筒体结构
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--筒体结构
高层建造结构--筒体结构高层建造结构--筒体结构1. 筒体结构概述1.1 定义筒体结构是指高层建造中主要采用筒体形式进行承载和支撑的结构形式。
1.2 特点筒体结构具有以下特点：- 采用筒体形式，具有较大的承载能力和稳定性；- 结构整体性强，可以有效反抗风荷载和地震力；- 建造空间布局自由度高，可以满足多种功能需求。
2. 筒体结构的设计原则2.1 强度设计原则筒体结构的强度设计原则包括荷载计算、材料选择和结构构造的合理设计。
2.2 稳定性设计原则筒体结构的稳定性设计原则包括考虑结构的整体稳定性和局部稳定性。
2.3 刚度设计原则筒体结构的刚度设计原则包括考虑结构对外荷载的响应以及结构的变形控制。
2.4 功能需求设计原则筒体结构的功能需求设计原则包括满足高层建造的使用功能和舒适性需求。
3. 筒体结构的主要构件3.1 核心筒核心筒是高层建造中最主要的承载构件，通常包括墙体、结构柱和楼梯间等。
3.2 外骨架外骨架是筒体结构中起支撑和承载作用的构件，通常采用钢结构或者混凝土剪力墙等形式。
3.3 地基地基是筒体结构的基础，起支撑和传递荷载的作用，通常包括桩基和承台等。
4. 筒体结构的施工工艺4.1 筒体结构的施工准备施工前需要进行土地勘测、地基处理和材料准备等工作。
4.2 核心筒的施工核心筒的施工包括模板搭设、钢筋绑扎和混凝土浇筑等过程。
4.3 外骨架的施工外骨架的施工包括钢结构制作、安装和焊接等工艺操作。
4.4 地基的施工地基的施工包括桩基的打桩和承台的浇筑等步骤。
5. 筒体结构的质量控制5.1 施工工艺的质量控制施工工艺的质量控制包括材料的验收、施工工序的检查和质量记录的保存等。
5.2 结构安全性的质量控制结构安全性的质量控制包括进行荷载试验、材料试验和结构监测等。
5.3 结构变形的质量控制结构变形的质量控制包括进行变形监测和控制结构的变形范围等。
6. 筒体结构的维护与修复6.1 筒体结构的日常维护筒体结构的日常维护包括表面清洁、涂层保养和设备检修等。
7.筒体结构
– 窗裙梁
• 按连梁计算 • l/h<1时，可交叉斜筋、水平开缝
• 核心筒
– 剪力墙墙肢（同剪力墙结构）
• 正截面：宜考虑翼缘 • 斜截面：不考虑翼缘
– 连梁（同剪力墙结构）
back
一般规定
筒中筒结构的高度不宜低于60米，高宽比不应小
于3。 筒体结构的混凝土强度等级不宜低于C30。 当相邻层的竖向构件不贯通时，应在其间设置转 换梁，为确保转换梁的刚度和强度，转换梁的高
具有优良的空间工作性能。随着房屋高度增加，它 的空间作用愈明显 筒体结构一般应用于层数多或高度较大的结构
1.核芯筒结构(图7.1、7.2)
• 优点：
核芯筒承受竖向荷载和侧向力的作用。当单个核芯简独立工作时， 建筑物四周的柱子一般不落地，仅有核芯筒将上部荷载传至基础。因 此: 核芯筒结构占地面积小，可在地面留出较大的空间以满足绿化、交通、 保护既有建筑物等规划要求。 核芯筒结构中建筑周边的柱子仅承受若干层的楼面竖向荷载，其截面 尺寸较小，便于建筑上开洞采光，视野开阔，很受用户欢迎
7 筒体结构设计
7.1 筒体结构的类型 • 核芯筒结构 • 框筒结构 • 筒中筒结构 • 框架－核芯筒结构 • 成束筒结构 • 多重筒结构
筒体结构是框架-剪力墙结构和剪力墙结构的演变
和发展，它将抗侧力结构集中设置于建筑物的内部
或外部而形成空间封闭的筒体
筒体结构具有很大的抗侧刚度和抗水平推力的能力
跨比不宜小于1／6，转换梁的具体设计详见有关
规定。
5. 成束筒结构
• 当建筑物高度或其平面尺寸进一步加大，以至于框筒结构
或筒中筒结构无法满足抗侧刚度要求时，可采用束筒结构 (也称组合筒)，如图7.3(e)所示。 • 由于中间两排密柱框架的作用，可以有效地减少外筒翼缘 框架中的剪力滞后效应，使冀缘框架柱子充分发挥作用。
筒体结构
一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系
01 简介
目录
02 基本简介
基本信息
