《框架-核心筒结构体系》课件

框架核心筒结构体系-框架核心筒结构体系是当今高层建筑领域的主流结构形式，通过周边框架与-中央核心筒的巧妙组合，有效解决了高层建筑的承重与抗侧力需求该体系将建筑功能与结构安全完美结合，适用于层以下的各类高层建筑30本课件将全面介绍框架核心筒结构体系的定义、分类、设计原则、受力特点-以及工程实践，并通过国内外经典案例分析，深入探讨该结构体系的创新应用与未来发展趋势绪论高层建筑的发展早期阶段世纪末世纪初19-20随着电梯技术和钢结构的发展，以美国芝加哥学派为代表，首批高层建筑群拔地而起，标志着现代高层建筑时代的开始成熟期世纪中期20钢筋混凝土技术与结构理论进步，促使高层建筑技术体系逐渐成熟，各类结构体系不断创新演化，建筑高度屡创新高繁荣期世纪末至今20城市化进程加快与土地资源紧张，推动全球高层建筑热潮中国、阿联酋等新兴经济体成为高层建筑发展最迅速的地区，框架核心筒成为主流结构体系-高层结构体系综述框架结构由梁、柱及其连接节点组成，适用于中低层建筑≤15层，具有施工简便、空间灵活的特点，但抗侧刚度有限剪力墙结构主要由钢筋混凝土墙板承重，抗侧刚度大，适用于中高层住宅15-25层，但空间布置灵活性较差筒体结构将建筑整体视为一个空心筒，包括框架筒、剪力墙筒等，适用于超高层建筑≥30层，抗侧性能优异混合结构框架-核心筒、框架-剪力墙等组合形式，结合各类结构的优点，是现代高层建筑的主流选择，适应性强，性能全面框架结构基本概念柱梁节点基础主要承担竖向荷载，并连接各柱间，传递楼面梁与柱的连接部位，是将上部结构荷载传递至参与抵抗水平荷载，是荷载至柱，并与柱共同框架结构的关键受力区地基，确保建筑整体稳框架结构的主要竖向承形成抗侧力框架主次域节点的刚度和强度定基础形式选择需考重构件柱的布置需遵梁合理布置可提高结构直接影响框架的整体性虑地质条件和上部结构循均匀分布、合理跨度整体刚度能和抗侧能力特点的原则核心筒的由来与发展功能需求驱动1随着建筑高度增加，竖向交通电梯、楼梯集中布置需求凸显，自然形成建筑中心的服务核心区结构优化发展2工程师发现核心区可利用剪力墙提供巨大抗侧刚度，逐步演变为结构核心筒，成为承担水平力的主要构件综合设计成熟3现代核心筒不仅整合竖向交通、管道设备、消防安全等功能，还与外围框架形成复合结构体系，大幅提升建筑整体性能框架核心筒结构体系定义-结构协同框架与核心筒形成复合受力体系空间组织核心筒集中服务空间，框架提供灵活使用空间基本构成3周边框架结构中央核心筒基础系统++框架核心筒结构体系是一种将建筑中央区域设置为钢筋混凝土核心筒剪力墙或筒体，周边布置框架结构的复合结构形式核心筒主-要承担水平荷载和部分竖向荷载，周边框架主要承担竖向荷载并辅助抵抗水平力这种结构体系充分发挥了核心筒的高刚度和框架的空间灵活性优势，是当今中高层建筑最为常用的结构形式之一框架核心筒体系示意-结构组成荷载传递路径体系优势框架-核心筒结构由中央钢筋混凝土核心竖向荷载通过楼板传递至框架梁柱和核这种布置使建筑兼具框架结构的空间灵筒和周边梁柱框架组成核心筒通常布心筒墙体，再由柱和墙体传至基础水活性和核心筒的高抗侧刚度，外部空间置在建筑平面的几何中心或重心附近，平荷载风荷载、地震作用主要由核心筒无剪力墙阻隔，可根据使用需求灵活分形成主要的抗侧力构件，同时为电梯、承担70-80%，部分由周边框架分担割；而高刚度的核心筒有效控制了建筑楼梯及管道提供空间20-30%，整体协同工作形成稳定结的侧向变形构体系框架核心筒的结构组成-周边框架系统由钢筋混凝土或钢结构柱、梁组成，形成规则的空间网格框架柱通常按一定模数布置，创造灵活的使用空间框架构件需符合抗震设计要求，梁柱节点区域为关键构造部位中央核心筒由钢筋混凝土剪力墙围合形成的筒状结构，墙厚通常在250-500mm之间，随高度可能逐层减小核心筒内设置电梯井、楼梯间、设备管道井等，墙体开洞需合理控制，保证结构整体性楼板系统连接框架与核心筒的关键构件，确保二者协同工作通常采用现浇钢筋混凝土板或组合楼板，厚度一般为120-200mm楼板需具备足够刚度，形成刚性楼盖，传递水平力至核心筒基础系统整体传递上部结构荷载至地基的构件系统通常采用筏板基础、箱基础或桩基础，核心筒下部基础往往加厚或加强处理，以承担集中荷载框架核心筒的核心功能-竖向交通集成设备管线整合集中容纳电梯井道、楼梯间，形成建筑设置机电设备间和各类管线竖井