筒体结构设计
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
筒体结构设计筒体结构设计9.1⼀般规定9.1.1 本章适⽤于钢筋混凝⼟框架-核⼼筒结构和筒中筒结构，其他类型的筒体结构可参照使⽤。
筒体结构各种构件的截⾯设计和构造措施除应遵守本章规定外，尚应符合本规程第6~8章的有关规定。
9.1.2 对⾼度不超过60m的框架-核⼼筒结构，可按框架-剪⼒墙结构设计。
9.1.3 当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁等构件。
转换构件的结构设计应符合本规程第10章（复杂⾼层建筑结构设计）的有关规定。
9.1.4 筒体架构的楼盖外⾓宜设置双层双向钢筋（图9.1.4/p103），单层单向配筋率不宜⼩于0.3%，钢筋的直径不应⼩于8mm，间距不应⼤于150mm，配筋范围不宜⼩于外框架（或外筒）⾄内筒外墙中距的1/3和3m。
9.1.5 核⼼筒或内筒的外墙与外框架柱间的中距，⾮抗震设计⼤于15m、抗震设计⼤于12m时，宜采取增设内柱等措施。
9.1.6 核⼼筒或内筒中剪⼒墙截⾯形状宜简单；截⾯形状复杂的墙体可按应⼒进⾏截⾯设计校核。
9.1.7 筒体结构核⼼筒或内筒设计应符合下列规定：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，筒体内壁⾄洞⼝的距离不应⼩于500mm和开洞墙截⾯厚度的较⼤值；3.筒体墙应按本规程附录D验算墙体稳定（p175），且外墙厚度不应⼩于200mm，内墙厚度不应⼩于160mm，必要时可设置扶壁柱或扶壁墙；4.筒体墙的⽔平、竖向配筋不应⼩于两排，其最⼩配筋率应符合本规程第7.2.17条的规定（⼀、⼆、三级均不应⼩于0.25%，四级、⾮抗震均不应⼩于0.20%）；5.抗震设计时，核⼼筒、内筒的连梁宜配置对⾓斜向钢筋或交叉暗撑；6.筒体墙的加强部位⾼度、轴压⽐限值、边缘构件设置以及截⾯设置，应符合本规程第7章的有关规定。
对⾓斜向钢筋或交叉暗撑9.1.8 核⼼筒或内筒的外墙不宜在⽔平⽅向连续开动，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⼩于4时，宜按框架柱进⾏截⾯设计。
09 筒体结构设计
9 筒体结构设计9.1一般规定9.1.1本章适用于钢筋混凝土框架-核心筒结构和筒中筒结构，其他类型的筒体结构可参照使用。
筒体结构各种构件的截面设计和构造措施除应遵守本章规定外，尚应符合本规程第6～8章的有关规定。
9.1.2筒中筒结构的高度不宜低于80m，高宽比不宜小于3。
对高度不超过60m 的框架-核心筒结构，可按框架-剪力墙结构设计。
9.1.3当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁等构件。
转换构件的结构设计应符合本规程第10章的有关规定。
9.1.4筒体结构的楼盖外角宜设置双层双向钢筋（图9.1.4），单层单向配筋率不宜小于0.3%，钢筋的直径不应小于8mm，间距不应大于150mm，配筋范围不宜小于外框架（或外筒）至内筒外墙中距的1/3和3m。
图9.1.4 板角配筋示意9.1.5核心筒或内筒的外墙与外框柱间的中距，非抗震设计大干15m、抗震设计大于12m时，宜采取增设内柱等措施。
9.1.6核心筒或内筒中剪力墙截面形状宜简单；截面形状复杂的墙体可按应力进行截面设计校核。
9.1.7筒体结构核心筒或内筒设计应符合下列规定：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和开洞墙截面厚度的较大值；3，筒体墙应按本规程附录D验算墙体稳定，且外墙厚度不应小于200mm，内墙厚度不应小于160mm，必要时可设置扶壁柱或扶壁墙；4，筒体墙的水平、竖向配筋不应少于两排，其最小配筋率应符合本规程第7.2.17条的规定；5，抗震设计时，核心筒、内筒的连梁宜配置对角斜向钢筋或交叉暗撑；6，筒体墙的加强部位高度、轴压比限值、边缘构件设置以及截面设计，应符合本规程第7章的有关规定。
9.1.8核心筒或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；当洞间墙肢的截面高度与厚度之比小于4时，宜按框架柱进行截面设计。
9.1.9抗震设计时，框筒柱和框架柱的轴压比限值可按框架-剪力墙结构的规定采用。
