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第8章筒体结构设计

筒体结构具有造型美观，使用灵活，受力合理，以及整体性强等优点，适用于较高的高层建筑。筒体结构包括框筒、筒中筒、束筒结构以及框架一核心筒结构等，其中框架一核心筒结构虽然都有筒体，但是这种结构与框筒、筒中筒、束筒结构的组成和传力体系有很大区别，需要了解它们的异同，掌握不同的受力特点和设计要求。

8.1框筒、筒中筒和束筒结构的布置

框筒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、束筒都是高效的抗侧力结构体系。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。

（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。因此，平面形状以采用圆形和正多边形最为有利。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2。若长宽比过大，可以增加横向加劲框架的数量，形成束筒结构。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，以避免角部应力过分集中；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。

（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1~3m，不宜大于4m；框筒梁的截面高度可取柱净距的1/4左右。开孔率是框筒结构的重要参数之一，框筒的开孔率不宜大于60%，且洞口高宽比宜尽量和层高与柱距之比相似。当矩形框筒的长宽比不大于2和墙面开洞率不大于50%时，外框筒的柱距可适当放宽。若密柱深梁的效果不足，可以沿结构高度，选择适当的楼层，设置整层高的环向桁架，以减小剪力滞后。

（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。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，以承受较大的轴力，并减小压缩变形，通常角柱面积宜取中柱面积的1—2倍，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，特别当重力荷载不足以抵消拉力时，角柱将承受拉力。

（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12m，抗震设计时宜大于10m，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(见第9章)。转换结构的主要功能是将上部柱荷载传至下部大柱距的柱子上。一般内筒应—直贯通到基础底板。

（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

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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。

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，最好在平面外有墙相接，以增强内筒在支承处的出平面抵抗力；角区楼板的布置，宜使角柱承受较大竖向荷载，以平衡角柱中的拉力双向受力。框筒或筒中筒结构梁板体系楼盖典型的布置方式如图8.1.1所示。

（a）（b）（c）

图8.1.1筒体结构梁板式楼面布置示意图

筒体结构层数很多，降低层高具有重要意义。因此，除普通梁板体系外，常用的楼板体系还有扁梁梁板体系、密肋楼盖、平板体系等，均可降低梁板高度，从而使楼层高度也可以降低。

8.2框架核心筒结构的布置

8.2.1框架-核心筒结构的受力特点

当实腹筒布置在周边框架内部时，形成框架一核心筒结构，是目前高层建筑中广为应用的一种体系，它与筒中