，实现的主要交通枢纽设备系统高效布置结构支撑提供安全防护强化作为主要抗侧力构件，承担70-80%的提供消防疏散通道与避难空间，增强建水平荷载筑安全性核心筒不仅是建筑的结构重心，更是功能与系统的集成中心通过核心筒的合理设计，实现了建筑功能与结构安全的完美统一，大大提高了高层建筑的使用效率与安全性能体系分类按核心筒关系中心筒式单侧筒式中偏筒式双筒式/核心筒位于建筑平面几何中心位置，周核心筒位于建筑一侧，常见于一侧需要核心筒偏离中心或设置两个功能筒体围均匀分布框架这是最常见、结构受开阔空间的建筑，如大型会议厅、展览适用于复杂平面形式或超大型建筑双力最合理的布置方式，能最大限度减小厅等这种布置使核心筒与质心偏离，筒式常用于大型综合体，可独立服务不扭转效应，适用于方形、矩形等规则平需特别注意扭转效应的控制同功能区域面的建筑优点提供大开间无柱空间，功能分区优点适应复杂功能需求，增强结构抗优点受力均匀，扭转变形小，空间利明确扭能力用率高体系分类按平面形状矩形核心筒圆形核心筒组合形核心筒最为常见的核心筒形式，构造简单，易于在圆形或多边形平面建筑中常见，抗扭性由多个几何形状组合而成，如十字形、布置电梯和楼梯通常长宽比控制在2:1以能优异，各向刚度均匀施工难度较大，工字形、H形等这种形式可根据建筑内，以避免过度的刚度差异墙体厚度一电梯布置需特殊处理这种形式在一些标功能需求灵活布置，同时提供更大的抗侧般随高度变化，底部较厚，顶部较薄志性建筑中被采用，如上海环球金融中刚度在大型复杂建筑中常见这种布置形心式体系分类按结构类型框架体系核心筒剪力墙体系核心筒核心筒由框架结构组成，适用于低最常见的核心筒形式，由钢筋混凝层建筑或辅助服务空间这种核心土剪力墙围合而成具有很高的抗筒抗侧刚度有限，主要提供竖向交侧刚度，施工技术成熟，是大多数通功能，在一些钢结构建筑中较为中高层建筑的首选方案常见特点刚度大，防火性能好•特点灵活性高，施工简便•适用高度层•≤50适用高度层•≤15筒体结构核心筒在超高层建筑中，核心筒往往采用更复杂的筒体结构，如加强型剪力墙筒、钢板混凝土组合筒等，以提供更高的抗侧刚度和抗扭能力特点承载力高，变形控制好•适用高度层•50体系组合方式框架核心筒体系-柱网均匀分布，中央设置核心筒，适用于中高层办公、酒店类建筑框架剪力墙体系-框架柱与剪力墙共同工作，墙体分散布置，适合住宅等功能分区明确的建筑筒中筒束筒体系/内外两个或多个筒体协同工作，适用于超高层与复杂高层建筑随着建筑高度增加，结构体系组合方式逐渐复杂框架核心筒体系在层以下建筑中经济高效，结构布置简单明了超过层时，往往-3030需采用筒中筒或筒框支撑等更复杂的组合形式，以满足超高层建筑的特殊受力需求--不同组合方式的选择应综合考虑建筑高度、使用功能、施工条件及经济因素，合理确定最佳结构方案各种高层结构体系适用层数框架核心筒体系的适用范围-办公建筑酒店建筑商业建筑框架-核心筒体系最为常见的酒店客房布置在核心筒周围，低层区可设置大堂、商业空应用领域核心筒集中容纳电形成环形或半环形布局，走道间，核心筒位置灵活把控可创梯、楼梯、卫生间等公共设与核心筒相连，提高疏散效造连续的商业流线这种结构施，周边无柱大空间可灵活分率规则的柱网划分使各客房形式使商业空间最大化，同时隔为各类办公区域，满足现代面积均匀，装修标准化程度保证建筑安全性与疏散要求办公对开放性与可变性的需高求综合性建筑多功能复合建筑可通过框架-核心筒结构实现功能的垂直分区，如底部商业、中部办公、上部酒店式公寓等多种组合形式，满足城市综合体的复杂功能需求典型楼层结构平面布置标准平面布置原则常见平面形式框架-核心筒结构平面布置应遵循以下原则核心筒位置尽量居矩形建筑最为常见，核心筒居中，四周均匀布置框架柱，形成中；框架柱网规则均匀；结构平面尽量对称；设备与功能分区明规则网格确；满足防火分区要求；楼板开洞位置合理正方形建筑核心筒呈方形或十字形，框架柱形成均匀网格，平核心筒通常占建筑面积的15-25%，包含电梯厅、楼梯间、设备面受力性能最佳间、卫生间等公共功能区域周边框架区域作为主要使用空间，圆形多边形建筑核心筒多为圆形或多边形，框架柱呈放射状/可根据需求灵活分隔或环形布置，需特别考虑角部处理复杂形体核心筒可能偏离中心或分散布置，框架布置需根据平面形态特殊处理单层与多层框架核心筒对比-单层大空间标准多层结构在商业裙房或特殊功能层，可常规框架-核心筒建筑的主体