9、筒体结构
3）底部转换层旳墙厚及刚度要求
转换层上部构造和下部构造旳侧向刚度比值应符合下列要求： 底部大空间为1层时，上下层等效刚度比γ：非抗震时γ≦3；抗震时γ≦2； 底部大空间不小于1层时，上下层等效刚度比γ：非抗震时γ≦3；抗震时 γ转≦换1.层3；设置在3层或3层以上时，应使下部楼层侧向刚度D下≥0.6D上；
2. 关键筒旳宽度不宜不小于筒体总高度旳1/12； 3. 关键筒角部不宜开洞，洞间墙截面高度不宜不不小于1.2m，
hw/bw<3时宜按框架柱设计。
三、内力分布和变形特征 1. 关键筒是主要旳抗侧力构造，经过楼板与外框架共同作用； 2. 大部分水平剪力由关键筒承担，倾覆力矩也承担50%以上； 3. 变形特征基本上同框架——剪力墙构造，属弯剪型特征。
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3. 展开平面框架法
一般情况下框筒是双对 称旳，能够取其四分之 一进行计算。
腹板框架对称轴上，柱旳 轴向位移为零，可用竖向 约束来表达；
翼板框架对称轴上，柱旳 水平位移为零，可用水平 约束来表达。
角柱使腹板框架柱旳轴向 变形传递到翼板框架上， 故角柱可用一种只传递剪 力，但不传递弯矩和轴力 旳虚拟构件来表达
3）楼板在本身平面内旳刚度假定
i）刚性楼板假定
设计中应采用措施确保楼板整体刚度。下列情况宜考虑变形影响： 楼板整体性较弱；有大开孔；楼板有较长旳外伸段； 作为转换层旳楼板。
ii）弹性楼板假定
局部楼板有大开孔、较长旳外伸段时，宜按弹性楼板考虑。
4）空间分析时构件旳多种变形影响
剪切变形、扭转变形——梁、柱、剪力墙均要考虑； 轴向变形——柱、墙要考虑，梁视详细情况决定； 翘曲变形——薄壁柱模型。
筒体结构设计及其实例计算分析探讨
筒体结构设计及其实例计算分析探讨作者：王自强来源：《科技资讯》2013年第13期摘要：对于高层结构设计来说，筒体结构是其中可选用的结构形式，合理地结构布置以及设计将使得结构更安全与经济性。
本文从理论出发，结合某筒中筒结构设计案例，探讨了筒中筒结构布置以及设计的相关技术要求，结合实例来加以诠释，为同行提供参考。
关键词：结构设计筒中筒结构布置计算分析中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（a）-0072-021 筒体结构布置对于筒体结构来说，首先要采取合理的结构布置，才能有效地确保结构的安全以及经济性。
在一般工程中，筒体结构由于该结构类型在外筒或外框简采用密排柱，因此而限制了建筑物底部的使用，但为了能有效地满足建筑使用要求，大多是在筒体结构底层采用大空间，从而造成相邻层的竖向构件不贯通，在此间需要采用转换层设计。
对于筒体结构转换层及其以下各层结构布置时需要慎重地考虑，具体布置时结合笔者工程实践经验，总结以下几点。
（1）对于筒中筒或者框架核心筒结构来说，其结构的内筒以及核心筒应当从上到下贯通处理，同时对于转换层以下的筒体墙厚必须采取加厚处理。
（2）对于筒中筒结构的底层或底部几层的抽柱应充分考虑建筑的使用要求以及建筑立面设计要求进行。
同时对于抽柱位置适宜采取均匀对称，避免一侧抽柱一侧不抽的情况，而且禁止抽取角柱，抽柱方式采用隔一抽一原则进行，不应连续抽去多于2根以上的柱，且其位置应在建筑物中部，对称主轴附近。
（3）对于结构底层或底部几层抽柱后，可考虑采取预应力梁或者桁架等结构形式来支撑上部密排柱。
（4）转换构件上、下层的侧向刚度比同时应满足规范要求，避免抽柱后形成侧向刚度比的不足。
（5）对于转换层上、下部结构质量中心宜接近重合（不包括裙房）。
2 筒体结构设计技术要点2.1 计算程序的判断筒体结构的结构分析应符合《高规》和《建筑抗震设计规范》的有关规定，采用三维空间分析方法进行内力分析。
第七章筒体结构设计
1
7.1筒体结构概念设计
7.1.1筒体结构的类型、变形、受力特点 1、筒体结构的概念、类型 筒体结构：当高层建筑结构的层数增多，高度 增大时，平面抗侧力构件（框架柱、钢筋混凝 土墙肢等）所构成的框架结构、剪力墙结构、 框架-剪力墙结构已不能满足建筑和结构的要 求（水平荷载作用下，抗倾覆要求），需要一 个具有空间受力性能的结构来承担外荷载，如 果我们将各方向的平面的抗侧力构件合理的加 以集中、联合，就形成了一个空间的抗侧力构 件，就是筒体结构。 筒体结构的基本特征：水平力主要由一个或多 个空间受力的竖向筒体承受。 2