筒体结构，是指由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系，适用于层数较多的高层建筑。在侧向风荷载 的作用下，其受力类似刚性的箱型截面的悬臂梁，迎风面将受拉，而背风面将受压。筒体结构可分为框筒体系、 筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等。
基本简介
基本简介
图1筒体结构由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称 为筒体（由密柱框架组成的筒体称为框筒；
分类 筒体结构分筒体－框架、框筒、筒中筒、束筒四种结构。
筒体-框架结构 中心为抗剪薄壁筒,外围为普通框架所组成的结构（图1）。南京玄武饭店即采用这种结构。 筒体结构
框架-核心筒结构
由核心筒与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构。南京玄武饭店即采用这种结构。
框筒结构
外围为密柱框筒，内部为普通框架柱组成的结构。
筒中筒结构
筒体结构建筑由核心筒与外围框筒组成的高层建筑结构。曾经世界上层数最多的纽约世界贸易中心（110层， 高412米，(见彩图[帝国大厦，1931年建成，保持高度纪录（378米，102层）达40年，综合地代表20世纪30年 代][建筑科学技术的水平,位于美国纽约市])即采用这种结构。中国的深圳国际贸易中心（52层,高160米，平面 如图2a[筒中筒结构],(见彩图[深圳国际贸易中心滑升模板施工])和按地震烈度9度设防的北京中央彩色电视中心 （24层，高107米,平面如图2b[筒中筒结构]）也采用了这种结构。在有些工程中还采用了三重筒、四重筒结构。
框筒结构 外围为密柱框筒，内部为普通框架柱组成的结构。
图2筒体结构筒中筒结构 中央为薄壁筒，外围为框筒组成的结构。世界上层数最多的纽约世界贸易中心 （110层，高412米，(见彩图)即采用这种结构。中国最高的深圳国际贸易中心（52层,高160米，平面如图 2a,(见彩图)和按地震烈度9度设防的北京中央彩色电视中心（24层，高107米,平面如图2b）也采用了这种结构。 在有些工程中还采用了三重筒、四重筒结构。 束筒结构 由若干个筒体并列连接为整体的结构。
筒体结构
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楼板是平板的框架一核心筒结构，基本不传递弯矩和剪力， 楼板是平板的框架一核心筒结构，基本不传递弯矩和剪力， 翼缘框架中间两根柱子的轴力是通过角柱传过来的， 翼缘框架中间两根柱子的轴力是通过角柱传过来的，轴力 不大。提高中间柱子的轴力、 不大。提高中间柱子的轴力、从而提高其抗倾覆力矩能力 的方法之一是在楼板中设置连接外柱与内筒的大梁， 的方法之一是在楼板中设置连接外柱与内筒的大梁，如上 图所示，所加大梁使② 轴形成带有剪力墙的框架。 图所示，所加大梁使②、③轴形成带有剪力墙的框架。平 板与梁板两种布置的框架一核心筒翼缘框架所受轴力的比 较表明，采用平板体系的框架一核心筒结构中． 较表明，采用平板体系的框架一核心筒结构中．翼缘框架 中间柱的轴力很小， 中间柱的轴力很小，而采用梁板体系的框架一核心筒结构 翼缘框架② 轴柱的轴力反而比角柱更大； 中，翼缘框架②、③轴柱的轴力反而比角柱更大；在这种 体系中，主要抗侧力单元与荷载方向平行，其中② 体系中，主要抗侧力单元与荷载方向平行，其中②、③轴 框架一剪力墙的抗侧刚度大大超过① 轴框架， 框架一剪力墙的抗侧刚度大大超过①、④轴框架，它们边 柱的轴力也相应增大。也就是说， 柱的轴力也相应增大。也就是说，设置楼板大梁的框架一 核心筒结构传力体系与框架一剪力墙结构类似。 核心筒结构传力体系与框架一剪力墙结构类似。
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8.1框筒、筒中筒和束筒结构的布置 8.1框筒、 框筒
