第7章 筒体结构
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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。
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。
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。