7
产生剪力滞后现象的原因： 1、框筒结构中除腹板框架抵抗倾覆弯矩外，翼缘框架 也通过承受轴力抵抗倾覆弯矩，同时，翼缘框架的梁、 柱还承担平面内的弯矩和剪力，有变形，造成翼缘框 架各柱轴力向中心递减，角柱受力较大。 2、角柱轴力较大，角柱的轴向变形引起深梁带动次框 架其他柱受力，离角柱越远受力越小。 3、由于楼板刚度为有限值，楼板的挠曲变形也造成了 角柱轴力较大，而中柱轴力较小。 减小剪力滞后现象的措施： 针对产生原因，加大次框架裙梁的刚度，减小长宽比， 增强楼板刚度。
14
（6）结构总高与总宽之比大于3时，才能充分 发挥框筒作用。平面形状优先采用圆形、椭圆 形、正多边形，矩形平面长宽比不宜大于2， 否则剪力滞后现象严重，长边中柱不能充分发 挥作用。 （7）框筒结构的柱宜采用矩形或T型截面，长 边位于外墙平面内。角柱面积可为中柱的1.5 倍左右，并可采用L形角墙或角筒。
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（3）框筒结构应设计为密柱深梁，减小剪力 滞后，充分发挥结构空间作用。一般情况下， 柱距为1-3米，最大为4.5米，窗裙梁跨高比约 为3-4，一般窗洞面积不超过建筑面积的50% （开洞率）。洞口高宽比尽量与层高和柱距之 比相似。 （4）核心筒或内筒的外墙与外框柱间的中距： 非抗震时，不宜大于12米，抗震时，不宜大于 10米。超过此限值时，宜另设承受竖向荷载的 内柱或采用预应力混凝土楼面结构。 （5）框架-核心筒结构的周边柱间必须设置框 架梁。
第四章-3.2 圆筒设计
σ eq 4 =
3K 2 pc 2 K −1
pc 应力强度 σ eqm （与中径公式相对应） σ eqm = 2( K − 1)
K +1
σ eq 4 / σ eqm 随径比K的增大而增大。 ≈1.25 当K=1.5时，比值：σ eq 4 / σ eqm
内壁实际应力强度是按中径公式计算的应力强度的1.25倍。
4.3.2.1 筒体结构
过程设备设计
结构：
内筒厚度约占总壁厚的1/6～1/4， 采用 “预应力冷绕”和“压棍预弯贴紧”技术，环向 15°～30°倾角在薄内筒外交错缠绕扁平钢带。 钢带宽约80～160mm、厚约4～16mm，其始末 两端分别与底封头和端部法兰相焊接。
优点：
与其它类型厚壁筒体相比，扁平钢带倾角错 绕式筒体结构具有设计灵活、制造方便、可 靠性高、在线安全监控容易等优点。
缺点：钢带需由钢厂专门轧制，尺寸公差要求 缺点：钢带需由钢厂专门轧制，尺寸公差要求 严，技术要求高；为保证邻层钢带能相 严，技术要求高；为保证邻层钢带能相 互啮合，需采用精度较高的专用缠绕机 互啮合，需采用精度较高的专用缠绕机 床。 床。
13
4.3.2.1 圆筒结构
五、绕带式（续） 五、绕带式（续）
pc Di 0.25Di = 2[σ ]t φ − pc
pc =0.4[σ]tφ
这就是式（4-13）的适用范围pc≤0.4[σ]tφ的依据所在。 20
4.3.2.2 内压圆筒的强度设计
4.3.2.2 内压圆筒的强度设计 二、单层筒体（厚壁筒体） 二、单层筒体（厚壁筒体） 单层厚壁筒体（计算压力大于0.4[σ]tφ），
优点——简单 单层式 ①深环、纵焊缝，焊接 缺陷检测和消除困难； 且结构本身缺乏阻止裂 纹快速扩展的能力； ②大型锻件、厚钢板性 能比薄钢板差，不同方 向力学性能差异大，韧 脆转变温度较高，发生 低应力脆性破坏的可能 性也较大； ③加工设备要求高。 3
筒体结构设计与工程应用
筒体结构设计与工程应用设计是筒体结构工程应用中最重要的部分之一。
筒体结构设计需要考虑结构性能、力学性能、材料性能和环境影响等多个方面。
本文将介绍筒体结构设计中需要考虑的各个问题，并探讨筒体结构工程应用的实践经验。
一、筒体结构设计的考虑因素1. 结构性能筒体结构的结构性能是关键因素之一，它涉及到结构的强度、刚度、稳定性等问题。
结构性能的好坏直接影响到结构在工程应用中的可靠性和安全性。
2. 力学性能筒体结构需要承受复杂的力学作用，如内部和外部压力、水平荷载、温度和湿度变化等。
因此，在筒体结构设计过程中需要考虑各种力学因素的影响，并进行研究和分析。
3. 材料性能筒体结构的材料性能是其性能的核心，对结构的强度和稳定性有着直接的影响。
