第7章 筒体结构
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。
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
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
建筑结构选型07_筒体结构资料
增强结构整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减
小。
2020年9月11日星期五
李广军
21
7.5 框架-核心筒结构的布置（教材无）
2、核心筒应具有良好的整体性，墙肢宜均匀、对 称布置；筒体角部附近不宜开洞。
在核心筒延性要求较高的情况下，可采用钢骨混 凝土核心筒，即在纵横墙相交的地方设置竖向钢骨， 在楼板标高设置钢骨暗梁，钢骨形成的钢框架可以提 高核心筒的承载力和抗震性能。
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李广军
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2.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40%，任何情况下开洞率不大于
50%。
洞口的高宽比应尽量接近层高与柱距的比值，
避免细高和扁宽的洞口。
使柱的宽 度减小
使裙梁的 高度减小
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李广军
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7.4 筒体结构的楼盖
一、框筒结构中的楼盖构件(包括楼板和梁)的高度 不宜太大，可将楼盖做成平板或密肋楼盖， 采用钢楼盖时可将楼板梁与柱的连接处理成 铰接。
➢ 框架节点核心区的混凝土强度等级不宜低于柱的混 凝土强度等级，且应进行核心区斜截面承载力计算；
➢ 节点核心区的混凝土强度等级特殊情况下不应低于 柱混凝土强度等级的70%，但应进行核心区斜截面 和正截面承载力验算。
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李广军
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7.6 筒体结构的截面设计及构造要求（教材无）
➢ 由于剪力滞后，框筒结构中各柱的竖向压缩量
➢ 在满足承载力要求以及轴压比限值时核心筒内墙可
适当减薄，但不应小于160mm。
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李广军
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小结
1、框筒、筒中筒和束筒结构都是常用的高层建 筑结构的形式，除符合高层建筑结构的一般布置 原则外，其结构布置应从平面形状、高宽比、框 筒的开孔率、柱距、框筒柱和裙梁截面、内筒布 置、楼盖形式等方面考虑，减小剪力滞后，以便 高效而充分发挥所有柱子的作用。
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。
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。
13
（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。
《筒体结构分析》课件
筒体应用领域
石油化工
筒体结构广泛应用于石油化工领域，如储罐和反 应器等。
医药等行业
筒体结构在医药行业中常见于制药设备和化验设 备等。
食品加工
食品加工行业常使用筒体结构，如蒸汽锅炉和烟 囱等。
其他应用领域
此外，筒体结构还可在建筑和运输等领域得到广 泛应用。
结论
筒体结构分析的总结
通过对筒体结构的分析，我们 可以有效地设计和制造出稳定 可靠的筒体结构。
材料的特性分析
筒体结构材料需要具备耐腐蚀、 抗压等特性。
材料的工作基本要求
材料的工作基本要求是承受外载 荷并保持结构稳定。
筒体制造
1
制造工艺流程
筒体制造的工艺流程包括材料选择、模
工艺技术要求
2
板制作、焊接等。
筒体制造需要注意焊接质量、工艺规范
等技术要求。
3
筒体制造的常见问题
筒体制造过程中常见的问题有焊缺陷、 材料失效等。
《筒体结构分析》PPT课 件
# 筒体结构分析 PPT课件
筒体结构分析课件，介绍了筒体结构的概述、原理分析、设计原则、结构材 料、筒体制造、筒体应用领域以及结论等内容。
筒体结构
什么是筒体结构
筒体结构是一种由旋转曲线所形成的立体结构，通常呈圆柱或锥体状。
筒体结构的特点
筒体结构具有高强度、重量轻、抗震性好等特点，常用于桥梁、油罐等领域。
未来筒体结构发展趋势
随着科技的进步，筒体结构将 继续在各个领域得到广泛应用， 并实现更高的性能。
可以采取的改进措施
为了提高筒体结构的效率和可 靠性，可以采取新材料和新工 艺等改进措施。
谁需要了解筒体结构分析
工程师、建筑师、研究人员等需要了解筒体结构的专业人士。
筒体结构设计
筒体结构的受力与变形特点 筒体结构的布置 筒体结构内力和位移的计算方法 筒体结构构件截面设计 筒体结构构造要求
筒体结构的受力与变形特点
框筒的受力特点（空间整体受力）——剪力滞后
