佳木斯大学建筑工程学院建筑结构选型课件第七章 筒体结构.ppt

李广军 建筑结构选型 7 筒体结构 概述 随着建筑层数、高度的增加和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙以及框架-剪力墙等组成高层建筑结构体系往往不能满足要求。这时，可以由剪力墙构成空间薄壁实腹筒体，成为竖向悬臂箱形梁结构；或者加密框架柱，辅以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的空腹框筒。 简言之，简体结构是由实腹剪力墙或空腹密柱深梁封闭起来的一个或几个简体作为承受水平和竖向荷载的高层或超高层建筑结构。 筒体结构具有造型美观、受力合理、使用灵活，以及整体性强等优点，适用于高层和超高层建筑。目前全世界最高的100幢高层建筑约三分之二以上采用筒体结构，国内百米以上的高层建筑有一半以上采用简体结构。 简体结构的平面外形宜选用圆形、正多边形、椭圆形或矩形，内筒宜居中，以增强筒体结构在侧向力作用下的结构性能。因为研究表明筒体结构性能具有形状效应，例如，对于正多边形来讲，边数越多，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。 剪力滞后效应: 框筒结构中应力不保持直线分布的现象。 理想筒体在水平力的作用下，腹板应力直线分布，翼缘应力相等。而实际框筒的腹板框架轴力呈曲线分布，翼缘框架轴力也不相等。 剪力滞后影响因素： 平面形状、建筑高宽比、梁柱刚度比 7.3 筒体结构的布置 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，框筒、筒中筒、束筒都是首选的结构体系。 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。 一、平面布置及有关尺寸 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。 2.也可采用椭圆形或矩形等其他形状，当采用矩形平面时，其平面尺寸应尽量接近于正方形，长宽比不宜大于1.5，不应大于2。若长宽比过大（超过1.5），可以增加横向加劲框架的数量，形成束筒结构。 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，为保证足够的使用空间，一般取1/3外筒边长； 内筒厚度常采用400～500mm，贯通建筑物的全高，厚度由下到上均匀减小，保证竖向刚度宜均匀变化； 内筒与外筒或外框架的中距取7～12m为宜，可采用预应力混凝土楼（屋）盖，必要时可增设内柱。 6.框筒结构的柱截面宜做成正方形、矩形或 T形。 筒体的角部是联系两个方向的结构协同工作的重要部位，受力很大，通常要采取措施予以加强； 内筒角部通常可以采用局部加厚等措施加强；外筒可以加大角柱截面尺寸，采用L形、槽形角墙等予以加强，从而提高承载力及稳定性。 但角柱面积过大，会加大剪力滞后现象，使角柱产生过大的轴力，故通常角柱面积宜取中柱面积的2倍左右。 7.框筒梁的截面高度不小于600mm，可取柱净距的 1/4 左右，常取1～1.5m。 7.4 筒体结构的楼盖 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，采用钢楼盖时可将楼板梁与柱的连接处理成铰接。 二、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。 四、采用普通梁板体系时，楼面梁的布置方式一般沿内、外筒单向布置。外端与框筒柱一一对应；内端支承在内筒墙上，框筒或筒中筒结构梁板体系楼盖典型的布置方式如图所示。 7.5 框架-核心筒结构的布置（教材无） 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-核心筒结构，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，但受力性能却有很大区别。 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，翼缘框架柱仍然会产生一些轴力，存在一定的空间作用。 7.5 框架-核心筒结构的布置（教材无） 7.5 框架-核心筒结构的布置（教材无） 二、框架-核心筒结构的布置 框架-核心筒结构可以做成钢筋混凝土结构、钢结构或混合结构。 在钢筋混凝土框架-核心筒结构中，外框架由钢筋混凝土梁和柱组成，核心筒采用钢筋混凝土实腹筒； 在钢结构中，外框架由钢梁、钢柱组成，内部采用有支撑的钢框架筒。 7.5 框架-核心筒结构的布置（教材无） 7.5 框架-核心筒结构的布置（教材无） 框架-核心筒结构的布置除须符合高层建筑的一般布置原则外，还应遵循以下原则。