采用大跨度单层框架与核心筒部分，采用规则的多层框架与结合的形式此时核心筒作为核心筒组合竖向构件保持连竖向支撑点，周边大跨度框架续，水平荷载通过各层楼板传创造无柱开阔空间大跨度梁递至核心筒这种布置具有结或桁架系统需特别设计，以满构受力明确、施工便捷、空间足承载和变形控制要求使用灵活等特点转换层处理当上下功能空间需求差异大时，可设置转换层通过转换梁或桁架将上部结构荷载传递至下部不同位置的支撑结构，实现空间布置的灵活变化转换层是结构设计的关键难点，需精细设计和施工结构布置原则核心筒布置优化框架柱网布置优化12核心筒应尽量位于建筑平面几何中心或重心附近，减小扭转效应核框架柱应均匀分布，柱网尺寸宜规则一致柱距通常为6-9米，适应办心筒形状宜规则、对称，避免薄弱环节核心筒四周墙体应形成封闭公、酒店等功能需求柱截面尺寸应满足承载力和变形控制要求，同或半封闭体系，确保足够刚度洞口布置需合理，避免削弱整体刚时不过度侵占使用空间角柱和边柱需特别加强，以抵抗风荷载度梁板体系优化平面规则性控制34梁布置应形成完整的水平支撑体系，确保框架整体性核心筒与框架建筑平面宜规则对称，长宽比不宜过大，一般控制在5:1以内若平面连接处的梁需特别设计，保证荷载有效传递楼板应具有足够的面内不规则，应考虑设置抗震缝或采取特殊加强措施避免突变形平面，刚度，作为刚性楼盖传递水平力楼板开洞位置需合理布置，避免影若必须采用，需进行特殊设计，确保结构安全响整体结构性能竖向与水平承重体系协作竖向荷载传递恒载、活载等竖向荷载首先由楼板承担，然后传递给梁，再由梁传至柱或墙体，最终经基础传至地基在框架-核心筒结构中，约60-70%的竖向荷载由框架承担，30-40%由核心筒承担水平荷载传递风荷载、地震作用等水平荷载通过外墙面传递给楼板，楼板作为刚性盘将水平力分配至抗侧力构件在框架-核心筒结构中，约70-80%的水平荷载由高刚度的核心筒承担，余下20-30%由框架分担体系协同工作框架与核心筒通过楼板刚性连接，形成整体协同工作的结构体系在水平荷载作用下，核心筒主要以弯曲变形为主，框架以剪切变形为主，二者变形特性互补，共同抵抗水平荷载刚度优化配置框架与核心筒的刚度比例需合理配置，以实现最佳承载效果一般情况下，框架与核心筒的刚度比控制在1:3至1:4之间较为合理通过调整核心筒墙厚、框架柱截面等参数，可实现刚度的优化配置节点搭接与关键连接梁柱节点梁墙连接楼板与墙柱连接框架结构中的梁柱节点是关键受力部框架梁与核心筒剪力墙的连接是结构体楼板与核心筒墙体、框架柱的连接是确位，需特别加强节点区域应满足强节系中的重要界面，直接影响框架与核心保结构整体性的关键楼板与剪力墙连点弱构件的设计原则，确保在地震作用筒的协同工作效果框架梁端部应可靠接处应布置足够的拉结钢筋，确保面内下节点区域不发生破坏锚固入剪力墙，锚固长度满足规范要剪力有效传递求节点区配筋需满足抗震设计规范要求，楼板开洞处需加设附加钢筋，增强局部柱纵筋锚固长度充分，箍筋加密区长度在抗震设计中，应考虑梁墙连接的延性抗剪能力当楼板厚度变化或开洞较大合理，避免冷接头节点混凝土强度等要求，避免连接部位出现脆性破坏剪时，应设置加强梁，保证荷载传递的连级可适当提高，确保节点强度和刚度力墙洞口上下部位需设置暗梁加强，防续性和可靠性止应力集中导致裂缝框架核心筒的受力性能-风荷载与抗侧刚度优化风荷载特性分析抗侧刚度评估刚度优化策略风荷载是高层建筑的主要水平荷载之一，其计框架-核心筒结构的抗侧刚度主要通过顶点位增加核心筒墙厚、加大框架柱截面、设置加强算受建筑高度、形体、周围环境等因素影响移角和层间位移角控制根据规范，顶点位移层带置伸臂桁架或转换桁架、优化平面布置随高度增加，风荷载呈非线性增长，高层部位角一般控制在1/500至1/1000之间，层间位形式减少不规则性、增设外围框筒或巨型支风压更大特殊形体建筑如锥形、扭转体需移角不应超过1/550刚度不足会导致过大变撑等方式可有效提升抗侧刚度设计中应选择通过风洞试验确定风荷载形，影响使用舒适度甚至结构安全最经济有效的措施组合抗震性能与设计要求基本抗震措施构造详细要求•结构布置规则、对称，避免突变•核心筒墙体最小厚度不小于200mm•核心筒墙体形成封闭或半封闭体系•框架柱最小边长不小于300mm•框架柱均匀布置，截面适当放大•框架梁高跨比不小于1/12•框架梁与核心筒可靠连接•节点区箍筋加密，满足抗震要求•设置抗震缝隔离不规