1、高層建筑結構筒體結構設計第1頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.1 筒體結構的布置第2頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.1.1 筒體結構概念 1 . 筒體結構是框架-剪力墻結構和剪力墻結構的演變與發展，它將抗側力結構集中設置于房屋的內部或外部而形成空間封閉的筒體。筒體是空間整截面工作的結構，如同豎立在地面上的懸臂箱形截面梁，它使結構體系具有很大的抗側剛度和抗水平推力的能力，并隨房屋高度增加而具有明顯的空間作用，因此，筒體結構一般適用于層數較多或高度較大的結構。筒體結構多用于綜合性辦公樓等各類超高層公共建筑。第3頁，共24頁，2022年，5月

2、20日，20點19分，星期四7.1.1 筒體結構概念2 . 筒體結構的類型 筒體結構的類型很多，如圖所示。 （a）圖為最一般的類型筒中筒結構，它由中央剪力墻內筒和周邊外框筒組成 。 （b）框架-核心筒 （c）框筒結構 （d）多重筒 （e）成束筒 （f）多筒 第4頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.1.1 筒體結構概念第5頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.1.1 筒體結構概念3 . 筒體結構的筒體分為： （1）剪力墻圍成的薄壁筒； （2）由密柱框架或壁式框架圍成的框筒。 實例深圳國際貿易中心大廈，50層，158m，鋼筋混凝土筒體，外筒由鋼骨混

3、凝土和鋼柱組成。廣東國際大廈，63層，200m，鋼筋混凝土內筒體，外筒由鋼骨混凝土和鋼柱組成。第6頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四第7頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.1.1 筒體結構概念 深圳國際貿易中心大廈，50層，158m，鋼筋混凝土筒體，外筒由鋼骨混凝土和鋼柱組成。第8頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.1.1 筒體結構概念 廣東國際大廈，63層，200m，鋼筋混凝土內筒體，外筒由鋼骨混凝土和鋼柱組成。第9頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.2 側向力作用下的受力特點第10頁，共2

4、4頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四 筒體結構的受力性能簡介研究表明：筒體結構的空間受力性能與其高度或高寬比等諸多因素有關。筒體是空間整截面工作的，如同一個豎在地面上的懸臂箱形梁。框筒在水平力作用下，不僅平行于水平力作用方向上的框架（稱為腹板框架）起作用，而且垂直于水平力方向上的框架（稱為翼緣框架）也共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁桿件，產生整體彎曲和扭轉。如圖所示。第11頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四 筒體結構的受力性能簡介第12頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四 筒體結構的受力性能簡介理想筒體在水平力作用下，截面保

5、持平面，腹板應力直線分布，翼緣應力相等。而框筒則不再保持平截面變形，腹板框架柱的軸力是曲線分布的，翼緣框架柱的軸力也是不均勻分布，靠近角柱的柱子軸力大，遠離角柱的柱子軸力小。這種應力分布不再保持直線規律的現象稱為剪力滯后。在筒體結構中，剪力墻筒的截面面積較大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力產生的傾覆力矩，則絕大部分由框筒柱的軸向力所形成的總體彎矩來平衡，剪力墻和柱承受的局部彎矩很小。 第13頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四 筒體結構的受力性能簡介 具有較大的抗彎剛度EI，它比單片剪力墻的抗彎剛度要大得多。在水平荷載作用下，腹板墻體主要承擔水平

6、剪力，翼緣墻體承擔彎矩。由于翼緣墻體有較大的截面抗拉、抗壓，力臂接近于墻間距離B。第14頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.3 筒體結構的計算方法第15頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.3 筒體結構的計算方法 框架-筒體結構其工作性質類似于框架-剪力墻結構。對于筒中筒結構在進行水平力分配時，也可將框筒作為普通框架結構進行處理，則按框架-剪力墻結構進行水平力分配。 框架（框筒）和實腹墻筒體之間進行水平力分配時，首先將結構在水平作用的主軸方向上，將框架結構劃分為若干片框架；將實腹墻筒體劃分為平面剪力墻時，可以考慮垂直方向墻體作為翼緣參與工作，每

7、側翼緣的有效寬度按規定取值。 第16頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.4 筒體結構主要構造要求 第17頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.4.1 一般要求（1） 筒體結構的混凝土強度等級不宜低于C30；（2）筒中筒結構的高度不宜低于60m，高寬比不應小于3；（3）當相鄰層的柱不貫通時，應設置轉換梁等構件，為確保轉換梁剛度和強度，轉換梁的高跨比不宜小于1/6。（4）筒體結構的樓蓋外角宜設置雙層雙向鋼筋，單層單向配筋率不宜小于0.3%，鋼筋直徑不應小于8mm，間距不應大于150mm，雙層雙向筋的配置范圍不宜小于外框架（或外筒）至內筒外墻中距的1

8、/3和3m。 第18頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四筒體結構簡介第19頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.4.2 框架-核心筒體結構的構造要求 核心筒（1）核心筒是框架-筒體結構的主要抗側力結構，筒體應盡量貫通建筑物全高，并要求具有較大的側向剛度。一般情況，當核心筒的寬度小于其總高的1/12時。框架-筒體結構之筒體應具有良好的整體性，并滿足相應要求。當外框架范圍內設置角筒、剪力墻或增強結構整體剛度的構件時，核心筒的寬度可適當減小。（2）核心筒應具有良好的整體性，墻肢宜均勻、對稱布置，筒體角部附近不宜開洞，當不可避免時，筒角內壁至洞口應保持一段

9、距離，以便設置邊緣構件，其值不應小于500mm和開洞墻的厚度。第20頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.4.2 框架-核心筒體結構的構造要求 （3）核心筒外墻的截面厚度不應小于層高的1/20及200mm，對于一、二級抗震設計的底部加強部位不宜小于層高的1/20及200mm，當厚度不能滿足上述要求時，應驗算穩定性。必要時可增設扶壁柱或扶壁墻。（4） 在滿足承載力要求，以及軸壓比限值（僅對抗震設計的底部加強部位）時，核心筒內墻可適當減薄，但不得小于160mm。（5） 抗震設計時，核心筒的連梁宜通過配置交叉暗撐、設水平縫或減小梁截面高寬比等措施來提高連梁的延性。框架-筒體結

10、構的周邊柱間必須設置框架梁。第21頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.4.3 筒中筒結構的構造要求 1 . 在相同的水平荷載作用下，以圓形的側向剛度和受力性能最佳，矩形最差；正三角形的結構性能也較差，應通過切角使其成為六邊形來改善外框筒的剪力滯后現象，提高結構的空間作用。2 . 筒中筒結構的平面外形宜選用圓形、正多邊形、橢圓形或矩形等，內筒宜居中。筒中筒矩形平面的長寬比不宜大于2。第22頁，共24頁，2022年，5月20日，20點19分，星期四7.4.3 筒中筒結構的構造要求 3 . 外筒的切角長度不宜小于相應邊長的1/8，其角部可設置剛度較大的角柱或角筒；內筒的切角長度不宜小于相應邊長的1/10，切角處的筒壁宜適當加厚。4 . 筒中筒結構內筒的邊長可為高度的1/121/15，如果有另外的角筒或剪力墻時，內筒平面尺寸還可適當減小。內筒宜貫通建筑物全高，