框筒结构具有很大的抗侧移和抗扭刚度， 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、 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。 筒中筒、束筒都是高效的抗侧力结构体系。 （1）筒体结构的性能以正多边形为最佳，且边数 ）筒体结构的性能以正多边形为最佳， 越多性能越好，剪力滞后现象越不明显， 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。 空间作用越大。结构平面布置应能充分发挥其空 间整体作用。平面形状以采用圆形和正多边形,也 间整体作用。平面形状以采用圆形和正多边形 也 可采用椭圆形或矩形等其他形状，当采用矩形平 可采用椭圆形或矩形等其他形状， 面时，其平面尺寸应尽量接近于正方形， 面时，其平面尺寸应尽量接近于正方形，长宽比 不宜大于2。 不宜大于 。 （2）筒体结构的高宽比不应小于 ，并宜大于 ， ）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 其适用高度不宜低于 ， 的作用； 的作用；
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第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
剪力滞后效应
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第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
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第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
• 在筒体结构中，侧向力所产生的剪力主要由其腹板承担； 对于筒中筒结构则主要由外筒的腹板框架和内筒的腹板部 分承担，总剪力在内外筒之间按抗侧刚度比分配。
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第7章 筒体结构设计
7.1.3 框筒结构
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。
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第7章 筒体结构设计
7.1.4 筒中筒结构
1.把筒中筒结构布置于框筒结构的中间，使之称为筒中 筒结构。筒中筒结构的平面可以为正方形、矩形、圆形、三 角形或其他形状。
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斜交网格外筒
第7章 筒体结构设计
7.1.6 斜交网格外筒+内筒的筒中筒体系
外框筒斜交网格柱采 用圆钢管，节点区域 左右相邻钢管通过拉 板相贯实现左右连接， 上下相邻钢管则通过 与环板相贯实现上下 连接。因此外筒就是 由一个个四根管与板 件相贯连接的节点和 节点间的连接钢管组 成的斜交的网格。
外筒斜交网格节点
• 侧向力产生的弯矩由内外筒共同承担，由于外筒柱离建筑 平面型心较远，故外筒柱内的轴力所形成的倾覆弯矩极大
2.框筒结构外筒柱距较密，常常不能满足建筑使用的要 求，为扩大底层柱距，减小底层柱子数，常用巨大的拱、梁 或桁架支承上部的柱子。
3.角柱对框筒结构的抗侧刚度和整体抗扭具有十分重要 的作用，在侧向力作用下，角柱往往产生较大的应力，因此 应使角柱具有较大的截面面积和刚度，有时甚至在角柱位置 布置实腹筒（或称为角筒）。
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筒体结构1. 引言筒体结构，也称为圆柱体结构，是一种常见的建筑结构形式。
它具有高度稳定性和均匀分布载荷的能力，被广泛应用于各种工程领域，包括建筑、桥梁和航天航空等。
本文将详细介绍筒体结构的定义、分类、设计原理和应用领域。
2. 定义和分类筒体结构是一种由圆柱形构件组成的结构形式。
圆柱体是一个由弯曲或滚压成形的平面图形，其两端的截面相同且平行。
筒体结构可以分为以下几种类型：a. 实心筒体：由一个完整的圆柱体构成，内部为空心。
b. 空心筒体：由一个完整的圆柱体构成，内部充满了空气或其他介质。
c. 组合筒体：由多个不同截面形状的圆柱体组合而成。
d. 截面不均匀筒体：圆柱体的截面在垂直方向上不均匀变化。
3. 设计原理筒体结构的设计原理主要包括以下几个方面：a. 强度分析：根据筒体结构的载荷特点和材料性能，确定筒体的最大受力区域，进行强度分析和计算，以确保结构的稳定性和安全性。