则部分•楼板与墙体、柱可靠连接性能目标控制•小震不坏基本保持弹性•中震可修局部损伤可修复•大震不倒保证生命安全•控制层间位移角，避免过大变形•保证结构整体稳定性和延性框架-核心筒结构具有良好的抗震性能，在正确设计的情况下，可满足高烈度区的抗震要求结构设计时应充分考虑地震作用特点，合理配置框架与核心筒的刚度比例，确保二者协同工作，避免薄弱环节水平力分配在框架核心筒结构中，水平力的分配遵循刚度分配原则核心筒与框架的刚度比通常在至之间，因此核心筒承担主要的水平荷载约-3:14:170%-，框架承担剩余部分约80%20%-30%水平荷载作用下，核心筒主要表现为弯曲变形，变形曲线近似抛物线；框架主要表现为剪切变形，变形曲线近似直线二者变形特性不同，导致框架与核心筒在不同高度的内力分担比例有所变化在低层区域，框架分担比例较大；在高层区域，核心筒分担比例更大楼板作为刚性楼盖，是实现框架与核心筒协同工作的关键连接构件楼板必须具有足够的面内刚度，才能有效传递水平力楼板开洞过大或不合理可能导致这一功能受损，需特别注意控制垂直交通与设备空间电梯系统布置楼梯间设置设备与管道空间电梯是高层建筑核心筒的主要功能之核心筒内的楼梯间是建筑的重要疏散通核心筒内还需布置各类设备管井，包括一，电梯布置直接影响核心筒的形状与道，数量和位置需满足防火规范要求给排水立管、空调风管、电气管井等尺寸电梯数量根据建筑高度、功能和一般每个防火分区不少于两个安全出这些管井宜集中布置，便于管理和维使用人数确定，一般控制5分钟等候率不口，楼梯间应分散布置消防电梯应靠护设备管井的位置需与电梯、楼梯合超过15%近楼梯间设置，便于消防救援理协调，形成紧凑高效的核心筒布局高层建筑常采用分区电梯，即低、中、楼梯间应形成防烟楼梯间或封闭楼梯重要的机电设备房，如变配电室、空调高区分别设置独立电梯组，减少单部电间，设置防火门，确保火灾时的安全疏机房等，也可设置在核心筒附近，形成梯行程，提高运行效率超高层建筑可散超高层建筑还需设置避难层或避难完整的设备系统设备房布置需考虑噪采用双层电梯或穿梭电梯系统，进一步区域，一般每15层设置一处音、振动控制，避免影响正常使用提高运输效率框架与核心筒的独立性与耦合刚度匹配可靠连接框架与核心筒的刚度比例需合理配置，避免楼板必须与框架及核心筒可靠连接，确保水刚度悬殊导致受力不均平力有效传递独立承载变形协调框架与核心筒均应具备独立的竖向承载能考虑框架与核心筒的变形特性差异，采取措力，保证结构冗余度施减少次生应力框架与核心筒虽然共同组成整体结构体系，但二者具有不同的结构特性核心筒以弯曲变形为主，刚度大；框架以剪切变形为主，刚度较小这种差异可能导致结构在水平荷载作用下产生不协调变形，引起附加应力设计中应通过楼板的连接作用，使框架与核心筒形成整体协同工作体系同时，需避免刚度突变，保持竖向结构布置的连续性对于超高层建筑，可在适当层位设置加强层带置伸臂桁架，优化框架与核心筒的协同工作效果变形缝与抗震缝伸缩缝设置伸缩缝主要用于控制建筑物因温度变化、收缩徐变等因素引起的变形框架-核心筒结构中，当建筑长度超过60米时，应考虑设置伸缩缝伸缩缝宽度一般为20-30mm，缝两侧应设置独立的结构支承体系沉降缝设置当建筑基础条件差异大，或相邻部分高差大于40米时，宜设置沉降缝，避免因不均匀沉降导致结构损伤沉降缝应从基础开始设置，贯穿整个结构，缝宽不小于30mm，两侧设置独立基础抗震缝设置当建筑平面形状特别不规则，或高度差异显著时，应设置抗震缝分隔为规则单元，避免地震作用下产生严重的扭转和应力集中抗震缝宽度应根据相邻部分的计算位移确定，且不小于100mm框架核心筒特殊处理-框架-核心筒结构中设置变形缝或抗震缝时，应将核心筒完整划分，避免破坏核心筒的整体性缝的位置宜选择在结构受力较小处，避开关键受力部位缝两侧的结构应保持相对独立，各自形成完整的受力体系基础设计与分析要点地基条件评估荷载分布特点全面勘察地质情况，确定土层分布、承核心筒下部荷载约占总荷载的30-载力和变形特性框架核心筒结构因，且集中于较小面积，导致核心筒-40%荷载集中，对地基承载力要求高，尤其下部基础应力较大框架柱荷载分布较核心筒下部承受的荷载更大均匀，但角柱和边柱需特别考虑基础形式选择沉降控制措施中高层框架核心筒建筑常采用筏形基-控制整体沉降量通常在100-200mm础或箱形基础，条件较差时采用桩筏基以内，不均匀沉降系数控制在

