筒中筒结构布置
筒中筒结构和框架
1~50层
51~66层
67~90层
91层以上
5.2 筒体结构的受力性能和工作特点
剪力滞后效应: 框筒结构中应力不保持直线分布的现象。 理想筒体在水平力的作用下，腹板应力直线分布，翼缘应力相 等。而实际框筒的腹板框架轴力呈曲线分布，翼缘框架轴力也不相 等。 剪力滞后影响因素：
平面形状、建筑高宽比、梁柱刚度比
广州中信大厦 37层，322米高，97年建成
上海金贸大厦采用的是框架 －核心筒结构，建筑物88层 ，高420.5米。钢筋混凝土核 心筒呈八角形，周边8根钢骨 混凝土柱底部截面1.5mX5m ，柱中配置2根焊接H型钢。
金茂大厦内部结构
南京金陵饭店 地上39层，高108米
青岛保险公司 地下2层，地上19层，高65.9米
香港中环中心广场 60层，374米，92年建成。
马来西亚双塔楼 88层，450米，框—筒结构，1996年建成。
4、多重筒结构 内筒小，平面尺寸大，楼盖跨度大，故在内外筒 之间增设一圈柱或剪力墙并将之联系起来形成筒。
兰州工贸大厦
地上21层，地下2层，高93米，标准层高3.5米
深圳北方大厦
地上25层，地下1层，高81.6米，标准层高3.1米
3、构件截面尺寸 （1）内筒 （2）外框筒柱 截面宜做成矩形或 T形。长边在框筒平面内。尽量少用方柱
和圆柱。
筒体的角部是联系两个方向的结构协同工作的重要部位，
受力很大，通常要采取措施予以加强；
内筒角部通常可以采用局部加厚等措施加强；外筒可以加
大角柱截面尺寸，采用L形、槽形角墙等予以加强，从而
特点： • 将剪力墙集中到房屋的内部或外部形成封闭的筒体； • 筒体在水平荷载作用下好像一个竖向悬臂空心柱体，结构空 间刚度极大，抗扭性能也好； • 筒体结构具有造型美观、受力合理、使用灵活，以及整体性 强等优点，适用于高层和超高层建筑。目前全世界最高的 100幢高层建筑约三分之二以上采用筒体结构，国内百米以 上的高层建筑有一半以上采用简体结构。
2.6筒体结构
2.6.1框筒
框筒的定义：框筒由布置在 建筑周边的柱距小，梁截面 高的密柱深梁框架组成。
受力特点：
水平力产生的剪力由腹板框架抵抗，水平 力产生的倾覆弯矩由框筒结构的整体抗弯 抵抗。框筒结构中除腹板框架抵抗倾覆力 矩外，翼缘框架柱主要是通过承受轴力抵 抗倾覆力矩。 翼缘框架—垂直力的方向 腹板框架—平行力的方向
结构主要分为两类：一类是 将多个筒体合并在一起形成 成束筒，一类是在筒体之间 用刚度很大的水平构件相互 联系而形成巨型框架。
与水平方向平行的腹板框架一端受拉，另一端受压。翼缘框架的轴力是 通过与腹板框架共用的角柱传递过来的，角柱受压力缩短，使其相连的裙 梁产生剪力与弯矩，同时，与裙梁另一端相连的柱也承受弯矩与轴力；同 时相邻柱承受轴力第二根柱子受压又使第二跨裙梁受弯剪作用，引起相邻 柱承受轴力，从两端的角柱向翼缘中部柱如此传递，使翼缘框架柱承受轴 力，裙梁、柱都承受其平面内的弯矩、剪力。由于裙梁的抗弯刚度不是无 限大，裙梁剪切变形，使翼缘框架各柱压缩变形向中心逐渐减少，柱轴力 也逐渐减少，这种翼缘框架柱轴力两端大、中间小的不均匀分布现象就是 剪力滞后；同理，受拉的翼缘框架也产生柱的拉力剪力滞后现象。
2.6筒体结构
定义：以一个或多个筒体来抵抗水平力和 竖向荷载的结构称为筒体结构。
1.筒体结构的分类
按筒体布置形式和数目的不同，可将筒体 结构分为：框筒筒体的组成来分，可分为 剪力墙组成的薄壁筒体和由柱距很小的框
架柱组成的密柱框筒等。
剪力滞后现象
剪力滞后：一侧翼缘框架 柱受拉，另一侧翼缘框架 柱受压，柱轴力分布呈曲 线，角柱的轴力大于平均 值，中部柱的轴力小于平 均值；腹板框架的部分柱 受拉，部分柱受压，角部 柱的轴力大于线性分布值， 中部柱的轴力小于线性分 布值，框筒中轴力分布的 这种现象称为剪力滞后 （如书本图所示）
高层建筑结构设计 第09章 筒体结构设计介绍
