高层钢结构第九章规范钢框架混凝土核心筒结构

钢框架—钢筋混凝⼟核⼼筒结构9.1总则

9.1.1钢框架—钢筋混凝⼟核⼼筒结构的设计，应祖训现⾏国家标准《建设抗震设计规范》GB50011的有关规定。

9.1.2钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构有双重体系和单重体系之分，取决于框架部分的剪⼒分担率。⼆者有不同的设计要求，适⽤范围，最⼤适⽤⾼度和抗震设计等级，设计时应分别符合有关规定。

9.1.3钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构有不同的形式，其框架部分采⽤钢框架外，必要时也可采⽤钢管混凝⼟柱（或钢⾻混凝⼟柱）和钢梁的组合框架；钢框架必要时可下部楼层⽤钢⾻混凝⼟柱和尚不六层⽤钢柱，混凝⼟核⼼筒必要时可作为钢⾻混凝⼟结构。此外，周边钢框架必要时可设置钢⽀撑加强，使钢框架成为具有较⾼侧向承载⼒的⽀撑框架。9.1.4钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构为双重体系时，其最⼤适⽤⾼度不宜超过现⾏国家规范《建筑结构抗震设计规范BG50011 对钢筋混凝⼟框架-核⼼筒（抗震墙）结构最⼤适⽤⾼度和钢框架-⽀撑结构最⼤适⽤⾼度⼆者的平均值。单重体系时，不宜超过GB50011对抗震墙结构规定的最⼤适⽤⾼度。

9.1.5钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构的抗震设计等级，钢框架部

分和混凝⼟核⼼筒部分应分别符合现⾏国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的表6.1.2和表8.1.3的规定。9.1.6框架下部采⽤钢⾻混凝⼟柱上部采⽤钢柱时，应设置过渡层防⽌刚度突变。过渡层的柱刚度宜为上下楼层柱刚度之和的⼀半。9.2双重体系和单重体系

9.2.1 钢框架—钢筋混凝⼟核⼼筒结构宜作为双重体系。钢框架部分按刚度分配的最⼤楼层地震剪⼒，不应⼩于结构总剪⼒的10%；框架部分按刚度分配计算得到的地震层剪⼒应乘以的的增⼤系数，达到不⼩于结构底部地震剪⼒的20%和最⼤楼层剪⼒1.5倍⼆者较⼩值，且不⼩于结构底部地震剪⼒的15%。

【说明】在地震作⽤下，由于钢筋混凝⼟核⼼筒侧向刚度较钢框架⼤很多，因⽽承担了绝⼤部分地震⼒。但钢筋混凝⼟剪⼒墙的弹性极限变形很⼩，约为1/3000，在达到极限变形时，钢筋混凝⼟剪⼒墙已开裂，⽽此时钢框架尚处于弹性阶段，地震作⽤在剪⼒墙和钢框架之间会实⾏再分配，钢框架承受的地震⼒会增加，⽽且钢钢架是重要构件，它的破坏和竖向承载⼒的降低，将危及房屋的安全，因⽽有必要对钢框架承受的地震⼒作更严格的要求，使其能适应强震时的⼤变形且保有⼀定的安全度。

9.2.2 当钢框架部分按刚度计算分配逇最⼤楼层地震剪⼒⼩于10%时，钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒为单重体系。单重体系的混凝⼟核⼼筒的墙体应承担100%的结构总剪⼒，钢框架部分按刚度计算分配的剪⼒不宜⼩于结构总剪⼒的4%。

【说明】⾮双重体系的结构在美国称为房屋框架，是⼴泛采⽤的结构形式之⼀，有施⼯⽅便的优点，我国有⼴⼤的⾮地震区和6度设防区，⽽钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构是⽬前应⽤较多的⼀种结构形式，对100m以下⾼度的房屋可适当降低设计要

求，但此时框架部分仍宜⽤⼀定的承载储备。

9.2.3 钢框架-混凝⼟核⼼筒结构双重体系设计时，可采取下列⼀项或多项措施，以提⾼钢框架的剪⼒分担率：1）框架柱的间距不宜过⼤，混凝⼟核⼼筒尺⼨应合理；2）采⽤钢⾻混凝⼟或钢管混凝⼟柱的组合框架；3）周边被刚框架⽤⽀撑加强。

