第七章筒体结构设计简介B
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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。
筒体结构设计
n 1,0T0 n 1,1T1
n 1, P
式中，jP为外扭矩作用下外筒在j层处的扭转角；ji为内、外 筒在i层处作用有单位扭矩时，j层处的扭转角。
解上述方程组，求出Tj后，即可分别对内、外筒进行内力和 位移计算。
四、筒体结构截面设计与构造要求
外框筒 27% 内筒 73%
(四)框架-筒体结构（图2a）
受力接近于框架-剪力墙结构。
(五)成束筒（图2b）
截面应力分布大体上与整体 截面筒体相似，但在隔板处 有剪力滞后现象。它的受力 比同样平面尺寸的单个框筒 要均匀一些。
(a)
(b) 图2
二、结构布置
（一）筒中筒结构布置
1.平面形状：宜为圆形、正多边形、椭圆形或矩形等，矩 形平面的长宽比不宜大于2。 2.高宽比：H/B宜大于4，不应小于3。 3.框筒开孔：开孔率不宜大于60%。 4.洞口形状：洞口高宽比宜与框筒梁柱轴线网格高宽比相似。 5.柱距：框筒柱距为2.0～3.0m，不宜大于4m。 6.柱截面：扁柱，高宽比约为4。角柱截面面积一般可取为 中柱截面面积的1～2倍。 7.裙梁截面：扁而高梁，h=600～1500，梁宽等于墙厚，一 般不小于250mm。 8.内筒尺寸：内筒的边长可为高度的1/12～1/15。
（a） （b）
c
Px
Px 2b Py 2c T
图8
当考虑整个框筒结构时，各楼层处在扭矩｛T｝作用下，产生的扭转角 ｛ ｝、侧向位移｛ x｝ 和｛ y｝以及两个方向框架承担的水平剪力 ｛Px｝和｛Py｝之间的关系为：
2bPx 2c Py T
框架的水平剪力和水平位移间的关系为：
（一）外框筒梁和内筒连梁应符合以下要求：
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
第七章筒体结构设计
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。
（3）核芯筒外墙的截面厚度不应小于层高的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。
（4） 在满足承载力要求，以及轴压比限值时，核芯筒内墙
可适当减薄，但不得小于160mm。
（5） 抗震设计时，核芯筒的连梁宜通过配置交叉暗撑或减 小梁截面高宽比等措施来提高连梁的延性。
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。
7.1 筒体结构的布置
筒体结构的类型
（1）核芯筒结构 （2）框筒结构 （3）筒中筒结构 （4）框架-核芯筒结构 （5）成束筒结构 （6）多重筒结构
承担。每肢交叉斜筋的总面积为：
无地震作用组合时：
Vb As 2f y sin
REVb
有地震作用组合时： As 2ຫໍສະໝຸດ f y sin 梁设置交叉暗撑
la1 la （非抗震设计）
la1 1.15la （抗震设计）
7.5.3 核芯筒
（1）核芯筒是框架-筒体结构的主要抗侧力结构，筒体应
7.5 筒体结构主要构造要求
7.5.1 混凝土
筒体结构应采用现浇钢筋混凝土结构，混凝土强度等级不宜 低于C30。
7.5.2 外框筒
（1）外框筒梁和内筒连梁的截面尺寸应符合以下要求： （a）无地震作用组合
Vb 0.25 c bb hb0 f c
Vb 1
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
7. 筒体结构设计
7.3 筒体结构的受力和变形特点
