筒中筒结构
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）
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
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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
浅谈筒体结构
浅谈筒体结构城规11-2 肖祎11103040228摘要：从20世纪70年代开始高层建筑进入快速发展时期，筒体结构在各类高层建筑中得到了广泛的应用。
筒体结构体系包括框筒结构、筒中筒结构、框架核芯筒结构、多重筒结构和束筒结构等。
本文就筒体结构的类型，结构布置，抗震分析做了简短介绍。
关键次：筒体，类型，布置，抗震1.关于筒体结构的选择在城市设计中可以注意到，土地越来越稀缺，面对着森林，草原，海洋等的自然景观需求，人类的数量大规模的增加，未来的建筑势必朝着高层高容积率发展。
在柯布西耶为代表的城市集中主义中可以看出他们所主张的通过提高密度的手法解决城市中心区的建筑密度。
那么，面对这样高层建筑的需求，建筑的结构选用形式就尤为重要。
在完成结构选型课程后，对应我所学的专业城市规划，我认为超高层的建筑结构形式即筒体结构，对于我的专业知识会是一个非常大的帮助，因此，在此浅谈一下我所学习到的有关筒体结构的知识。
2.诞生与发展从20世纪70年代开始高层建筑进入快速发展时期，由于常规体系(如剪力墙、框架和框架—剪力墙结构)已不能满足建筑和结构的强度、刚度和延性的要求，筒体结构随之出现。
美国的坎恩(Fazler R． Khan)第一次在框架结构中采用密柱深梁结构。
我国对框筒及筒中筒结构的研究也是从 20 世纪 70 年代开始进行，并建造一批筒中筒结构，如50 层的深圳国贸中心大厦和63 层的广州国际大厦。
近年来，由于经济实力增强和城市建设步伐的加快，出现了很多钢筋混凝土核心筒结构的超高层建筑，如上海的金茂大厦和广西南宁的地王大厦。
总之，钢筋混凝土筒体结构因其内外筒之间形成了大面积的无柱空间，从而具有很大的承载力和抗侧力刚度，以及很好的抗扭刚度。
因此，筒体结构在各类高层建筑中得到了广泛的应用。
3.各类筒体结构筒体结构体系包括框筒结构、筒中筒结构、框架核芯筒结构、多重筒结构和束筒结构等。
3.1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。
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
THANK YOU FOR WATCHING
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。
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。
Vcj
Dj V Dj
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Vcj
h 2
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。
浅谈筒中筒结构在超高层建筑中的应用
浅谈筒中筒结构在超高层建筑中的应用贾肖肖;徐凤华【摘要】高层建筑是反映城市经济繁荣的重要标志.随着社会经济的繁荣和发展,对建筑物高度的要求越来越高,对建筑物的强度和结构设计的要求也越来越高.对于筒中筒结构而言,筒中筒结构成为设计的重点.通过对已建筒中筒结构体系工程数据的收集和分析,建立了模拟500m和600m高度的计算模型,通过计算,总结了该结构的主要控制指标,为类似工程的设计提供参考.【期刊名称】《建材与装饰》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】2页(P102-103)【关键词】超高层建筑;筒中筒结构;结构体系;刚重比;模型计算【作者】贾肖肖;徐凤华【作者单位】山东科技大学山东青岛266590;山东科技大学山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TU973.17随着城市的不断发展和工程技术的进步，高层建筑和超高层建筑相继建成，是现代经济发展和科学技术进步的产物，是国家和地区经济技术发展水平的综合产物。
高层建筑的连续施工还取决于计算技术、力学分析和结构设计方法的发展和进步。
我国超高层建筑主要集中在上海和长三角、深圳、广州和珠江三角洲、北京、天津和河北。
其他地区的超高层建筑正在以无与伦比的速度增长。
因此，对于超高层建筑，其施工的主要优点是承载力强，抗震性能好，施工速度快。
此外，还应考虑地震和风荷载对水平结构安全控制能力的影响。
筒中筒结构是一种能有效抵抗大水平力的优质结构体系。
因此，对于超高层建筑，筒中筒结构可以满足这些要求。
1 筒中筒结构体系的技术特点1.1 筒中筒结构体系的特征筒中筒结构体系由内筒和外筒两层组成。
外筒可以是由密柱和深梁组成的钢框架筒体，也可以是由桁架筒体或十字柱组成的网格筒体；内筒可以是桁架筒体或钢筋混凝土墙筒体。
