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）
筒体结构简介PPT课件
3.影响翼缘框架发挥作用的因素： ①梁、柱刚度比 ②框筒的平面形状和高宽比。 例如：翼缘框架很长时，剪力滞后导致距离角柱过远的中 间部分柱轴力很小。 框筒高宽比比较小时，整体弯曲变形减小，水平荷载将主 要由腹板框架承担，翼缘框架轴力较小，发挥作用不大。
18
二、筒中筒结构
定义：框筒和内筒共同组成的结构，一般 内筒常常做成钢筋混凝土实腹筒。
空间结构示例
12
框筒与筒中筒结构特点及布置
实腹筒与框筒都是充分利用结构的空间性能，做成 三维受力的筒式结构。
一、框筒结构
1.水平力作用下，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。
2.剪力滞后：
定义：翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使得 翼缘框架各柱轴力向中心中间递减，称为剪力滞 后现象，如图所示：
实际角柱轴向变形：
N1h
EA1
Nh
等代角柱轴向变形：
EAeq
其中：N N1 N2 Nm ，m为1/2翼缘框架柱子数目；
26
N1 ——角柱轴力； h——层高；
A1、Aeq ——原角柱与等代角柱面积；
由于以上两个δ相等，可以得到：
N
Aeq N1 A1 A1
在平面结构中，各片框架之间的水平位移是通过楼板协调的。假定楼板在平面内为无限刚性，可以使同 一楼层的所有节点水平位移相同，或者各片框架水平位移也有线性关系，这可以大大减少分析中的未知 变量，在大多数情况下与实际情况也是符合的。假定楼板在其平面外刚度很小，这就表明各片框架之间 的竖向变形是独立的，也即忽略了竖向变形的协调。
②剪力滞后导致远离角柱的柱子不能充分发挥作用， 角柱以及腹板框架必须担负更多内力。从而使得空 间作用减少，结构将耗费更多的材料。
筒中筒结构布置
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
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
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。
筒中筒
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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。
超高层筒中筒结构内、外筒整体液压滑动模板施工方法
超高层筒中筒结构内、外筒整体液压滑动模板施工方法深圳国际贸易中心大厦主楼结构工程施工中,采用内、外筒整体液压滑动模板技术,一次滑升面积达1350 m2,平均3d完成一个结构层。
第1章内、外筒整体液压滑动模板技术的特点1.有利于主体结构整体性;2.液压滑动模板装置的电路、油路、通讯及垂直运输可统一集中,减少附着、运转、管网敷设等工作;3.节省架设工具,模板装置费用;4.减少高空交叉作业,有利于安全、文明施工,5.扩大施工作业面,加快施工速度。
第2章工艺程序内、外筒整体液压滑动模板施工,由两个作业平面进行交叉施工:先施工主体结构的竖向结构构件以及框架梁、连系宽梁。
施工中在楼板、楼梯、阳台等标高处留出洞槽、锚固筋,待施工到一定高度时(一般相隔3~5个结构层),再施工主体结构的水平结构构件,并保持两个作业平面的同步施工。
主楼结构标准层单元施工工艺程序如图2-7-1。
第3章内、外筒整体液压滑动模板技术的操作要点第1节同步提升内、外筒液压滑动模板装置的液压系统,设计时考虑了同步提升措施,即在油路设计中尽可能做到供油、回油的时间一致,每个千斤顶都在标准负荷下进行试压后调整行程。
实际施工中,按千斤顶爬升轨迹计算出其平均行程,调整行程螺母,使每个千斤顶的实际行程控制在25mm。
为保证内、外筒整体滑模同步提升,还增加了限位挡体措施,即在千斤顶上安装一叉型套,在支承杆上固定一限位挡体。
当千斤顶爬升至规定高度后,限位挡体迫使叉型套阻止千斤顶回油,其余未爬升至规定高度的千斤顶可继续爬升。
为保证整个平台的水平,滑模装置整体滑升过程中,每提升200mm,对液压系统的油路和限位挡体调平一次,从而确保同步提升。
第2节纠偏纠扭在内、外筒整体滑模施工中,引起操作平台偏、扭原因很多,而且很难避免。
因此,准确测定操作平台的偏扭情况与及时纠正偏差是一项很重要的工作。
为及时了解整体滑模施工中,操作平台的偏扭情况,施工中采用5台激光铅直仪进行监测,其中4台激光铅直仪布置形成一个十字控制线,另一台作为校正用。
简述超高层钢结构建筑筒中筒结构体系
简述超高层钢结构建筑筒中筒结构体系作者：王鹏来源：《中国建筑金属结构·下半月》2013年第07期摘要：随着工程技术的发展，建筑的高度越来越高，很多超高层建筑都成为了城市的地标性建筑，其中有70%的超高层建筑均属于钢结构体系，这也使高层建筑成为了一个国家建筑科学水平的标志。
本文针对超高层钢结构中的筒中筒结构进行分析，望广大同行给予指导。
关键词：结构体系；实例；模型；计算结果中图分类号：TU973.13 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）07-0005-01引言筒中筒结构有着良好的结构空间性，所以在超高层结构中被广泛应用，但是由于筒中筒结构的受力性十分复杂，对它的受力分析就变得十分复杂，下面笔者针对筒中筒的结构形式进行总结。
1 超高层建筑的结构体系在建筑体系中，结构体系是抵抗外部作用力的一种组合方式，超高层建筑的设计主要考虑抵抗水平力的因素，同时要将抵抗侧力结构和结构设计成为主要问题。
高层建筑的抗侧力单元是由井筒、框架、剪力墙等由这些单元组成的结构体系。
1.1 框架结构体系一般有梁和柱形成的构件被称为框架，如果建筑中只有梁和柱就形成了纯框架结构。
1.2 剪力墙结构体系在建筑中使用墙来抵抗竖向承载力和水平承载力的结构形式被称为剪力墙体系。
1.3 框剪结构体系在建筑中将框架和剪力墙同时结合起来，达到共同抵抗水平荷载就形成了剪力墙结构体系，如果在把剪力墙以筒的形式进行布置就成为了筒体结构体系。
1.4 筒中筒结构体系和多筒结构体系由多个框架筒组成的筒状结构被成为筒中筒结构。
这种结构通常利用框架筒体为柱，使筒和筒之间采用巨型梁进行连接，这样就形成了巨型框架，这种筒状结构可以有效发挥结构空间的作用，使刚度和强度得到很大程度上的提高，使建筑的层高可以逐渐提高，形成巨大高层建筑。