筒体结构是空间整体工作的，如同一个竖向悬臂箱形梁 竖向悬臂箱形梁。 筒体结构是空间整体工作的，如同一个竖向悬臂箱形梁。 在侧向力作用下，框筒结构的受力相似于薄壁箱形结构。 在侧向力作用下，框筒结构的受力相似于薄壁箱形结构。 薄壁箱形结构受力特点：当侧向力作用时， 薄壁箱形结构受力特点 ： 当侧向力作用时 ， 箱形结构截面内 正应力均呈线性分布。 的正应力均呈线性分布。 框筒结构受力特点：但当侧向力作用时， 框筒结构受力特点：但当侧向力作用时，框筒底部柱内正应 力沿框筒水平截顶的分布不是呈线性关系，而是呈曲线分布 呈曲线分布。 力沿框筒水平截顶的分布不是呈线性关系，而是呈曲线分布。
7.2 几种主要筒体结构形式及布置
（2）框筒结构
“ 密 柱 深 梁 ” ： 柱 距 较 密 （ 一 般 为 2.0 ～ 3.0m ， 不 宜 大 于 4.5m），窗裙梁深（截面高度为 ～1.2m） ） 窗裙梁深（截面高度为0.6～ ） 当框筒单独作为承重结构时，一般在中间布置柱子， 当框筒单独作为承重结构时 ， 一般在中间布置柱子 ， 承受竖 向荷载，以减少楼盖结构跨度，水平力全部由框筒结构承受。 向荷载，以减少楼盖结构跨度，水平力全部由框筒结构承受。 房屋中柱仅承受竖向荷载， 房屋中柱仅承受竖向荷载，由这些柱子形成的框架结构对抵 抗侧向力的作用很小，可忽赂不计。 抗侧向力的作用很小，可忽赂不计。 整个结构的高宽比宜大于3，结构平面的长宽比不宜大于 。 整个结构的高宽比宜大于 ，结构平面的长宽比不宜大于2。
7.2 几种主要筒体结构形式及布置
（5）成束筒结构
当建筑物高度或其平面尺寸进一步加大， 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， 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(也称组合筒或模数筒 。 也称组合筒或模数筒)。 也称组合筒或模数筒 由于中间密柱框架的作用， 由于中间密柱框架的作用，可以有效地减少外筒翼缘 框架的剪力滞后效应 剪力滞后效应， 框架的剪力滞后效应，使冀缘框架柱子充分发挥作用。
7 筒体结构设计
第 7章 筒体结构设计
高层建筑结构设计
第 7 章 筒体结构设计
标 题
第 7章 筒体结构设计
通过本章学习，了解结构按空间结构和平面结构简化计算的原则和区别， 了解框筒、筒中筒结构的特点和布置要点，知道框筒以及筒中筒结构的计 算方法。
7.1 平面结构与空间结构简述 7.2 框筒与筒中筒结构特点及布置要求
平面框架及空间框架示意
第 7章 筒体结构设计
从力学上说，平面结构应是假定该片结构只是在y方向平面具有刚度并受力（2维），出平面 的刚度为0，不产生出平面的内力。因此，每个节点只有三个 自由度，如下图所示：
平 面 受 力 及 空 间 受 力 杆 件
在平面结构中，各片框架之间的水平位移是通过楼板协调的。假定楼板在平面内为无限刚性，可 以使同一楼层的所有节点水平位移相同，或者各片框架水平位移也有线性关系，这可以大大减少 分析中的未知变量，在大多数情况下与实际情况也是符合的。假定楼板在其平面外刚度很小，这 就表明各片框架之间的竖向变形是独立的，也即忽略了竖向变形的协调。
第 7章 筒体结构设计
7.3 框筒及筒中筒结构计算简介
框筒和筒中筒结构都应该按空间结构分析其内力以及位移。精确的空间计算工作量很大，在 工程应用时都要做一些简化。由于简化的方法和程度不同，框筒和筒中筒结构的计算方法繁 多，各有特点。 7.3.1 空间构件有限元矩阵位移法
框筒：将框筒的梁、柱简化为 带刚域杆件，按空间杆系方法 求解，每个节点有6个自由度。 筒中筒：将外筒看成薄壁杆 件，外筒与内筒通过楼板连接 协同工作。同时假定楼板为平 面内无限刚性板，忽略其平面 外刚度，楼板的作用只是保证 内、外筒具有相同的水平位移， 而楼板与筒之间无弯矩传递关 系。 本方法需要通过计算机程序， 是目前用得最多的方法。
