核心筒钢结构结构设计

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1、核心筒钢结构结构设计一、框架核心筒结构的结构布置这是超高层建筑的一种较经济的结构类型，它是建立在建筑平面设计时将竖向交通，卫生间，管道系统以及其他服务性 用房，集中布置在楼层平面的中心部位， 将办公用房布置在外圈，结构利用中心部 分的钢筋混凝土墙体形成核心筒作为结构 抵抗水平力的主要抗侧力构件，外圈则采 用梁、柱形成的框架，与核心筒形成整体， 这种体系称为框架核心筒结构。(一)框架核心筒结构的主要构件： 1.框架梁柱; 2.核心筒混凝土墙体; 3.楼盖：次梁，楼板。(二)结构布置的基本要求： 1.核心筒宜贯通建筑物全高。核心筒的宽 度不宜小于筒体总高度的1/12，当外围角 部设置角筒、剪力墙或

2、其他增强结构整体 刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小;(二)结构布置的基本要求： 2.核心筒应具有良好的整体性并满足下列要求;(1)墙肢宜均匀，对称布置; (2)筒体角部附近不宜开洞，当不可避免时，筒角内壁 至洞口的距离不应小于500mm和开洞墙的截面厚度; (3)核心筒外墙的截面厚度不应小于层高的1/20及 200mm,不满足时，应计算墙体稳定，必要时可增设扶壁 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; (4)筒体墙的水平、竖向分布筋不应少于两排; (5)抗震设计时，核心筒的连梁，宜通过配置交叉暗撑、 设水平缝或减小梁载面的高宽比

3、等措施来提高连梁的延性。(二)结构布置的基本要求： 3.框架核心筒结构的周边柱间必须设置框架梁。(二)结构布置的基本要求：4.核心筒的外墙与外框架柱的中距，非抗 震设计大于12m。抗震设计大于10m时， 宜采取另设内柱等措施。(二)结构布置的基本要求：5.核心筒的外墙与外框架柱之间宜加设框 架梁，框架梁与核心筒外墙相交处应于墙 内加设暗柱或壁柱。框架梁不宜搁置在核 心筒的连梁上。(二)结构布置的基本要求： 6.核心筒的外墙，不宜在水平方向连续开 洞，洞间墙肢的截面高度不宜小于1.2m; 当洞间墙肢的截面高度与厚度之比小于3 时，应按柱进行设计计算。(三)楼盖的结构形式： 框架核心筒的楼盖。可以

4、采用以下任一 型式：1.当外框架柱与内筒外墙之间布置有框架 梁时，可采用大开间平板(图1)或在框 梁之间加设次梁形成肋形楼盖，这时板的跨度减小，板的厚度可小些：2.当外框架柱与内筒外墙之间无框架梁 时，楼盖可采用以下几种型式： (1)平板(即无梁板)(图5)，当跨 度较大时，可再板内加预应力，提高板 的刚度和抗裂： (2)单向或双向密肋楼板，当跨度较大时，可在板肋中加预应 力，3.核心筒内部的楼盖一般均采用平板。二.筒中筒结构的结构布置。筒中筒结构包括：外筒为框筒内筒为混凝 土墙的筒中筒、内外筒均为混凝土筒、内外筒均为框筒的结构。框筒是指由密排柱加裙梁围成的筒体与各层的楼盖组成的考虑空间整体作

5、用下具有很强的抵抗水平力的结构。二.筒中筒结构的结构布置 (一)筒中筒结构的主要构件： 1.外框筒的柱及裙梁; 2.内筒的混凝土墙; 3.楼盖的楼板、梁。 (二)筒中筒结构的基本要求： 1.筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正 多边形、椭圆形或矩形等，内筒宜居中。 2.矩形平面的长宽比不宜大于2，以正方 形为好。 3.内筒的边长可为高度的1/121/15， 如有另外的角筒或剪力墙时，内筒平面尺 寸可适当减小。内筒宜贯通建筑物全高， 竖向刚度宜均匀变化。 4.三角形平面宜切角，外筒的切角长度不 宜小于相应边长的1/8，其角部可设置刚 度较大的角柱或角筒;内筒的切角长度不 宜小于相边长的1/10，切