筒中筒结构是指具有一定刚度的刚性连接，如裙梁，布置在间距相对较近的建筑物周围（通常约4m），形成由框架组成的横向刚度较大的圆柱体；筒中筒结构是指间距相对较近的柱（U一般约4m）。
筒体结构的特点
三、简答题（每题６分，共30分）
１、简述两阶段三水准抗震设计方法。
答：我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规定：进行抗震设计的建筑，其抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理可继续使用，当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用，当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
一、名词解释
1、地震烈度：
指某一地区的地面和各类建筑物遭受一次地震影响的强弱程度。
2、抗震设防烈度：
一个地区作为抗震设防依据的地震烈度，应按国家规定权限审批或颁发的文件（图件）执行。
3、场地土的液化：
饱和的粉土或砂土，在地震时由于颗粒之间的孔隙水不可压缩而无法排出，使得孔隙水压力增大，土体颗粒的有效垂直压应力减少，颗粒局部或全部处于悬浮状态，土体的抗剪强度接近于零，呈现出液态化的现象。
４、等效剪切波速：
若计算深度范围内有多层土层，则根据计算深度范围内各土层剪切波速加权平均得到的土层剪切波速即为等效剪切波速。
5、地基土抗震承载力：
地基土抗震承载力 ，其中ζa为地基土的抗震承载力调整系数，fa为深宽修正后的地基承载力特征值。
6、场地覆盖层厚度：
我国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）定义：一般情况下，可取地面到剪切波速大于500m/s的坚硬土层或岩层顶的距离。
何谓“抗震概念设计”？“概念设计”与计算设计有何不同？
答：指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。与计算设计的不同：计算设计是通过地震作用的取值进行结构的抗震验算，而概念设计强调，在工程设计一开始，就应该把握好能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布，构件延性等几个主要方面，从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节，概念设计需要辅以必要地计算设计。
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
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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筒中筒结构由心腹筒、框筒及桁架筒组合，一般心腹筒在内，框筒或桁架筒在外，由内外筒共同抵抗水平力作用。
由剪力墙围成的筒体称为实腹筒，在实腹筒墙体上开有规则排列的窗洞形成的开孔筒体称为框筒；筒体四壁由竖杆和斜杆形成的桁架组成则称为桁架筒。
结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。
在高层建筑中，抵抗水平力是设计的主要矛盾，因此抗侧力结构体系的确定和设计成为结构设计的关键问题。
高层建筑中基本的抗侧力单元是框架、剪力墙、实腹筒（又称井筒）、框筒及支撑由这几种单元可以组成多种结构体系。
1．框架结构体系。
由梁、柱构件组成的结构称为框架。
整幢结构都由梁、柱组成就称为框架结构体系（或称纯框架结构）。
2．剪力墙结构体系。
利用建筑物墙体作为承受竖向荷载和抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。
3．框架－剪力墙结构（框架－筒体结构）体系。
在框架结构中，设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来，取长补短，共同抵抗水平荷载，这就是框架－剪力墙结构体系。
如果把剪力墙布置成筒体，可称为框架－筒体结构体系。
4．多筒体系——成束筒及巨型框架结构。
由两个以上框筒或其他筒体排列成束状，称为成束筒。
巨形框架是利用筒体作为柱子，在各筒体之间每隔数层用巨型梁相连，这样的筒体和巨型梁即形成巨型框架。
这种多筒结构可更充分发挥结构空向作用，其刚度和强度都有很大提高，可建造层数更多、高度更高的高层建筑。
定义地震烈度是指地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度。
抗震设防烈度[1]，seismic fortification intensity。
一般情况下取基本烈度。
但还须根据建筑物所在城市的大小，建筑物的类别、高度以及当地的抗震设防小区规划进行确定。
抗震设防烈度规定根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001第2.1.1条，抗震设防烈度为按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。