高层建筑结构设计
第 7 章 筒体结构设计
标 题
第 7章 筒体结构设计
通过本章学习，了解结构按空间结构和平面结构简化计算的原则和区别， 了解框筒、筒中筒结构的特点和布置要点，知道框筒以及筒中筒结构的计 算方法。
7.1 平面结构与空间结构简述 7.2 框筒与筒中筒结构特点及布置要求
平面框架及空间框架示意
第 7章 筒体结构设计
从力学上说，平面结构应是假定该片结构只是在y方向平面具有刚度并受力（2维），出平面 的刚度为0，不产生出平面的内力。因此，每个节点只有三个 自由度，如下图所示：
平 面 受 力 及 空 间 受 力 杆 件
在平面结构中，各片框架之间的水平位移是通过楼板协调的。假定楼板在平面内为无限刚性，可 以使同一楼层的所有节点水平位移相同，或者各片框架水平位移也有线性关系，这可以大大减少 分析中的未知变量，在大多数情况下与实际情况也是符合的。假定楼板在其平面外刚度很小，这 就表明各片框架之间的竖向变形是独立的，也即忽略了竖向变形的协调。
第 7章 筒体结构设计
7.3 框筒及筒中筒结构计算简介
框筒和筒中筒结构都应该按空间结构分析其内力以及位移。精确的空间计算工作量很大，在 工程应用时都要做一些简化。由于简化的方法和程度不同，框筒和筒中筒结构的计算方法繁 多，各有特点。 7.3.1 空间构件有限元矩阵位移法
框筒：将框筒的梁、柱简化为 带刚域杆件，按空间杆系方法 求解，每个节点有6个自由度。 筒中筒：将外筒看成薄壁杆 件，外筒与内筒通过楼板连接 协同工作。同时假定楼板为平 面内无限刚性板，忽略其平面 外刚度，楼板的作用只是保证 内、外筒具有相同的水平位移， 而楼板与筒之间无弯矩传递关 系。 本方法需要通过计算机程序， 是目前用得最多的方法。
筒体结构_精品文档
筒体结构1. 引言筒体结构，也称为圆柱体结构，是一种常见的建筑结构形式。
它具有高度稳定性和均匀分布载荷的能力，被广泛应用于各种工程领域，包括建筑、桥梁和航天航空等。
本文将详细介绍筒体结构的定义、分类、设计原理和应用领域。
2. 定义和分类筒体结构是一种由圆柱形构件组成的结构形式。
圆柱体是一个由弯曲或滚压成形的平面图形，其两端的截面相同且平行。
筒体结构可以分为以下几种类型：a. 实心筒体：由一个完整的圆柱体构成，内部为空心。
b. 空心筒体：由一个完整的圆柱体构成，内部充满了空气或其他介质。
c. 组合筒体：由多个不同截面形状的圆柱体组合而成。
d. 截面不均匀筒体：圆柱体的截面在垂直方向上不均匀变化。
3. 设计原理筒体结构的设计原理主要包括以下几个方面：a. 强度分析：根据筒体结构的载荷特点和材料性能，确定筒体的最大受力区域，进行强度分析和计算，以确保结构的稳定性和安全性。
b. 刚度分析：根据筒体结构的使用环境和应力分布，确定筒体的刚度要求，进一步优化结构设计，使其能够满足使用要求并减小变形。
c. 拼接形式：根据筒体结构的尺寸和形状，选择适当的拼接形式，如焊接、搭接或螺栓连接等，以确保筒体结构的稳固性和密封性。
d. 防腐处理：由于筒体结构通常暴露在恶劣环境中，如海洋、化工厂等，因此需要进行防腐处理，以延长结构的使用寿命。
4. 应用领域筒体结构广泛应用于多个领域，包括以下几个主要方面：a. 建筑行业：筒体结构可以用于建筑物的柱子、烟囱、水塔等建筑构件，具有抗风、抗震和承载能力强的特点。
b. 桥梁工程：筒体结构可以用于桥梁的桥墩和支撑结构，具有承载能力大、占地面积小的优点。
c. 航天航空：筒体结构被广泛应用于火箭、导弹和航天器等航空航天器的外壳和燃烧室，具有重量轻、结构简单的特点。
d. 储存设备：筒体结构可以用于储罐、容器和管道等储存设备，具有密封性好和防腐性强的特点。
5. 筒体结构的优缺点筒体结构具有以下几个优点：a. 结构稳定：由于圆柱形的特性，筒体结构具有高度稳定性和均匀分布载荷的能力。