b. 刚度分析：根据筒体结构的使用环境和应力分布，确定筒体的刚度要求，进一步优化结构设计，使其能够满足使用要求并减小变形。
c. 拼接形式：根据筒体结构的尺寸和形状，选择适当的拼接形式，如焊接、搭接或螺栓连接等，以确保筒体结构的稳固性和密封性。
d. 防腐处理：由于筒体结构通常暴露在恶劣环境中，如海洋、化工厂等，因此需要进行防腐处理，以延长结构的使用寿命。
4. 应用领域筒体结构广泛应用于多个领域，包括以下几个主要方面：a. 建筑行业：筒体结构可以用于建筑物的柱子、烟囱、水塔等建筑构件，具有抗风、抗震和承载能力强的特点。
b. 桥梁工程：筒体结构可以用于桥梁的桥墩和支撑结构，具有承载能力大、占地面积小的优点。
c. 航天航空：筒体结构被广泛应用于火箭、导弹和航天器等航空航天器的外壳和燃烧室，具有重量轻、结构简单的特点。
d. 储存设备：筒体结构可以用于储罐、容器和管道等储存设备，具有密封性好和防腐性强的特点。
5. 筒体结构的优缺点筒体结构具有以下几个优点：a. 结构稳定：由于圆柱形的特性，筒体结构具有高度稳定性和均匀分布载荷的能力。
筒体结构
筒体结构tube structure筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。
筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。
特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。
特点：主要抗侧力，四周的剪力墙围成竖向薄壁筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒，形成整体，整体作用抗荷。
由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称为筒体（由密柱框架组成的筒体称为框筒；由剪力墙组成的筒体称为薄壁筒）。
由一个或数个筒体作为主要抗侧力构件而形成的结构称为筒体结构，它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
分类筒体结构分筒体－框架、框筒、筒中筒、束筒四种结构。
筒体-框架结构中心为抗剪薄壁筒,外围为普通框架所组成的结构南京玄武饭店即采用这种结构如图1。
框筒结构外围为密柱框筒，内部为普通框架柱组成的结构。
筒中筒结构中央为薄壁筒，外围为框筒组成的结构。
目前世界上层数最多的纽约世界贸易中心（110层，高412米)即采用这种结构。
中国目前最高的深圳国际贸易中心（52层,高160米，平面如图2a[筒中筒结构],和按地震烈度9度设防的北京中央彩色电视中心（24层，高107米,平面如图2b[筒中筒结构]）也采用了这种结构。
在有些工程中还采用了三重筒、四重筒结构。
束筒结构由若干个筒体并列连接为整体的结构（图3 [束筒结构]）。
目前世界上最高的芝加哥西尔斯大厦采用了9个30×30米的框筒集束而成。
计算要点筒体结构布置复杂，空间作用显著。
对称筒体结构可等效为平面框架进行近似分析；有时也可以将框筒或筒中筒结构等效为连续的实体筒而用弹性力学方法，有限条法或有限元法进行分析。
精确的计算方法是采用空间分析方法，用大型电子计算机求解。
这时，梁、柱作为空间杆件,节点有6个自由度；墙作为薄壁空间杆件,节点有7个自由度；采用楼板无限刚性假定消去一部分自由度后，建立位移法方程求出位移，计算杆件内力。
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。
筒体结构介绍
筒体结构介绍
筒体结构是一种常见的工程结构形式，特别是在化工、石油、食品等各个领域都有广泛的应用。
筒体结构在工程设计中的应用非常广泛，如制造化工反应器、石油罐、压力容器等等。
那么，什么是筒体结构呢？
筒体结构，顾名思义，就是由筒形构件组成的结构形式。
它是一种中空的、圆柱形的结构形式，通常由两个封闭的端盖和中间的筒形壳体组成。
筒形壳体是由圆柱曲面和两个平面端面组成的。
筒体结构具有许多优点。
首先，它是非常稳定的，可以承受大量的内压或外压。
其次，筒形壳体的结构强度高，可以减少结构体积，降低成本。
此外，由于筒形壳体的几何形状，它可以承受多个方向的载荷，从而提高了其适用范围。
