筒体结构

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。
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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。
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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
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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，
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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
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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）。
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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。
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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
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7.1.1
筒体结构概念
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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。
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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。
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7.2.1 筒体结构的受力性能简介
剪力滞后效应
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7.2.1 筒体结构的受力性能简介
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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。
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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!
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7.1.4 筒中筒结构
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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。
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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
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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
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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
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7.1 筒体结构的布置
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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。