高层建筑结构筒体结构设计
超高层建筑的结构体系
1 回顾我们对超高层的定义进行了总结，根据CTBUH的定义，将300米以上的建筑定位为超高层建筑（Supertall），将600m以上的建筑定位超级高层建筑（M egatall）。
我们将超高层建筑结构体系主要划分为筒体结构、束筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、巨型结构、连体结构和其它一些新型结构体系等。
图1 超高层结构的体系分类我们在上一篇中着重分享了筒体（框筒、支撑筒以及斜交网格筒体）结构体系的特点及案例，在本篇中主要着重分享关于束筒和筒中筒（框筒-核心筒、支撑筒-核心筒以及斜交网格筒-核心筒）结构体系的受力特点及案例。
2束筒结构(Bundled Tube)束筒可以认为是由一组筒体组成的结构，这些筒体由共用的内筒壁相互连接以形成一个多孔的多格筒体。
在这个筒体中，水平剪力主要由平行于水平荷载方向的腹板框架来承担，而倾覆力矩则主要由垂直于水平荷载方向的翼缘框架来承担。
并且，筒体的各个筒格可在不同的高度任意截断而不削弱结构的整体性。
各个筒格所形成的封闭筒体在建筑体型收进后，仍具有较好的抗扭性能。
图2 由半圆筒体和矩形筒体组成的束筒结构束筒是在框筒的基础上发展而来。
对于框筒结构，由于剪力滞后的负面影响，较大的平面尺寸中间位置的结构不能充分参与到结构抗侧中去，这也是限制框筒结构适用高度的一个主要原因。
如果利用框筒结构来设计更高的超高层建筑，可能需要采用更小的柱距来减小剪力滞后的不利影响，例如410m高的纽约世贸中心双子塔的柱距达到了惊人的1m左右，即使这么小的柱距依然呈现出明显的剪力滞后效应。
图3 世贸中心双子塔框筒的剪力滞后效应提出筒体结构体系的Fazlur博士在指导学生的论文时发现，如果利用通长的剪力墙将框筒长边一分为三时，由于隔板剪力墙的协同作用，大尺寸筒体的剪力滞后效应明显降低了，其抗侧刚度也可以得到大幅提升。
图4 束筒结构的原型如果横隔剪力墙可以有效降低长边的剪力滞后效应，那么对于大尺寸的框筒结构，在两个方向都引入横隔剪力墙，必然可以提高大尺寸框筒的整体空间作用。
高层建筑结构设计-作业及解答
高层建筑结构设计-作业及解答练习1、某高层建筑筒体结构，其质量和刚度沿高度分布比较均匀，建筑平面尺寸为40mx40m的方形，地面以上高度为150m，地下埋置深度为13m。
已知（100年一遇）基本风压为0.40kn/m2，建筑场地位于大城市市区，已计算求得作用于突出屋面塔楼上的风荷载标准值为1050kn，结构的基本自振周期为T1=2.45s。
为简化计算，将建筑物沿高度划分为五个区段，每个区段为30m，并近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值，计算在风荷载作用下结构底部的剪力标准值和基础地面的弯矩标准值。
（另附图）突出屋面塔楼风向习题1图解：（1）体型系数：?s1=0.8 ?s2=0.5 ?s=0.8+0.5=1.3（2）风震系数：地面粗糙度为D类， ?0T12=0.4X2.452=2.401KN.S2由 0.32x?0T12=0.32x2.401=0.768 查表3-3得脉动增大系数 ?=1.414 由 H/B=150/40=3.75 查表3-4得脉动影响系数 ?=0.505?z?1??z??HH11=1+Zxx1.414x0.505=1+Zxx0.714 ?zH?ZH?Z(3)风荷载计算：面风载标准值： wzk??z?z?s?0=0.4x1.30x?z?z KN/M2线风载标准值： qz?40wzk=40 x 0.4 x1.30x?z?z KN/M集中分布风载标准值：pz?30qz=30x40 x 0.4 x1.30x?z?z KN区段 ?i Hi/H ?Z ?Z Wzkqz pz （kn/m2） (kn/m) (kn) 突出屋面 135 105 75 45 15 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 1.508 1.304 1.065 0.785 0.620 1.426 1.383 1.3351.273 1.115 1.118 0.938 0.739 0.52 0.359 37.52 29.560 20.80 14.36 1050 5 4 32 1 44.720 1341.60 1125.60 886.80 624.0 430.80 V标=?pz+1050=5458.80knM标=?pzHz=430.80x28+624.0x58+886.80x88+1125.60x118+1341.60x148++1050x163=628820.40kn.m2、某10层钢筋混凝土框架-剪力墙结构,其质量和刚度沿高度分布比较均匀，抗震等级为8度，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类，已知结构的基本自振周期T1=0.95s，各层重力荷载代表值如图所示，采用底部剪力法计算结构的底部总水平地震作用和各层水平地震作用。