【说明】为了满⾜双重体系的设计要求，钢框架的柱距不宜过⼤。设计表明，当框架柱距不⼤于6m左右时，双重体系要求不难满⾜。9.3结构布置

9.3.1钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构建筑平⾯的外形宜简单规则，宜采⽤⽅形、矩形等规则对称平⾯，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。9.3.2钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构，当⾼度超过150m时，宜

设置伸臂架，必要时尚可在周边框架⾓部设置巨形SRC 柱，与伸臂架相连。【说明】对于⾼度较⼤的超⾼层建筑，周边钢架增设巨形柱时提

⾼框架部分剪⼒担率的有效⽅法。通过与伸臂架相连，能有效地提⾼部分的剪⼒分担率。9.3.3钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构设置地下室时，框架柱应⾄少延伸⾄地下室⼀层，框架柱竖向荷载应直接传⾄基础。

刚框架部分采⽤⽀撑时，⼆级及以上抗震等级宜采⽤偏⼼⽀撑和耗能⽀撑。⽀撑在竖向应连续布置，在地下部分应延伸⾄基础。

9.3.4钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构中，混凝⼟核⼼筒为主要抗侧结构，应根据具体情况采取有效措施，保证核⼼筒的延性。9.3.5钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构的楼盖，应具有良好的刚度和整体性。跨度⼤的楼⾯梁不宜⽀承在核⼼筒连梁上。9.4结构分析和计算

9.4.1⾼层建筑刚框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构在风荷和多遇地震作⽤下的内⼒和位移应按弹性⽅法计算。

9.4.2 钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构弹性分析的荷载和荷载效应组合，应按下列规定执⾏:

1 竖向荷载应按现⾏国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009规定取值。当露⾯活荷载⼤于4Kn/m2时应考虑其不利分布。2 风荷载应按现⾏国家标准《建筑结构荷载规定》GB50009规定采⽤。对于特别重要的，承载⼒计算时基本风压应按100重现期的风压值采⽤；位移计算时，基本风压可按50年重现期的风压值采⽤。

3 当房屋⾼度⼤于200m 时，或当房屋⾼度⼤于150m 且有下列情况之⼀时，宜进⾏风洞实验；1）平⾯形状不规则或⽴⾯形状复杂；2）⽴⾯开洞或连体建筑；3）周围地形和环境复杂；

4）当多栋建筑间距较近，⼜没有可提供参考的类似资料以了解其群体效应的互相影响。

4 在单向地震作⽤下应考虑偶然偏⼼的影响，每层楼⾯质⼼沿垂直于地震作⽤⽅向的附加偏⼼距可按下式计算:0.05i i e L =±

式中i e —第i 层质⼼偏⼼距，各楼偏移⽅向相同；i L ——第i 层垂直于地震作⽤⽅向的建筑物总长度。9.4.3 钢框架—钢筋混凝⼟核⼼筒结构抗震计算时，机构的阻

尼⽐不应⼤于0.045，也可按钢筋混凝⼟核⼼筒体（墙体）部分和钢框架部分在结构总变形中多占的⽐例折算为等效阻尼⽐。9.4.4 钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构在地震作⽤下的内⼒和

位移计算所采⽤的结构⾃振周期，应考虑⾮结构构件的影响予以修正。修正时要考虑⾮结构构件的材料、数量及其与主题结构的连接⽅式，修正系数可取0.8~1.0.

9.4.5 在⾏进弹性阶段的结构整体内⼒和变形分析时，钢⾻混

凝⼟构件及钢管混凝⼟柱的刚度可按下列⽅法确定； 1 钢⾻混凝⼟梁，柱及钢管混凝⼟柱截⾯的轴向刚度、抗弯度和抗剪刚度，才可采取钢⾻或钢管部分的刚度与钢筋混凝⼟部分的刚度之和，即：c c s sc c s s

C C S S EA E A E A EI E I E I GA G A G A =+=+=+式中

c c E A ——钢筋混泥⼟部分的轴向刚度；s s E A ——钢⾻（或钢管）部分的轴向刚度；c c E I ——钢筋混凝⼟部分的抗弯刚度；

s s E I ——钢⾻（或钢管）部分的抗弯度 C C G A ——钢筋混泥⼟部分的抗剪刚度，只计⼊与受⼒⽅向平⾏的腹板部分⾯积；

S S G A ——钢⾻（或钢管）部分的抗剪刚度，只计⼊腹板部分⾯积。

2⽆端柱钢⾻混凝⼟剪⼒墙可按相同截⾯的钢筋混凝⼟剪⼒墙计算轴向、抗弯、抗剪刚度。有端柱钢⾻混凝⼟剪⼒墙，可按⼯形截⾯混凝⼟墙计算轴向和抗弯刚度，端柱中的钢⾻可折算为等效混凝⼟⾯积后，计⼊⼯形截⾯的翼缘⾯积。墙的抗剪刚度可只计⼊腹板混凝⼟⾯积。