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。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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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。
第七章筒体结构设计
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。
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。
7 筒体结构
使裙梁的 高度减小
7.3
筒体结构的楼盖
框筒结构中的楼盖构件(包括楼板和梁) 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， 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。 铰接。 框筒或束筒结构可设置内柱， 二、框筒或束筒结构可设置内柱，以减小楼盖梁 的跨度， 的跨度，内柱只承受坚向荷载而不参与抵抗 水平荷载。 水平荷载。
7.2
筒体结构的布置
筒体结构具有很大的抗侧移和抗扭刚度， 筒体结构具有很大的抗侧移和抗扭刚度，又 可增大内部空间的使用灵活性，对于高层建筑， 可增大内部空间的使用灵活性，对于高层建筑， 框筒、筒中筒、束筒都是首选的结构体系。 框筒、筒中筒、束筒都是首选的结构体系。 框筒、筒中筒、 框筒、筒中筒、束筒结构的布置应符合高层 建筑的一般布置原则，同时要考虑如何合理布置， 建筑的一般布置原则，同时要考虑如何合理布置， 减小剪力滞后， 减小剪力滞后，以便高效而充分发挥所有柱子的 作用。 作用。
2.开孔率是框筒结构的重要参数之一， 2.开孔率是框筒结构的重要参数之一，框筒的开 开孔率是框筒结构的重要参数之一 孔率不宜大于40%， 孔率不宜大于40%，任何情况下开洞率不大于 40% 50%。 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。 避免细高和扁宽的洞口。 使柱的宽 度减小
7.4 框架-核心筒结构的布置 框架框架一、框架-核心筒结构的受力特点
当实腹筒布置在框架内部时，形成框架当实腹筒布置在框架内部时，形成框架-核心筒结 是目前高层建筑中广为应用的一种体系。 构，是目前高层建筑中广为应用的一种体系。它与筒 中筒结构在平面形式上可能相似，但受力性能却有很 中筒结构在平面形式上可能相似， 大区别。 大区别。 对由密柱深梁形成的框筒结构，由于空间作用， 对由密柱深梁形成的框筒结构，由于空间作用， 在水平荷载作用下其翼缘框架柱承受很大的轴力； 在水平荷载作用下其翼缘框架柱承受很大的轴力； 当柱距加大，裙梁的跨高比加大时， 当柱距加大，裙梁的跨高比加大时，剪力滞后加 柱轴力将随着框架柱距的加大而减小， 重，柱轴力将随着框架柱距的加大而减小，翼缘框架 柱仍然会产生一些轴力，存在一定的空间作用。 柱仍然会产生一些轴力，存在一定的空间作用。
第七章筒体结构设计简介B
28
无地震作用组合： 无地震作用组合：
Vb As = 2 f y sin α
= 2 f y sin α
(7.10a)
有地震作用组合： 有地震作用组合： As
γ REVb
(7.10b)
暗撑：箍筋直径≥8mm，间距 ③暗撑：箍筋直径 ，间距≤200mm及1/2梁截 及 梁截 面宽度； 面宽度； 端部加密区：间距 端部加密区：间距≤100mm， ， 加密区长度： 倍的梁截面宽度； 加密区长度：≥600mm及2倍的梁截面宽度； 及 倍的梁截面宽度 ④纵筋锚固： 纵筋锚固：
Ie
15
梁的剪力： 梁的剪力：VLj
