高層建筑結(jié)構(gòu)之筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、第7章 筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)71 筒體結(jié)構(gòu)的布置72 側(cè)向力作用下的受力特點(diǎn)73 筒體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法7. 4 筒體結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造要求7.1 筒體結(jié)構(gòu)的布置7.1.1 筒體結(jié)構(gòu)概念 1 . 筒體結(jié)構(gòu)是框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的演變與發(fā)展，它將抗側(cè)力結(jié)構(gòu)集中設(shè)置于房屋的內(nèi)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(jié)構(gòu)，如同豎立在地面上的懸臂箱形截面梁，它使結(jié)構(gòu)體系具有很大的抗側(cè)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(jié)構(gòu)一般適用于層數(shù)較多或高度較大的結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)多用于綜合性辦公樓等各類超高層公共建筑。7.1.1 筒體結(jié)構(gòu)概念2 . 筒體結(jié)構(gòu)的類型 筒體

2、結(jié)構(gòu)的類型很多，如圖所示。 （a）圖為最一般的類型筒中筒結(jié)構(gòu)，它由中央剪力墻內(nèi)筒和周邊外框筒組成 。 （b）框架-核心筒 （c）框筒結(jié)構(gòu) （d）多重筒 （e）成束筒 （f）多筒 7.1.1 筒體結(jié)構(gòu)概念7.1.1 筒體結(jié)構(gòu)概念3 . 筒體結(jié)構(gòu)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(shí)例深圳國(guó)際貿(mào)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。廣東國(guó)際大廈，63層，200m，鋼筋混凝土內(nèi)筒體，外筒由鋼骨混凝土和鋼柱組成。7.1.1 筒體結(jié)構(gòu)概念 深圳國(guó)際貿(mào)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。

3、7.1.1 筒體結(jié)構(gòu)概念 廣東國(guó)際大廈，63層，200m，鋼筋混凝土內(nèi)筒體，外筒由鋼骨混凝土和鋼柱組成。7.2 側(cè)向力作用下的受力特點(diǎn)7.2.1 筒體結(jié)構(gòu)的受力性能簡(jiǎn)介研究表明：筒體結(jié)構(gòu)的空間受力性能與其高度或高寬比等諸多因素有關(guān)。筒體是空間整截面工作的，如同一個(gè)豎在地面上的懸臂箱形梁?？蛲苍谒搅ψ饔孟?，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(chǎn)生整體彎曲和扭轉(zhuǎn)。如圖所示。7.2.1 筒體結(jié)構(gòu)的受力性能簡(jiǎn)介7.2.1 筒體結(jié)構(gòu)的受力性能簡(jiǎn)介理想筒體在水平力作用下，截面保持平面，腹板應(yīng)

4、力直線分布，翼緣應(yīng)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(yuǎn)離角柱的柱子軸力小。這種應(yīng)力分布不再保持直線規(guī)律的現(xiàn)象稱為剪力滯后。在筒體結(jié)構(gòu)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??；而由水平力產(chǎn)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。 7.2.1 筒體結(jié)構(gòu)的受力性能簡(jiǎn)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(dān)水平剪力，翼緣墻體承擔(dān)彎矩。由于翼緣墻體有較大的截面抗拉、抗壓，力臂接近

5、于墻間距離B。7.3 筒體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法7.3 筒體結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法 框架-筒體結(jié)構(gòu)其工作性質(zhì)類似于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。對(duì)于筒中筒結(jié)構(gòu)在進(jìn)行水平力分配時(shí)，也可將框筒作為普通框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，則按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行水平力分配。 框架（框筒）和實(shí)腹墻筒體之間進(jìn)行水平力分配時(shí)，首先將結(jié)構(gòu)在水平作用的主軸方向上，將框架結(jié)構(gòu)劃分為若干片框架；將實(shí)腹墻筒體劃分為平面剪力墻時(shí)，可以考慮垂直方向墻體作為翼緣參與工作，每側(cè)翼緣的有效寬度按規(guī)定取值。 7.4 筒體結(jié)構(gòu)主要構(gòu)造要求 7.4.1 一般要求（1） 筒體結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30；（2）筒中筒結(jié)構(gòu)的高度不宜低于60m，高寬比不應(yīng)小于3；（3）當(dāng)相鄰

6、層的柱不貫通時(shí)，應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)換梁等構(gòu)件，為確保轉(zhuǎn)換梁剛度和強(qiáng)度，轉(zhuǎn)換梁的高跨比不宜小于1/6。（4）筒體結(jié)構(gòu)的樓蓋外角宜設(shè)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(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)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(nèi)筒外墻中距的1/3和3m。 筒體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介7.4.2 框架-核心筒體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求 核心筒（1）核心筒是框架-筒體結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，筒體應(yīng)盡量貫通建筑物全高，并要求具有較大的側(cè)向剛度。一般情況，當(dāng)核心筒的寬度小于其總高的1/12時(shí)?？蚣?筒體結(jié)構(gòu)之筒體應(yīng)具有良好的整體性，并滿足相應(yīng)要求。當(dāng)外框架范圍內(nèi)設(shè)置角筒、剪力墻或增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度

7、的構(gòu)件時(shí)，核心筒的寬度可適當(dāng)減小。（2）核心筒應(yīng)具有良好的整體性，墻肢宜均勻、對(duì)稱布置，筒體角部附近不宜開洞，當(dāng)不可避免時(shí)，筒角內(nèi)壁至洞口應(yīng)保持一段距離，以便設(shè)置邊緣構(gòu)件，其值不應(yīng)小于500mm和開洞墻的厚度。7.4.2 框架-核心筒體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求 （3）核心筒外墻的截面厚度不應(yīng)小于層高的1/20及200mm，對(duì)于一、二級(jí)抗震設(shè)計(jì)的底部加強(qiáng)部位不宜小于層高的1/20及200mm，當(dāng)厚度不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算穩(wěn)定性。必要時(shí)可增設(shè)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(duì)抗震設(shè)計(jì)的底部加強(qiáng)部位）時(shí)，核心筒內(nèi)墻可適當(dāng)減薄，但不得小于160mm。（5） 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，核心筒的連

8、梁宜通過配置交叉暗撐、設(shè)水平縫或減小梁截面高寬比等措施來提高連梁的延性?？蚣?筒體結(jié)構(gòu)的周邊柱間必須設(shè)置框架梁。7.4.3 筒中筒結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求 1 . 在相同的水平荷載作用下，以圓形的側(cè)向剛度和受力性能最佳，矩形最差；正三角形的結(jié)構(gòu)性能也較差，應(yīng)通過切角使其成為六邊形來改善外框筒的剪力滯后現(xiàn)象，提高結(jié)構(gòu)的空間作用。2 . 筒中筒結(jié)構(gòu)的平面外形宜選用圓形、正多邊形、橢圓形或矩形等，內(nèi)筒宜居中。筒中筒矩形平面的長(zhǎng)寬比不宜大于2。7.4.3 筒中筒結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求 3 . 外筒的切角長(zhǎng)度不宜小于相應(yīng)邊長(zhǎng)的1/8，其角部可設(shè)置剛度較大的角柱或角筒；內(nèi)筒的切角長(zhǎng)度不宜小于相應(yīng)邊長(zhǎng)的1/10，切角處的筒壁宜適當(dāng)加厚。4 . 筒中筒結(jié)構(gòu)內(nèi)筒的邊長(zhǎng)可為高度的1/121/15，如果有另外的角筒