3考虑混凝⼟的开裂及徐变影响时，以及对于结构受⼒较⼤部分，在进⾏结构变形计算时，宜适当降低钢筋混凝⼟部分的抗弯刚度，降低系数可取0.6~0.8，但不得⼩于相同截⾯尺⼨的钢筋混凝⼟的抗弯刚度。不明确

9.4.6当没有地下室或地下室顶板处不能作为嵌固端，⽽钢柱⼜采⽤埋⼊式柱脚时，钢柱的嵌固端取在基础定⾯向下 1.5倍柱截⾯⾼度处。

9.4.7⾼度超过100m的钢框架—钢筋混凝⼟核⼼筒结构，宜进⾏模拟施⼯过程计算。当部分结构先施⼯时，应考虑其独⽴承受外部荷载的能⼒并确保其稳定，或视其承载能⼒确定

允许现⾏施⼯的楼层数。

9.4.8⾼度超过100m的钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构，宜进考虑混凝⼟后期徐变、收缩和不同材料构件压缩变形差的影响，并应采取相应措施进⾏措施进⾏调整。

【说明】超⾼层钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构安装时，应对每节钢柱上端标⾼进⾏调整，可采⽤设置填⽚或调整焊缝⾼度的⽅法，其数值可参考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》CECS230:2008第9章的条⽂说明。9.4.9 钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构层间位移限值，可采⽤钢筋混凝⼟结构的限值。9.5 构件设计

9.5.1 ⼆级及以上的钢框架梁柱连接，应采⽤考虑塑性铰外移的加强型连接。加强型连接可采⽤梁翼局部加宽式、翼缘板式、盖板等形式。

9.5.2 采⽤钢⾻混凝⼟柱和钢梁组成的框架时，柱⾻与钢梁咋受弯平⾯的刚度⽐，宜符合传⼒要求。9.5.3 圆形钢管混凝⼟柱和矩形钢管混凝⼟柱的轴向受压承载⼒应符合下列规定：⽆地震作⽤组合时

u N N ≤ CFT 柱条⽂需与新规程核对 有地震作⽤组合时 /u R E N N γ≤式中 N ——轴压⼒设计值；

0N ——钢管混凝⼟柱的轴向受压承载⼒；RE γ ——轴向受压承载⼒抗震调整系数，取0.8

【说明】《建筑抗震设计规范》规定，承载⼒抗震调整系数RE γ对混凝⼟柱，当轴压⽐⼩于0.15时为0.75，轴压⽐不⼩于0.75时为0.80；对钢柱当强度破坏时为0.75，屈曲失稳时为0.80.钢管混凝⼟柱以前对此作出规定，据此，建议对钢管混凝⼟柱取0.80.

9.5.4 圆形钢管混凝⼟柱的轴向受压承载⼒应按下公式计算；10u e N N ??= 当θξ≤时 00.9(1)c c N A f αθ=+当

θξ>时 00.9)

c c N A f θ= 0/()a a c c A f A f θ=

式中 0N ——钢管混凝⼟短柱的轴⼼受压承载⼒θ——钢管混凝⼟套箍系数

α——与混凝⼟强度等级有关的系数，混凝⼟强度等级不⼤于C50时可取2.00，混凝⼟强度等于⼤于C50时可取1.80；

ξ——与混凝⼟强度等级有关的系数，

混凝⼟强度等级不⼤于C50可取1.00，混凝⼟强度等于⼤于C50时可取1.56. a f ——钢管材料的抗拉、抗压强度设计值；c f ——钢管内混凝⼟的轴⼼抗压强度设计值；a A ——钢管的横截⾯⾯积；

c A ——钢管内混凝⼟的横截⾯的⾯积；

1?——考虑长细⽐影响的轴必受承载⼒折减系数，按表9.5.4采⽤；

e ?——考虑偏⼼影响的轴⼼受压承载⼒减折系数，按9.5.5条的规定计算。

表9.5.4 圆形钢管混凝⼟柱考虑长细⽐影响的轴⼼受压承载⼒折减系数

9.5.5 圆形钢管混凝⼟柱考虑偏⼼影响的轴⼼⼿压承载⼒折减系数e ?，可按下式计算；当0/ 1.55c e r ≤时 01/11.85/

)e c e r ?=+（ 当0/ 1.55c e r ≥时 00.4/(/)e ce r ?= 02/e M N =式中0e ——偏⼼距；c r ——钢管内横截⾯的半径；2M ——柱端弯矩设计值得较⼤者N ——柱轴压⼒设计值