=
VpS j Ie
h
柱的剪力： 柱的剪力：按Ｄ值分配
M ci = h ⋅ Vci 2
Vci =
Di V ∑ Di
柱的局部弯矩： 柱的局部弯矩：
16
(2)位移近似计算 (2)位移近似计算 只考虑弯曲变形，框筒顶点位移： 只考虑弯曲变形，框筒顶点位移：
11 V0 H 3 ⋅ 60 EJ e 3 1 V0 H ∆= ⋅ 8 EJ e 1 V0 H 3 3 ⋅ EJ e 倒三角形分布荷载 均匀分布荷载 顶部集中荷载
非抗震 抗震
≥ la ≥ 1.15l a
29
三、带转换层高层建筑结构概况 1、转换层设置原因； 转换层设置原因； 2、转换层类型： 转换层类型：
30
3、转换层具有的特点 (1)竖向荷载成设计的控制因素； 竖向荷载成设计的控制因素； (2)跨度大，挠度成严格控制的目标； 跨度大，挠度成严格控制的目标； (3)施工难度大； 施工难度大； 竖向刚度连续性被破坏； (4)竖向刚度连续性被破坏 ；力的传递途径大改 变。
无地震作用组合： 无地震作用组合：
Vb As = 2 f y sin α
= 2 f y sin α
(7.10a)
有地震作用组合： 有地震作用组合： As
γ REVb
(7.10b)
暗撑：箍筋直径≥8mm，间距 ③暗撑：箍筋直径 ，间距≤200mm及1/2梁截 及 梁截 面宽度； 面宽度； 端部加密区：间距 端部加密区：间距≤100mm， ， 加密区长度： 倍的梁截面宽度； 加密区长度：≥600mm及2倍的梁截面宽度； 及 倍的梁截面宽度 ④纵筋锚固： 纵筋锚固：
Ie
15
梁的剪力： 梁的剪力：VLj
=
VpS j Ie
h
柱的剪力： 柱的剪力：按Ｄ值分配
M ci = h ⋅ Vci 2
Vci =
Di V ∑ Di
柱的局部弯矩： 柱的局部弯矩：
16
(2)位移近似计算 (2)位移近似计算 只考虑弯曲变形，框筒顶点位移： 只考虑弯曲变形，框筒顶点位移：
11 V0 H 3 ⋅ 60 EJ e 3 1 V0 H ∆= ⋅ 8 EJ e 1 V0 H 3 3 ⋅ EJ e 倒三角形分布荷载 均匀分布荷载 顶部集中荷载
非抗震 抗震
≥ la ≥ 1.15l a
29
三、带转换层高层建筑结构概况 1、转换层设置原因； 转换层设置原因； 2、转换层类型： 转换层类型：
30
3、转换层具有的特点 (1)竖向荷载成设计的控制因素； 竖向荷载成设计的控制因素； (2)跨度大，挠度成严格控制的目标； 跨度大，挠度成严格控制的目标； (3)施工难度大； 施工难度大； 竖向刚度连续性被破坏； (4)竖向刚度连续性被破坏 ；力的传递途径大改 变。
筒体结构设计
第七章 筒体结构
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
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
筒体等结构设计
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，设计时要尽可能增大建筑使用 面积，内外筒之间一般不设柱，若跨度过大也可设柱以减 小水平构件跨度。矩形平面的长宽比不宜大于2。内筒的边 长一般为外筒边长（或直径）的1/2左右，为高度的1/12~ 1/15，如有另外的角筒和剪力墙时，内筒平面尺寸还可适 当减小。内筒宜贯通建筑物全高，竖向刚度宜均匀变化。 三角形平面宜切角，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。
各层框架柱的总剪力 V 应按下述规定予以调整。 i 满足 V f 0.2Vo 楼层，其框架总剪力不必调整，不满 足时，其框架总剪力标准值应按 0.2Vo 和 1.5V f , max二者 的较小值采用。 框架－核心筒结构中常常在某些层设置伸臂，连接 内筒与外柱，以增强其抗侧刚度，称为框架－核心筒－ 伸臂结构。