6、角处的筒壁宜适 当加厚。5.外框筒应符合下列规定： (1)柱距不宜大于4m，框筒柱的截面长 边应沿筒壁方向布置，必要时可采用T形 截面。不得采用圆形柱，方形柱。柱应均 匀布置; (2)外框筒洞口面积不宜大于墙面面积 的60%，洞口高宽比宜与层高与柱距之比 值相近; 图7 二.筒中筒结构的结构布置 (3)外框筒裙梁的截面高度可取柱净距 的1/4; (4)角柱截面面积可取中柱的12倍。 (5)当相邻层的柱不贯通时，应设置转 换梁等构件。转换梁的高度不宜小于跨度 的1/6。 6.筒中筒结构的高度不宜低于60m，高宽 比不应小于3。 7.内筒的外墙与外框柱间的中距，非抗震 设计大于12m，抗震设计大于

7、10m时， 宜采取另设内柱等措施。 8.内筒中的剪力墙截面形状宜简单，内筒 墙应满足抗震墙结构对墙体的一切要求 (如：底部加强部位，约束边缘构件， 等); 二.筒中筒结构的结构布置 9.内筒的外墙不宜在水平方向连续开洞， 洞间墙肢的截面高度不宜小于1.2m; 10.楼盖主梁不宜搁置在内筒的连梁上， 主梁搁置在内筒外墙处应在墙内加设暗柱。 11跨高比不大于2的框筒裙梁和内筒连梁 宜采用交叉暗撑;跨度比不大于1的框筒 裙梁和内筒的连梁应采用交叉暗撑，此时 梁的宽度不宜小于200mm。(三)楼盖的结构形式：筒中筒结构在水平力作用下，主要靠内外 筒体的空间整体作用来承担水平力、楼盖 只是起到将内外筒连

8、成整体及承担楼层竖 向荷载的作用，因此楼盖结构可仅考虑承 受楼层竖向荷载的作用单独进行设计。常用的楼盖结构有以下几种： 1.无梁平板：在外框筒与内筒外墙之间 可采用无梁板，当跨度较大时，可适当 加设只承受竖向荷载柱;也可在无梁板 中，加预应力提高板的刚度和抗裂。 2.密肋楼板：可单向设置，或双向设置 (图3，图4) (三)楼盖的结构形式： 3.肋形楼盖：在外框筒与内筒外墙之间 布置主、次梁及板，这时的主、次梁只 承担楼盖竖向荷载，可不参予抵抗水平 力。主梁不必与外筒柱刚接，也不一定 要支承于柱上。三.多层和高层钢结构房屋 (一)多层和高层钢结构房屋的特点： 当建筑物的结构主要构件采用钢材时即称

9、为钢结构房屋其特点为：1.钢材的强度较高，作为结构构件时， 所需的构件截面尺寸大大小于广泛使用 的钢筋混凝土构件，从而减轻结构的重 量; 2.钢材的延性较高，故钢结构的抗震性 能要好于砌体结构和混凝土结构; 3.钢结构房屋，由于强度高，重量轻， 抗震性能好，因此能建造比混凝土结构 更高的房屋; 三.多层和高层钢结构房屋4.钢结构的构件，可在工厂中预先制作， 在现场安装，因此，主体结构施工速度 很快。所有墙体均采用轻质材料，建筑 物的重量较轻。5.钢结构房屋整个建筑物的重量远比混 凝土结构减少许多，故其基础承受的重 量减少，可节省基础的造价;另外建筑 物的重量减小后地震作用也会减小，可节省上部结

10、构的材料。故对于高层建筑 采用钢结构其综合经济效果，可能比混 凝土结构优越。(二)多、高层钢结构的基本构件：1.钢柱与钢梁：钢柱与钢梁刚性连接时形 成钢框架结构;当在建筑中有足够的抗侧 力构件如抗震墙，核心筒等。梁与柱可以铰接。(1)钢柱的形式可以是：普通型钢工字 钢，槽钢，角钢等形成的实腹钢柱或格构 式钢柱、宽翼缘H型钢，焊接方形或矩形 钢管、无缝钢管等。 (2)钢梁的形式：可直接采用工字钢、 槽钢一般用于次梁，当跨度较大时，应采 用宽翼H型钢、实腹钢梁(参见图9实腹钢 柱)， 焊接箱形梁 2.钢框架结构中的支撑： 多层和高层钢结构房屋，当采用框架结 时，为了提高结构的抗侧能力，在柱间设 置