• 核心筒由若干剪力墙和连梁组成，其截面设计和 构造措施还应符合剪力墙结构的有关规定，各剪 力墙的截面形状应尽量简单；截面形状复杂的墙 体应按应力分布配置受力钢筋。此外，考虑到核 心筒系筒体结构的主要承重和抗件应适当加强，底部加强部位约束边缘构件沿墙 肢的长度不应小于墙肢截面高度的1/4，约束边缘 构件范围内应全部采用箍筋。
第九章
筒体结构 设计介绍
9.1 概述
• 筒体结构具有良好的空间受力性能，并兼 有造型美观，使用灵活以及整体性强等优 点，适用于较高的高层建筑。目前全世界 最高的100幢高层建筑约2/3采用筒体结构， 国内100 m以上的高层建筑约有1/2采用筒体 结构。 筒体结构可以是由剪力墙组成的空 间薄壁筒体，也可以是由密柱深梁形成的 框筒组成，水平力由一个或多个空间受力 的竖向筒体承受。
等效槽形截面近似估算方法
• 在水平荷载作用下，框筒结构出现明显的剪力滞后 现象，翼缘框架只在靠近腹板框架的地方轴力较大， 柱子发挥其受力作用；靠中间的柱子受力较小，不 能充分发挥其作用。因此可将翼缘框架的一部分作 为腹板框架的有效翼缘，不考虑中部框筒柱的作用， 从而框筒结构可化为两个等效槽形截面
• 等效槽形截面 的翼缘有效宽 度取下列三者 的最小值：框 筒腹板框架宽 度的1/2，框筒 翼缘框架宽度 的1/3，框筒总 高度的1/10。
（2）、框架-核心筒体结构，它是由中部的内筒和外周边大 柱距的框架所组成。此类结构外周框架不再与内筒整体 空间工作，其抗侧力性能类似框剪结构。 （3）、框筒结构，某些高层建筑为了使平面中有较大的 空间，以便更能灵活布置，中部不设置内筒，只有外周 边小柱距的框筒。 （4）、多重筒结构，建筑平面上由多个筒体套成，内筒 常由剪力墙组成，外周边可以是小柱距框筒，也可为开 有洞口的剪力墙组成。
第7章-筒体结构设计
1
1
1.72
荷载相 柱子最不
同时
利轴力
0.67
0.96
1
1.54
1.47
当基本
位移
0.48
0.83
1
1.63
2.46
风压相 同时
柱子最不 利轴力
0.35
0.83
1
2.53
2.69
平面面积相同，筒壁混凝土消耗量也相同，以正方形为标准
矩形平面的筒体结构平面尺寸应尽量接近于正 方形；
尽量使平面长宽比接近于1.0，不宜大于1.5.当 长宽比接近于2时，剪力滞后非常显著，翼缘框 架的中间部分柱子已不能充分发挥作用，框筒的 工作状态已和框剪结构相似，空间整体作用已经 很微弱了。
第二节 筒中筒结构的布置
• 平面形状 • 高宽比 • 框筒的开孔大小 • 洞口的形状 • 柱距 • 柱的截面 • 裙梁的截面
一、平面形状
筒中筒结构的平面形状以圆形和正多边形最为有利
规则平面形状框筒工作性能
形状
圆形 正六边形 正方形 正三角形 1：2矩形
当水平
位移
0.9
0.96
1
1
1.72
荷载相 柱子最不
深圳国际贸易中心大厦，50层，158m，钢筋混凝土筒体， 外筒由钢骨混凝土和钢柱组成
大高度的建筑物即成束筒结构（组合筒或模数筒）。 在建筑平面内设置多个多个钢筋混凝土剪力墙筒体，适应于复
杂平面的布置要求，即为多筒结构，例如有三重筒体甚至四重筒 体。
第二节 筒体结构的受力性能
图1(b)框筒轴力分布
+
图1(a)实腹筒
剪力滞后
实腹筒体——箱形梁 对于宽度较大的箱形梁，正应力两边大、中间小的不均匀现象— —剪力滞后 。 剪力滞后与梁宽、荷载、弹性模量及侧板和翼缘的相对刚度等因
筒体结构设计
框筒结构在水平荷载作用下，角柱受力最大，腹板框架的 角柱有轴力、剪力和弯矩。剪力和弯矩对翼缘框架平面外 的影响可忽略不计，轴力将使角柱产生轴向变形，从而带 动整个翼缘框架在其平面内产生影响。等代角柱法用一个 等代角柱来代替原框筒结构角柱和翼缘的作用，得到一个 能代替原框筒结构的等效平面框架（图7）。这样，问题 便变为平面框架的计算问题。
理想的实腹筒体在
水平力作用下，截面变
形保持平面，腹板应力
按直线分布，翼缘应力
相等。
+
图1(a)实腹筒
（二） 框筒结构（图1b）