0.002-3础当核心筒与框架荷载差异大时，可以内可通过调整基础刚度、设

0.003考虑采用不同类型的基础或调整基础厚置后浇带等方式减少不均匀沉降影响度组合结构钢与混凝土钢框架混凝土核心筒钢骨混凝土组合结构组合结构的优缺点-这是最常见的组合结构形式，外围采用核心筒采用钢骨混凝土结构，即在混凝优点充分发挥不同材料的特性，提高钢框架，中央采用钢筋混凝土核心筒土剪力墙中埋入钢骨架，提高核心筒的结构效率；减小建筑自重，节约基础工钢框架施工速度快，自重轻，空间灵承载力和韧性这种结构形式常用于超程；加快施工速度，缩短工期；增强结活；混凝土核心筒刚度大，造价低，防高层建筑，尤其是抗震要求高的地区构的抗震性能火性能好钢骨混凝土结构兼具钢材和混凝土的优缺点设计和施工技术要求高；材料界两种材料结合的关键是钢框架与混凝土点，但施工难度大，对钢骨与混凝土间面连接是关键难点；两种材料的变形特核心筒的连接技术，通常采用预埋钢的黏结要求高设计中需注意钢骨的构性差异需协调；防火防腐要求高，维护板、后植筋或其他特殊连接构造设计造细节和混凝土浇筑质量控制成本可能增加中需特别注意两种材料的变形协调和温度变形差异施工工艺简介基础施工基坑支护与开挖基础垫层施工基础钢筋绑扎预埋件和预留洞口设→→→置基础混凝土浇筑框架核心筒结构的基础通常为大体积混凝土，需→-采取温度控制措施，防止温度裂缝主体结构施工核心筒墙体与框架柱同步施工楼面梁板支模、钢筋绑扎混凝土浇→→筑养护拆模进入下一层循环核心筒一般采用整体滑升模板或→→→翻升模板，框架部分采用标准层模板，形成标准化施工流程装修与设备安装主体结构完成后进行幕墙安装内部隔墙与装修电梯及机电设→→备安装系统调试现代框架核心筒建筑常采用主体先行、装→-修跟进的交叉施工方式，缩短整体工期施工案例高层写字楼框架核心筒-1基础施工阶段个月1-3某30层写字楼采用框架-核心筒结构，基础选用

3.5米厚筏板基础基坑开挖深度14米，采用地下连续墙围护基础混凝土采用C40防水混凝土，分两次浇筑，先浇筑核心筒下部，后浇筑周边区域，控制温差不超过25℃地下结构施工个月2-4地下三层采用逆作法施工，边开挖边施工地下室外墙采用250mm厚钢筋混凝土墙，内部框架柱为600×600mm方柱地下室顶板作为首层楼板，厚度350mm，配合预埋件为上部结构施工做准备主体结构施工个月12-15核心筒采用液压爬模系统，墙厚从底部350mm逐渐减至顶部250mm外围框架标准层高

4.2米，柱网为

8.4m×

9.0m，采用定型钢模板标准层施工周期为7天/层，采用三跨交叉作业方式，形成流水施工幕墙与内部装修个月5-8外立面采用单元式玻璃幕墙，从第6层开始安装，与主体结构形成10层的施工间隔内部装修采用干法施工工艺，减少湿作业核心筒内电梯安装与机电系统调试同步进行，最终实现总工期控制在24个月内完工施工管理要点质量控制安全管理•结构关键部位严格把控核心筒与框•高空作业防护全封闭安全网、标准架连接节点、后浇带处理、预埋件准化防护栏杆确定位•临边洞口防护统一标识、专人看管•混凝土质量管理配比设计、浇筑振捣、养护制度•垂直运输安全塔吊基础加固、限位•钢筋工程绑扎牢固、位置准确、保保护、定期检查护层厚度控制•特殊工种管理持证上岗、定期培•隐蔽工程验收详细记录、影像资训、标准化操作料、第三方检测进度控制•总体进度计划关键路径法、里程碑控制•分部分项计划流水施工、穿插作业•资源配置优化劳动力、材料、设备统筹安排•进度偏差纠正定期检查、动态调整、措施落实超高层特殊措施底部加强区设计在结构底部10-15层设置加强区，增大核心筒墙厚和框架柱截面中间转换层设置每20-30层设置刚性楼层或桁架加强层，改善上下结构协同性顶部减震装置顶部设置调谐质量阻尼器TMD或其他减震装置控制风振超高层框架-核心筒结构面临更严峻的风荷载和地震作用挑战，需采取特殊措施增强结构性能在底部，核心筒墙厚可达600-800mm，框架柱可达1200mm×1200mm，形成强大的底部支撑体系为解决核心筒上部刚度不足问题，可在中间楼层设置带式桁架或伸臂桁架，将部分水平荷载传递至外围框架，改善结构受力同时，各构件混凝土强度等级随高度可优化配置，底部可采用C60以上高强混凝土，上部逐渐降低超高层建筑还需考虑风振舒适度问题，通过设置阻尼装置、优化建筑气动外形等方式减小风致振动必要时需进行风洞试验和详细的结构动力分析，确保建筑结构安全和使用舒适度建筑空间灵活性开放式办公布局空间分隔多样性功能转换适应性框架核心筒结构最大的优势在于提供无框架核心筒结构中的垂直承重构件仅有框架核心筒结构具有极强的功能转换适---剪力墙阻隔的大开间使用空间常规办核心筒墙体和外围框架柱，内部可采用应能力同一栋建筑可适应办公、酒公建筑的框架柱网为8-9米，创造适合现轻质隔墙自由分隔规则的柱网布置便店、公寓等不同功能需求，甚至可以在代办公方式的开放空间核心筒集中容于空间模数化设计，形成标准的平面单建筑生命周期内进行功能转换改造，延纳电梯、楼梯、卫生间等公共设施，外元，便于后期空间重组长建筑使用寿命围空间可根据租户需求灵活分隔标准层高一般控制在