• 剪力——腹板框架（
变形特点——剪弯型
剪力滞后影响因素及规律
窗裙梁剪切刚度与柱轴向刚度比
• 比值越大，剪力滞后越小
框筒平面形状
• 翼缘框架越长，剪力滞后越大
所处高度
• 底部大，顶部小（负）
筒体结构的布置
平面、构件及楼盖
• 原则：规则、对称；尽量减小剪力滞后 • 框筒：
密柱（1-3m）深梁（l/h=3-4,窗洞面积<50%） 平面宜接近方形、圆形；矩形时边长比宜<2（否则加腹板） 框筒柱：宜方形、扁矩形（注意受力方向） 角柱：截面增大（轴力大，角柱面积=1.5-2中柱面积）
筒体结构构件截面设计
外框筒
• 柱：
角柱和弯矩较大柱——双向偏压 其它柱——框架平面单向偏压
• 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）
• 结构高度：H/B>3 • 内筒：面积不宜过小（H/B=10，内外筒边长比=1/2-1/3） • 楼盖：
（作用）尽量减少其弯矩传递（铰接、平板式、密肋） 宜使角柱承受较大竖向荷载以平衡角柱中较大拉力（斜梁）
转换层
筒体结构内力和位移的计算方法
第7章 框架-剪力墙结构近似计算方法
EI
梁刚域的长度，墙宽为 hc
hc hb hc hb hc hb hc hb al = − ， bl = − ，a = ( − )/l ，b = ( − )/l 。 2 4 2 4 2 4 2 4
1. 两端有刚域的连梁刚度 mab =
(1 + a − b) 6 EI (1 − a + b) 6 EI ， mba = 。 3 3 (1 + β )(1 − a − b) l (1 + β )(1 − a − b) l
图 7-2 框架-剪力墙结构铰接体系
当与水平力作用方向相同的剪力墙在自身平面内通过连梁 与框架或其他同一方向剪力墙相联结时，剪力墙与连梁的结 点为刚接点，除此之外均为铰接点。
图 7-3 框架-剪力墙结构刚接体系
方向水平力作用方向下（ 图7-4（a）所示结构平面，在y方向水平力作用方向下（图7-4（b））， （ ）所示结构平面， （ ））， 可以将所有纵向剪力墙和纵梁全部删除后， 方向有4片剪力墙 片剪力墙。 个框架中 可以将所有纵向剪力墙和纵梁全部删除后， y方向有 片剪力墙。8个框架中 其在两侧有框架梁。 个框架边柱 其只在一侧有框架梁。 个框架边柱， 柱，其在两侧有框架梁。8个框架边柱，其只在一侧有框架梁。总连梁包含 4个刚结点。 个刚结点。 个刚结点 方向水平力作用方向下（ ）），可以将所有横向剪力墙和横 在x方向水平力作用方向下（图7-4（c）），可以将所有横向剪力墙和横 方向水平力作用方向下 （ ））， 梁全部删除后， 片剪力墙。 个框架中柱 其在两侧有框架梁。 个框 个框架中柱， 梁全部删除后，有2片剪力墙。14个框架中柱，其在两侧有框架梁。6个框 片剪力墙 架边柱，其只在一侧有框架梁。总连梁包含2个刚结点 个刚结点。 架边柱，其只在一侧有框架梁。总连梁包含 个刚结点。
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。
第七章筒体结构
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27.1筒体结构的类型幻灯片3一、框筒结构框筒结构是由周边密集柱和高跨比很大的窗裙梁所组成的空腹筒结构。
为了减少楼盖结构的内力和挠度，中间往往要布置一些柱子，以承受楼面竖向荷载。
幻灯片4幻灯片5二、筒中筒结构在高层建筑中，往往有一定数量的电梯间或楼体间及设备井道的墙布置成钢筋混凝土墙，它既可以承受竖向荷载，又承受水平荷载作用，楼电梯间等服务性用房常位于房屋的中部，核心筒得名。
核心筒一般不单独作为承重结构，而与其他结构组合形成新的结构型式。
当把框筒结构与核心筒结合在一起时 ，便成为筒中筒结构。
三、框架核芯筒结构筒中筒结构外部柱距较密，常常不能满足建筑设计的要求。
有时建筑布置上要求外部柱距在4~5m 或更大，这时，周边柱已不能形成筒的工作状态，而相当于空间框架的作用。
四、多重筒结构当建筑物平面尺寸很大或当内筒较小时，内外筒之间的距离较大，即楼盖结构的跨度较大，这样势必会增加楼板的厚度或楼面大梁的高度。
为降低楼盖结构的高度，可在筒中筒结构的内外筒之间增设一圈柱或剪力墙，如果将这些柱或剪力墙连接起来使之形成一个筒体的作用。
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。
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• 2. 筒中筒结构
–
–
正应力 ：外筒承担得多 － 力臂大
翼缘承担大部分弯矩 － 轴力
–
– –
角柱发挥十分重要的作用
剪力 ： 内外筒根据刚度分配 在结构的底部 ，内筒承担了大部分剪力
– 角柱发挥十分重要的作用
高层建筑与抗震设计-筒体结构
斜撑框筒
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广 东 国 际 大 厦 竖 向 刚 度 加 劲 层
实际应力分布
角柱处应力较大 翼缘框架 中部应力较小
材料力学解答
材料力学解答 腹 板 框 架 翼缘框架
腹 板 框 架
实际应力分布
荷载作用方 向
剪力 ：主要由腹板框架承担 ， 弯矩： 主要由翼缘框架承担
