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第五章 框架-剪力墙（筒体）结 构 设 计当高层建筑层数较多且高度较高时，如仍采用框架结构，则其在水平力作用下，截面内力增加很快。
这时，框架梁柱截面增加很大，并且还产生过大的水平侧移。
为解决上述矛盾，通常的做法是在框架体系中，增设一些刚度较大的钢筋混凝土剪力墙，使之代替框架承担水平荷载，于是就形成了框架-剪力墙结构体系。
框架-剪力墙结构中，框架主要用以承受竖向荷载，而剪力墙主要用以承受水平荷载，两者分工明确，受力合理，取长补短，能更有效地抵抗水平外荷载的作用，是一种比较理想的高层建筑体系。
框-剪结构既能为建筑使用提供较大的平面空间，又具有较大的抗侧力刚度，所以框-剪结构是高层建筑中最常见的结构体系之一。
框-剪结构可应用于多种使用功能的高层房屋，如办公楼、宾馆、公寓、图书馆、教学楼、试验楼、医院等。
框-剪结构的分析计算方法可大致分为下列三类：（1）空间三维分析方法：把剪力墙视作薄壁杆件、带刚域的杆件或平板条元，按结构体系空间变形的三维协调条件进行分析。
该方法可以考虑杆件的弯曲、剪切和轴向变形，包括楼板变形的影响，也可以采用刚性楼板的假设以便简化。
水平荷载的偏心作用所产生的建筑物扭转效应，已自动包含在计算结果中，无须另行计算。
但其计算工作量大，需用容量相当大的电子计算机进行。
（2）平面结构空间协同工作分析方法：这个方法假定整个结构体系由各向的平面结构组成，然后按结构体系水平变形的二维协调条件进行分析。
显然，在两榀平面结构相交处，其竖向变形是不协调的。
故其计算结果的精度稍逊于空间三维分析方法。
该方法的其他性能则与空间三维分析方法基本相同。
同样，由于计算工作量大，需用电子计算机进行。
（3）结构体系沿主轴方向平移的分析法（侧移法）：该方法将整个结构体系在各主轴方向进行平面结构分析，水平荷载的偏心作用所产生的建筑物扭转效应，则用近似的分层分析考虑其附加效应。
这个方法计算工作量最小，利用现成公式或图表曲线用手算即可解决问题。
第十章筒体结构设计10.1、筒体结构的布置框筒、筒中筒和束筒结构的布置框筒、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，减小剪力滞后，以便高效而充分发挥所有柱子的作用。
（1）筒体结构的性能以正多边形为最佳，且边数越多性能越好，剪力滞后现象越不明显，结构的空间作用越大；反之，边数越少，结构的空间作用越差。
结构平面布置应能充分发挥其空间整体作用（2）筒体结构的高宽比不应小于3，并宜大于4，其适用高度不宜低于60m，以充分发挥筒体结构的作用；（3）筒中筒结构中的外框筒宜做成密柱深梁，一般情况下，柱距为，不宜大于4；框筒梁的截面高度可取柱净距的1/4左右。
以及开孔率满足规定要求。
（4）框筒结构的柱截面宜做成正方形、矩形或T形，若为矩形截面，由于梁、柱的弯矩主要在框架平面内，框架平面外的柱弯矩较小，则矩形的长边应与腹板框架或翼缘框架方向一致；（5）筒中筒结构的内筒宜居中，面积不宜太小，其边长可为高度的1/12—1/15，也可为外筒边长的1/2—1/3，其高宽比一般约为12，不宜大于15；如有另外的角筒或剪力墙时，内筒平面尺寸还可适当减小。
内筒贯通建筑物的全高，竖向刚度宜均匀变化；内筒与外筒或外框架的中距，非抗震设计时宜大于12，抗震设计时宜大于10，宜采用预应力混凝土楼（屋）盖，必要时可增设内柱。
（6）由于框筒结构柱距较小，在底层往往因设置出入通道而要求加大柱距，必须布置转换结构；（7）框筒结构中的楼盖构件(包括楼板和梁)的高度不宜太大，要尽量减小楼盖构件与柱子之间的弯矩传递，可将楼盖做成平板或密助楼盖，采用钢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，筒中筒结构的内外筒间距通常为10—12m，宜采用预应力楼盖。
图10.1.1 筒体结构梁板式楼面布置示意图10.2、框架核心筒结构的布置10.2.1、框架-核心筒结构的受力特点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；当柱距加大，裙梁的跨高比加大时，剪力滞后加重，柱轴力将随着框架柱距的加大而减小，即对柱距较大的“稀柱筒体”，翼缘框架柱仍然会产生一些轴力，存在一定的空间作用。
筒体结构设计的分析与解读摘要：筒体结构设计是建筑结构设计中重要的一类，在高层建筑中得到广泛的使用。
设计人员在设计中必须要对这种形式的特点有深刻的认识，才能设计出合理的建设方案。