框筒在水平力作用下， 由于剪力滞后影响，腹板框 架柱的轴力是曲线分布的， 而翼缘框架的轴力也是不均 匀分布的，角柱受力最大。
图1(b)框筒轴力分布
（三） 筒中筒结构（图1c）
梁的线刚度有的函数，详细情况可参考崔鸿超“框筒（筒 中筒）结构的简化计算方法”（建筑结构学报，1982年第 6期）。 我们根据最小势能原理推导的等代角柱公式见P.238-243。
2.等效连续体法
此法是将框筒每一个平面的梁柱用一个等效的均匀的正交 异性平板来替代，因此框筒变成为一实腹的薄壁筒（图9）。
法向面板的 平衡方程：
y
y
yz
z
0
yz
y
z
z
0
侧向面板的 平衡方程：
x
x
xz
z
0
xz
x
' z
z
0
解微xz 分和方位程移和x(u根)、据z边(w界)。条最件后可还求要出把从x、等效y、连续z、体中z'、得到yx、的
应力通过积分，转换成梁、柱内力。
薄壁筒还可以用有限元或有限条方法求解。
第8章-筒体结构设计
word专业资料-可复制编辑-欢迎下载第八章筒体结构设计第一节筒体结构概述一、筒体结构的组成筒体结构是指由一个或几个筒体作为承受水平和竖向荷载的高层建筑结构。
筒体结构适用于层数较多的高层建筑。
采用这种结构的建筑平面，最好为正方形或接近于正方形。
组成筒体结构的构件主要有梁、柱、斜撑、墙肢、连梁、刚域节点等，这些构件首先组成单筒（图8-1），单筒是筒体结构的基本组成单元，它的结构形式主要有实腹筒、框筒和桁架筒。
按筒体结构布置与选型的要求，单筒可以继续组合成筒中筒、束筒、框架-核心筒等各种结构形式。
图8-1单筒1、实腹筒体结构实际上是一个箱形梁。
图8-2表示箱形梁的受力图。
上面薄板中的拉应力实际上是由于槽钢传到板边的剪应力而引起的，因此这个拉应力在薄板宽度上的分布并不是均匀的，而是两边大，中间小。
对于宽度较大的箱形梁，正应力两边大、中间小的这种不均匀现象称为剪力滞后。
剪力滞后与梁宽、荷载、弹性模量及侧板和翼缘的相对刚度等因素有关。
对于宽度较大的箱形梁，忽略剪力滞后作用将对梁的强度估计过高，是不合适的。
图8-2 箱形梁受力图实腹筒结构常用来作为竖向交通运输和服务设施的通道，同时也是结构总体系中抗侧力的主要构件。
如果建筑物中只有一个实腹筒，一般都应该设置在建筑平面的正交中心部位；当多于一个时，则应对称布置。
实腹筒常常需要开一些孔洞或者门洞(如电梯井的门等)，当筒体的孔洞面积小于30％时，虽然其自身的刚度和强度会有所下降，但对于初步设计来讲，这些影响还是可以忽略不计的，如例8-1。
如果筒体表面的孔洞面积大于50％～60％时，特别是将筒壁作为外墙时，它的结构受力性能更接近于框筒，其自身的强度和刚度都会有相对较大的降低，此时，初步设计就不得不考虑孔洞的影响。
图8-3 结构体系有效宽度对侧向刚度的影响（1212δδ<<>，d d ）2、框筒结构是由密排的柱在每层楼板平面用窗裙墙梁连接起来的密柱深梁框架（图8-3）而组成的空腹筒。
试析高层建筑筒中筒结构设计
试析高层建筑筒中筒结构设计1.引言进入21世纪，越来越多的超高层建筑拔地而起，超高层建筑的不断增多一方面是反映近代城市经济繁荣发展以及社会科学进步的重要标志，另一个方面是一个国家或者地区经济发展与科技水平的综合体现于反映。
随着近年来我国国民经济的高速发展，使得我国在超高层建筑的建设速度、质量、规模等方面均取得举世瞩目的傲人成绩。
目前超高层建筑采用筒中筒结构较为普遍，我国超高层建筑分布主要集中在长三角、珠三角、京津冀以及广东、深圳等发达地区，建筑高度的记录也不断被刷新。
我国超高层建筑的飞速发展，使结构设计技术面临多方面的严峻考验，本文从超高层建筑的筒中筒结构体系设计出发，剖析了筒中筒结构的优缺点及其在设计时需要注意的细节问题。
2.超高层建筑筒中筒结构体系我国超高层建筑结构在上世纪80年代之前，基本是由钢筋混凝土三大常规结构体系构成，即剪力墙结构、框架结构以及框架×剪力墙结构组成。
