摘要：随着社会不断地发展，越来越多的高层建筑拔地而起，为了更好地适应我国的国情发展，给人们提供更加舒适的生活空间，提高高层建筑的安全性和稳定性，高层建筑的施工技术以及结构设计都需要不断的加强。本文分析了框架-核心筒的结构技术特点，以及高层建筑中有哪些应用、框架剪力调整的问题，最后提出了结构优化设计。
关键词：高层建筑；框架核心筒；优化；
引言：现在的人口越来越多，用地也变得越来越紧张，就更加促进了高层建筑的应用与推广。在设计高层建筑时，常用的结构形式就是框架-核心筒结构，运用框架-核心筒结构，可以把高层建筑的设计高度提高，使高层建筑的稳定性、抗震性以及安全性等性能目标都得到提高。但是，为了提高城市用地使用率以及把框架-核心筒结构的优势发挥的更好，我们应该积极寻找这其中还有那些可以进行优化的设计，不断改进，不断提高。
1 框架-核心筒结构技术特点分析
运用楼梯建筑内的卫生间、电梯井道以及通风井等进行建造构成中央核心筒，然后再用外围框架进行建造，就产生了框架核心筒结构。框架-核心筒结构提高了楼体抗震性，是运用了核心筒的抗侧向刚度，而且框架结构承担较多的是竖向荷载，以及少部分的水平荷载。在现在高层建筑设计中，框架-核心筒的结构有着非常重要的运用，它可以运用自身优势随着楼层不断增多，也逐渐减少框架水平荷载的承担比重，进而使楼体抗震性得到提高，增加空间的利用率，增大楼梯内部的空间面积，还可以增大建筑工程的投资效益。
2 框架-核心筒结构在超限高层设计中的应用
2.1 针对现代高层设计抗震性能的框架-核心筒结构设计
在国际上，有一些国家觉得框架-核心筒结构并不适合运用在地震区的高层建筑。但是，通过收集、整理有关资料，我们可以发现倒塌建筑较多的原因是过于强化核心筒强度，进而造成框架与核心筒结构的刚度不能进行合理分配，从而使框架结构发生裂缝，降低了稳定性以及抗震性能，所以发生了许多的高层建筑倒塌事件。
在实际建筑中的应用，通过科学的设计以及多种方法加强高层建筑的抗震性能，提高建筑物的稳定性。会运用钢架柱密柱方案来构建外围框架结构，就是用钢框架密柱筒和钢筋混凝土核心筒提高抗侧向刚度，减少混凝土强地压应力。并且广泛运用框架-核心筒结构可以使工程的投资效益提高，推动我国建筑行业的发展。
2.2高层建筑设计中风荷载与结构设计的分析
在对高层建筑进行设计时，需要分析、计算并论建筑物的风荷载水平作用。在建筑中运用框架-核心筒混凝土剪力墙结构，可以减少建筑物在风荷载下的受力，减少层间位移。为了使高层建筑的稳定性得到保障，要依据荷载需求对高层建筑进行框架-核心筒结构应力计算。高层建筑在风荷载作用下的侧向变形、振动等分析风压高度变化系数、风振系数、风压与风荷载题型系数，并进行计算，来提高高层建筑抗侧向变形能力。在进行计算时，要把抗侧向形变以及抗震性能需求间的平衡考虑在其中，合理安排框架与核心筒的刚度、应力，来达到科学的高层建筑的设计目标。
3 关于框架-核心筒结构中框架剪力调整的问题
框架-核心筒结构作为框架-剪力墙的一种独特形式（筒体刚度大，布置在平面中央，框架刚度相对小，布置在结构的外围），在框架剪力调整方面有着相应的要求。
如果各层框架承担的地震剪力不小于结构底部总剪力的20%，则可以认为此种情况下框架能够胜任作为第二道防线的任务，框架地震剪力可不调整，这点和框架-剪力墙结构是一样的.但如果不满足这个条件，则应符合下列规定
3.1 外框架部分分配的楼层地震剪力标准值的最大值不宜小于结构底部总地震剪力标准值的10%。
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这是因为外框架处在外围，一般抗弯刚度较大，所以较容易承担很大部分的倾覆弯矩，但如果它的抗剪能力很差，那么核心筒即使在地震作用下破坏了，外框架所分担的地震剪力依然很难大幅度提高，从而起不到二道防线的作用，可能引起建筑物的倒塌。