筒体结构的设计需要考虑许多因素。
首先，要确定筒形壳体的尺寸和壁厚，以满足所需的强度和刚度。
其次，要考虑端盖的设计，以确保其结构强度和密封性。
此外，还需要考虑筒形壳体的连接方式，通常使用螺纹连接或焊接连接。
在实际应用中，筒体结构可以采用多种材料制造。
常见的材料有碳钢、不锈钢、铝合金等。
选择适当的材料可以保证结构的强度和耐腐蚀性。
筒体结构的制造通常需要采用数控机床进行加工。
在加工过程中，需要注意控制加工精度和表面质量，以确保结构的强度和密封性。
筒体结构是一种广泛应用于工程领域的结构形式。
它具有稳定性、强度高等优点，可以承受多种不同方向的载荷。
在设计和制造过程中，需要考虑许多因素，如尺寸、壁厚、连接方式等等。
合理的设计和制造可以确保结构的强度和耐久性。
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。
生活中的常见建筑结构—筒体结构
生活中的常见建筑结构—筒体结构1、引言筒体结构是一种常见的建筑结构，广泛应用于各类建筑中。
本文将详细介绍筒体结构的定义、分类、设计原理以及应用领域。
2、定义筒体结构是一种由圆柱形或近似圆柱形的构件构成的建筑结构。
它具有较好的力学性能和空间利用率。
2.1 筒体结构的特点筒体结构具有以下特点：- 高综合使用强度，能够承受较大的荷载。
- 结构稳定，具有较好的抗震性能。
- 施工工艺相对简单，可实现工业化生产。
- 空间效果好，适用于不同类型的建筑。
3、分类筒体结构可以根据不同的构造方式进行分类，主要包括圆筒体结构、圆锥体结构、椭圆筒体结构等。
3.1 圆筒体结构圆筒体结构是由圆形截面的构件组成的筒形结构，广泛应用于高层建筑、桥梁、储罐等领域。
3.2 圆锥体结构圆锥体结构是由圆锥形截面的构件组成的锥形结构，常用于摩天大楼的尖顶设计以及广场雕塑等。
3.3 椭圆筒体结构椭圆筒体结构是由椭圆形截面的构件组成的筒形结构，常见于体育场馆、展览馆等场所的屋盖设计。
4、设计原理筒体结构的设计原理涉及力学和结构分析的知识，主要包括荷载计算、材料选型、支撑结构设计等。
4.1 荷载计算荷载计算是筒体结构设计的基础，需要考虑到自重荷载、风荷载、地震荷载等不同因素。
4.2 材料选型筒体结构材料的选型要满足强度、耐久性、防火性等要求，常用的材料包括钢材、混凝土等。
4.3 支撑结构设计筒体结构的支撑结构设计要考虑到稳定性和抗震性能，常用的支撑方式包括桁架结构、双曲面结构等。
5、应用领域筒体结构广泛应用于建筑领域的不同类型建筑中，包括高层建筑、桥梁、体育场馆、展览馆等。
6、本文档涉及附件本文档涉及的附件包括筒体结构设计图纸、计算报告等。
7、本文所涉及的法律名词及注释无1、引言筒体结构是现代建筑中常见的一种建筑结构形式。
本文将介绍筒体结构的基本概念、分类、设计原则以及应用领域。
2、基本概念筒体结构是一种由近似圆柱形的构件组成的建筑结构。
它的设计原则是在保证稳定性和承载能力的基础上，追求空间美观和适用性。
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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
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。
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
建筑筒体结构
建筑筒体结构由墙体围成的结构称为筒。
筒体整体受力,因此对平面形式要求较为严格,但可以有些变化,图11.1 显示了几种常用的筒体平面形式。
筒结构的平面形式宜采用正方形、圆形或正多边形,对于矩形平面,长短边的比值不宜超过2,以确保各个方向抗侧刚度相近。
同时需要特别注意的是,筒体结构的楼板不仅要承受竖向荷载作用,而且还要将整个竖向结构连接起来,保证结构空间共同作用。
图11.1 筒体结构平面虽然筒结构也是由4 片墙组成的,但是其性能却与墙结构完全不同。
墙结构只能承受平面内的荷载作用。
在垂直平面的方向,其抗侧刚度和承载力较低。
筒结构是立体构件,空间整体受力,无论水平荷载来自哪个方向,4 片墙体都同时参与工作。