伴随着建筑高度的不断向上攀升，“超高层建筑对于地震作用、风荷载等水平力的结构安全控制能力更加严苛和显著，超高层建筑所需要采用的结构体系与建筑本体的高宽比例、高度、结构所用材料、最大承载能力、最优抗震性能、工程造价、场地以及现实施工条件等都有着极为密切的联系”[ ]。
目前在我国以及世界范围内，以空间整体受力为基本特征的筒体建筑结构形式得到了青睐与广泛应用，超高层建筑所采用的主要结构体系有以下四种形式：框架×简体结构、筒中筒结构、矩形框架结构以及束简结构体系。
2.1筒中筒结构的特点筒中筒结构体系主要是由内外两层简体结构组合构成。
“其中外筒普遍是由密柱深梁所组成的钢（型钢）框筒，也可以是由交叉柱或者桁架筒组成的网络筒；而内筒既可以是桁架筒类的网格筒，也可以是由钢筋混凝土组成的墙筒体”[ ]。
在房屋达到一定的高度时，需要在超高层建筑的内筒与外筒中间设立可伸臂桁架用以减少由于楼层较高作用力下的建筑侧移。
在水平荷载的作用力下，内筒主要以弯曲为主，外筒主要以剪切形为主，二者之间相互作用与制约，如外筒的刚度足够大（例如外筒采用框架结构的交叉网格筒），这时由于外筒和内筒需要通过外部伸臂桁架以及楼板进行协同工作，此时内筒的刚度以及大小就可做适当的放松。
高层民用建筑筒中筒结构体系简析
高层民用建筑筒中筒结构体系简析摘要：随着我国城市化进程的不断深入推进，高层与超高层建筑也越来越常见。
作为一种在技术层面上性能优良的结构体系，筒中筒结构本身有着良好的抗震性能和抵抗风力荷载的性能，也因为其具有这样的优点，筒中筒结构体系在高层与超高层民用建筑中获得了较为广泛的应用。
本文简要阐述了高层与超高层民用建筑筒中筒结构体系的特点，并着重对其布置要点及该结构自身具有的优缺点进行了分析。
关键词：高层建筑；筒中筒结构；优缺点1 引言随着计算机技术的不断发展、结构设计方法与理论的不断完善，高层与超高层民用建筑也越来越常见。
作为一种特殊的建筑结构，高层民用建筑通常需要更强的抵抗外部荷载的能力，因此高层与超高层建筑选用怎样的建筑结构体系就需要我们进行深入的分析和认真的考量。
本文，我们将着重探讨筒中筒结构体系。
2 筒中筒结构特征与简介由于高层与超高层民用建筑需要考虑地震力、风荷载等一些水平力对结构安全性能的影响，所以高层民用建筑必须要具备足够的承载能力、极强的抗震性能并要保证其造价不至于过高。
高层与超高层建筑目前采用的结构体系大致有四种，分别为框架简体结构、矩形框架结构、束简结构以及筒中筒结构体系。
而筒中筒结构又因其自身所具有的独特优势而被最广泛的采用。
高层民用建筑筒中筒结构体系分为外筒与内筒双层筒体结构，其中内筒又分为三种，分别为钢框筒、双格筒与析架筒。
外筒分两种，分别为钢筋混凝土墙筒和析架筒。
如果建筑物很高，则可通过在内筒和外筒中间设置一个伸臂析架以减少建筑物发生侧方位移。
若在水平载荷加载作用下，一般内筒是以弯曲状态为主，而外筒则是以剪切形式为主。
内外筒之间用楼板与外伸臂析架相互扶助。
如果外筒达到了一定的刚度值，内筒的刚度和直径大小可相应的降低要求。
事实上，筒中筒的结构体系对外伸臂析架的要求并不是很高，大多时候设不设置外伸臂析架其实影响也并不是太大。
筒中筒简体结构的基本形式包括三种，分别是实腹筒结构、框筒结构和桁架筒结构。
筒体结构设计
第十章筒体结构设计10.1、筒体结构的布置框筒、筒中筒和束筒结构的布置框筒、筒中筒、束筒结构的布置应符合高层建筑的一般布置原则，同时要考虑如何合理布置，减小剪力滞后，以便高效而充分发挥所有柱子的作用。
（1）筒体结构的性能以正多边形为最佳，且边数越多性能越好，剪力滞后现象越不明显，结构的空间作用越大；反之，边数越少，结构的空间作用越差。
结构平面布置应能充分发挥其空间整体作用（2）筒体结构的高宽比不应小于3，并宜大于4，其适用高度不宜低于60m，以充分发挥筒体结构的作用；（3）筒中筒结构中的外框筒宜做成密柱深梁，一般情况下，柱距为，不宜大于4；框筒梁的截面高度可取柱净距的1/4左右。
以及开孔率满足规定要求。