伸臂是由刚度很大的桁架、空腹桁架、实腹桁架等 组成。通常是沿高度选择一层、两层或数层布置伸臂构 件。下伸臂的作用原理：在结构侧移时，它使得外柱拉 伸或压缩，从而使得柱承受较大轴力，迎风柱受拉，背 风柱受压，增大了外柱抵抗的倾覆力矩；由于伸臂本身 刚度较大，伸臂使得内筒产生反向的约束弯距，内筒的 弯距图改变，内筒弯距减小；内筒反弯也同时减小了侧 移。伸臂加强了结构抗侧刚度，因此把设置伸臂的楼层 称为加强层或刚性层。
在筒体结构中，大部分水平剪力由核心筒或内筒承 担，框架柱或框筒柱所受剪力远小于框架结构的剪力， 由于剪跨比明显增大，其轴压比限值可适当放松。抗震 设计时，框筒柱和框架柱的轴压比限值可沿用框架-剪力 墙结构的规定。 楼盖梁搁置在核心筒或内筒的连梁上，会使连梁产 生较大剪力和扭矩，容易产生脆性破坏，宜尽量避免。
筒体结构设计PPT课件
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• 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。
• 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。
7筒体等结构设计_免费下载
2020/5/23
3、要保证刚度及承载力的条件下，楼盖结构宜采用较 小的截面高度，以降低建筑物的层高和减轻结构自 重；
4、楼盖可根据工程具体情况选用现浇的肋形板、双向 密肋板、无粘结预应力混凝土平板，核心筒或内筒 的外墙与外框柱间的中距大于12m时，宜另设内柱或 采用预应力混凝土楼盖等措施。
2020/5/23
2020/5/23
第二节 一般规定
研究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其高宽比 有关，当高宽比小于3时，就不能较好地发挥结构的空 间作用。因此，筒体结构的高度不宜低于60米，筒中筒 结构的高宽比不宜小于3。
由于筒体结构的层数多、重量大，混凝土强度等级 不宜过低，以免柱的截面过大影响建筑的有效使用面积， 筒体结构的混凝土强度等级不宜低于C30。
2020/5/23
筒体结构可根据平面墙柱构件布置情况分为下列6种 ：
（1）、筒中筒结构，它由中部剪力墙内筒和周边外框筒 组成。内筒利用楼电梯间、服务性房间的剪力墙形成薄 壁筒筒由外，周边间距一般在3米以内的密柱和高度较高 的裙梁所组成，具有很大的抗侧力刚度和承载力。密柱 框筒在下部楼层，为了建筑外观和使用功能的需要可通 过转换层变大柱距。
2020/5/23
一般情况下，框架－核心筒结构的楼盖跨度较大, 需要设置楼板梁，那么设置伸臂后，就可以减小楼板梁 高度，可采用预应力梁或减小梁间距等各种方法以满足 竖向荷载要求，这样有利于减小层高或增加净空。
伸臂对结构受力性能影响是多方面的，增大框架中 间柱轴力、增加刚度、减小侧移、减小内筒弯距是其主 要优点，是设置伸臂的主要目的。
r r 震设计时 不应大于3，抗震设计时 不应大于2。 r可按下列公式计算：
r G2 A2 h1 G1A1 h2
3、要保证刚度及承载力的条件下，楼盖结构宜采用较 小的截面高度，以降低建筑物的层高和减轻结构自 重；
4、楼盖可根据工程具体情况选用现浇的肋形板、双向 密肋板、无粘结预应力混凝土平板，核心筒或内筒 的外墙与外框柱间的中距大于12m时，宜另设内柱或 采用预应力混凝土楼盖等措施。
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2020/5/23
第二节 一般规定
研究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其高宽比 有关，当高宽比小于3时，就不能较好地发挥结构的空 间作用。因此，筒体结构的高度不宜低于60米，筒中筒 结构的高宽比不宜小于3。