水平剪力主要由平行于荷载方向的腹板墙承担;倾覆力矩由垂直于荷载方向的翼缘墙及腹板墙共同承担。
其抗侧刚度和承载力,远远优于普通的框架结构和墙结构,是高层和超高层建筑的重要结构形式。
11.1 框架-核心筒结构的特点图11.2 框架-核心筒结构框架-剪力墙结构将竖向交通空间、卫生间、管道系统集中布置在楼层核心部分,将办公用房布置在外围,在结构上形成了框架-核心筒结构,这是框架-剪力墙结构的发展。
这种结构形式使建筑内部空间更开阔,建筑布置更为灵活。
框架-核心筒结构是高层建筑中应用很广的一种结构体系,在设计中多采用正方形平面,即或不是正方形,其长宽比一般不大于2,如图11.2 所示。
剪力墙集中布置,在提供自由空间的同时,也带来一些设计上的问题。
首先,平面设计中内筒与外框架柱之间的距离不应过大,一般应保持在10 ～12 m。
因为在距离比较大的条件下,为保持变形一致,会导致框架与核心筒之间的连系梁截面高度增加,影响建筑空间的利用。
其次,外框架必须保持一定的刚度。
框架柱数量太少,截面尺寸太小,致使框架部分整体刚度太小,就难以实现内筒和外框架共同受力,共同变形。
更为严重的是,在共同工作过程中,框架会由于受到剪力墙的很大作用而导致破坏。
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。
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第7章 筒体结构设计
7.2 侧向力作用下的受力特点
第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
• 研究表明：筒体结构的空间受力性能与其高度或高宽比等 诸多因素有关。筒体是空间整截面工作的，如同一个竖在 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 垂直于水平力方向上的框架（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。
第7章 筒体结构设计
7.3 筒体结构的计算方法
第7章 筒体结构设计
7.3 筒体结构的计算方法
• 框架-筒体结构其工作性质类似于框架-剪力墙结构。对于 筒中筒结构在进行水平力分配时，也可将框筒作为普通框 架结构进行处理，则按框架-剪力墙结构进行水平力分配 。 • 框架（框筒）和实腹墙筒体之间进行水平力分配时，首先 将结构在水平作用的主轴方向上，将框架结构划分为若干 片框架；将实腹墙筒体划分为平面剪力墙时，可以考虑垂 直方向墙体作为翼缘参与工作，每侧翼缘的有效宽度按规 定取值。
7.1.2 核心筒结构
1.核心筒结构作为一种高层建筑的承重结构，可以同时 承受竖向荷载和侧向力的作用，当单个核心筒独立工作时 ，建筑物四周的柱子一般不落地，仅有核心筒将上部荷载 传至基础，因此，核心筒占地面积小，周边的柱子仅承受 若干层的楼面竖向荷载，故其截面尺寸较小，便于建筑上 开窗采光。 2.核心筒本身是一个典型的竖向悬臂结构，在结构布置 时应根据抗震要求对筒壁上的门窗洞口进行适当的调整， 使筒壁成为联肢剪力墙的结构形式，利用连系梁梁端的塑 性铰耗散地震能量，使之出现“强肢弱梁”的破坏形态。
第7章 筒体结构设计
7.1.5 巨型框架-核心筒体系
东塔结构构件设计关 键问题（1）巨型钢 管混凝土柱 （2）双 层钢板剪力墙 （3） C80高强混凝土的应 用
施工中的巨型CFT柱
第7章 筒体结构设计
7.1.6 斜交网格外筒+内筒的筒中筒体系
广州西塔主塔楼地面 以上103层，高432m， 结构形式采用由钢管 混凝土巨型斜交网格 外筒与钢筋混凝土内 筒构成的筒中筒结构， 具有足够的抗侧刚度 和优异的抗震性能， 是目前世界超高层建 筑中唯一采用的结构 体系，
第7章 筒体结构设计
7.1.2 核心筒结构
图为同济大学图书馆 新楼，该结构核心筒 尺寸为8.3×8.3m
第7章 筒体结构设计
7.1.3 框筒结构
1.当框筒单独作为承重结构时，一般在中间需布置柱子 ，承受竖向荷载以减小楼盖结构的跨度，水平力全部由框筒 承受，房屋中间的柱子仅承受竖向荷载，这些柱子所形成的 框架结构对抵抗侧向力的作用很小，可忽略不计。 2.框筒结构外筒柱距较密，常常不能满足建筑使用的要 求，为扩大底层柱距，减小底层柱子数，常用巨大的拱、梁 或桁架支承上部的柱子。 3.角柱对框筒结构的抗侧刚度和整体抗扭具有十分重要 的作用，在侧向力作用下，角柱往往产生较大的应力，因此 应使角柱具有较大的截面面积和刚度，有时甚至在角柱位置 布置实腹筒（或称为角筒）。