（4）框筒结构的柱截面宜做成正方形、矩形或T形，若为矩形截面，由于梁、柱的弯矩主要在框架平面内，框架平面外的柱弯矩较小，则矩形的长边应与腹板框架或翼缘框架方向一致；（5）筒中筒结构的内筒宜居中，面积不宜太小，其边长可为高度的1/12—1/15，也可为外筒边长的1/2—1/3，其高宽比一般约为12，不宜大于15；如有另外的角筒或剪力墙时，内筒平面尺寸还可适当减小。
内筒贯通建筑物的全高，竖向刚度宜均匀变化；内筒与外筒或外框架的中距，非抗震设计时宜大于12，抗震设计时宜大于10，宜采用预应力混凝土楼（屋）盖，必要时可增设内柱。
（6）由于框筒结构柱距较小，在底层往往因设置出入通道而要求加大柱距，必须布置转换结构；（7）框筒结构中的楼盖构件(包括楼板和梁)的高度不宜太大，要尽量减小楼盖构件与柱子之间的弯矩传递，可将楼盖做成平板或密助楼盖，采用钢楼盖时可将楼板梁与柱的连接处理成铰接；框筒或束筒结构可设置内柱，以减小楼盖梁的跨度，内柱只承受坚向荷载而不参与抵抗水平荷载，筒中筒结构的内外筒间距通常为10—12m，宜采用预应力楼盖。
图10.1.1 筒体结构梁板式楼面布置示意图10.2、框架核心筒结构的布置10.2.1、框架-核心筒结构的受力特点对由密柱深梁形成的框筒结构，由于空间作用，在水平荷载作用下其翼缘框架柱承受很大的轴力；当柱距加大，裙梁的跨高比加大时，剪力滞后加重，柱轴力将随着框架柱距的加大而减小，即对柱距较大的“稀柱筒体”，翼缘框架柱仍然会产生一些轴力，存在一定的空间作用。
筒中筒
THANK YOU FOR WATCHING
上海中心大厦 层数
中国上海市陆 建筑面积 家嘴金融贸易 区
632米
建筑密度
580米
用地面积
12.51
绿化率
ห้องสมุดไป่ตู้38万㎡
地下建筑面积
地上118层 5层裙楼 5层 地下室 433954平方米
45% 30370㎡ 30% 16万㎡
2.巨型框架+核心筒+伸臂桁架抗侧力结构体系
上海中心大厦结构体系组成
2.巨型框架+核心筒+伸臂桁架抗侧力结构体系
(2) 核心筒为钢筋混凝土结构 , 截面平面 形式根 据建筑功能布局由低区的方形逐 渐过渡到高区的十字形
b设备层平面图
该结构体系组成 特点如下 :
（3）在初步设计阶段,从结构整体受力、变形、用 钢量以及施 工过程等因素综合考虑,研究设置5道、6道和8道伸臂桁架等不同 方案对结构的影响,最终确定了沿结构竖向共布置6道伸臂桁架, 分别位于2区、4区、5～8区的加强层。
2.斜交网格外筒+内筒的筒中筒体系
• 西塔外形像“通透水晶”，结构采用创新的菱 形斜交网格筒体结构体系，钢管混凝土巨形斜 交网格外筒，钢筋混凝土剪力墙内筒，钢-砼组 合楼盖连接内外筒。
• 这种独特创新的筒中筒结构体系，具有足够的 抗侧刚度和优异的抗震性能，遭遇撞击和爆炸 等突发事件，只会局部损坏，不致引起连锁反 应而倒塌，结构整体安全度高。有关试验表明， 西塔可抵御八度罕遇地震（广州抗震设防烈度 为七度），在百年一遇的大风作用下，位于塔 楼内的人都不会有不舒服的感觉。
筒体结构
筒体结构当高层建筑结构层数多，高度大时，由平面抗侧力结构所构成的框架，剪力墙和框剪结构已不能满足建筑和结构的要求，而开始采用具有空间受力性能的筒体结构。
筒体结构的基本特征是：水平力主要是由一个或多个空间受力的竖向筒体承受。
筒体可以由剪力墙组成，也可以由密柱框筒构成。
一、筒体结构的类型1.筒中筒结构由中央剪力墙内筒和周边外框筒组成组成；框筒由密柱、深梁组成，2.筒体—框架结构，亦称框架—核心筒结构，由中央剪力墙核心筒和周边外框架组成，见图3-26（b）。
3.框筒结构，见图3-26（c）。
4.多重筒结构，见图3-26（d）。
5.成束筒结构，见图3-26（e）。
6.多筒体结构，见图3-26（f）。
二、筒体结构的受力性能和工作特点1.筒体是空间整截面工作的，如同一竖在地面上的悬臂箱形梁。
框筒在水平力作用下不仅平行于水平力作用方向上的框架（称为腹板框架）起作用，而且垂直于水平方向上的框架（称为翼缘框架）也共同受力。
薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁杆件，产生整体弯曲和扭转。
筒体受力特点见图3—28。
框架—筒体结构及计算简图见图3—29。
2．框筒虽然整体受力，却与理想筒体的受力有明显的差别；理想筒体在水平力作用下，截面保持平面，腹板应力直线分布，翼缘应力相等，而框筒则不保持平截面变形，腹板框架柱的轴力是曲线分布的，翼缘框架柱的轴力也是不均匀分布；靠近角柱的柱子轴力大，远离角柱的柱子的轴力小。
这种应力分布不再保持直线规律的现象称为剪力滞后。
由于存在这种剪力滞后现象，所以筒体结构不能简单按平面假定进行内力计算。
3.在筒体结构中，剪力墙筒的截面面积较大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力产生的倾覆力矩，则绝大部分由框筒柱的轴向力所形成的总体弯矩来平衡，剪力墙和柱承受的局部弯矩很小。
由于这种整体受力的特点，使框筒和薄壁筒有较高的承载力和侧向刚度，而且比较经济。
4.当外围柱子间距较大时，则外围柱子形不成框筒，中央剪力墙内筒往往将承受大部分外力产生的剪力和弯矩，外柱只能作为等效框架，共同承受水平力的作用，水平力在内筒与外柱之间的分配，类似框剪结构。
筒体结构
受力特点： 受力特点：
实腹筒体——箱形梁 箱形梁 实腹筒体 框筒和筒中筒在侧向力作用下位移曲线为弯剪型。一般腹 框筒和筒中筒在侧向力作用下位移曲线为弯剪型。一般腹 位移曲线为弯剪型 板发生剪切型的侧向变形 翼缘发生弯曲型的侧向变形 的侧向变形， 的侧向变形， 板发生剪切型的侧向变形，翼缘发生弯曲型的侧向变形，而 内筒也会发生弯曲型变形 所以整个结构侧向变形为弯剪 变形， 且内筒也会发生弯曲型变形，所以整个结构侧向变形为弯剪 型。
实腹筒体——箱形梁 箱形梁 实腹筒体 由于剪力滞后效应的影响，角柱轴力很大， 由于剪力滞后效应的影响，角柱轴力很大，而中间柱应力 剪力滞后效应的影响 减小，不能充分发挥材料性能。 减小，不能充分发挥材料性能。为了减小剪力滞后效应的影 可以采取如减小柱距，加大窗裙梁刚度， 响，可以采取如减小柱距，加大窗裙梁刚度，是结构平面接 近正方向和控制结构高宽比等措施。 近正方向和控制结构高宽比等措施。 筒中筒结构中，侧向力有内外筒共同承担， 筒中筒结构中，侧向力有内外筒共同承担，由于外筒距形 心远，故外筒柱轴力很大，会形成很大的抗倾覆弯矩。 心远，故外筒柱轴力很大，会形成很大的抗倾覆弯矩。外力 内外筒之间的分配有抗侧刚度有关。 在 内外筒之间的分配有抗侧刚度有关。
筒体结构的类型
4、框架-筒体结构 框架-
框架－筒体结构的典型布置
筒体结构的类型
5、多筒结构和成束筒结构 多个筒体并联而成，具有很大的刚度， 由多个筒体并联而成，具有很大的刚度，可建造很多层数 和很大高度的建筑物即成束筒结构（组合筒或模数筒）。 和很大高度的建筑物即成束筒结构（组合筒或模数筒）。
西尔斯（Sears）大楼筒体变化图
筒体结构的类型
5、多筒结构和成束筒结构 在建筑平面内设置多个多个钢筋混凝土剪力墙筒体， 在建筑平面内设置多个多个钢筋混凝土剪力墙筒体，适应 于复杂平面的布置要求，即为多筒结构， 于复杂平面的布置要求，即为多筒结构，例如有三重筒体甚至 四重筒体。 四重筒体。
筒体结构
构 以若干个建筑开间作为
选 桁架的弦杆间距，形成
型 巨型桁架，四片桁架围
筒体 结构
成桁架筒，一般采用钢 结构。刚度大，比框筒 结构更能充分利用建筑
材料，适用于更高的建
筑。
同济大学 土木工程
John Hancock 大厦 （Chicago）
同济大学建筑工程系 by李素贞
构件比较细小，具有轻快的外貌。 框架和窗间墙连在一起，形成一个 简明轻巧的结构外型，而不是那种 突出框架作用的粗犷结构外型。
同济大学建筑工程系 by李素贞
建筑结构选型
筒体结构
2011-10-14
筒中筒结构 建
筑
结 构