材料的力学性能、物理性能、耐腐蚀性等方面需要进行综合考虑，以保证筒体结构在工程应用中的正常使用。
4. 环境影响筒体结构在工程应用中还需要面对各种环境因素的影响，如湿度、温度、地震等。
因此，在筒体结构设计过程中，需要考虑环境因素的影响，采取相应的措施以提高筒体结构的可靠性和安全性。
二、筒体结构工程应用的实践经验1. 筒体结构材料的选取筒体结构材料的选取应根据实际需要和工程要求进行选择。
一般来说，筒体结构材料应具有较好的力学性能和物理性能，同时需要考虑工程造价的问题，以尽可能减少成本。
2. 结构设计方案的确定筒体结构的设计方案需要根据实际情况进行确定。
设计方案应考虑结构的强度、稳定性和可靠性等问题，采用合适的设计方法和分析工具进行研究和验证。
3. 工程施工和质量控制筒体结构的施工是保证工程质量和安全性的关键环节。
工程施工需要严格按照设计方案和施工规范进行，严格控制工程质量和安全问题。
4. 结构检测和维护筒体结构在工程应用中需要经常进行检测和维护，以确保结构的正常使用和延长其使用寿命。
检测和维护应根据结构的实际情况和使用要求进行，及时发现和解决问题。
三、结论筒体结构设计和工程应用是非常重要的工作，需要充分考虑各种因素，合理确定设计方案，并通过施工和检测等工作保证工程质量和安全性。
高层建筑结构设计筒体结构设计
配筋设计
根据荷载分析和结构分析结果， 对筒体结构的受力钢筋进行详细 设计，包括直径、间距、锚固方 式等。
构造措施
根据实际情况采取适当的构造措施 ，如增设构造钢筋、增加边缘构件 等。
抗震设计
地震烈度区划
根据地震烈度区划图确定建筑 所处地区的地震烈度，为抗震
设计提供依据。
地震烈度指标
结构加固
随着时间的推移，筒体结构的材料 会逐渐老化，需要进行必要的加固 和维护。
防雷接地
筒体结构需要设置防雷接地装置， 以避免雷击对建筑物造成损害。
防水处理
筒体结构需要进行防水处理，以避 免水对建筑物造成损害。
THANK YOU.
施工质量控制
质量管理体系建设
建立完善的质量管理体系，包 括质量管理制度、质量保证体
系、质量监督机制等。
施工过程质量控制
对施工过程进行全面质量控制， 包括基础工程、主体结构等各分 部分项工程的质量控制。
成品保护
对已完成的工程进行保护，防止损 坏或污染。
06
筒体结构的经济性能和维护管理
筒体结构的经济性能
按平面形状分类
可分为圆形筒体结构、方形筒 体结构和多边形筒体结构等。
按构造形式分类
可分为组合筒体结构、装配式 筒体结构和现浇整体式筒体结
构等。
02
筒体结构的组成和受力分析
筒体结构的组成
01
02
03
核心筒
由楼板和剪力墙围成的区 域，具有较高的强度和刚 度，是筒体结构的主体。
外框架
由梁、柱和楼板组成的结 构，起到支撑和稳定作用 。
降低成本
筒体结构的设计和施工相对简 单，可以降低建筑物的建造成 本和设计难度，提高施工效率
筒体结构设计
第8章 筒体结构设计筒体结构具有造型美观，使用灵活，受力合理，以及整体性强等优点，适用于较高的高层建筑。
筒体结构包括框筒、筒中筒、束筒结构以及框架一核心筒结构等，其中框架一核心筒结构虽然都有筒体，但是这种结构与框筒、筒中筒、束筒结构的组成和传力体系有很大区别，需要了解它们的异同，掌握不同的受力特点和设计要求。
8.1 框筒、筒中筒和束筒结构的布置框筒结构具有很大的抗侧移和抗扭刚度，又可增大内部空间的使用灵活性，对于高层建筑，框筒、筒中筒、束筒都是高效的抗侧力结构体系。
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。
因此，平面形状以采用圆形和正多边形最为有利。
也可采用椭圆形或矩形等其他形状，当采用矩形平面时，其平面尺寸应尽量接近于正方形，长宽比不宜大于2。
若长宽比过大，可以增加横向加劲框架的数量，形成束筒结构。
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，以避免角部应力过分集中；内筒的切角长度不宜小于相应边长的1/10，切角处的筒壁宜适当加厚。
（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。
开孔率是框筒结构的重要参数之一，框筒的开孔率不宜大于60%，且洞口高宽比宜尽量和层高与柱距之比相似。
当矩形框筒的长宽比不大于2和墙面开洞率不大于50%时，外框筒的柱距可适当放宽。