第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
• “剪力滞后”效应：在水平力的作用下，除和水平力平行 的腹板框架起作用外，翼缘框架也参与工作，但是由于孔 洞存在，柱间剪切变形仅靠梁的来传递，这使得框筒的翼 缘框架的柱子应力不是直线分布，而是曲线分布，角柱大 ，中间小，这种现象称为剪力滞后。柱子轴力越靠近角部 越大，在翼缘框架中轴力呈三次曲线分布，腹板框架中轴 力呈四次曲线分布。
第7章 筒体结构设计
7.1.1 筒体结构概念
2.筒体结构的类型 筒体结构的类型很多，如图所示。 （1）核心筒 （2）框架-核心筒 （3）筒中筒 （4）成束筒 （5）巨型框架-核心筒 （6）巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+钢筋混凝土内筒的 筒中筒体系
第7章 筒体结构设计
7.1.1
筒体结构概念
第7章 筒体结构设计
第7章 筒体结构设计
7.1.3 框筒Байду номын сангаас构
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。
第7章 筒体结构设计
7.1.4 筒中筒结构
1.把筒中筒结构布置于框筒结构的中间，使之称为筒中 筒结构。筒中筒结构的平面可以为正方形、矩形、圆形、三 角形或其他形状。 2.建筑布置时一般把楼梯间、电梯间等服务性设施全部 布置在核心筒内，而在内外筒之间则提供了环形的开阔空间 ，可满足建筑上自由分隔，灵活布置的要求。
第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
剪力滞后效应
第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
• 在筒体结构中，侧向力所产生的剪力主要由其腹板承担； 对于筒中筒结构则主要由外筒的腹板框架和内筒的腹板部 分承担，总剪力在内外筒之间按抗侧刚度比分配。 • 侧向力产生的弯矩由内外筒共同承担，由于外筒柱离建筑 平面型心较远，故外筒柱内的轴力所形成的倾覆弯矩极大 • 框筒结构或筒中筒结构在侧向力作用下的侧向位移曲线呈 剪切型。
第7章 筒体结构设计
7.3 筒体结构的计算方法
• 常用计算方法 （1）空间杆系-薄壁柱矩阵位移法 （2）平面展开矩阵位移法 （3）等效弹性连续体能量法求解 （4）有线条分析法
T H A N K Y U!
第7章 筒体结构设计
7.1.4 筒中筒结构
第7章 筒体结构设计
7.1.4 筒中筒结构
广东国际大厦， 63 层， 200m ，钢筋 混凝土内筒体，外 筒由钢骨混凝土和 钢柱组成。
第7章 筒体结构设计
7.1.5 巨型框架-核心筒体系
广州东塔高530m,地 上112层，地下5层， 主体结构采用带伸臂 的巨型框架-核心筒 结构，楼面平面尺寸 为58.1×58.1m,核心 筒平面尺寸为 32,7×32.7m。
斜交网格外筒
第7章 筒体结构设计
7.1.6 斜交网格外筒+内筒的筒中筒体系
外框筒斜交网格柱采 用圆钢管，节点区域 左右相邻钢管通过拉 板相贯实现左右连接， 上下相邻钢管则通过 与环板相贯实现上下 连接。因此外筒就是 由一个个四根管与板 件相贯连接的节点和 节点间的连接钢管组 成的斜交的网格。
外筒斜交网格节点
高层建筑结构 第七章 筒体结构设计
主讲老师：韩小雷
第7章 筒体结构设计
7.1 7.2 7.3
筒体结构的布置 侧向力作用下的受力特点 筒体结构的计算方法
第7章 筒体结构设计
7.1 筒体结构的布置
第7章 筒体结构设计
7.1.1 筒体结构概念
1.筒体结构是框架-剪力墙结构和剪力墙结构的演变与 发展，它将抗侧力结构集中设置于房屋的内部或外部而形 成空间封闭的筒体。筒体是空间整截面工作的结构，如同 竖立在地面上的悬臂箱形截面梁，它使结构体系具有很大 的抗侧刚度和抗水平推力的能力，并随房屋高度增加而具 有明显的空间作用，因此，筒体结构一般适用于层数较多 或高度较大的结构。筒体结构多用于综合性办公楼等各类 超高层公共建筑。