11、柱间支撑。支撑的形式有： (1).中心支撑：支撑与框架梁柱节点的 中心相交。 (2).偏心支撑：支撑底部与梁柱节点的 中心点相交、上部偏离梁柱节点与框架梁 相交。 (三)多高层钢结构的结构类型、适用范 围及基本要求。1.框架结构：不超过12层的钢结构房屋可 采用框架结构;两个主轴方向的梁柱应刚 接形成框架; 2.框架支撑结构：适用于12层以下及 超过12层的钢结构房屋。采用框架支 撑结构时，应符合下列规定： 三.多层和高层钢结构房屋 (1) 设置支撑的框架(简称支撑框架)， 在两个方向都应布置且均宜基本对称、支 撑框架之间楼盖的长宽比不宜大于3。 (2)不超过12层的钢结构宜采用中心支 撑，有

12、条件时也可采用偏心支撑等消能支 撑，超过12层的钢结构，8.9度时宜采用 偏心支撑框架，当已采用偏心支撑框架时， 顶层可采用中心支撑 三.多层和高层钢结构房屋 (3)中心支撑框架宜采用交叉支撑，也 可采用人字支撑或单斜杆支撑，不宜采用 K形支撑如(图13)，支撑的轴线应交汇 于梁柱构件轴线的交点，确有困难时偏离 中心不应超过支撑杆件宽度、并应计入由 此产生的附加弯矩。 (4)偏心支撑框架的每根支撑应至少有 一端与框架梁连接，并在支撑与梁交点和 柱之间或同一跨内另一支撑与梁交点之间 形成消能梁段。3.钢框架抗震墙结构：是由钢框架与 抗震墙组成的钢结构体系，适用于超过12 层的高层钢结构。 抗震墙

13、可采用：带竖缝的钢筋混凝土抗 震墙板(图15);内藏钢支撑的钢筋混凝土墙板。4.筒体结构：由框筒组成或由外钢框筒与 内筒组成的考虑空间整体作用的钢结构， 一般用于超高层结构，其布置原则参见第 一，二节中的有关内容。5.钢结构房屋设置地下室时，框架支 撑(或抗震墙板)结构中，竖向连续布置 的支撑(或抗震墙板)应延伸至基础，不 可在地下室移动位置。钢支撑在地下室是 否改为混凝土抗震墙形式，与是否设置钢 骨混凝土结构层有关，若在地下室设置钢 骨混凝土结构层时则采用混凝土墙较协调。 当钢结构房屋设置地下室时，地下室部分 可采用钢筋混凝土结构，但钢框架柱宜伸 至地下一层。 (四)钢结构的楼盖： 1.对于

14、不超过12层的钢结构可采用装配整 体式钢筋混凝土楼板、装配式楼板或其他 轻型楼板，一般宜采用压型钢板现浇钢筋 混凝土组合楼板或非组合楼板。 2.对于超过12层的钢结构宜采用压型钢板 现浇混凝土的组合楼板或非组合楼板，亦 可采用现浇楼板。 当考虑压型钢板与现浇混凝土共同作用 (即代替部分板的受拉钢筋)时，称为组 合楼板;当不考虑压型钢板与现浇混凝土 共同作用，只作为现浇混凝土的模板时， 称为非组合楼板。 上海睿玲建筑钢结构工程有限公司 3.采用压型钢板钢筋混凝土组合或非非组 合楼板和现浇钢筋混凝土时，应与钢梁有 可靠连接。采用装配式、装配整体式轻型 楼板时，应将楼板预埋件与钢梁焊接，或 采取其他

15、保证楼盖整体性的措施。 4.对超过12层的钢结构，若楼板厚度较薄， 楼盖的长宽比较大时，可在楼层处设置水 平支撑。 5.当楼板跨度较大时，应加钢次梁。 (五)钢结构房屋的最大度应符合下表的规定： 结构房屋适用的最大高度(m) 结构类型 6.7度 8度 9度 框架 110 90 50 框架支撑(抗震墙板) 220 200 140 筒体(框筒、筒中筒、?筒、束 筒)和巨型框架 300 260 180 注：1.房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度(不包括局部突出屋顶部分)： 2.超过表中高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效地加强措施。(六)钢结构民用房屋的最大高宽比不宜 超过下表的规定： 钢结构房屋适用的最大高宽比 设防烈度 6.7 8. 9. 最大高宽比 6.5 6.0 5.5 三.多层和高层钢结构房屋 (七)钢结构房屋的基础埋置深度：1.超过12层的钢结构应设置在地下室。其 基础的埋置深度，当采用天然地基时不宜 小于房屋总高度的1/15;当采用桩基时， 桩承台埋深不宜小于房屋总高度的1/20。 2.不超过12层的多层钢结构宜设置或不设 置地下室，其基础的埋置深度可适当减小。 四.