高层建筑结构--筒体结构
高层建筑结构--筒体结构高层建筑结构--筒体结构1. 筒体结构概述1.1 定义筒体结构是指高层建筑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，可以有效抵抗风荷载和地震力；- 建筑空间布局自由度高，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筑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筑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。
高层建筑结构设计 第八章 筒体结构
于10，宜采用预应力混凝土楼盖，必要时可增设内柱。
(6)框筒结构因建筑功能需要，在底层要求加大柱距，此时必
须布置转换结构，其功能是将上部柱荷载传至下部大柱距的
柱子上。一般内筒应一直贯通到基础底板。
(7) 楼盖构件的高度不宜太大，尽量减小楼盖构件与柱之间的
弯矩传递，楼盖做成平板或密助楼盖或预应力楼盖。采用钢
轴力，当重力荷载不足时角柱将承受拉力。
2.1 结构布置
第8章 筒体结构设计
(5)筒中筒结构的内筒宜居中，面积不宜太小，其边长可取高
度的1/12~1/15，也可取外筒边长的1/2~1/3，其高宽比一般约
为12，不宜大于15。内筒应贯通全高，竖向刚度均匀变化；
内筒与外筒间距，非抗震设计时宜大于12，抗震设计时宜大
楼盖时可将楼板梁与柱的连接处理成铰接；框筒或束筒结构
可设置内柱，以减小楼盖梁的跨度，内柱只承受坚向荷载而
不参与抵抗水平荷载。
2.1 结构布置
第8章 筒体结构设计 采用普通梁板体系时，楼面梁的布置方式一般沿内、外筒单 向布置。外端与框筒柱一一对应；内端支承在内筒墙上，最 好在平面外有墙相接，以增强内筒在支承处的平面外抵抗 力；角区楼板的布置，宜使角柱承受较大竖向荷载，以平衡 角柱中的拉力双向受力。典型布置如图。
(4)柱截面宜做成正方形、矩形或 T 形。
若为矩形截面，截面长边应与腹板框架方向一致。
角部是联系两个方向协同工作的重要部位，受力大，通常 采取加强措施；内筒角部可采用局部加厚等措施，外筒可 加大角柱截面，以承受较大的轴力，减小压缩变形；角柱 面积宜取中柱面积的1~2倍。
角柱面积过大，会加大剪力滞后现象，使角柱产生过大的
第8章 筒体结构设计
高层建筑结构设计
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
9、筒体结构
2）高位转换层的限制
底层大空间部分框支剪力墙结构，在地面以上的层数需符合下列规定： 8度不超过3层；7度不超过5层； 框架—筒体和筒中筒结构，转换层的层数可适当增加。
3）底部转换层的墙厚及刚度要求
hw/bw<3时宜按框架柱设计。
三、内力分布和变形特征 1. 核心筒是主要的抗侧力结构，通过楼板与外框架共同作用； 2. 大部分水平剪力由核心筒承担，倾覆力矩也承担50%以上； 3. 变形特征基本上同框架——剪力墙结构，属弯剪型特性。
§9-2 筒中筒结构
一、主要优缺点
1. 整体刚度大，稳定性好，可用于较高 的高层建筑；
2. 结构布置
1）加强层的位置和数量宜经优化比较后确定；
设置1个加强层时，其位置可在0.6H附近； 设置2个加强层时，其位置可在顶层和0.5H附近； 设置多个加强层时，其位置宜沿竖向从顶层向下均匀布置。
2）水平伸臂构件与核心筒及周边框架柱的连接位置
宜与贯通核心筒的主要剪力墙相连，如核心筒角部、T形节点处； 水平伸臂外端应与周边框架柱直接相连，节点宜为铰接或半刚接。
1. 结构布置 1）连体结构的各自独立部分宜有相近体型、平面和侧向刚度； 2）7度8度抗震结构，层数和侧向刚度相差悬殊的建筑不宜连体； 3）连接体结构与主体结构宜采用刚接连接。
2. 内力分布和变形特性 1）8度抗震时，连接体应考虑竖向地震作用； 2）应考虑复杂的耦连振动和扭转效应； 3）常形成超长结构，应考虑温度应力的影响。