文章将就筒体结构设计进行初步的分析与解读。
关键词：建筑构成；筒体结构；设计分析Abstract: the cylinder body structure design is building structural design of important category, in high-rise building widely used. Design personnel in the design must be for such forms of characteristics have a profound understanding of, to design the reasonable construction plan. The article on cylinder structure design and preliminary analysis of reading.Keywords: building form; Cylinder structure; Design analysis随着城市化的进一步发展，城市用地日趋紧张，同时，建筑水平的不断提高，建筑技术的不断发展，也使得当前高层建筑结构呈快速发展趋势，高层建筑成为城市建筑的主要构成部分。
而高层建筑具有层数多、高度大、设防要求高的特点。
这样一来，平面抗侧力结构所构成的框架、剪力墙和框架一剪力墙结构，已经无法满足建筑和结构的受力要求，在这种情况下，采用空间受力性能更好的简体结构就是最佳的选择了。
利用电梯井、楼梯间、管道井和服务间等形成一个筒体承担水平荷载，而外围框架仅承受竖向荷载或很小的水平荷载，这种结构就是内单筒结构；而外框筒结构则是沿建筑物外围，布置一些距离很小的密柱，在柱间用深梁连接起来，而由这些密柱深梁所形成的框架沿建筑物四周围成一个筒形。
9 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筒中筒结构的高度不宜低于80m，高宽比不宜小于3。
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章的有关规定。
9.1.4筒体结构的楼盖外角宜设置双层双向钢筋（图9.1.4），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。
图9.1.4 板角配筋示意
9.1.5核心筒或内筒的外墙与外框柱间的中距，非抗震设计大干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，筒角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，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、竖向配筋不应少于两排，其最小配筋率应符合本规程第
7.2.17条的规定；
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计，应符合本规程第7章的有关规定。
9.1.8核心筒或内筒的外墙不宜在水平方向连续开洞，洞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4时，宜按框架柱进行截面设计。
9.1.9抗震设计时，框筒柱和框架柱的轴压比限值可按框架-剪力墙结构的规定采用。
9.1.10楼盖主梁不宜搁置在核心筒或内筒的连梁上。
9.1.11 抗震设计时，筒体结构的框架部分按侧向刚度分配的楼层地震剪力标准值应符合下列规定：
1，框架部分分配的楼层地震剪力标准值的最大值不宜小于结构底部总地震剪力标准值的10%。
2，当框架部分分配的地震剪力标准值的最大值小于结构底部总地震剪力标准值的10%时，各层框架部分承担的地震剪力标准值应增大到结构底部总地震剪力标准值的15%；此时，各层核心筒墙体的地震剪力标准值宜乘以增大系数1.1，但可不大于结构底部总地震剪力标准值，墙体的抗震构造措施应按抗震等级提高一级后采用，已为特一级的可不再提高。
3，当框架部分分配的地震剪力标准值小于结构底部总地震剪力标准值的20%，但其最大值不小于结构底部总地震剪力标准值的10%时，应按结构底部总地震剪力标准值的20%和框架部分楼层地震剪力标准值中最大值的1.5倍二者的较小值进行调整。
按本条第2款或第3款调整框架柱的地震剪力后，框架柱端弯矩及与之相连的框架梁端弯矩、剪力应进行相应调整。
有加强层时，本条框架部分分配的楼层地震剪力标准值的最大值不应包括加强层及其上、下层的框架剪力。
