高层建筑结构7筒体结构设计

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。

《高层建筑混凝土结构技术规程》修订简介徐永基中国建筑西北设计研究院二○一○年九月《高层建筑混凝土结构技术规程》修订简介依照原建设部建标（2006）77号文《关于印发〈工程建设标准规范制定、修订打算（第一批）〉的通知》的要求，规程编制组经广泛调研、总结工作经验、地震震害经验和研究成果，参考有关国际标准和国外先进标准，在广泛征求意见的基础上，对本规程进行了修订。

本规程包括13章，6个附录，13章为：1、总则；2、术语和符号；3、结构设计差不多规定；4、荷载和地震作用；5、结构计算分析；6、框架结构设计；7、剪力墙结构设计；8、框架—剪力墙结构设计；9、筒体结构设计；10、复杂高层建筑结构设计；11、混合结构设计；12、地下室和基础设计；13、高层建筑结构施工。

共有三十一条强制性条文，即：3.8.1条；3.9.1条；3.9.3条；3.9.4条；4.2.2条；4.3.1条；4.3.2条；4.3.12条；4.3.16条；5.4.4条；5.6.1条；5.6.2条；5.6.3条；5.6.4条；6.1.6条；6.3.2条；6.4.3条；7.2.17条；8.1.5条；8.2.1条；9.2.3条；9.3.7条；10.1.2条；10.2.7条；10.2.10条；10.2.19条；10.3.3条；10.4.4条；10.5.2条；10.5.6条；11.1.4条。

本规程要紧的修订内容为：1、修改了适用范围。

2、修改、补充了结构平面和立面规则性有关规定。

3、调整了部分结构最大适用高度，增加了8度（0.3g）抗震设防区房屋最大适用高度规定。

4、增加了结构抗震性能设计差不多方法及抗震连续倒塌设计差不多要求。

5、修改、补充了房屋舒适度设计规定。

6、修改、补充了风荷载及地震作用有关内容。

7、调整了“强柱弱梁、强剪弱弯”及部分构件内力调整系数。

8、修改、补充了框架、剪力墙（含短肢剪力墙）、框架—剪力墙、筒体结构的有关规定。

9、修改、补充了复杂高层建筑结构的有关规定。

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。

高层建筑复习题及答案1、我国将高度超过_____以上的建筑定义为超高层建筑。

（）A 、80m ;B、100m;(正确答案)C 、150m;D、 200m答案解析：我国将10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其它高层民用建筑定义为高层;将高度超过100m以上的建筑定义为超高层建筑2、埃菲称铁塔采用的技术包括_____。

（）A 电梯 ;(正确答案)B 压型钢板组合楼板;C 粘弹性阻尼器;D 风洞试验。

答案解析：1889年，巴黎埃菲称铁塔建成，是钢结构和电梯的结合，对高层建筑的发展有很大的推动作用。

3、目前世界上最高的建筑是_____。

（）A 101大厦;B 哈利法塔;(正确答案)C 上海环球金融中心;D 金贸大厦。

答案解析：台北101大楼总高度509米;哈利法塔总高度828米;上海环球金融中心总高度492米;金茂大厦421米4、下面哪种材料属于强度高，韧性大，易于加工，施工方便，工期短，结构断面小，自重轻，抗震性能好，造价高，耐火性能差? （）A 砌体;B 混凝土;C 钢;(正确答案)D 木材。

答案解析：钢结构:钢材强度高，韧性大，易于加工，施工方便，工期短，结构断面小，自重轻，抗震性能好，造价高，耐火性能差。

5、减少建筑在地震下破坏的技术包括? （）A 隔震;(正确答案)B 减震;(正确答案)C 耗能支撑;(正确答案)D采用砖混结构。

答案解析：隔震、耗能减震技术的应用将得到发展:被动减震及主动减震;被动耗能减震有耗能支撑，带竖缝耗能剪力墙、被动调谐质量阻尼器、油阻尼器。

主动减震则是计算机控制的，由各种作动器的调谐质量阻尼器对结构进行主动控制或混合控制的各种作用过程。

第二章:高层建筑结构体系与结构布置1、随着建筑高度的增加，下列哪一项增大最快? （）A 底层柱轴力;B 底层柱剪力;C 建筑顶点挠度;(正确答案)D 底层柱弯矩。

答案解析：N=∑N、V=qH、M=1/2qH2、f=qH4/8EI2、框架结构的缺点是____? （）A 空间布置灵活;B 整体性、抗震性能好;C 结构自重小;D 抗侧刚度比剪力墙的小。

筒体结构设计筒体结构设计9.1⼀般规定9.1.1 本章适⽤于钢筋混凝⼟框架-核⼼筒结构和筒中筒结构，其他类型的筒体结构可参照使⽤。

筒体结构各种构件的截⾯设计和构造措施除应遵守本章规定外，尚应符合本规程第6~8章的有关规定。

9.1.2 对⾼度不超过60m的框架-核⼼筒结构，可按框架-剪⼒墙结构设计。

9.1.3 当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁等构件。

转换构件的结构设计应符合本规程第10章（复杂⾼层建筑结构设计）的有关规定。

9.1.4 筒体架构的楼盖外⾓宜设置双层双向钢筋（图9.1.4/p103），单层单向配筋率不宜⼩于0.3%，钢筋的直径不应⼩于8mm，间距不应⼤于150mm，配筋范围不宜⼩于外框架（或外筒）⾄内筒外墙中距的1/3和3m。

9.1.5 核⼼筒或内筒的外墙与外框架柱间的中距，⾮抗震设计⼤于15m、抗震设计⼤于12m时，宜采取增设内柱等措施。

9.1.6 核⼼筒或内筒中剪⼒墙截⾯形状宜简单；截⾯形状复杂的墙体可按应⼒进⾏截⾯设计校核。

9.1.7 筒体结构核⼼筒或内筒设计应符合下列规定：1.墙肢宜均匀、对称布置；2.筒体⾓部附近不宜开洞，当不可避免时，筒体内壁⾄洞⼝的距离不应⼩于500mm和开洞墙截⾯厚度的较⼤值；3.筒体墙应按本规程附录D验算墙体稳定（p175），且外墙厚度不应⼩于200mm，内墙厚度不应⼩于160mm，必要时可设置扶壁柱或扶壁墙；4.筒体墙的⽔平、竖向配筋不应⼩于两排，其最⼩配筋率应符合本规程第7.2.17条的规定（⼀、⼆、三级均不应⼩于0.25%，四级、⾮抗震均不应⼩于0.20%）；5.抗震设计时，核⼼筒、内筒的连梁宜配置对⾓斜向钢筋或交叉暗撑；6.筒体墙的加强部位⾼度、轴压⽐限值、边缘构件设置以及截⾯设置，应符合本规程第7章的有关规定。

对⾓斜向钢筋或交叉暗撑9.1.8 核⼼筒或内筒的外墙不宜在⽔平⽅向连续开动，洞间墙肢的截⾯⾼度不宜⼩于1.2m；当洞间墙肢的截⾯⾼度与厚度之⽐⼩于⼩于4时，宜按框架柱进⾏截⾯设计。