2022年核心筒钢结构结构设计方案 .pdf

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。可以采用以下任一型式：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页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1/12 1/15， 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 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页( 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) ， 焊接箱形梁精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页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 ( 即代替精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页部分板的受拉钢筋 )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。1 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. 高层混合结构。四. 高层混合结构：混合结构系指由钢框架或型钢混凝土框架与钢筋混凝土筒体所组成的共同承受竖向和水平作用的高层建筑结构。( 一) 一般规定： 1. 混合结构高层建筑适用的最大高度宜符合下表的要求： 四. 高层混合结构钢混凝土混合结构房屋适用的最大高度(m) 结构体系 结构体系抗震设防烈度 6 7 8 9 钢框架钢筋混凝土筒体 210 200 160 120 70 型钢混凝土框架钢筋混凝土筒体 240 220 190 150 70 注： (1).房屋高度指室外地面标高至主要屋顶板板顶的高度，不包括突出屋面的水箱、电梯机房、构架等高度。 (2).当房屋高度超过表中数值时，结构设计应有可靠依据并采取进一步有效措施。 四. 高层混合结构 2. 混合结构高层建筑的高宽比不宜大于下表的规定：高宽比限值结构体系非抗震设计抗震设防烈1上海睿玲建筑钢结构工程有限公司 http:/ 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页度 6.7 8 9 钢框架钢筋混凝土筒体 7 7 6 4 型钢混凝土框架钢筋混凝土筒体 8 四. 高层混合结构( 二) 结构布置和结构设计 1. 建筑平面的外形宜简单规则、宜采用方形、矩形等规则对称的平面，并尽量 使结构的抗侧力中心与水平合力中心重合。建筑的开间，进深宜统一。2. 混合结构的竖向布置宜符合下列要求：(1) 结构的侧向刚度和承载力沿竖向宜均匀变化，构件的截面宜由下至上逐渐减 小，无突变。(2) 当框架柱的上部与下部的类型和材料不同时，应设置过渡层。四. 高层混合结构(3) 对于刚度突变的楼层，如转换层，加强层，空旷的顶层，顶部突出部分、型 钢混凝土框架与钢框架的交接层及邻近楼层，应采取可靠的过渡加强措施。对于型钢钢筋混凝土框架与钢框架交接的楼层及相邻楼层的柱子，应设置剪力栓钉，加强连接，另外顶层的型钢混凝土柱也需设置栓钉。 四. 高层混合结构(4) 钢框架部分采用支撑时，宜采用偏心支撑和耗能支撑，支撑宜连续布置，且在相互垂直的两个方向均宜布置，并互相交接。支撑框架在地下部分，宜延伸至基础。(5)7 度抗震设防且房屋高度不大于130m时， 宜在楼面钢梁或型钢混凝土梁与钢筋混凝土筒体交接处及筒体四角处设置型钢柱。7 度抗震设防且房屋高度大于 130m及 8、9 度抗震设防时，应在楼面钢梁或型钢混凝土梁与钢筋混凝土筒体交接处及筒体四角处设置型钢柱。(6) 混合结构中，外围框架平面内梁与柱应采用刚性连接，楼面梁与钢筋混凝土 筒体及外围框架的连接可采用刚接或铰接。(7) 钢框架钢筋混凝土结构中，当采用 H形截面柱时，宜将柱截面强轴方向 布置在外围框架平面内。角柱宜采用方形、十字形或圆形截面。(8) 混合结构中，为了提高结构的抗侧能力，减少侧向变形，可采用外伸桁架加强层，必要时可同时布置周边桁架。外伸桁架平面宜与抗侧力墙体的中心线重合。外伸桁架应与抗侧力墙体刚接且宜伸入并贯通抗侧力墙体，外伸桁架与外围框架柱的连接宜采用铰接或半刚接。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页(9) 楼面宜用压型钢板现浇混凝土组合( 或非组 合)楼板、现浇混凝土楼板或预应力叠合楼板，楼板与钢梁应可靠连接。对于楼面有较大开口或转换楼层时，应采用现浇楼板。对楼板开口较大部分应考虑楼板平面内变形对整体计算的影响，或采取设置刚性水平支撑等加强措施。精选学习资料 - 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