根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010[1]第2.1.1条，抗震设防烈度为按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。
一般情况，取50年内超越概率10%的地震烈度抗震设防烈度表本附录仅提供我国抗震设防区各县级及县级以上城镇的中心地区建筑工程抗震设计时所采用的抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分组。
注：本附录一般把“设计地震第一、二、三组”简称为“第一组、第二组、第三组”。
A.0.1 首都和直辖市1 抗震设防烈度为 8 度设计基本地震加速度值为 0.20g：北京（除昌平门头沟外的 11 个市辖区），平谷，大兴，延庆，宁河，汉沽。
2 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.15g：密云，怀柔，昌平，门头沟，天津（除汉沽、大港外的 12 个市辖区），蓟县，宝坻，静海。
3 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g：大港，上海（除金山外的 15 个市辖区），南汇，奉贤4 抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g：崇明，金山，重庆（14 个市辖区），巫山，奉节，云阳，忠县，丰都，长寿，壁山，合川，铜梁，大足，荣昌，永川，江津，綦江，南川，黔江，石柱，巫溪*注：1 首都和直辖市的全部县级及县级以上设防城镇，设计地震分组均为第一组；2 上标 * 指该城镇的中心位于本设防区和较低设防区的分界线，下同。
A.0.2 河北省1 抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g：第一组：廊坊（2 个市辖区）唐山（5 个市辖区），三河，大厂，香河，丰南，丰润，怀来，涿鹿第一组：邯郸（4 个市辖区）邯郸县，文安，任丘，河间，大城，，涿州，高碑店，涞水，固安，永清，玉田迁，安卢，龙滦县，滦南，唐海，乐亭，宣化，蔚县，阳原，成安，磁县，临漳，大名，宁晋，下花园3 抗震设防烈度为 7 度设计基本地震加速度值为 0.10g：第一组：石家庄（6 个市辖区），保定（3 个市辖区），张家口（4 个市辖区），沧州（2 个市辖区），衡水邢台（2 个市辖区），霸州，雄县，易县，沧县，张北，万全，怀安，兴隆，迁西，抚宁昌，黎青县，献县，广宗，平乡，鸡泽，隆尧，新河，曲周，肥乡，馆陶，广平，高邑，内丘，邢台县，赵县，武安，涉县，赤城，涞源，定兴，容城，徐水，安新，高阳，博野，蠡县，肃宁，深泽，安平，饶阳，魏县，藁城，栾城，晋州，深州，武强，辛集，冀州，任县，柏乡，巨鹿，南和，沙河，临城，泊头，永年，崇礼，南宫*第二组：秦皇岛（海港、北戴河），清苑，遵化，安国4 抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g：第一组：正定，围场，尚义，灵寿，无极，平山，鹿泉，井陉，元氏，南皮，吴桥，景县，东光第二组：承德（除鹰手营子外的 2 个市辖区），隆化，承德县，宽城，青龙，阜平，满城，顺平，唐县，望都，曲阳，定州，行唐，赞皇，黄骅，海兴孟村盐山，阜城，故城，清河，山海关，沽源，新乐，武邑，枣强，威县第三组：丰宁，滦平，鹰手营子，平泉，临西，邱县A.0.3 山西省1 抗震设防烈度为 8 度设计基本地震加速度值为 0.20g：第一组：太原（6 个市辖区），临汾，忻州，祁县，平遥，古县，代县，原平，定襄，阳曲，太谷，介休，灵石，汾西，霍州，洪洞，襄汾，晋中，浮山，永济，清徐2 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.15g：第一组：大同（4 个市辖区），朔州（朔城区），大同县，怀仁，浑源，广灵，应县，山阴，灵丘，繁峙，五台，古交，交城，文水，汾阳，曲沃，孝义，侯马，新绛，稷山，绛县，河津，闻喜，翼城，万荣，临猗，夏县，运城，芮城，平陆，沁源*，宁武*3 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g：第一组：长治（2 个市辖区），阳泉（3 个市辖区），长治县，阳高，天镇，左云，右玉，神池，寿阳，昔阳，安泽，乡宁，垣曲，沁水，平定，和顺，黎城，潞城，壶关第二组：平顺，榆社，武乡，娄烦，交口，隰县，蒲县，吉县，静乐，盂县，沁县，陵川，平鲁第二组：偏关，河曲，保德，兴县，临县，方山，柳林第三组：晋城，离石，左权，襄垣，屯留，长子，高平，阳城，泽州，五寨，岢岚，岚县，中阳，石楼，永和，大宁A.0.4 内蒙自治区1 抗震设防烈度为 8 度设计基本地震加速度值为 0.30g：第一组：土默特右旗，达拉特旗*2 抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g：第一组：包头（除白云矿区外的 5 个市辖区），呼和浩特（4 个市辖区），土默特左旗，乌海（3 个市辖区），杭锦后旗，磴口，宁城，托克托县。