由薄壁内筒（实腹筒）和密柱外框筒（空腹筒）组 成，共同承受竖向和水平向荷载的结构体系，称为 “筒中筒”， 抗风、抗震能力好。
构
筒结构，即实腹内筒和外框架的组合
选
型
筒体 结构
同济大学 土木工程
框架-核心筒
筒中筒
实际上也是框架一剪力墙结构的一种形式。
建 筑 结 构 选 型
筒体 结构
同济大学 土木工程
框架-核心筒结构
建 筑 结 构 选 型
筒体 结构
同济大学 土木工程
框架-核心筒结构
同济大学建筑工程系 by李素贞
建筑结构选型
外筒密集柱到底层部分，可通过转换梁、转换桁架、转换 拱等扩大柱距，但柱总截面面积不宜减少。有抗震设防要 求时，采取措施，以保证底层柱的延性。
内筒与外筒之间的距离，有抗震设防要求时，不宜大于
同济大学 土木工程
10m；非抗震设防时，不宜大于12m，否则宜另设内柱或 预应力混凝土楼面大梁
建 筑 结 构 选 型
筒体结构
幻灯片1第七章 筒体结构● １.特点：● 筒体结构——将剪力墙集中到房屋的内部或外部形成封闭的筒体。
● 筒体在水平荷载作用下好像一个竖向悬臂空心柱体，结构空间刚度极大，抗扭性能也好● 剪力墙集中布置不妨碍房屋的使用空间，建筑平面布置灵活，适用于各种高层公共建筑和商业建筑● 2.筒体结构体系的类型：框筒结构、筒中筒结构、 框架核心筒结构、多重筒结构和束筒结构。
幻灯片2 幻灯片3一、框筒结构幻灯片4幻灯片5 五、束筒结构当建筑物的高度或其平面尺寸进一步加大，以致与框筒结构或筒中筒结构可以看成若干个框筒结构的组合，它就可以有效地减少外筒翼缘框架中的剪力滞后效应，使内筒或内部柱充分7.1筒体结构的类型发挥作用。
7.2筒体结构的受力性能和工作特点筒体结构的基本特征是：水平荷载主要是由一个或多个筒体承受，筒体可以是剪力墙薄壁筒，也可以是密柱框筒。
幻灯片6筒体和理想筒体受力是有差别。
理想筒体在水平力作用下，截面保持水平，腹板应力直线分布，翼缘应力相等，而实际框筒则腹板框架轴力曲线分布，翼缘框架轴力也不均匀分布，靠近柱角处轴力大，远离角柱处轴力小。
这种不保持直线分布的现象称剪力滞后现象。
幻灯片7影响框筒剪力滞后现象的因素很多，主要是梁柱线刚度比、平面形状、建筑物的高厚比。
7.3筒体结构的布置一、平面布置和截面尺寸1.平面形状确定筒体结构平面形状的原则：⑴要有利于筒体空间整体工作特性的充分发挥；⑵要具有双轴对称，使地震引起的扭转振动减小到最低限度。
平面形状采用圆形和正方形最为有利。
幻灯片8规则平面形状框筒工作性能幻灯片93、构件的截面尺寸①内筒：内筒的筒墙厚度一般较大，可为350mm以上，一般采用400～500mm。
内筒的其他墙厚一般为200～250mm。
如果刚度不够，可以适当加厚几道主要的其他墙。
②外框筒柱：不论是翼缘框架柱还是腹板框架柱，都宜采用矩形截面，长边在框筒平面内。
尽量少用方柱和圆柱。
有时可以在框筒柱外侧加肋形成Ｔ形截面柱，可以满足建筑艺术的要求，还可以提高柱子在平面外的稳定。
框筒与筒中筒结构特点及布置
框筒与筒中筒结构特点及布置
课程学习>>第二十七章>>
27.2框筒与筒中筒结构特点及布置
弯曲型变形为主，二者通过楼板协同工作抵抗水平荷载，它与框--剪结构的协同工作类似，可以改变原有的变形性能，而使层间变形更趋均匀，框筒的上下内力也趋于均匀。
其次，由于内筒的存在减小了楼板的跨度，因此筒中筒结构的结构受力合理，经济，适用于较高的高层建筑(≥50层)，且十分符合建筑使用要求。
根据上述特点及要求，筒中筒结构的布置需注意以下一些问题：
1.框筒必须做成密柱深梁。
因为密柱深梁才能使窗裙梁的跨高比较小，减小翼缘框架中梁的弯曲及剪切变形，减小柱中剪力滞后现象。
根据经验，一般情况下柱距为1～3m，最大为4.5m；窗裙梁跨高比约为3～4；一般窗洞面积不超过建筑立面的50％。
2.框筒的平面宜接近正方形、圆形。
如为矩形平面，则长短边的比值不超过2，否则在较长的一边，剪力滞后现象会比较严重，长边中部的柱子轴力很小，利用程
4.
5.