• 在框筒结构的底部，正应力在角柱增大，在中部逐渐减 架中梁的剪切变形和梁、柱的弯曲变形所造成的。 • 在框筒结构的顶部，角柱内的正应力反而小于翼缘框架 中柱内的正应力，这种现象称为负剪力滞后效应。 • 为减少剪力滞后的影响： - 可减小柱间距； -调整结构平面使之接近于正方形； - 加大窗裙梁的刚度；
吉隆坡双塔大厦
高度：452米 材料：钢筋混凝土
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7-1 筒体结构的布置
一、核心筒结构
• 只有中部核心筒部分将承受的竖向及水平荷载传至 基础，四周均为悬挑构件。 • 核心筒结构具有较大的抗侧刚度，且受力明确，分 析方便。 • 核心筒是一个典型的竖向悬臂构件，为静定结构， 没有多余约束，缺乏第二道防线。
– 同济大学图书馆
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长沙黄兴路综合大楼
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为避免核心筒结构具有较大的地震 反应，因此，结构布置时应该在筒壁 四周适当地布置一些结构洞，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”型的破坏形态。
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二、框筒结构
密柱深梁
水平荷载由框筒结构承担，房 屋中间的柱子仅承受竖向荷载
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•
2. 框筒结构
– 满足对空间布置的要求
– 抗侧力只考虑外框筒结构承担 – 孔洞面积不宜大于立面总面积 60 ％ – 柱轴线间距 不宜大于 4.5 m ， – 窗裙横梁高 ：0.6 － 1. 2 m – 角柱的作用 ：抗扭 抗侧 － 增加刚度
基本分体系的组合可形成多种竖向结构体系
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7-2 筒体结构在侧向力作用下的受力特点
• 材料力学中的应力分布 – 矩形 、工字形受弯构件截面的正应力分布； • 线性分布 – 距离中和轴相同距离的截面纤维应力相等。
y
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• 筒体结构的内力分配： 筒中筒结构中的实腹墙筒体具有很高的抗剪承载力； 框筒结构中由于翼缘框架参加整体抗弯，因此框筒结构具有 很大的抗弯承载力；
深圳国际贸易中心大厦底层结构内力分配
内 结构 由柱或墙肢轴力形成的整体弯 由柱或墙肢弯矩所承担的局部弯 水平剪力 距 距 力
象？对筒体结构的受力有什么影响？ ２、框筒结构中窗裙梁的设计与普通框架梁的设
计相比有何特点？
• 翼缘宽度取值 ： – 剪力墙间距 – 门窗洞间翼墙的宽度 – 剪力墙厚度 ＋ 两侧各 6 倍翼墙厚度
四者的最小值
– 剪力墙墙肢总高度的 10%
– 混凝土结构设计规范 P 142 10.5. 3
Min(b+12h, s1/2+s2/2)
h s1 s2
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矩形框筒结构等效槽形截面翼缘宽度取值
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第七章 筒体结构
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主要学习内容
7-1 7-2 7-3 7-4 筒体结构的布置 筒体结构在侧向力作用下的受力特点 筒体结构的计算方法 筒体结构的截面设计与构造要求
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内力或位移
qH 4 f (H 4 ) 8EI
Vb 非抗震设计时： As 2 f y sin V As b RE 抗震设计时： 2 f y sin
Vb 窗裙梁的剪力设计值
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4、核心筒
（1）墙肢
（2）连梁
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习
题
１、什么是剪力滞后效应？为什么会出现这种现
•建筑空间较大 ，常用于办公
楼；
•建筑和造型要求 ，柱间距较
大 ，外框架形不成筒的作用； •受力性能同框架-剪力墙结构，但 柱子比框架-剪力墙结构的少而断 面大； • 要保证内筒的抗侧刚度和结构的 抗震性能。
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五、成束筒结构
• 当建筑高度或平
面尺寸进一步加 大，以至于框筒 或筒中筒结构无 法满足抗侧刚度 要求时，可采用 成束筒结构。
面大梁加高，可 在中间加设一圈 柱子或剪力墙。 形成多重筒结构
。
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• 七. 其他
– 角部形成筒结构： • 增加结构角部 抗侧力结构刚度
• 增加结构整体抗
侧力结构刚度 – 例 ：日本新都厅
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总体结构可由竖向和水平分体系 的多种组合方法组成
q