4.2-

4.5米，净高设计时可预留足够的设备能力和竖向管典型的办公楼层可设置核心区公共区+

2.8-

3.0米，满足现代办公对舒适性和道空间，为未来功能升级或转换提供条环形走廊+外围办公区的布局外围办公空间感的要求降板区域可用于容纳管件核心筒的合理设计是保证功能适应区可采用全开放式、半隔断式或完全隔线设备，吊顶内整合照明、空调、消防性的关键，既满足当前需求，又考虑未断式等不同模式，满足不同企业文化与等系统，实现功能与美学的统一来可能的变化工作方式的需求结构合理性与经济性绿色建筑与可持续技术能源效率优化框架-核心筒结构布置可与建筑节能设计紧密结合核心筒作为建筑的能源主干，集中布置设备系统，优化能源分配框架结构的灵活性使建筑外围护结构可采用高性能幕墙体系，实现保温隔热、自然通风和日光调控的综合平衡绿色材料应用采用高性能混凝土和高强钢材可减小构件截面，降低材料用量和建筑自重利用工业废料如粉煤灰、矿渣替代部分水泥，减少碳排放探索新型环保型混凝土和钢材，如地聚物混凝土、可回收型钢结构等，提高材料的可持续性水资源管理核心筒内集中布置给排水系统，便于实施雨水收集和中水回用系统核心筒布置上考虑设置专用竖井容纳节水设施，如中水处理设备、雨水收集管道等结构设计与水资源利用系统的一体化考虑，可大幅提升建筑水资源利用效率智能化与数字技术框架-核心筒结构便于布置智能感知系统和控制设备核心筒可作为数据中心和控制中枢，集成建筑能耗监测、环境参数感知等系统通过物联网和大数据分析优化建筑运行，实现能源使用的精准管理和动态调节，提升建筑整体绿色性能经典案例上海环球金融中心1项目概况创新结构技术施工技术亮点上海环球金融中心高492米，101层，是核心筒顶部形成起伏变化，适应建筑顶核心筒采用高效的翻升模板系统，实现一座集办公、酒店、观光、商业于一体部的开窗设计，创造出标志性的开口3-4天一层的施工速度钢结构采用分段的超高层建筑该项目采用了钢框架-混造型为解决这一特殊形态带来的结构预制、整体吊装的方法，大大提高了施凝土核心筒结构体系，结合外部巨型支难题，采用了转换梁和空间桁架系统，工效率和质量撑，形成复合抗侧力体系保证结构的整体稳定性项目采用自动爬升设备平台，集成了混核心筒采用钢筋混凝土结构，墙厚从底建筑外部设置巨型斜撑和带式桁架，形凝土浇筑、钢结构安装、外墙施工等多部的1米逐渐减至顶部的400mm外围成外伸臂结构，有效分担水平荷载，道工序，形成高效的垂直施工流水线钢框架与核心筒通过楼板和钢梁连接，减轻核心筒的受力这种结构形式大大基础采用筏板基础加桩基组合形式，控形成整体协同工作的结构体系提高了建筑的抗侧刚度和抗风能力制了建筑的不均匀沉降经典案例广州周大福金融中心2结构创新融合框架核心筒与巨型外框结构材料高性能采用超高强混凝土C80基础系统3混合基础与抗浮设计广州周大福金融中心高米，层，是中国第二高建筑其结构体系采用中央钢筋混凝土核心筒与外围巨型斜柱相结合的框架核心筒体系核心筒尺530111-寸约米米，墙厚底部达米，顶部为外围根巨型斜柱从四角和四边中点向上倾斜，与核心筒形成整体受力体系33×

331.2500mm8该项目的混凝土核心筒采用高强混凝土，是当时国内最高强度的现浇混凝土之一为提高结构整体刚度，在、层设置了三层高的加强层，通过C803871巨型桁架将核心筒与外围结构紧密连接，有效改善了结构的侧向刚度基础采用米厚筏板加根直径米的混凝土灌注桩，桩长均为约米，形成巨大的桩筏组合基础为解决地下水浮力问题，采用了抗浮锚杆和永久41216135排水系统相结合的方案，确保基础长期稳定经典案例北京中国尊3结构体系抗震设计外围结构北京中国尊高528米，108位于8度抗震设防区，采用外围设8根巨型柱，截面尺层，采用巨型框架-核心筒了隔震和消能减震相结合的寸达

3.6米×

4.2米，通过多-伸臂桁架组合结构体系设计方案在地下结构与上道带式桁架与核心筒连接，核心筒为矩形布置，尺寸约部结构之间设置橡胶隔震支形成整体协同工作的筒中筒为41米×34米，由600-座，显著减小地震作用同结构这种结构形式极大提1400mm厚的钢筋混凝土时在建筑内部设置阻尼器，高了整体抗侧能力和抗倾覆剪力墙组成，具有极高的抗控制风振和小震反应稳定性侧刚度材料技术核心筒采用C60-C80高强混凝土，巨型柱采用钢骨混凝土结构，钢材强度达Q460特殊构件如转换梁和连接节点采用更高等级的材料，确保关键部位具有足够的强度和刚度国际案例对比纽约世贸中心一号大楼迪拜哈利法塔台北大楼101高米，采用中心核心筒与外围框架组高米，全球第一高楼，采用字形平高米，采用框架核心筒结构，辅以外541828Y508-成的筒中筒结构特点是核心筒采用高强面的三翼核心筒结构中心为钢筋混凝土围巨型支撑增强抗侧刚度特别之处在于混凝土，外围框架采用钢结构，通过楼板核心筒，外围为蝴蝶型支撑与框架组合结设置了重达660吨的调谐质量阻尼器系统和伸臂桁架相连接核心筒壁厚达构核心筒向上逐渐缩小，形成束状结，有效减小台风和地震引起的建筑