角柱使腹板框架柱的轴向 变形传递到翼板框架上， 故角柱可用一个只传递剪 力，但不传递弯矩和轴力 的虚拟构件来表示
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
高层办公楼核心筒设计
加强建筑维护结构的保温隔热性能，减少冷热损失，提高建筑能效。同 时，定期进行能耗监测和审计，发现问题及时整改，确保节能效果的可 持续性。
05
核心筒的安全设计
防火安全设计
防火墙设置
在核心筒内设置防火墙，将不同防火分区间进行 分隔，以防止火势蔓延。
节能设计
考虑空调和通风系统的节能设计， 如采用变频技术、空气源热泵等节 能技术，降低能耗和运行成本。
04
核心筒的节能设计
节能建筑设计标准
建筑节能设计应遵循国家和地方的相关标准，如《公共建筑节能设计标准》、《 绿色建筑评价标准》等，确保建筑在规划、设计、施工和运营等全过程中达到节 能要求。
在高层办公楼核心筒设计中，应充分考虑建筑所在地的气候、环境等因素，合理 利用自然条件，如风能、太阳能等，降低建筑能耗。
考虑卫生间的清洁和维护，合理设置 清洁用具和通风设施，保持卫生间整 洁卫生。
卫生间设施
提供齐全的卫生设施，如洗手盆、马 桶、淋浴等，确保使用舒适性和便利 性。
空调和通风设计
空调系统
选择适合高层办公楼的空调系统， 如中央空调或分体式空调，确保 室内温度适宜。
通风系统
设计合理的通风系统，确保室内空 气流通，提供新鲜空气和降低室内 污染物浓度。
案例三：某高层办公楼的防震安全设计
总结词
抗震减灾，保障生命安全
详细描述
该高层办公楼的防震安全设计遵循“抗震减灾”的原则，通 过采用符合抗震要求的建筑结构、加强建筑构件连接、设置 减震隔震装置等方式，提高建筑的抗震性能，减少地震对建 筑的破坏，保障人员生命安全。
THANKS
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。
高层建筑结构--筒体结构
。
高层建筑结构设计
筒体结构
• 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 受力的合理性； • 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。
高层建筑结构设计
筒体结构
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
h s1 s2
高层建筑结构设计
筒体结构
矩形框筒结构等效槽形截面翼缘宽度取值
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
Байду номын сангаас
框筒总高度Ｈ的 10%
高层建筑结构设计
筒体结构
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。
高层建筑结构设计
筒体结构
倾 覆 力 矩 作 用 下 框 筒 的 受 力 状 态
高层建筑结构设计
筒体结构
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 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 。
高层建筑结构设计
筒体结构
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
高层建筑结构设计
筒体结构
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
高层建筑结构设计
筒体结构
四、框架-核心筒结构
• 建筑空间较大 ，常用于办公楼；
高层建筑结构设计-核心筒
高层建筑结构设计-核心筒高层建筑结构设计核心筒在现代城市的天际线中，高层建筑如同一颗颗璀璨的明珠，展现着人类建筑技术的伟大成就。
而在高层建筑的结构设计中，核心筒扮演着至关重要的角色。
它就像是建筑的“脊梁”，为整个建筑提供了稳定的支撑和高效的功能布局。
核心筒，简单来说，是位于高层建筑中心部分的一个竖向筒体结构。
它通常由混凝土或钢结构制成，包含了电梯井、楼梯间、通风井、管道井等垂直交通和设备空间。
从结构功能的角度来看，核心筒具有多项重要作用。
首先，它为高层建筑提供了主要的抗侧力体系。
在风荷载和地震作用下，核心筒能够有效地抵抗水平力，保证建筑的稳定性和安全性。
其坚实的墙体和紧密的结构布局，使得建筑能够承受来自各个方向的外力冲击。
其次，核心筒对于建筑的竖向承载也起到了关键作用。