3 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.15g：第一组：喀喇沁旗，五原，乌拉特前旗，临河，固阳，武川，凉城，和林格尔，赤峰（红山*，元宝山区）第二组：阿拉善左旗4 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g：第一组：集宁，清水河，开鲁，傲汉旗，乌特拉后旗，卓资，察右前旗，丰镇，扎兰屯，乌特拉中旗，赤峰（松山区），通辽* 第三组：东胜准格尔旗5 抗震设防烈度为6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g：第一组：满洲里，新巴尔虎右旗，莫力达瓦旗，阿荣旗，扎赉特旗，翁牛特旗，兴和，商都，察右后旗，科左中旗，科左后旗，奈曼旗，库伦旗，乌审旗，苏尼特右旗第二组：达尔罕茂明安联合旗，阿拉善右旗，鄂托克旗，鄂托克前旗，白云第三组：伊金霍洛旗，杭锦旗，四王子旗，察右中旗A.0.5 辽宁省1 抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g：普兰店，东港2 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.15g：营口（4 个市辖区），丹东（3 个市辖区），海城，大石桥，瓦房店，盖州，金州3 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g：沈阳（9 个市辖区），鞍山（4 个市辖区），大连（除金州外的 5 个市辖区），朝阳（2 个市辖区），辽阳（5 个市辖区），抚顺（除顺城外的 3 个市辖区），铁岭（2 个市辖区），盘锦（2 个市辖区），盘山，朝阳县，辽阳县，岫岩，铁岭县，凌源，北票，建平，开原，抚顺县，灯塔，台安，大洼，辽中本溪（4 个市辖区），阜新（5 个市辖区），锦州（3 个市辖区），葫芦岛（3 个市辖区），昌图，西丰，法库，彰武，铁法，阜新县，康平，新民，黑山，北宁，义县，喀喇沁，凌海，兴城，绥中，建昌，宽甸，凤城，庄河，长海，顺城注：全省县级及县级以上设防城镇的设计地震分组，除兴城、绥中、建昌、南票为第二组外，均为第一组。
A.0.6 吉林省1 抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g：前郭尔罗斯，松原2 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.15g：大安*3 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g：长春（6 个市辖区），吉林（除丰满外的 3 个市辖区），白城，乾安，舒兰，九台，永吉*4 抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g：四平（2 个市辖区），辽源（2 个市辖区），镇赉，洮南，延吉，汪清，图们，珲春，龙井，和龙，安图，蛟河，桦甸，梨树，磐石，东丰，辉南，梅河口，东辽，榆树，靖宇，抚松，长岭，通榆*，德惠，农安，伊通，公主岭，扶余，丰满注：全省县级及县级以上设防城镇，设计地震分组均为第一组。
A.0.7 黑龙江省1 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g：绥化，萝北，泰来2 抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g：哈尔滨（7 个市辖区），齐齐哈尔（7 个市辖区），大庆（5 个市辖区），鹤岗（6 个市辖区），牡丹江（4 个市辖区），鸡西（6 个市辖区），佳木斯（5 个市辖区），七台河（3 个市辖区），伊春（伊春区乌马河区），鸡东，望奎，穆棱，绥芬河，东宁，宁安，五大连池，嘉荫，汤原，桦南，桦川，依兰，勃利，通河，方正，木兰，巴彦，延寿，尚志，宾县，安达，明水，绥棱，庆安，兰西，肇东，肇州，肇源，呼兰，阿城，双城，五常，讷河，北安，甘南，富裕，龙江，黑河，青冈*，海林*注：全省县级及县级以上设防城镇，设计地震分组均为第一组。
A.0.8 江苏省1 抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.30g：第一组：宿迁，宿豫*2 抗震设防烈度为 8 度，设计基本地震加速度值为 0.20g：第一组：新沂，邳州，睢宁第一组：扬州（3 个市辖区），镇江（2 个市辖区），东海，沭阳，泗洪，江都，大丰4 抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度值为 0.10g：第一组：南京（11 个市辖区），淮安（除楚州外的 3 个市辖区），徐州（5 个市辖区），铜山，沛县，常州（4 个市辖区），泰州（2 个市辖区），赣榆，泗阳，盱眙，射阳，江浦，武进，盐城，盐都，东台，海安，姜堰，如皋，如东，扬中，仪征，兴化，高邮，六合，句容，丹阳，金坛，丹徒，溧阳，溧水，昆山，太仓第三组：连云港（4 个市辖区），灌云5 抗震设防烈度为6 度。