开裂。
7.框筒的柱截面做成正方形或矩形。
若为矩形，则矩形的长边应与腹板框架或翼缘框架方向一致，因为梁、柱的弯矩主要在框架平面内，框架平面外的柱弯矩较小。
8.角柱截面要做大一些，以承受较大轴向力，并减少压缩变形，通常取角柱面积为中柱的1.5～2倍为宜。
角柱面积太大，也会加大剪力滞后现象。
虽然框筒及筒中筒结构是一种在高层建筑中高效而经济的抗侧力结构，在60～70年代风行于世界，但是由于结构布置限制较多，窗洞面积较小，目前应用已不如过去普遍，而由一些其他结构体系，例如框架--核心筒结构、巨型框架结构等在高层建筑中应用逐渐增多。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
国家级精品课程——钢结构设计
5
第12讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
结构平面布置
应规则地布置柱网，避免零乱; 将抗侧力构件沿房屋纵、横主轴方向布置，尽可能做到“分散、均匀、 对称”，使结构各层的抗侧力构件中心（刚心）与水平作用力合力的 中心（质心）重合或接近，以避免或减小扭转振动 ； 处于抗震设防地区的多层钢结构，宜采用由刚接框架和支撑结构共同 抵抗地震作用的双重抗侧力体系； 遵循高层钢结构平面布置的一般原则。
9
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
结构平面布置（一般原则）（续）
平面不规则结构
1）扭转不规则结构：
K
x
y
X向偏心率： x
ey rex
K
楼层各抗侧力构 件在x、y方向的 侧向刚度之和。
Y向偏心率： y ex rey X向抗扭弹性半径： rex ( KT Y向抗扭弹性半径： rey ( KT
国家级精品课程——钢结构设计
2
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
房屋材料的影响：
采用轻质维护体系材料时，需要的抗侧刚度也较低。 工程造价的影响：
在地质条件较差的地区，应优先选用纯钢结构体系，如纯框架体系、框架支撑体系或框架-支撑芯筒体系，以降低基础造价。
b<0.5B B
B
A0>0.3A A=B· L
L
建筑结构平面的局部不连续示例（大开洞及错层）
国家级精品课程——钢结构设计
7
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
结构平面布置（一般原则）（续）
需抗震设防时平面尺寸关系
平面的长宽比 L/ B ≤5 L / Bmax ≤4
凹凸部分的长宽比 l/b ≤1.5 l '/ Bmax ≥1
大洞口宽度比 B ' / Bmax ≤0.5
荷载及抗震设防等级的影响： 考虑抗侧刚度的要求； 对于层数不多、设防等级不高的房屋，应优先采用框架体系； 设防等级较高时，宜优先考虑框架-支撑体系； 5～6层以下的，可采用纯框架体系或框架-支撑体系； 6层以上的可采用框架-支撑体系或框架-混凝土剪力墙（核心筒）体系。 房屋的尺寸和体型的影响： 考虑抗侧刚度的要求； 建筑平面简单规则时，可采用纯框架体系或框架-支撑体系 ； 建筑立面有突变或结构存在薄弱层时，常采用钢框架-混凝土剪力墙体系。
8
国家级精品课程——钢结构设计
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
结构平面布置（一般原则）（续）
平面不规则结构
1）扭转不规则结构： 任一层的偏心率大于0.15； 楼层最大弹性层间位移大于该楼层两端弹性层间位移平均值的1.2倍（但不 超过1.5倍）。
国家级精品课程——钢结构设计
K ) K )
x
12
12
y
2 2 楼层抗扭刚度： KT (Kx y ) (Ky x )
国家级精品课程——钢结构设计
10
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
结构平面布置（一般原则）（续）
平面不规则结构
2）凹凸不规则结构： 结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向的尺度，超过 该方向建筑总尺寸的30％，应采取相应的构造措施。
国家级精品课程——钢结构设计
6
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
结构平面布置（一般原则） 应首选由光滑曲线构成的平面形式，以减少风压作用。 圆形、椭圆形等流线型平面，与矩形平面比较，风荷载体型系数大约 减少30%。 尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式；以减小或避免在风荷 载作用下的扭转振动。 常用截面形式：方形、圆形、椭圆形、矩形、正多边形。 需抗震设防时平面尺寸关系应符合表5-2的要求。 进行平面设计时，应尽量避免以下平面不规则结构： 扭转不规则；凹凸不规则；楼面不连续或刚度突变：
国家级精品课程——钢结构设计
11
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
结构平面布置（一般原则）（续）
平面不规则结构
3）楼面不连续或刚度突变： 包括开洞面积超过该层总面积的30％，应采取相应的计算模型合理确
定薄弱部位以及复杂传力途径中各构件的内力；也包括较大错层。
4）斜交抗水平力构件： 既不平行又不对称于 抗侧力体系的两个互 相垂直的主轴，应计 算结构的扭转影响。
300 6.5
300 6.5
280 6.5
260 6.0
240 6.0
180 5.5
国家级精品课程——钢结构设计
4
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
选择合理的结构体系的重要性:
1931，帝国大厦（102层，381m），框架结构，用钢量206kg/m2 。 1974，Sears大厦（108层，442m），束筒结构，用钢量161kg/m2， 若改用框架结构，用钢量290～338kg/m2。 1961，纽约蔡斯曼哈顿广场大楼（60层，248m），框架结构，用钢 量270kg/m2。 1973，IDS中心（57层，235m），框架-支撑结构，用钢87.5kg/m2。
施工条件的影响： 当施工工期要求较短时，宜采用纯钢结构体系。
国家级精品课程——钢结构设计
3
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
钢结构高层建筑的适用高度（m）（GB50011-2010）
结 构 体 系 框架 框架-中心支撑 框架-偏心支撑 (延性墙板) 筒体 ( 框筒 , 筒中筒 , 桁 架筒 , 束筒 , 不含混凝 土筒)和巨型框架 高宽比 6度 0.10g 110 220 240 110 220 240 7 度 0.15g 90 200 220 8度 0.20g 90 180 200 0.30g 70 150 180 9度 0.40g 50 120 160
国家级精品课程——钢结构设计
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置 多（高）层房屋钢结构的结构体系选用 多（高）层房屋钢结构的结构布置
荷载及抗震设防等级 房屋尺寸和体型 如何选用结构体系？ 房屋材料
工程造价
施工条件
1
第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置