它承担着上部楼层的重量，并将其传递到基础，确保建筑在重力作用下不会发生变形或坍塌。
在建筑功能方面，核心筒的存在使得建筑内部的交通流线更加便捷和高效。
电梯和楼梯集中在核心筒内，方便了人员的上下通行。
同时，管道井等设备空间的集中布置，也便于维护和管理，减少了对使用空间的干扰。
然而，核心筒的设计并非一帆风顺，面临着诸多挑战。
其一，由于核心筒在建筑中的核心位置，其尺寸和形状的选择会对建筑的使用面积和空间布局产生重要影响。
过大的核心筒会减少可出租或可使用的面积，而过小的核心筒则可能无法满足结构和功能的要求。
因此，在设计过程中，需要在结构稳定性和使用效率之间找到一个最佳平衡点。
其二，核心筒与周边框架结构的协同工作也是一个关键问题。
在水平力作用下，核心筒和框架之间的变形协调直接关系到整个结构的性能。
如果两者之间的协同工作不理想，可能会导致局部构件受力过大，从而影响建筑的安全性。
为了解决这些问题，设计师们需要运用丰富的专业知识和创新的思维。
在确定核心筒的尺寸和形状时，会充分考虑建筑的高度、使用功能、地理环境等因素。
通过精确的计算和模拟分析，来优化核心筒的结构布置。
框架—核心筒高楼层结构设计要点分析
框架—核心筒高楼层结构设计要点分析前言我国是一个人口大国，随着城市化进程，大部分人集中到了城市，高层住宅随之兴起，开发商在满足规划和规范前提下为了利用有限的土地建出更多住宅面积取得更好的经济效益，也会考虑建造超高层住宅，尤其在一些城中村改造项目、地标性项目、繁华地段等。
框架-核心筒是超高层项目常用的一种结构形式，在商住楼设计中可以为底部商业提供足够的使用空间，也可以为地下室提供更多的停车空间，同时上部住宅可变空间也得到改善。
国内外广泛的工程设计实践或研究成果表明，框架-核心筒结构形式适用高度可达200米。
本文主要以8度抗震设防烈度区、Ⅲ类场地条件为设计背景进行分析。
《高层建筑混凝土结构技术规程》[1]（JGJ3-2010）（以下简称《高规》）中3.3.1条规定：8度（0.2g）B级高度框架-核心筒最大适用高度为140m。
框架-核心筒结构，核心筒作为第一道防线，要求核心筒必须作为一个独立的悬臂筒体结构体系，可以分担绝大部分的剪力（一般可接近90%）和大部分的倾覆弯矩（一般>60%），外框架虽作为第二道防线，但要保证能承担一部分的剪力和相当部分的倾覆弯矩，所以《高规》规定框架承担的地震总剪力Vf≥0.2 V0（V0结构底部总剪），不满足应进行调整，使其不小于力0.2V0和1.5Vf，max （Vf，max为框架部分楼层地震剪力标准值中最大值）两者的较小值。
目前框架-核心筒结构震害资料较少，破坏模型并不熟悉。
中国建筑科学研究院做过缩尺比例1：10实体结构试验，罕遇地震下模型最终破坏形式为倾覆破坏，主要为混凝土核心筒根部被拉开，框架柱拉断。
用软件进行罕遇地震下分析，主要破坏模式也是倾覆破坏，其中性能较好的破坏模式是核心筒破坏先于框架柱的破坏。
本文以一高烈度不利场地的框架-核心筒结构的抗震设计为例，从安全经济角度出发，分析基础选型、结构选型、结构的破坏模式，采取一些加强措施，以达到预定的性能目标，为工程设计提供参考。
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
高层建筑结构设计知识点
高层建筑结构设计知识点随着城市的发展和人口的增长，高层建筑如雨后春笋般涌现。
高层建筑结构设计是一项复杂而关键的工作，它不仅要确保建筑的安全性和稳定性，还要满足使用功能和美观的要求。
下面让我们来了解一些高层建筑结构设计的重要知识点。
一、结构体系的选择高层建筑的结构体系多种多样，常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构由梁和柱组成，具有较好的空间灵活性，但抗侧刚度相对较小，适用于层数较低的建筑。
剪力墙结构则依靠墙体来抵抗水平荷载，其抗侧刚度大，但空间布置不够灵活。
框架剪力墙结构结合了框架和剪力墙的优点，既能提供较大的空间，又具有较好的抗侧性能，是许多高层建筑常用的结构形式。
筒体结构包括框筒、筒中筒等，具有很强的抗侧能力，适用于超高层建筑。
在选择结构体系时，需要综合考虑建筑的高度、功能、抗震要求、经济因素等。
例如，对于高度较高、抗震要求严格的建筑，筒体结构可能是更合适的选择；而对于商业建筑，需要较大的空间灵活性，框架剪力墙结构可能更能满足需求。
二、风荷载和地震作用风荷载和地震作用是高层建筑结构设计中必须考虑的重要水平荷载。
风荷载的大小与建筑的高度、体型、地理位置等因素有关。
高层建筑由于高度较大，风荷载对其影响较为显著。
