实际结构进行了一定的简化，采用如下假定：1）结构处于线弹性阶段；2）水平加强层伸臂桁架、周边带状桁架与内筒体刚性连接，与外柱铰接，即只在外柱产生轴向力；3）设有水平加强层的核心筒体剪力墙及外柱间楼板采用弹性板。

2.2 加强层布设方案根据本工程下部大底盘、上部斜角收进的实际情况，采用水平伸臂桁架，并在同层配合设置周边带状桁架作为加强层。

水平加强层的设置会产生应力集中现象，但随着加强层数量的增多，结构整体受力将越趋于合理。

而且，从侧移控制角度来讲，由于受加强层作用递减率的影响，加强层数量也不宜过多[2]。

因此，应该从合理和经济两个方面综合考虑来选择合适的加强层数量。

3.各布设方案的计算3.1 各布设方案的模态分析对加强层的不同布设方案，分别采用三维有限元程序SATWE和ETABS进行多遇地震作用下弹性整体计算，得出其周期如表1、表2所示，方案7振型模态如图1所示，进而对其基本周期和振型进行分析比较。

图1 方案7结构振型模态把方案7与方案1进行比较，从表1、表2及图2可以看出：1）第1振型为Y向平动，加强层影响第1振型改变3.5%。

2）第2振型为X向平动，加强层影响第2周期改变3.3%。

超高层建筑混凝土框架核心筒结构设计几点方案【摘要】随着城市人口的增多，我国的高层商业建筑也逐渐如雨后春笋，高层建筑最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材），从而为人们提供健康、舒适的空间及环境。

为此更加适应城市化的进程。

【关键词】超高层；建筑；混凝土1 工程概况某广场地处繁华地带，是集商业、办公、酒店式公寓等多项功能的建筑复合体，地下5层、地上42层（以及出屋面水箱间、构架等），主楼地上1层至6层为商业、餐饮；7层至14层、16层至23层用于办公；15层、25层为避难层；24层为空中会所；26层至42层为项级酒店式公寓，房屋高度160m。

地下5层主要用于机械式停车及设备机房，高度20.2m。

屋面上有钢构架围护造型。

裙房地上6层（局部7层），裙房屋顶标高为40.700m。

本工程采用框架-核心筒结构，在地面以上主楼、裙房之间设置缝宽200mm 的抗震缝。

2 地基与基础设计拟建的工程场地地形平坦，为人工开挖的基坑。

场区地貌形态类型单一，岩石种类单一，岩脉发育，岩体强度较高；场区赋存地下水，主要为基岩裂隙水，根据水质分析结果判定，在强透水层和干湿交替的条件下，按最不利因素考虑，拟建场区地下水对混凝土无腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。

3 结构设计3.1 设计的基本参数结构分析基本参数为基本风压：0.7 kn/m （主楼，100年一遇考虑）、0.6kn/m （裙房，50年一遇考虑），地面粗糙度：b类，特征周期：0.4s，地震荷载：6度（0.05）；场地类别：ii类；地震分组：二组；抗震等级：框架2级（裙房及主楼地下2层～地下5层为3级），简体2级（主楼地下2层～地下5层为3级），主楼加强层及上下各1层框架、核心筒取1级；结构阻尼比：取0.04。

3.2 计算分析及特点本工程主要采用“高层建筑结构空间有限元分析与设计软件-satwe”进行结构整体分析。

计算表明为风荷载起控制作用，结构位移控制指标按222m取用即为1/584。

11 钢框架-混凝土剪力墙（核心筒）结构体系设计11.1一般规定11.1.1钢结构住宅结构宜优先采用钢—混凝土混合结构体系。

多层与中高层住宅宜采用钢框架－混凝土剪力墙（核心筒）结构体系；高层住宅可采用钢框架（或支撑框架）－混凝土剪力墙（核心筒）结构体系。

11.1.2钢框架－混凝土剪力墙（核心筒）结构体系由钢框架（或支撑框架）、剪力墙（核心筒）与组合楼盖等组成。

其结构设计、计算与构造，除本规范有规定者外，尚应符合现行国家标准《钢结构设计规范》G B50017、《建筑抗震设计规范》G B50011及现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》J G J3与《高层民用建筑钢结构技术规程》J G J99以及中国工程建设协会标准《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》 C E C S230的规定。

11.1.3钢框架-混凝土剪力墙（核心筒）混合结构的布置和选型应符合下列要求：1混合结构的抗侧力构件，如支撑、剪力墙、核心筒等宜布置在楼、电梯间、竖井与分户墙、端墙及平面形状变化与永久荷载较大处等部位，并选用刚度均匀、偏心小并符合建筑要求的合理布置方案。