由于筒体结构的层数多、重量大，混凝土强度等级 不宜过低，以免柱的截面过大影响建筑的有效使用面积， 筒体结构的混凝土强度等级不宜低于C30。
2020/5/23
筒体结构可根据平面墙柱构件布置情况分为下列6种 ：
（1）、筒中筒结构，它由中部剪力墙内筒和周边外框筒 组成。内筒利用楼电梯间、服务性房间的剪力墙形成薄 壁筒筒由外，周边间距一般在3米以内的密柱和高度较高 的裙梁所组成，具有很大的抗侧力刚度和承载力。密柱 框筒在下部楼层，为了建筑外观和使用功能的需要可通 过转换层变大柱距。
2020/5/23
一般情况下，框架－核心筒结构的楼盖跨度较大, 需要设置楼板梁，那么设置伸臂后，就可以减小楼板梁 高度，可采用预应力梁或减小梁间距等各种方法以满足 竖向荷载要求，这样有利于减小层高或增加净空。
伸臂对结构受力性能影响是多方面的，增大框架中 间柱轴力、增加刚度、减小侧移、减小内筒弯距是其主 要优点，是设置伸臂的主要目的。
r r 震设计时 不应大于3，抗震设计时 不应大于2。 r可按下列公式计算：
r G2 A2 h1 G1A1 h2
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第七章筒体结构设计简介B
10
三、筒体结构楼板方案确定 楼板作用：承受竖向荷载、对筒体结构起隔板作
用。 楼板(梁和板)高度不宜太大，尽量减少楼板构件
与柱的弯矩传递。 楼板布置时应使角柱承受较大竖向荷载，以平衡
角柱的较大拉力。
第七章筒体结构设计简介B
11
四、筒体结构截面尺寸估算及材料强度等级选定 砼强度等级≥C30；
加强部位，则 ≥1/16层高及200mm； (3)内墙厚度：可适当减薄，但≥160mm。 (4)竖向、水平分布筋不少于两排； (5)连梁：交叉暗撑、水平缝、减小截面高宽比等
提高延性。
第七章筒体结构设计简介B
24
框架设计： 震害表明：框架柱的损坏程度比核心筒严重得多。
提高柱的可靠度：适当调整柱的剪力；框架的层剪 力进行0.2V0的调整。
第七章筒体结构设计简介B
6
3、框筒的受力特点及变形特点 框筒由密柱深梁组成。 普通框架：平面结构，忽略平面外的作用； 框筒：空间结构，平行于水平力的框架和垂直于
水平力的框架都参与工作。水平剪力由腹板框架承 担；整体弯矩由翼缘框架承担。 框筒受力存在明显的剪力滞后现象。其结果：中 间柱承载力得不到发挥，结构的空间作用减弱。
第七章 筒体结构设计简介
第七章筒体结构设计简介B
1
第一节 筒体结构概念设计 一、筒体结构的类型、受力及变形特点 1、筒体结构的类型 高层建筑结构层数较多，需采用空间受力结构； 筒体结构基本特征：水平力由空间受力的竖向筒
体承担。 筒体：剪力墙组成的薄壁筒体或密柱深梁形成框
筒。
第七章筒体结构设计简介B
16
(2)位移近似计算 只考虑弯曲变形，框筒顶点位移：
1 1 V0H3 60 EJe源自81 V0H3 EJe
13
V0H3 EJe
倒三角形分布荷载 均匀分布荷载 顶部集中荷载
第七章筒体结构设计简介B
17
２、框筒结构的翼缘展开法 腹板框架、翼缘框架的整体作用是通过角柱实现
的，它们的平面外刚度很小。将空间结构化为平面 结构。 因对称，取1/4，将翼缘框架在腹板框架平面展 开，设置虚拟的剪切梁； 角柱刚度：轴向各取1/2；弯曲时取各自方向上 的数值。
V f E fIE ff IE fw Iw V
内筒：
M wE fIE fw IE w w IwM
V wE fIE fw IE w w Iw V
第七章筒体结构设计简介B
23
二、筒体结构截面设计及主要构造要求 １、框架—核心筒结构 核心筒设计： (1)具有良好的整体性、墙肢均匀对称， (2)外墙厚度:≥1/20层高及200mm；一、二级底部