若密柱深梁的效果不足，可以沿结构高度，选择适当的楼层，设置整层高的环向桁架，以减小剪力滞后。
筒体等结构设计
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，设计时要尽可能增大建筑使用 面积，内外筒之间一般不设柱，若跨度过大也可设柱以减 小水平构件跨度。矩形平面的长宽比不宜大于2。内筒的边 长一般为外筒边长（或直径）的1/2左右，为高度的1/12~ 1/15，如有另外的角筒和剪力墙时，内筒平面尺寸还可适 当减小。内筒宜贯通建筑物全高，竖向刚度宜均匀变化。 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 度不宜小于相应边长的1/10，切角处的筒壁宜适当加厚。
各层框架柱的总剪力 V 应按下述规定予以调整。 i 满足 V f 0.2Vo 楼层，其框架总剪力不必调整，不满 足时，其框架总剪力标准值应按 0.2Vo 和 1.5V f , max二者 的较小值采用。 框架－核心筒结构中常常在某些层设置伸臂，连接 内筒与外柱，以增强其抗侧刚度，称为框架－核心筒－ 伸臂结构。
伸臂是由刚度很大的桁架、空腹桁架、实腹桁架等 组成。通常是沿高度选择一层、两层或数层布置伸臂构 件。下伸臂的作用原理：在结构侧移时，它使得外柱拉 伸或压缩，从而使得柱承受较大轴力，迎风柱受拉，背 风柱受压，增大了外柱抵抗的倾覆力矩；由于伸臂本身 刚度较大，伸臂使得内筒产生反向的约束弯距，内筒的 弯距图改变，内筒弯距减小；内筒反弯也同时减小了侧 移。伸臂加强了结构抗侧刚度，因此把设置伸臂的楼层 称为加强层或刚性层。
在筒体结构中，大部分水平剪力由核心筒或内筒承 担，框架柱或框筒柱所受剪力远小于框架结构的剪力， 由于剪跨比明显增大，其轴压比限值可适当放松。抗震 设计时，框筒柱和框架柱的轴压比限值可沿用框架-剪力 墙结构的规定。 楼盖梁搁置在核心筒或内筒的连梁上，会使连梁产 生较大剪力和扭矩，容易产生脆性破坏，宜尽量避免。
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除形状外，外框筒的空间作用的大小还与柱距、 墙面开洞率，以及洞口高宽比及层高与柱距之比等有关 矩形平面框筒的柱距越接近层高、墙面开洞率越小，洞 口高宽比与层高柱距比越接近，外框筒的空间作用越强； 由于外框筒的侧向荷载作用下的“剪力滞后”现象，使 角柱的轴向力约为邻柱的1~2倍,为了减小各层楼盖的翘 曲，角柱的截面可适当放大。外框筒应符合下列要求：
一般情况下，框架－核心筒结构的楼盖跨度较大, 需要设置楼板梁，那么设置伸臂后，就可以减小楼板梁 高度，可采用预应力梁或减小梁间距等各种方法以满足 竖向荷载要求，这样有利于减小层高或增加净空。
伸臂对结构受力性能影响是多方面的，增大框架中 间柱轴力、增加刚度、减小侧移、减小内筒弯距是其主 要优点，是设置伸臂的主要目的。
外框筒在水平力作用下，不仅平行于水平力作用方 向的框架(称为腹板框架)起作用，而且垂直于水平力方 向的框架(称为翼缘框架)也共同受力。
剪力墙组成的薄壁内筒，在水平力作用下更接近薄 壁杆受力状况，产生整体弯曲和扭转。
框筒结构在受力时的一个特点书第二章、第二节中做了 介绍。
（5）、束筒结构，由平面中若干密柱形成的框筒组成， 也可由平面中多个剪力墙内筒、角筒组成。 （6）、底部大空间筒体结构，底部一层或数层的结构 布置与上部各层完全不一致，上部为筒中筒结构，底部 外周边变成大柱距框架，从而成为框架-筒体结构。
我国所用形式大多为框架-核心筒结构和筒中筒结 构，本节主要针对这二类筒体结构，其他类型的筒体结 构可参照使用。
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。底部大空间为1层的筒体 结构，沿竖向的结构布置应符合以下要求：
1、必须设置落地筒； 2、在竖向结构变化处应设置肯、具有足够刚度和承载
框架-筒体结构设计思路及整理—外框大跨、内筒趋向剪力墙
框架-筒体结构设计思路及整理—外框大跨、内筒趋向剪力墙摘要：本文阐述框架-筒体结构的工作机理，以及对于该类型结构体系在设计时的普遍问题提供一些概念解释和解决方向。
关键词：框架-筒体；抗侧力；倾覆弯矩；周期比随着建筑造型的越来越标新立异，以及建筑方案对空间布置，节能采光，立面效果的要求越来越苛刻。
框架-核心筒的结构形式（以下简称框筒）越来越多的采用。