1 M qH 2 f ( H 2 ) 2
N WH f (H )
M
H
பைடு நூலகம்
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早期筒体结构建筑
比萨斜塔 应 县 木 塔
建于1173－1370年
建于1056年
早期建筑的特点：高度低， 跨度小，承载能力低，
材料为砖石和木材。
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现代筒体 结构建筑
结构上双向刚度较大
。
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• 如内筒过大，内外筒之间的使用面积减
小，影响建筑的使用效益；
• 内筒过小，则结构的抗侧刚度变小，影 响到结构受理的合理性；
• 一般为内筒边长是外筒边长的1/3左右；
• 内筒宜贯通建筑物全高，竖向刚度宜均 匀分布。
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四、框架-核心筒结构
外框筒
内墙筒
50.4% 40.3%
2.7%
6.6%
27%
73%
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7-3 筒体结构的计算方法
1、
2、
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7-4 筒体结构的截面设计与构造要求
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1、混凝土 筒体结构应采用现浇混凝土结构，混凝土强度 等级不低于C30。 2、外框筒 可参照一般框架梁 3、窗裙梁 • 当窗裙梁的跨高比大于1时， 可采用普通配筋； • 当窗裙梁的跨高比小于1时， 可配置交叉斜筋，每 肢交叉斜筋的总面积按下时计算：
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筒可由多种截面形状组成
建筑物的 高度和重 量较小
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较高
剪力墙开洞 面积<50%
剪力墙和洞
柱和抗剪核心筒
柱框架
开孔墙或框筒
填充框架
跳层桁架+柱框架
有支撑的核心筒
井筒巨型框架
筒中筒
较 高 有支撑的框架 多层支撑核心筒框架 大型柱巨型框架 成束框筒
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– 水平力全部由框筒结构承担 – 中间部分的柱子主要承受轴向力 • － 减小楼盖的计算跨度 – 角柱 的作用 ：
• － 抗扭 、抗侧 － 增加刚度
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框筒结构外筒框距较密，常常不能满足建筑使用要求。为 扩大底层柱距，减少底层柱子数，常用巨大的拱、梁或桁架等支 撑上部的柱子。
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西尔斯大厦——1974年 建成，443m，110层 （美国芝加哥）
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加强桁架
结构平面与立面
侧向力作用下柱的轴力分布 芝加哥西尔斯大厦
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六、多重筒结构
• 当建筑平面尺寸
很大或当内筒较 小时，内外筒之 间的距离较大，
使楼板加厚或楼
– 框筒腹板框架全宽Ｂ的１/２
– 框筒翼缘框架全宽Ｌ的１/３
三者的最小值
– 框筒总高度Ｈ的 10%
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• 剪力 • 主要由腹板框架承担； • 腹板框架中部柱承担的剪力较大。
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倾 覆 力 矩 作 用 下 框 筒 的 受 力 状 态
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– 为了扩大建筑面积 ：
• 悬挑梁（桁架）－ 柱子支承在桁架上
•
•
悬挂结构
巨型 桁架
钢索
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– 同济大学图书馆
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– 同济大学图书馆
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– 同济大学图书馆
预应力桁 架
内 筒
预应力 桁架
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小，这种现象称为剪力滞后效应。这是由于腹板和翼缘框
- 控制结构的高宽比；
- 设置斜向支撑； - 设置加劲层——使框筒结构翼缘框架各柱的拉力和压力趋 于均匀，减小结构剪力滞后效应。
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平面不同长宽比时翼缘的轴力分布