比例。
表7.2 深圳国际贸易中心大厦底层结构内力分配
内
结构
柱或墙肢轴力形成的 整体弯矩
外框筒 50.4%
力
柱或墙肢的弯曲所承 水平
担的局部弯矩
剪力
2.7%
27%
内框筒 40.3%
6.6%
73%
第七章筒体结构设计简介B
22
计算方法：按惯性矩和弹性模量的乘积分配，即
外框筒：
M f E fIE ff IE fw IwM
第七章筒体结构设计简介B
7
第七章筒体结构设计简介B
8
二、筒体结构平面及立面布置要求 1、平面形状 圆形、、椭圆形或矩形，内筒居中； 正多边形边数越多，剪力滞后影响越小；
矩形的长宽比≤2；
2、内筒尺寸
需贯通全高；其边长取高度的1/12～1/15。
第七章筒体结构设计简介B
9
3、外框筒的要求 (1)开孔率≤60%； (2)洞口高宽比和层高与柱距之比接近； (3)需满足使用要求。 4、高宽比 筒体结构高度≥60m，高宽比≥3。
2
常见框筒形式如下：
第七章筒体结构设计简介B
3
2、实腹筒的受力及变形特点 (1)实腹筒的受力特点 封闭的箱形截面空间结构、整体工作性能强、基本
符合平面假定。 剪力墙：承担弯矩、 剪力； 筒体：翼缘承担弯 矩、腹板承担剪力。
第七章筒体结构设计简介B
4
(2)实腹筒的变形特点 高宽比<1，侧移为剪切形；高宽比>4，侧移为弯
１、薄壁筒截面确定：①角部不宜开洞口；②核心 筒外壁：厚度≥1/20层高及200mm、一、二级底部 加强部位≥1/20层高及200mm；③核心筒内壁可减 薄，但≥160mm。 ２、框筒柱的确定 截面形状：扁宽矩形；不宜采用正方形或圆形； 表7.4作了比较说明。
第七章筒体结构设计简介B
12
角柱面积为边柱的２～３倍，形状：Ｌ、八字形， 或加强的角墙、角筒。
第七章筒体结构设计简介B
18
第七章筒体结构设计简介B
19
３、框架—筒体结构简化计算 核心筒承受水平荷载；框架承受竖向荷载。
计算方法类似框架—剪力墙结构。
第七章筒体结构设计简介B
20
４、筒中筒结构 变形性质类似于框架—剪力墙结构。
第七章筒体结构设计简介B
21
例：深圳国贸中心内筒和外筒分担弯矩和剪力的
１、框筒结构等效槽形截面法近似计算
(1)内力简化计算：等效为槽形，其翼缘宽度≤1/2 腹板宽度， ≤1/10H。
柱的轴力：
Nci
Mp ci Ie
Aci
第七章筒体结构设计简介B
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梁的剪力：VLj
VpS j Ie
h
柱的剪力：按Ｄ值分配
Vci
Di V Di
柱的局部弯矩：
Mci
h 2
Vci
第七章筒体结构设计简介B
第七章筒体结构设计简介B
25
2、筒中筒结构 框筒梁和连梁设计：截面尺寸要求
(1)无地震作用组合 V b0.25cfcbbhb0
第七章筒体结构设计简介B
13
３、框筒梁截面尺寸确定
梁高：0.6～1.5m，梁宽慰墙厚。
方案设计阶段：
h b ( 1 /3 ~ 1 /4 ) l h b ( 0 .2 ~ 0 .2 ) h 5
第七章筒体结构设计简介B
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第二节 筒体结构设计简介
一、筒体结构内力及侧移分析计算方法
计算机程序计算；近似计算。
曲形；高宽比=1～4，侧移为弯剪形。 筒体结构高宽比>4， 故侧移为弯曲形。
第七章筒体结构设计简介B
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(3)实腹筒的破坏机理 地震作用下,实腹筒的破坏形式:①斜向受拉破坏；
②斜向受压破坏；③压曲失稳或受压主筋压曲；④剪 切滑移破坏；⑤墙体底部受弯钢筋屈服破坏；⑥连梁 弯曲剪切破坏。 前四种为脆性破坏；后两种为较理想的破坏形式。