9.2 框架-核心筒结构
9.2.1核心筒宜贯通建筑物全高。
核心筒的宽度不宜小于筒体总高的1/12，当筒体结构设置角筒、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。
9.2.2抗震设计时，核心筒墙体设计尚应符合下列规定：
1，底部加强部位主要墙体的水平和坚向分布钢筋的配筋率均不宜小于0.30%；
2，底部加强部位约束边缘构件沿墙肢的长度宜取墙肢截面高度的1/4，约束边缘构件范围内应主要采用箍筋；
3，底部加强部位以上宜按本规程7.2.15条的规定设置约束边缘构件。
9.2.3框架-核心简结构的周边柱间必须设置框架梁。
9.2.4核心筒连梁的受剪截面应符合本规程第9.3.6条的要求，其构造设计应符合本规程第9.3.7、9.3.8条的有关规定。
9.2.5对内筒偏置的框架-筒体结构，应控制结构在考虑偶然偏心影响的规定地震力作用下，最大楼层水平位移和层间位移不应大于该楼层平均值的1.4倍，结
构扭转为主的第一自振周期T
t 与平动为主的第一自振周期T
1
之比不应大于0.85，
且T
1
的扭转成分不宜大于30%。
9.2.6 当内筒偏置、长宽比大于2时，宜采用框架-双筒结构。
9.2.7 当框架-双筒结构的双筒间楼板开洞时，其有效楼板宽度不宜小于楼板典型宽度的50%，洞口附近楼板应加厚，并应采用双层双向配筋，每层单向配筋率不应小于0.25%；双筒间楼板宜按弹性板进行细化分析。
9.3 简中筒结构
9.3.1 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。
9.3.2 矩形平面的长宽比不宜大于2。
9.3.3 内筒的宽度可为高度的1/12～1/15，如有另外的角筒或剪力墙时，内筒平面尺寸可适当减小。
内筒宜贯通建筑物全高，竖向刚度宜均匀变化。
9.3.4 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。
9.3.5 外框筒应符合下列规定：
1，柱距不宜大于4m ，框筒柱的截面长边应沿筒壁方向布置，必要时可采用T 形截面；
2，洞口面积不宜大于墙面面积的60%，洞口高宽比宜与层高和柱距之比值相近；
3，外框筒梁的截面高度可取柱净距的1/4；
4，角柱截面面积可取中柱的1～2倍。
9.3.6 外框筒梁和内筒连梁的截面尺寸应符合下列规定：
1，持久、短暂设计状况
025.0b b c c b h b f V β≤ （9.3.6-1）
2，地震设计状况
1)跨高比大于2.5时
)20.0(1
0b b c c RE
b h b f V βγ≤ （9.3.6-2） 2)跨高比不大于2.5时 )15.0(10b b
c c RE b h b f V βγ≤ （9.3.6-3）
式中：V b ——外框筒梁或内筒连梁剪力设计值；
B b ——外框筒梁或内筒连梁截面宽度；
H b0——外框筒梁或内筒连梁截面的有效高度；
βc ——混凝土强度影响系数，应按本规程第6.2.6条规定采用。
9.3.7 外框筒梁和内筒连梁的构造配筋应符合下列要求：
1，非抗震设计时，箍筋直径不应小于8mm ；抗震设计时，箍筋直径不应小于10mm 。
2，非抗震设计时，箍筋间距不应大于150mm ；抗震设计时，箍筋间距沿梁长不变，且不应大于100mm ，当梁内设置交叉暗撑时，箍筋间距不应大于200mm 。
3，框筒梁上、下纵向钢筋的直径均不应小于16mm ，腰筋的直径不应小于10mm ，腰筋间距不应大于200mm 。
9.3.8 跨高比不大于2的框筒梁和内筒连梁宜增配对角斜向钢筋。
跨高比不大于1的框筒梁和内筒连梁宜采用交叉暗撑(图9.3.8)，且应符合下列规定：
1，梁的截面宽度不宜小于400mm ；
2，全部剪力应由暗撑承担，每根暗撑应由不少于4根纵向钢筋组成，纵筋直径不应小于14mm ，其总面枳A s 应按下列公式计算：
1)持久、短暂设计状况
α
sin 2y b s f V A ≥
（9.3.8-1） 2)地震设计状况 αγsin 2y b
RE s f V A ≥ （9.3.8-2）
式中：α——暗撑与水平线的夹角；
3，两个方向暗撑的纵向钢筋应采用矩形箍筋或螺旋箍筋绑成一体，箍筋直径不应小于8mm ，箍筋间距不应大于150mm ；
4，纵筋伸入竖向构件的长度不应小于l al ，非抗震设计时l al 可取l a ，抗震
设计时l al 宜取1.15l a ；
5，梁内普通箍筋的配置应符合本规程第9.3.7条的构造要求。
图9.3.8 梁内交叉暗撑的配筋。
