高层钢结构支撑框筒结构体系组成与构造特征
2026-07-13 09:32 高层钢结构 陕西钢结构
支撑框筒结构体系是高层钢结构中兼具空间整体性与抗侧效率的结构形式，由外围框筒与内部支撑系统协同工作。理解其组成要素，有助于把握高层钢结构的设计逻辑。
一、外围框筒组成
外围框筒由沿高层钢结构周边布置的密柱深梁框架构成，形成竖向悬臂筒体。框筒柱距通常为1.5至3米，柱截面尺寸较大以承担轴向力;裙梁跨高比较小，截面高度约为柱距的1/4至1/3，以保证框筒的空间整体作用。框筒的翼缘框架承担整体弯曲产生的轴向力，腹板框架承担整体剪力。剪力滞后效应是框筒设计的关键问题，角柱应力集中而中间柱应力偏低，需通过优化柱距和梁高加以控制。外围框筒既是主要抗侧力构件，也是高层钢结构外围护结构的支承体系。
二、内部支撑系统
内部支撑系统布置于框筒内部，与外围框筒协同抵抗水平荷载。支撑形式可采用中心支撑、偏心支撑或屈曲约束支撑，沿建筑高度连续布置或分段布置。中心支撑构造简单、刚度大，但受压屈曲后承载力退化;偏心支撑通过消能梁段耗能，延性较好;屈曲约束支撑兼具中心支撑的刚度与偏心支撑的延性，是优先采用的形式。内部支撑系统承担部分水平剪力，减小外围框筒的负担，使结构受力更为合理。
三、楼盖协同作用
楼盖结构在支撑框筒体系中发挥重要的协同作用。楼盖将水平荷载分配至外围框筒与内部支撑系统，并保证两者变形协调。楼盖应具有足够的平面内刚度，通常采用现浇钢筋混凝土楼板或钢筋桁架楼承板，楼板厚度不宜小于120毫米。楼盖与钢梁之间应设置抗剪连接件，形成组合楼盖，提高整体刚度。在框筒转角区域及支撑连接区域，楼盖应适当加强，确保水平力有效传递。
四、核心筒组合形式
支撑框筒体系可与钢筋混凝土核心筒或钢板剪力墙核心筒组合，形成框筒-核心筒双重抗侧力体系。核心筒布置于高层钢结构平面中心区域，承担主要水平剪力与扭矩，外围支撑框筒承担部分剪力及整体弯曲产生的轴向力。核心筒与外围框筒之间通过楼盖梁板连接，形成内外协同工作的空间结构。这种组合形式适用于高度超过300米的高层钢结构，抗侧刚度大，扭转效应小。
五、巨型支撑框架
在支撑框筒体系基础上，可增设巨型支撑框架形成多级结构。巨型柱布置于高层钢结构的四角或周边，巨型梁每隔若干楼层设置一道，内部设置普通支撑框架。巨型支撑框架承担主要水平荷载，外围框筒承担局部荷载并提供空间整体性。这种形式适用于高度超过400米的高层钢结构，传力路径明确，材料利用率高，但构件尺寸大、节点构造复杂。