这种结构方式兼具了框架结构的布置灵活，延性好，剪力墙结构的刚度大的优点。
现在普遍用于建筑高度100米以下，设防7度以及7度以下的办公楼，研发中心，酒店等公共建筑。
但是正因为这种结构形式是两种结构体系应用到同一个建筑中，在结构设计中我们需要根据已有的建筑平面合理考虑两种结构体系各自的特性，以及它们之间相互的联系和作用。
做到合理布局，提高效率，优化设计。
1.框架-核心筒体系的特点和理想的工作机理对于框筒的结构体系，从整体变形上来说跟框架剪力墙结构体系有共同点，当框架部分的刚度能达到一定程度时，由于框架的变形是剪切形的变形曲线，而剪力墙是弯曲形的变形曲线，这种结构体系正好利用了这种变形曲线差异，兼具了剪力墙结构体系底部位移小的优点，框架顶部变形小的特性，克服了框架底部变形大，剪力墙体系顶部变形较大的缺点。
对于高层抗震结构，我们设计的目标它最终是以双重抗侧力的构件的形式工作的结构体系。
对于框筒结构来说双重抗侧力构件，首先来说第一构件是筒体（本文主要指的是剪力墙形成的筒体），第二个构件是外围的框架结构。
在设计时，两种抗侧力结构都需具备足够的刚度和承载力，能各自承受一定比例的水平荷载。
并通过水平构件的连接而协同工作，共同抵抗外力。
当水平侧力达到一定强度的时候，其中某一个体系部分因外力作用，达到极限承载力时从而屈服时，另外一个体系有足够的刚度和承载力来分担较多的地震作用，也可以单独的抵抗后续强度较小的余震。
就框筒结构来说，筒体的刚度大，吸收的水平地震的剪力也大，变形比较小，当水平地震力达到一定强度后剪力墙的连梁和墙肢先屈服了，剪力墙的刚度降低，但是未完全退出工作。
筒体结构
2011-10-14
建 筑 结 构 选 型
筒体 结构
同济大学 土木工程
束筒结构实例
西尔斯大厦 Sears Tower
1974年建成 地上110层，地下3层 高443米 含天线527.3米
大厦的造型有如 9个 高低不一的方形空心 筒子集束在一起，挺 拔利索，简洁稳定。
高层建筑抗风结构设 计上的突破
筒体结构计算方法 建
筑 框筒、筒中筒、束筒都是高效的抗侧力结构体系
结 1、等效槽形截面近似估算方法
构
等效槽形截面
选
型
筒体 结构
同济大学 土木工程
筒体结构计算方法 建 筑 框筒、筒中筒、束筒都是高效的抗侧力结构体系 结 2、等效平面框架法——翼缘展开法 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 当实腹筒布置在周边框架内部时，形成框架一核心
高层建筑抗风结构设计上的突破筒体结构计算方法筒体结构计算方法框筒筒中筒束筒都是高效的抗侧力结构体系1等效槽形截面近似估算方法等效槽形截面同济大学土木工程筒体结构计算方法筒体结构计算方法框筒筒中筒束筒都是高效的抗侧力结构体系2等效平面框架法翼缘展开法同济大学土木工程框架框架核心筒结构核心筒结构当实腹筒布置在周边框架内部时形成框架一核心筒结构即实腹内筒和外框架的组合同济大学土木工程结构框架核心筒框架框架核心筒结构核心筒结构同济大学土木工程框架框架核心筒结构核心筒结构同济大学土木工程结构20111014建筑结构选型筒体结构同济大学建筑工程系by李素贞框架框架核心筒结构核心筒结构同济大学土木工程框架框架核心筒结构实例核心筒结构实例金茂大厦同济大学土木工程结构高4205共88层八角形钢筋混凝土内筒体外筒由8根复合巨型柱8根钢柱组成桁架筒结构桁架筒结构采用若干个建筑层高作为桁架的节间距以若干个建筑开间作为桁架的弦杆间距形成巨型桁架四片桁架围同济大学土木工程结构桁架片桁架围成桁架筒一般采用钢结构
筒体结构设计PPT课件
• 筒体结构概述 • 筒体的基本设计原理 • 筒体的分类与设计 • 筒体结构的优化与改进 • 筒体结构设计案例分析
01
筒体结构概述
筒体结构的定义与特点
总结词
筒体结构是一种由圆柱形或矩形截面 的竖直承重结构，具有承受水平荷载 和竖向荷载的能力。
详细描述
筒体结构通常由混凝土或钢材制成， 其特点是整体受力性能好，能够有效 地抵抗水平荷载和竖向荷载，具有较 高的承载能力和稳定性。
和稳定性。
组合筒体的设计还需要考虑各筒体之间的热膨胀和变形问题，以避免因 温度和压力变化引起的结构破坏。
特殊筒体的设计
特殊筒体是指在特定场合下使用 的筒体结构，其设计重点在于满 足特殊需求和提高结构的适应性。
特殊筒体的设计需要综合考虑材 料、形状、连接方式和制造工艺 等因素，以确保在特定工况下的