27度与7度以上抗震设防的多（高）层混合结构，同时布置抗侧力支撑与剪力墙（核心筒）时，宜使其各自的刚心与建筑物质心接近重合。

3支撑、剪力墙与核心筒等沿竖向应连续布置，结构的刚度、质量与承载力沿高度变化宜均匀，并避免出现薄弱层。

4混合结构中剪力墙布置与选型应符合下列要求：1）钢框架－剪力墙结构中，剪力墙宜为双向布置；框架梁、柱与剪力墙的轴线宜重合在同一平面；2）不宜孤立地布置单片剪力墙。

纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段；住宅建筑较长时，不宜集中在两端布置剪力墙；3）纵、横剪力墙宜组成L形、T形、□形和[形等型式；在各主轴方向剪力墙的刚度宜相近。

高层住宅结构为8度及以上抗震设防时，可采用钢骨混凝土剪力墙；4）剪力墙的长度不宜过大，一般墙肢截面的高度不宜大于8m。

每道剪力墙的底部剪力不宜超过总底部剪力的40%。

浅析高层建筑型钢转换层结构设计一、工程简况该建筑是集商业、宾馆和办公于一体的现代化综合性高层建筑。

设有负一层地下室，地上主体结构27层（裙房6层），突出屋面的塔楼2层，地面以上建筑总高度107.0 m。

1～6层为商业用房，采用钢筋混凝土框架-核心筒结构，6层以上为宾馆及酒店式公寓，采用剪力墙-核心筒结构。

为实现这种底部大开间与上部剪力墙之间的转换，在主楼7层设置结构转换层。

二、结构方案的选择由于该建筑的特殊要求，底部大空间部分的柱子不能移动，同时根据业主要求，上部框支剪力墙位置也不能移动，由此导致了上部框支剪力墙轴线与底部框支框架轴线错开较多的情况。

初步方案拟采用厚板转换层，这样可以解决众多轴线错开的问题。

但厚板转换的传力途径不清楚，受力也十分复杂，同时为满足抗剪和抗冲切的要求，初步计算板厚需要2.2～2.8m左右，考虑本工程转换层设置在地面以上32.4m处，大体积混凝土在高空施工难度大。

此外，厚板的巨大重量势必会增大下部竖向构件的强度设计要求，同时，由于厚板的重量集中在结构中部，使得结构整体振动性能复杂，且该厚板转换层刚度远大于下层刚度，容易产生应力集中，地震反应强烈，对抗震十分不利。

因此，厚板转换层对本工程并不适用。

梁式转换层具有传力直接明确，传力途径清晰的优点，并且转换梁受力性能好，施工也比较方便。

但采用梁式转换时，应使转换梁直接承托上部剪力墙，尽量减少转换次数，避免主次梁的复杂转换形式。

由于本工程上部剪力墙形式各异，底部的柱网间距较大且位置不能移动，主次梁转换形式在所难免，个人认为，为解决该建筑平面、立面的多样化给结构设计带来的难题，应该突破原有的经验和传统的结构概念，即：经过合理的概念设计、依托规范规程及借助已有电算手段，对主次梁转换形式进行详细分析，采取可靠措施，则主次梁的转换形式是可行的。

三、转换梁截面尺寸确定由于框支梁一般按剪压比控制，为初步确定转换梁尺寸，按下式进行计算：Vb≤0.15fcbh/γRE （1）式中fc为转换构件混凝土抗压强度设计值；b、h分别为转换构件截面宽度和高度；Vb≈（0.6～0.8）V0，V0为框支梁按简支状态计算的所有重力荷载作用下支座截面剪力设计值。

谈谈高层建筑框架核心筒结构设计的相关要点发表时间：2018-07-04T10:15:15.123Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第2期作者：刘齐齐[导读] 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。

广州市设计院 510620摘要：随着世界经济的发展以及人口的不断增加，土地日益紧张，建筑业正朝着多元化的趋势发展，高层建筑如雨后春笋般不断涌现。

在高层建筑结构设计中，框架核心筒结构不仅能够有效扩大利用空间，同时其抗侧刚度较强，能够解决随着建筑高度增加出现的建筑结构侧向变形的问题，目前在高层建筑结构设计中得到了较为广泛应用。

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概况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设计要点框架—核心筒结构，属于高层建筑结构。

简单的来讲就是，外围是由梁柱构成的框架受力体系，而中间是筒体（比如电梯井），因为筒体在中间，所以又称为核心筒结构。

2.1框架布置形式多样，可以是方形、长方形、圆形或其他形状；结构布置尽可能规则，平面刚度布置宜均匀、对称，以减小扭转影响。

带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构设计要点摘要: 带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构是我国高层建筑中常用的混合结构体系。