在设计时，需要通过风洞试验或规范中的计算方法确定风荷载的大小和分布，并采取相应的抗风措施，如增加结构的刚度、设置抗风构件等。
地震作用是另一个不可忽视的因素。
地震的发生具有不确定性和随机性，因此在设计时需要根据建筑所在地区的抗震设防烈度、场地类别等进行抗震计算和设计。
通常采用反应谱法或时程分析法来计算地震作用，并通过合理的结构布置和抗震构造措施来提高结构的抗震性能。
三、结构分析方法在高层建筑结构设计中，常用的结构分析方法包括静力分析和动力分析。
静力分析是最基本的分析方法，用于计算结构在恒载、活载和风荷载等作用下的内力和变形。
常见的静力分析方法有分层法、D 值法等。
高层建筑结构第8章筒体结构
第8章
筒体结构设计
8.3.1等效槽型截面法
用于初步设计时的大致估算。 为粗略估算剪力滞后的影响，与剪力墙 结构一样，引进“等效翼缘宽度”概念：
等效槽形翼缘宽度bf=bfl+bf2≤min( B/2，H/10); 选定bf后，框筒梁、柱内力可按材料力学方法 估算，结果偏安全；
估算方法
★腹 框 柱轴力
1/4框架结构的内力与位移；
★进一步，利用对称、反对称的关系
¼ 筒体
求解整个框筒结构的内力和位移；
边界条件
★腹板框架中节点：水平有位移、无约束，竖向无位移、
' ' 有约束或者该处 Ac ，该柱 Ac , Ic Ic / 2 ；
★翼缘框架中节点：水平位移及转角为0， ' ' A , I 可用竖向支座表示；或者该柱取 c c Ic / 2 ； ★框筒结构的角柱（翼框与腹框共有）可一分为二，若 翼缘部分截面特性为Ac1、Ic1，腹板部分为Ac2、Ic2，则有
框 架 和 空 腹 筒 体
空腹筒体布置在房屋的外围， 框架布置在中间
第8章
筒体结构设计
第8章
筒体结构设计
第8章
筒体结构设计
• 框架—筒体结构体系 南京金陵饭店 37层，108米，框架-筒体 结构，1983年建成。
第8章
筒体结构设计
广州中信大厦 37层，322米高，97年建成
第8章
筒体结构设计
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。
第8章
特点：
筒体结构设计
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；
钢筋混凝土高层建筑筒体结构设计规程
钢筋混凝土高层建筑筒体结构设计规程
钢筋混凝土高层建筑筒体结构设计规程是指钢筋混凝土高层建筑中，筒体结构的设计规则和标准。
其主要内容包括以下几个方面：
1. 筒体结构类型：钢筋混凝土高层建筑筒体结构有多种类型，如圆形、方形、多边形等。
该规程会对各种类型进行详细介绍，同时对各种类型结构的特点和适用范围做出说明。
2. 筒体结构设计方法：该规程介绍了钢筋混凝土高层建筑筒体结构的设计方法，包括结构原理分析、受力分析、构造设计等。
3. 筒体结构计算及验算：该规程详细介绍了钢筋混凝土高层建筑筒体结构的计算方法，包括截面设计、轴向受力计算、弯曲及剪切受力计算等。
同时，规程对结构验算和安全系数的计算也做了详细说明。
4. 抗震设计：该规程会对钢筋混凝土高层建筑筒体结构的抗震设计做出详细解释，包括抗震设防烈度、地震力计算、满足抗震要求的设计加强措施等。
5. 施工与质量控制：该规程会对钢筋混凝土高层建筑筒体结构的施工过程进行安排，以确保施工的安全和质量。
规程还会对各个施工阶段的质量控制进行详细介绍。
总之，钢筋混凝土高层建筑筒体结构设计规程是高层建筑筒体结构设计中不可或缺的重要参考文献，对于确保高层建筑结构的设计、建设和质量的安全具有重要意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
若干片框架；将实腹墙筒体划分为平面剪力墙每侧翼缘的有效宽度
按规定取值。
7.4 筒体结构主要构造要求
7.4.1 一般要求
（1） 筒体结构的混凝土强度等级不宜低于C30； （2）筒中筒结构的高度不宜低于60m，高宽比不应小于3； （3）当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁等构件，为确
WUTP
第7章 筒体结构设计
7．1 7．2 7．3 7. 4
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 筒体结构的截面设计及构造要求
退出本章
7.1 筒体结构的布置
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。