最佳性能表现。
筒体结构的形状优化
总结词
形状优化是指通过改变筒体的形状，提高其承载能力和稳定性。
详细描述
筒体的形状对其承载能力和稳定性有着重要影响。通过采用合理的形状设计，可以显著提高筒体的承 载能力，并增强其稳定性。例如，采用圆形的筒体结构可以更好地承受压力和剪切力，而扁平的筒体 结构则更适合承受拉伸力。
筒体结构的连接方式优化
详细描述
筒体结构最初起源于20世纪初的欧洲，随着材料科学和施工技术的不断进步，其 设计和应用得到了不断优化和发展。如今，筒体结构已经成为现代建筑和工业领 域中不可或缺的重要组成部分，其应用范围和性能也在不断拓展和提高。
02
筒体的基本设计原理
筒体的受力分析
01
02
03
垂直压力
筒体受到的垂直压力主要 来自内部或外部介质，如 液体或气体，需要分析压 力分布和大小。
(土建施工)筒体结构体系的类型及应用---教学设计
筒体结构体系的类型及应用
一、教学内容
知识目标：熟悉筒体结构体系的类型；
了解筒体结构的应用。
能力目标：具备判别不同类型的筒体结构的能力；
具备鉴赏筒体结构优越性的能力。
二、教学重难点
重点：筒体结构体系的类型。
难点：筒体结构体系的类型。
三、教学方法
采用线上线下混合式教学法、小组讨论法、案例分析等方法。
四、教学实施
课前：教师利用云课堂APP部署任务，学生在课前观看筒体结构体系的图片资料，并答复教师在云课堂APP中提出的相关问题。
课中：教师首先讲解筒体结构体系类型的全然知识；结合工程案例内容分析筒体结构在超高层建筑中的广泛应用。
教师提供工程案例，请学生以小组为单位，观看并讨论案例筒体结构类型及其优越性，之后请各个小组将讨论的结果派代表进行论述，小组进行互评打分，最后老师点评。
课后：教师通过云课堂APP部署相关知识点的作业，要求学生按时完成，教师对作业进行批改，总结学生学习的缺乏。
五、教学小结
学生通过云课堂APP进行本次课程学习效果的评价；教师总结课程内容，并进行下次课程任务部署。
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单层单向配筋率不宜小于0.3％，钢筋的直径不应小于8mm，间距不应大于150mm，配筋范围不宜小于外框架(或外筒)至内筒外墙中距的1／3和3m。
9.1. 5 核心筒或内筒的外墙与外框柱间的中距，非抗震设计大于15m、抗震设计大于12m时，宜采取增设内柱等措施。
9.1.6 核心筒或内筒中剪力墙截面形状宜简单；截面形状复杂的墙体可按应力进行截面设计校核。
9.1.7 筒体结构核心筒或内筒设计应符合下列规定：
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和开洞墙截面厚度的较大值；
3 筒体墙应按本规程附录D验算墙体稳定，且外墙厚度不应小于
200mm，内墙厚度不应小于160mm，必要时可设置扶壁柱或扶壁墙；
4 筒体墙的水平、竖向配筋不应少于两排，其最小配筋率应符合本规程第7.2.17条的规定；
5 抗震设计时，核心筒、内筒的连梁宜配置对角斜向钢筋或交叉暗撑；
6 筒体墙的加强部位高度、轴压比限值、边缘构件设置以及截面设计，应符合本规程第7章的有关规定。
9.1.8 核心筒或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；当洞间墙肢的截面高度与厚度之比小于4时，宜按框架柱进行截面设计。
9.1.9 抗震设计时，框筒柱和框架柱的轴压比限值可按框架-剪力墙结构的规定采用。
9.1.10 楼盖主梁不宜搁置在核心筒或内筒的连梁上。
9.1.11 抗震设计时，筒体结构的框架部分按侧向刚度分配的楼层地震剪力标准值应符合下列规定：
1 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％。
2 当框架部分分配的地震剪力标准值的最大值小于结构底部总地震剪力标准值的10％时，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地震剪力标准值的15％；此时，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地震剪力标准值，墙体的抗震构造措施应按抗震等级提高一级后采用，已为特一级的可不再提高。