9.5.6 圆形钢管混凝⼟柱的受剪承载⼒应符合下列规定：⽆地震作⽤组合时 u V V ≤有地震作⽤组合时 /u R E V V γ≤式中V ——剪⼒设计值；

u V ——钢管混凝⼟柱的受剪承载⼒；RE γ——受剪承载⼒抗震调整系数，取0.8.9.6 连接计算和构造措施

9.6.1 楼⾯梁与钢框架柱可采⽤刚性连接，与混凝⼟核⼼筒体应采⽤铰连接。混凝⼟墙体与钢梁连接部位宜设置构造型钢。构造

型钢应通长设置，不计⼊剪⼒墙承载⼒计算。当墙体为钢⾻混凝⼟墙时，墙的钢⾻可兼做构造型钢。楼⾯梁与构造型钢或钢⾻柱的连接应采⽤铰接。

【说明】钢框架应⼒较⾼，剪⼒墙应较低，⼆者模量不同，且混凝⼟存在收缩和徐变效应，钢框架与墙体之间存在沉降差异。为了减少此变形差异引起的内⼒，国外楼⾯梁两端采⽤铰接，我国习惯做法是楼⾯与框架刚接，⽬的只是减少位移，对其影响未做论证，只是允许采⽤；从减⼩附加应⼒考虑，两端铰接较合理。楼⾯梁与构造型钢（简称⼩钢柱）或钢⾻柱的连接应采⽤铰接，不宜采⽤刚接，这是因为钢⾻在剪⼒墙中的⾯积⽐例很⼩，不⾜以消除钢框架与墙体的竖向变形差异。够造型刚通长连续设置有利于梁的定位。

9.6.2钢⾻混凝⼟构件应符合下列构造措施：

1 柱钢⾻应采⽤实腹式，不得采⽤空腹式。中间柱钢⾻宜采⽤⼗字形，⾓柱和边柱宜采⽤L⾏和T⾏，2 柱主筋宜在钢⾻四⾓通过，避免在钢⾻上穿孔。3

4边柱的外侧⾯和梁的外侧⾯位于同⼀平⾯时，应考虑偏⼼影响，对柱进⾏有限元分析。9.6.3 对钢框架-钢筋混凝⼟核⼼筒结构，伸臂桁架的构造要求如下:1 伸臂桁架宜贯穿混凝⼟核⼼筒，并宜在与伸臂桁架连接部

位的混泥⼟墙内设置竖向钢⾻。伸臂桁架的上、下弦与框架可以采⽤铰接连接，但也宜在柱内设置钢⾻。

2 加强层及其上下各⼀层的外框架，当采⽤钢⾻混凝⼟柱时，应沿柱全⾼加密箍筋；钢柱的板件厚度⽐限值应按设防烈度提⾼⼀度的要求确定。

3 应适当增强加强层上、下板的刚度，楼板厚度不宜⼩于150mm，且不宜开较⼤洞⼝，楼板混泥⼟强度等级不宜⼩于C30，且应配置双向双排钢筋。

9.6.4 采⽤压型钢板组合楼板的组合梁设计，宜符合下列要求：1 组合梁不适⽤于承受多次反复荷载作⽤或重⼤冲击的荷载作⽤引起的对疲劳强度有影响的作⽤⼒。

2计算组合梁翼板有效宽度时，钢与混凝⼟弹性模量之⽐⼀般可取15。3

900N/2mm以下时取500N/2mm，900N/2mm以上时取900N/2mm.