目前常用的巨型筒体和巨型框架组成了高层建筑的结构体系，这种结构可以形成巨大的刚度和整体性，使结构受力更加明确，布置更加灵活，并且满足建筑的特殊结构形式和建筑功能，使大型复杂的高层建筑成为了可能，近年来筒中筒建筑结构在超高层建筑设计中发挥了很大的优势，深受广大建筑设计师的好评。
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。
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
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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
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6度 结构体系
框架
110
框架-中心支撑
220
框架-偏心支撑 (延性墙板)
240
筒体(框筒,筒中筒,桁 架筒, 束筒,不含混凝 300 土筒)和巨型框架
高宽比
6.5
7度 0.10g 0.15g
110
90
220
200
240
220
300
280
6.5
6.5
8度 0.20g 0.30g
90
70
180
150
200
180
9度 0.40g
50 120
160
2602401源自06.06.05.5
国家级精品课程——钢结构设计
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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，
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。
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：
X向偏心率： x ey rex
Y向偏心率： y ex rey
X向抗扭弹性半径： rex ( KT Kx )1 2 Y向抗扭弹性半径： rey ( KT Ky )1 2
Kx
Ky
楼层抗扭刚度： KT (Kx y2) (Kyx2)
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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： B 既不平行又不对称于
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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）。
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
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。
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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
楼层各抗侧力构 件在x、y方向的 侧向刚度之和。
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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。
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。
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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。
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。 B
b<0.5B
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）
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
结构竖向布置
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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：
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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
L / Bmax
≤5
≤4
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凹凸部分的长宽比
l/b
l '/ Bmax
≤1.5
≥1
大洞口宽度比 B ' / Bmax ≤0.5
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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
如何选用结构体系？
荷载及抗震设防等级 房屋尺寸和体型 房屋材料 工程造价 施工条件
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第13讲 多(高)层房屋钢结构设计—结构体系选用及结构布置
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。
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。 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。
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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）