本文在6个三维有限元模型基础上，对影响带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构的几个因素进行了分析，并探讨了设计要点。

关键字: 转换层、型钢混凝土框架、核心筒、有限元模型随着我国社会经济的快速发展，高层建筑不断拔地而起。

目前常用型钢混凝土框架-核心筒结构在遭遇地震时，不能合理地分担地震力，从而缺乏协调的抗震性能，致使高层建筑在强地震中会处于缺乏二道防护的功能。

为更好保证常用型钢混凝土框架-核心筒结构能够在强地震区得到更广泛的认可与应用，针对常用型钢混凝土框架-核心筒结构的特点，通过加强型钢混凝土柱外框架的抗弯、抗拉、抗剪性能对型钢混凝土框架-核心筒结构进行设计，从而增强该结构的二道防护功能。

1. 型钢混凝土框架-核心筒结构的特点型钢混凝土框架-核心筒结构是符合我国目前国情的，是目前我国高层建筑中应用广泛的混合结构体系之一。

该混合结构体系具有以下优点：（1）该结构自重轻、造价低廉，且具有良好的耐火性和耐久性；（2）该结构具有的抗侧移刚度和结构的延性。

在水平荷载作用下，结构的侧向变形可以得到较好地控制，尤其是在风载作用下的水平位移较小，使得人们居住的舒适度大大提高，且有利于抗震的需求。

但是在混合结构中，型钢混凝土框架-核心筒结构承担了水平地震作用和风荷载作用下大部分楼层的剪力，框架除承担建筑物的竖向荷载外，承担部分水平荷载作用下产生的倾覆力矩；在强烈地震作用下，核心筒剪力墙刚度出现退化，框架不能合理地分担地震力，从而缺乏协调的抗震性能，致使高层建筑框架在强地震中会处于缺乏二道防护的功能。

通常在高层建筑的上部楼层与下部楼层轴线错位处或者竖向结构形式差异明显处会设置转换层，因此，对带转换层型钢混凝土框架－核心筒混合结构进行设计及优化是非常重要的。

2. 带转换层型钢混凝土框架－核心筒混合结构设计2.1 工程概况某项高层建筑工程实际结构为35层型钢混凝土框架-核心筒混合结构，结构总高109.5米，第三层为转换层，1、2层层高均为4.5米、3～35层为3米，内部混凝土核心筒至上而下贯通整个结构，外围型钢混凝土框架由底部稀柱通过SRC大梁转换为上部密柱。

框架核心筒结构设计中相关要点分析随着我国国民经济的迅速发展，人们对建筑高度、外观、平面布置提出了更高的要求。

因此，框架-核心筒体系在高层建筑中得到了广泛的應用，其结构体系具有外框架间距大、布置方式多变、建筑立面灵活等优点，因此满足了现代建筑的外观要求。

框架-核心筒结构是由核心筒与外围的稀柱框架组成的，其与周边的梁构成了外框架，中间以剪力墙布置成筒体，受力变形特征与框架-剪力墙结构比较类似。

下面结合某高层办公楼结构设计实例，主要就结构设计方案的构思及设计要点进行了探讨。

1 工程概况某高层办公楼，总建筑面积50820m2，地下2层，地上24层，建筑高度99.9m。

地下1～2层为车库及设备用房，1层为办公大厅，2～4为商业用房，5～24为办公用房。

建筑结构安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度为0.15g。

地基基础设计等级为甲级，地面粗糙度为B类。

2 基础设计及结构方案的选择2.1 基础设计结合地质工程勘察报告，以及考虑造价、施工条件及周边环境等情况，本工程主楼决定采用桩筏基础，裙楼及地下室部分采用桩基础。

桩身直径600mm、700mm，桩长约25m。

桩身混凝土强度等级为C35，桩身钢筋均为Ⅲ级钢。

单桩承载力分别为2250kN、3400kN。

桩基持力层为强风化花岗岩层，桩身进入持力层深度不小于1m。

筏板厚度为2.3m。

由于静压沉管灌注桩为挤土桩，为了确保工程施工质量，设计时有需要采取减小挤土效应的措施。

在桩基外侧预钻部分应力释放孔；对主楼密集桩裙采用预钻孔沉桩；要求施工单位结合场地条件，提供沉桩方案中施工顺序、沉桩速率、日沉桩量等，待设计确认后才能进行施工；施工中需要做好监测工作。

2.2 结构体系对比结构体系对比见图1。

初步设计方案：优点：柱距均匀，约10m；核心筒中心与整体结构中心基本重合。

缺点：核心筒外墙因进出口、设备等需要，增开门洞部位的外墙连梁容易因为抗剪问题超筋；核心筒所占面积较大，所以核心筒刚度也大；框架柱的倾覆弯矩百分比基本在10%～30%，外围框架柱作用未得到充分发挥；与核心筒相连主框架梁截面大、配筋大。