4 栓钉的常⽤直径是13~22mm。栓钉在梁轴线⽅向的最⼩钉距应为7.5d，最⼤钉距为600mm；列距应为5d以上。5 栓钉到混凝⼟楼板边缘的距离应不⼩于40mm。

6 栓钉钉头上部钢筋以上的混凝⼟保护层厚度不应⼩于3cm，这是从防⽕要求考虑的。

【说明】本条以上各款参考⽇本组合梁设计指南列⼊，我国《钢结构设计规范》采⽤的栓钉受剪承载⼒计算公式，源于美国J.W.Fisher采⽤的等厚实⼼混凝⼟板所作的栓钉推出试验，与国际上通常采⽤的公式⼀致，仅换算为混凝⼟强度设计值后对系

数稍作修改，，（f为我国的混凝⼟c

强度设计值），对根号中的数值乘积影响不⼤，国外试验表明，5000kg/c2m的试验数据⼏乎没有，⼤于9000kg/c2m时

栓钉的受剪承载⼒⼏乎不增加。

最⼩钉距的建议⼤于GB50011—2003中规定的5d，是因为⽇本组合梁设计指南的规定指出，当栓钉钉距较⼩时，在栓钉连线上出现了裂纹，此时单个栓钉承载⼒降低。当栓钉型号有所

减⼩后，混凝⼟的称压⼒范围重合，承载⼒也降低。栓钉钉距，列距和受剪承载⼒的关系，系统的试验资料⼏乎没有，但栓钉直径为19mm和钉距⼤于150mm的试验表明，实⼼等候混凝⼟板推出试验得出的栓钉受剪承协⼒公式是适⽤的。9.6.5压型钢板与框架连接处，宜符合下列规定：

1 压型钢板波槽与钢梁垂直时，应在通过梁翼缘处切断，将板⽀承在梁翼缘上，板端设置防混凝⼟流出的挡板，栓钉直接焊在板端之间的梁翼缘上。

2 压型钢板波槽与钢梁平⾏时，原则上应将翼缘切断。此种形式的栓钉两侧，有压型钢板防⽌混凝⼟流出，混凝⼟与梁翼缘直接接触，因此也可以按实⼼等厚砼板时的栓钉承载⼒公式计算。

【说明】研究表明，此时可以保证混凝⼟楼板和钢梁的组合作⽤，

栓钉可采⽤实⼼等厚砼板时的承载⼒公式计算，⽇本采⽤此种形式较多，若压型板不切断，连续通过钢梁上部，在板槽中焊接栓钉时，混凝⼟板与钢梁之间隔了⼀层压型板，不是直接接触，在组合作⽤下栓钉有倾转倾向，导致板槽内混凝开裂，其上⽅混凝⼟表明有裂纹，美国采⽤此种形式较多，此时需按另⾏规定的公式计算栓钉的受剪承载⼒。

⽇本组合梁规程认为，当压型钢板与钢梁焊接牢固时，板槽部分的混凝⼟可以起到栓钉的作⽤，这已得到试验证明。⽬前虽未考虑此效应，但希望压型钢板应尽可能与梁焊接牢固，压型钢板贯通焊可满⾜此要求。压型钢板贯通焊时压型钢板厚度不应⼤于 1.6mm，且应由栓钉焊兼顾。此外，压型钢板在⾼强螺栓连接附近不能焊接栓钉。3楼板下部加腋宜慎⽤，加腋部分应该⽤箍筋充分加强。

【说明】根据美国J.W.Fisher的调查楼板下部加腋时，与等厚楼板相⽐承载⼒要降低。英国标准CP-117规定，加腋超过1/3(厚板)时，得到与等厚实⼼板近似的承载⼒值，但加腋部分应该⽤箍筋充分加强。9.6.6楼盖次梁与主梁的⾼强螺栓连接，当采⽤现浇钢筋混凝⼟楼板将主梁与次梁练成⼀体时，偏⼼弯矩将由混凝⼟楼板承担，次梁端部的连接计算可忽略偏⼼弯矩的作⽤。

【说明】⽇本《钢结构标准连接—H型钢篇》SCSS-H917规定：“楼盖次梁与主梁⽤⾼强螺栓连接，采取了考虑偏⼼影响的设计⽅法，次梁部的连接除传递剪⼒外，还应传递偏⼼弯矩。但是，当采⽤现浇钢筋混凝⼟楼板将主梁与次梁练成⼀体时，偏⼼弯矩将由混凝⼟楼板承担，次梁端部的连接计算可忽略偏⼼弯矩作⽤。”参考此规定，反符合上述条件者，楼盖次梁与主梁的连接，计算时可以忽略螺栓连接引起的偏⼼弯矩的影响，此时楼板厚度应符合设计标准的要求（采⽤组合板时，压型钢板顶⾯以上的混凝⼟厚度不应⼩于80mm）。

9.6.7 单重体系的钢筋混凝⼟核⼼筒墙体构造的抗震等级宜提⾼⼀级，⼀级时应适当提⾼。