3 当框架部分分配的地震剪力标准值小于结构底部总地震剪力标准值的20％，但其最大值不小于结构底部总地震剪力标准值的10％时，应按结
构底部总地震剪力标准值的20％和框架部分楼层地震剪力标准值中最大值的1.5倍二者的较小值进行调整。
按本条第2款或第3款调整框架柱的地震剪力后，框架柱端弯矩及与之相连的框架梁端弯矩、剪力应进行相应调整。
有加强层时，本条框架部分分配的楼层地震剪力标准值的最大值不应包括加强层及其上、下层的框架剪力。
条文说明
9.1 一般规定
9.1.1 筒体结构具有造型美观、使用灵活、受力合理，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幢高层建筑约有2／3采用筒体结构；国内100m以上的高层建筑约有一半采用钢筋混凝土筒体结构，所用形式大多为框架-核心筒结构和筒中筒结构，本章条文主要针对这两类筒体结构，其他类型的筒体结构可参照使用。
本条是02规程第9.1.1条和9.1.12条的合并。
9.1.2 研究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其高度和高宽比有关，当高宽比小于3时，就不能较好地发挥结构的整体空间作用；框架-核心筒结构的高度和高宽比可不受此限制。
对于高度较低的框架-核心筒结构，可按框架-抗震墙结构设计，适当降低核心筒和框架的构造要求。
9.1.3 筒体结构尤其是筒中筒结构，当建筑需要较大空间时，外周框架或框筒有时需要抽掉一部分柱，形成带转换层的筒体结构。
本条取消了02规程有关转换梁的设计要求，转换层结构的设计应符合本规程第10.2节的有关规定。
9.1.4 筒体结构的双向楼板在竖向荷载作用下，四周外角要上翘；但受到剪力墙的约束，加上楼板混凝土的自身收缩和温度变化影响，使楼板外角可能产生斜裂缝。
为防止这类裂缝出现，楼板外角顶面和底面配置双向钢筋网，适当加强。
9.1.5 筒体结构中筒体墙与外周框架之间的距离不宜过大，否则楼盖结构
的设计较困难。
根据近年来的工程经验，适当放松了核心筒或内筒外墙与外框柱之间的距离要求，非抗震设计和抗震设计分别由02规程的12m、10m调整为15m、12m。
9.1.7 本条规定了筒体结构核心筒、内筒设计的基本要求。
第3款墙体厚度是最低要求，同时要求所有筒体墙应按本规程附录D验算墙体稳定，必要时可增设扶壁柱或扶壁墙以增强墙体的稳定性；第5款对连梁的要求主要目的是提高其抗震延性。
9.1.8 为防止核心筒或内筒中出现小墙肢等薄弱环节，墙面应尽量避免连续开洞，对个别无法避免的小墙肢，应控制最小截面高度，并按柱的抗震构造要求配置箍筋和纵向钢筋，以加强其抗震能力。
9.1.9 在筒体结构中，大部分水平剪力由核心筒或内筒承担，框架柱或框筒柱所受剪力远小于框架结构中的柱剪力，剪跨比明显增大，因此其轴压比限值可比框架结构适当放松，可按框架-剪力墙结构的要求控制柱轴压比。
9.1.10 楼盖主梁搁置在核心筒的连梁上，会使连梁产生较大剪力和扭矩，容易产生脆性破坏，应尽量避免。
9.1.11 对框架-核心筒结构和筒中筒结构，如果各层框架承担的地震剪力不小于结构底部总地震剪力的20％，则框架地震剪力可不进行调整；否则，应按本条的规定调整框架柱及与之相连的框架梁的剪力和弯矩。
设计恰当时，框架-核心筒结构可以形成外周框架与核心筒协同工作的双重抗侧力结构体系。
实际工程中，由于外周框架柱的柱距过大、梁高过小，造成其刚度过低、核心筒刚度过高，结构底部剪力主要由核心筒承担。
这种情况，在强烈地震作用下，核心筒墙体可能损伤严重，经内力重分布后，外周框架会承担较大的地震作用。
因此，本条第1款对外周框架按弹性刚度分配的地震剪力作了基本要求；对本规程规定的房屋最大适用高度范围的筒体结构，经过合理设计，多数情况应该可以达到此要求。
一般情况下，房屋高度越高时，越不容易满足本条第1款的要求，通常，筒体结构外周框架剪力调整的方法与本规程第8章框架-剪力墙结
构相同，即本条第3款的规定。
当框架部分分配的地震剪力不满足本条第1款的要求，即小于结构底部总地震剪力的10％时，意味着筒体结构的外周框架刚度过弱，框架总剪力如果仍按第3款进行调整，框架部分承担的剪力最大值的1.5倍可能过小，因此要求按第2款执行，即各层框架剪力按结构底部总地震剪力的15％进行调整，同时要求对核心筒的设计剪力和抗震构造措施予以加强。
对带加强层的筒体结构，框架部分最大楼层地震剪力可不包括加强层及其相邻上、下楼层的框架剪力。