1.2TMD米，具有极高的抗爆和防火性能，是构，优化风荷载和地震作用下的结构反晃动该建筑位于地震活跃区，其结构设9·11事件后安全理念的集中体现应，是现代超高层结构的典范计充分考虑了抗震安全常见设计误区与风险核心筒布置不当框架与核心筒协调性差施工与设计脱节•核心筒偏离建筑中心过远，导致扭转效应显•框架与核心筒刚度比例不合理，导致受力不•混凝土强度等级控制不严格，实际强度低于著均设计要求•核心筒洞口过大或布置不合理，削弱整体刚•楼板与核心筒连接不可靠，影响整体协同工•钢筋绑扎不规范，保护层厚度控制不到位度作•后浇带处理不当，影响结构整体性•核心筒墙体厚度和配筋不足，抗侧能力不足•框架柱网布置不均匀，造成局部薄弱环节•预埋件和预留洞口定位不准确，影响后续施•核心筒形状不规则，应力集中严重•框架柱截面突变，导致应力集中工设计框架-核心筒结构时，必须全面考虑各种潜在风险并采取措施防范最常见的问题是设计过于依赖核心筒承担水平力，而忽视了框架的协同作用正确的做法是合理配置框架与核心筒的刚度比例，确保二者协同工作，避免单一构件承担过大内力框架核心筒体系的未来趋势-高强高性能材料应用预制装配式技术发展智能结构与监测系统未来框架核心筒结构将广泛应用框架核心筒结构正向预制装配化方向发新一代框架核心筒结构将融入智能感知-C100--以上超高强混凝土和Q550以上高强钢展框架部分可采用全预制或半预制构与响应系统埋入结构中的传感器网络材，大幅提高材料强度与刚度纳米材件，通过高性能连接节点实现快速安可实时监测建筑受力状态和健康情况，料增强混凝土可显著提升抗裂性能，碳装核心筒可发展为预制墙板与现浇结预警潜在风险主动控制系统如半主动纤维增强复合材料CFRP可用于加固和构组合的混合体系，或采用整体吊装的阻尼器可根据结构反应自动调节参数，替代部分钢筋，形成更轻质高强的复合大型预制段优化结构动力性能结构工厂化、模块化、标准化的预制体系将数字孪生技术将创建建筑结构的虚拟模高性能自密实混凝土SCC将简化核心筒大幅提高建造效率、质量和安全性装型，实现全生命周期监测与管理人工施工工艺，解决密集钢筋混凝土浇筑的配式技术与3D打印等新工艺结合，将引智能算法可分析监测数据，预测结构性难题新型防火耐高温材料的应用将显领建筑结构施工的革命性变革能变化，指导维护决策著提高结构的防火性能大跨空间与创新应用现代框架核心筒结构已不再局限于常规的规则布置，而是探索更具挑战性的大跨度空间和创新应用在商业裙楼区域，可采用核心筒大跨度钢桁-+架的组合形式，创造无柱的大空间核心筒作为主要支撑点，外围大跨桁架可达米，满足商业、会议厅等功能需求20-30办公楼设计中，中央核心筒可与悬挑楼板结合，形成无边柱的外围空间，提供更佳的视野和采光效果悬挑距离通常控制在米，通过预应力技术3-6或斜撑系统实现安全受力超高层建筑的避难层和空中花园可采用双层或多层高的大空间设计，配合空间桁架实现转换多筒体结构是框架核心筒的创新发展，通过设置两个或多个核心筒，在筒间形成大跨度空间筒体之间通过连廊或桥梁连接，既满足功能需求，又-具有良好的抗侧稳定性这种布置方式适用于复合功能建筑，如办公酒店、商业住宅等综合体项目++新型抗震技术集成基础隔震系统消能减震装置在框架-核心筒结构的基础与上部结构之间在框架和核心筒适当位置安装黏滞阻尼器、设置隔震支座，有效隔离地震能量传递摩擦阻尼器等装置，吸收地震能量复合增强构件智能控制系统采用新型复合材料增强关键构件的抗震性结合传感器网络和主动控制装置，实现结构能，提升结构整体韧性和抗震能力对地震的智能响应和调节现代框架核心筒结构正积极融合各种先进的抗震技术，全面提升建筑抗震性能基础隔震技术在较高烈度区域的应用日益广泛，通过铅芯橡胶支座-或摩擦摆隔震支座，可将地震反应减小50%-70%在结构关键部位设置消能减震装置，可有效吸收地震能量，保护主体结构常见的装置包括黏滞阻尼器、屈曲约束支撑、金属阻尼器等这些装置可作为框架的部分构件，或设置在核心筒与框架之间，形成软连接，避免刚度突变结构全生命周期管理设计阶段应用BIM框架-核心筒结构的BIM模型整合建筑、结构、机电等专业信息，实现碰撞检测和优化设计三维参数化建模使结构方案比较更直观，有限元分析与BIM结合提高计算精度BIM模型可进行多种工况模拟，验证结构性能施工阶段数字化控制基于BIM的施工模拟和工序规划，优化框架与核心筒的施工顺序虚拟施工技术预演复杂节点处理方案，降低风险施工现场使用移动终端查看BIM模型，指导精确施工数字化测量与BIM模型对比，实时监控施工偏差运维阶段智能管理结构健康监测系统与BIM模型关联，形成可视化监测平台传感器数据实时反馈到数字孪生模型，评估结构状态基于大数据分析预测结构性能变化趋势，主动安排维护移动终端访问BIM平台，支持设施管理和应急决策结构检测与维护定期检查制度1框架-核心筒结构建筑应建立完善的定期检查制度，通常包括日常巡查每月、常规检查每年、全面检测3-5年和特殊检测地震或异常情况后检查内容包括结构外观状况、变形测量、材料性能测试和动力特性分析等典型病害与处理2框架柱常见病害包括混凝土裂缝、保护层剥落等，处理方法有表面修补、压力灌浆和碳纤维加固核心筒墙体可能出现斜裂缝或水平裂缝，处理方法包括裂缝注胶、增设钢板或配套梁柱加固基础常见不均匀沉降问题，可通过基础加固或桩基补强解决现代监测技术3新型监测技术包括光纤传感监测、无线传感网络、三维激光扫描等，可实现结构状态的实时监控振动监测系统可评估建筑动力特性变化，预警潜在风险基于图像识别的裂缝自动检测技术可大幅提高检测效率和精度维护管理策略4建立预测性维护体系，根据监测数据预判结构性能变化，主动实施维护采用风险分级管理方法，针对不同风险等级的构件制定差异化维护策略建立完整的结构维护档案，记录历次检测和维修情况，为长期管理提供依据结构安全事故警示设计缺陷案例施工质量事故地震反应教训某层框架核心筒结构办公楼在设计中某层框架核心筒酒店在施工中，由于某地区级地震中，多栋框架核心筒28-22-