3.2 如果外框架部分分配的楼层地震剪力不能满足第1条，则各层框架部分承担的地震剪力标准值应增大到结构底部总剪力标准值的15%；同时各层核心筒墙体的地震剪力标准值宜乘以增大系数1.1（但可不大于结构底部总剪力标准值），同时墙体的抗震构造措施还应相对提高。
正如前所述，这种情况下的外框架抗剪能力很弱，几乎起不到二道防线的作用，必须将核心筒和外框架同时加强，才有可能保证建筑结构的安全。
3.3 如果框架部分分配的地震剪力标准值小于结构底部总剪力标准值的20%，但其最大值已满足第1条，可按框架剪力墙中的公式1进行剪力调整。
此种情况下的外框架，刚度和剪力都不是太小，经剪力调整后可以起到第二道防线的作用。和框架剪力墙一样，框筒结构在框架总剪力调整后，亦应按相应比例调整每根柱及与之相连的框架梁的剪力及端部弯矩。
4 框架―核心筒结构设计优化
结构优化设计大致可分为三类：尺寸优化、性能指标优化和拓扑优化。
4.1分析尺寸的优化，如果想要满足约束条件的最优构件截面，就得根据拓展扑，几何形状和材料的状况，也就是说在设计的阶段中把结构的尺寸作为设计的变量，通过一些实际操作来分析出构件的尺寸，对于设计的优化是针对一个构件来说的，不可以对整体结构实行一次性的优化。工作人员都是通过这种优化方法进行运用的，就可以达到目标，但是尺寸的优化不能改变原有的结构和拓扑，对原来的设计进行修改是有一定的难度的，目前理论的发展已经成熟，并且在实际的工程过程中得到了广泛的作用。
4.2 形状优化：让结构改变既定的几何形状，通过形状优化设计，解决结构内部边界形状的最优问题、结构的开洞、结构构件的连接方式以及构件的最优位置问题。形状优化已经取得的成果相对较少，主要是由于在对结构进行形状优化的过程中，优化模型不断的变化，对结构的分析的稳定性提出重要的要求；再者，遇到该边界问题，优化分析的灵敏度和计算量比尺寸优化大得多，复杂的多。
4.3 拓扑优化：与传统的尺寸优化和形状优化相比，拓扑优化确定的参数更多，在经济方面的效益更明显，科研人员对工程的拓扑优化更感兴趣，现状已成为结构设计研究的一个热点。拓扑优化主要是在规定的设计范围内，在给定的边界条件和外部荷载条件下，改变结构已有的应力、平衡关系、约束条件，使其达到规定的性能指标。
由于设计变量不再是具体的构件尺寸和边界约束，而是具有独层次的子区域的有无问题，因而拓扑优化的难度还是相当的大的，被认为是当今结构优化领域最具有挑战性的课题。总的来说，目前主要运用的还是较低层次的尺寸优化，也就是在给定的材料、结构类型、外部几何形状的条件下，优化各个构件的截面尺寸，达到的目标就是结构最轻或是最经济。
结语：在实际工程中，需要认真分析，并且与他人配合，科学合理的布置框架以及剪力墙，不能不顾设计理念随意布置。应该用理论依据做为指导，认真努力学习规范条文，理解框架-剪力墙和框架-核心筒结构体系二道防线的意义，这样，在面对实际情况时，能够头脑清晰的分析问题，并且提出合理的解决方案进行解决。
参考文献：
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[3]施昊翔.基于ETABS软件的框架-核心筒结构优化研究[J]《城市建筑》, 2016(20):56-58.
论文作者:吴楠
论文发表刊物:《基层建设》2016年32期
论文发表时间:2017/1/18
标签：框架论文; 结构论文; 剪力论文; 核心论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 刚度论文; 《基层建设》2016年32期论文;