框架—核心筒结构建筑结构设计在所有结构体系中，框架-核心筒结构较为常用。

本文结合某工程的实际案例，针对框架-核心筒结构的结构选型、剖析及其设计等进行具体的介绍，仅供相似工程进行借鉴。

标签：高层建筑；框架-核心筒结构；设计1 工程概况某工程地处浙江地区，整个地块的面积大概是18682m2，由三层裙楼、一层地下室、二十二层主楼构成，三者连成一体，建筑物的总面积是79020m2，共有99.5m高。

地下1层设置了自行车库、双层停车库、设备机房，其有7.9m高，面积共达14750m2；地上1至3层裙楼具有餐厅、图书阅览室、门厅以及会议室等配套设施，主楼四层至20层属于工作区，而21层与22层则作为健身活动室。

裙楼、地下室以及主楼的平面尺寸分别是109.8m×40.8m、196.8m×78.9m、58.8m×33.6m，1层的层高为4.8m，2层与3层的层高为4.5m，4层至22层的层高都是4.45m，大楼主体结构的主要柱网尺寸是8.4m×8.4m。

2 设计依据与主要材料本工程结构设计使用年限是50a，地基基础设计等级是乙级，建筑结构安全等级是二级，建筑抗震设防是丙类建筑，地下室与屋面防水等级是一级。

抗震设防烈度高达6度，设计地震基本加速度值是0.15g。

主楼的柱与墙混凝土强度等级会由于高度的变化慢慢从C60变为C35，地下室与全部楼层的梁板都使用了C35级混凝土。

通过对其使用的钢筋的分析可知，其多使用HRB335与HRB400热轧螺纹钢筋。

3 结构设计此工程主楼的结构属于钢筋混凝土框架-核心筒结构，不论是剪力墙还是框架或者是核心筒，其抗震等级都是二级。

裙房属于框架结构，其抗震等级也是二级。

地下一层区域中的抗震等级和上部结构是一样的，都是二级，而地下一层超过上部的部分、地下二层的抗震等级都是三级。

3.1 上部结构设计从结构布置上看，以主楼中的楼梯电梯井道安设的相对封闭、独立的带边框剪力墙为核心筒，为增强结构的抗扭转作用，将两道相互垂直的剪力墙分别设置在主楼的四个拐角处。

带转换层型钢混凝土框架—核心筒混合结构试验与设计研究一、本文概述本文旨在对带转换层型钢混凝土框架—核心筒混合结构试验与设计研究进行深入探讨。

随着建筑行业的快速发展，高层建筑和超高层建筑不断涌现，对于结构形式的要求也日益提高。

带转换层型钢混凝土框架—核心筒混合结构作为一种新型的结构形式，具有优良的抗震性能、较高的承载能力和良好的经济效益，因此在高层建筑和超高层建筑中得到了广泛应用。

本文将对该结构的试验与设计研究进行系统梳理，以期为该结构的进一步优化和应用提供理论支持和实践指导。

本文将介绍带转换层型钢混凝土框架—核心筒混合结构的基本原理和特点，阐述该结构在高层建筑和超高层建筑中的优势和应用前景。

通过对国内外相关文献的综述，分析该结构在国内外的研究现状和发展趋势，为本文的研究提供理论基础。

接着，本文将详细介绍带转换层型钢混凝土框架—核心筒混合结构的试验研究，包括试验目的、试件设计、试验过程、结果分析等方面，以期深入了解该结构的受力性能、破坏形态和抗震性能等。

本文还将对该结构的设计方法进行研究，包括结构选型、荷载分析、内力分析、截面设计等方面，提出适用于该结构的设计方法和建议。

本文将总结带转换层型钢混凝土框架—核心筒混合结构试验与设计研究的主要成果和结论，为该结构的进一步推广和应用提供参考。

指出研究中存在的不足和需要进一步研究的问题，为后续研究提供方向。

通过本文的研究，期望能够为带转换层型钢混凝土框架—核心筒混合结构的设计和应用提供更加全面、系统和深入的理论支持和实践指导。

二、带转换层型钢混凝土框架—核心筒混合结构的基本原理带转换层型钢混凝土框架—核心筒混合结构是一种先进的建筑结构形式，其基本原理在于通过结合型钢混凝土框架和核心筒两种结构体系，实现建筑在承受竖向和水平向荷载作用下的高效协同工作。

该结构形式在高层建筑中得到了广泛应用，特别是在那些需要在大跨度空间与标准层之间设置转换层的建筑中，其独特的优势更为明显。

《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。