7.0-核心筒开洞过大、位置不合理，导致抗混凝土强度不达标和核心筒墙体钢筋绑结构建筑的框架与核心筒连接部位出现侧刚度不足，遇强风时出现过大变形，扎不规范，导致在达到18层时核心筒出损伤，主要表现为连接梁开裂、楼板与使用功能受影响分析表明，核心筒的现严重裂缝，工程被迫停工整改核心筒连接处撕裂等，反映出结构整体墙肢布置不合理，连梁配筋不足，削弱性不足的问题教训高层建筑施工必须严格控制混凝了整体刚度土质量，特别是核心筒等关键部位钢教训框架与核心筒的连接是确保结构教训核心筒开洞应考虑结构整体性，筋工程是结构安全的关键，必须按图纸整体协同工作的关键，应加强连接部位开洞位置宜对称布置，避免削弱关键受准确绑扎，确保保护层厚度和钢筋位置的构造设计在高烈度区，宜采用更高力墙肢连梁应有足够截面和配筋，保正确施工过程应加强监理和质量检等级的抗震措施，如加强型节点、消能证剪力传递设计时应进行完整的风荷测，发现问题及时处理减震装置等地震后应全面检查结构状载和地震作用分析态，特别关注框架与核心筒的连接部位相关国家与行业规范规范编号规范名称主要适用内容GB50009建筑结构荷载规范规定各类荷载取值和组合方式GB50010混凝土结构设计规范混凝土框架和核心筒设计依据GB50011建筑抗震设计规范抗震等级和构造措施要求JGJ3高层建筑混凝土结构技术规程框架-核心筒结构专项设计要求JGJ99高层民用建筑钢结构技术规程钢框架与混凝土核心筒组合结构GB50017钢结构设计标准钢框架设计依据JGJ138超高层建筑混凝土结构技术规程100米以上建筑特殊要求中国的高层建筑结构设计规范体系较为完善，框架-核心筒结构设计主要依据以上规范进行与国际规范相比，中国规范在抗震设计方面要求更为严格，构造详细规定更多美国规范如ASCE

7、ACI318则在性能化设计方面更为灵活近年来，规范修订更注重结构全生命周期性能和可持续发展理念，增加了结构韧性、抗连续倒塌和绿色节能等方面的要求设计实践中应密切关注规范更新，并结合工程实际情况，采用先进技术提升结构性能复习与思考题1基本概念题解释框架-核心筒结构体系的定义及组成部分，分析其与其他结构体系的主要区别2分析评价题对比框架-核心筒结构的优缺点，并结合实例分析其在不同类型建筑中的适用性3设计应用题针对一栋25层办公建筑，设计框架-核心筒结构平面布置方案，并说明设计依据4创新探索题探讨新材料、新技术在框架-核心筒结构中的应用前景，提出创新设计思路框架-核心筒结构体系的优点包括空间利用灵活、抗侧刚度高、施工技术成熟等；缺点包括核心筒区域空间利用率低、抗扭性能受核心筒布置影响大等如何在满足结构安全性的前提下，最大化发挥其优势，是结构设计的核心挑战结构布置与受力优化应遵循以下原则核心筒位置尽量居中，减小扭转效应；合理配置框架与核心筒的刚度比例，通常为1:3至1:4；确保楼板与核心筒可靠连接，有效传递水平荷载；框架柱网均匀布置，避免刚度突变；根据高度适当调整墙厚和柱截面，优化材料用量总结与展望技术成就回顾框架核心筒结构体系通过几十年发展，已成为全球高层建筑的主流结构形-式该体系成功平衡了结构安全性、空间灵活性和经济性，为高层建筑的繁荣奠定了坚实基础从传统的钢筋混凝土结构到现代的钢混组合结构，从规则-布置到创新形态，框架核心筒结构体系不断完善和创新-发展趋势展望未来框架核心筒结构将向更高、更强、更智能方向发展超高强材料、复-合材料的广泛应用将提升结构性能；装配式技术将革新施工方式；智能传感与控制系统将提高结构的适应性与安全性；绿色低碳理念将贯穿结构全生命周期创新方向复杂力学模型与先进计算技术将使结构分析更精确；多学科交叉融合将催生结构形态创新；韧性设计与灾害防御将提升建筑安全性；数字化与智能化将重塑结构设计、施工与运维全过程框架核心筒结构将通过-不断创新，继续引领高层建筑技术发展。