核心筒 （1）核心筒是框架-筒体结构的主要抗侧力结构，筒体应 尽量贯通建筑物全高，并要求具有较大的侧向刚度。 一般情况，当核心筒的宽度小于其总高的1/12时。框架 -筒体结构之筒体应具有良好的整体性，并满足相应要 求。当外框架范围内设置角筒、剪力墙或增强结构整 体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。
7.1.1 筒体结构概念
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。
7.2 侧向力作用下的受力特点
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。如图所示。
• 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。
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
具有较大的抗弯刚 度EI，它比单片剪力 墙的抗弯刚度要大得 多。在水平荷载作用 下，腹板墙体主要承 担水平剪力，翼缘墙 体承担弯矩。由于翼 缘墙体有较大的截面 抗拉、抗压，力臂接 近于墙间距离B。
（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，当不可避免时，筒角内 壁至洞口应保持一段距离，以便设置边缘构件，其值 不应小于500mm和开洞墙的厚度。
7.4.2 框架-核心筒体结构的构造要求
（3）核心筒外墙的截面厚度不应小于层高的1/20及200mm ，对于一、二级抗震设计的底部加强部位不宜小于层高的 1/20及200mm，当厚度不能满足上述要求时，应验算稳 定性。必要时可增设扶壁柱或扶壁墙。
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。
（a）图为最一般的类型——筒中筒结构，它由中央剪力墙 内筒和周边外框筒组成 。 （b）框架-核心筒 （c）框筒结构 （d）多重筒 （e）成束筒 （f）多筒
7.1.1 筒体结构概念
7.1.1 筒体结构概念
3 . 筒体结构的筒体分为： （1）剪力墙围成的薄壁筒； （2）由密柱框架或壁式框架围成的框筒。 实例
保转换梁刚度和强度，转换梁的高跨比不宜小于1/6。 （4）筒体结构的楼盖外角宜设置双层双向钢筋，单层单向
配筋率不宜小于0.3%，钢筋直径不应小于8mm，间距不 应大于150mm，双层双向筋的配置范围不宜小于外框架 （或外筒）至内筒外墙中距的1/3和3m。
筒体结构简介
7.4.2 框架-核心筒体结构的构造要求
7.4.3 筒中筒结构的构造要求
• 3 . 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。
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
• 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。
• 而框筒则不再保持平截面变形，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。
• 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。
• 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。
7.1.1 筒体结构概念
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。
（4） 在满足承载力要求，以及轴压比限值（仅对抗震设计 的底部加强部位）时，核心筒内墙可适当减薄，但不得小 于160mm。
（5） 抗震设计时，核心筒的连梁宜通过配置交叉暗撑、设 水平缝或减小梁截面高宽比等措施来提高连梁的延性。框 架-筒体结构的周边柱间必须设置框架梁。
7.4.3 筒中筒结构的构造要求
7.3 筒体结构的计算方法
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
• 1 . 在相同的水平荷载作用下，以圆形的侧向刚度和受力 性能最佳，矩形最差；正三角形的结构性能也较差，应通 过切角使其成为六边形来改善外框筒的剪力滞后现象，提 高结构的空间作用。
• 2 . 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。筒中筒矩形平面的长宽比不宜 大于2。