分析方法 筒中筒结构简化分析方法综述

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筒中筒布局简化分析方法综述

筒中筒布局简化分析方法综述城市的不断进展意味着超高层建筑的需求与过去相比有了明显的增加，为了保障建筑的质量，对于技术层面上的要求当然也就比过去更高。筒中筒布局因其自身优良的性能，良好的抗风性与抗震性，而被广泛的应用在超高层建筑布局中。本文概述了筒中筒布局的剪力滞后效应，随后介绍了筒中筒布局的简化分析方法，结果指出筒中筒布局分析还不够透彻，仍需要更多的研究。

TU973.17A1、引言筒中筒布局体系是超高层建筑布局中常用的一种布局体系，这种布局体系是由外框筒和核心筒组成，其核心筒通常是钢筋混凝土剪力墙和连梁组成的薄壁筒，而外筒主要是密柱和群梁组合而成的框筒[1]。由于筒中筒布局在超高层建筑中应用分外广泛，这种布局的分析方法也得到了广泛重视。本文将对筒中筒布局的分析方法举行探讨。

2、筒中筒布局的剪力滞后效应框筒可以看成是开了口的实腹筒，但两者的受力状态和变形有很大区别。实腹筒在水平荷载下受弯时，由于腹板的竖向抗剪刚度极大，几乎不使腹板产生竖向剪切变形，因而实腹筒受弯时各水平截面并不展现任何翘曲而保持平截面，而框筒裙梁虽然高跨比大，但竖向弯剪刚度依旧有限。框筒在抗争倾覆力矩时，水平截面的竖向应变不再符合平截面假定，称为“剪力滞后效应”[1]，即框筒的腹板框架和翼缘框架在角区邻近的应力大于实腹筒体，而在中间片面的应力均小于实腹筒体。

3、筒中筒布局简化分析方法近些年来，随着科学技术的进展，计算机性能有了明显的提高，筒中筒布局的简化分析方法得到了较好的进展，与其他方法相比，具有良好的通用性和精确性，在筒中筒布局举行精确分析或设计验算有较高的参考价值。

3.1等效连续体法文献[2]将外框筒等效为四角加强的等效实体筒，计及弯曲和剪切变形，内筒考虑为1根弯剪杆件。由内外筒在各楼层处水平位移相等的条件建立变形协调微分方程，同时利用边界和协调条件求解水平位移的解析解，进而计算出内外筒的内力。

文献[3]用分段等厚的各向异性连续体弹性等效原布局的外框筒，用余能原理求外筒的柔度矩阵。由内外筒位移协调方程求得在楼层处内、外筒间的相互作用力，再分别对内外筒举行静力计算。

3.2传递矩阵法文献[4]根据内外筒在各楼层处水平位移相等的条件建立变形协调微分方程，采用传递矩阵法求解。其缺点是需用迭代法求内外筒剪力调配系数。

为了抑制上述缺点，文献[5]对布局变形协调微分方程采用整体传递矩阵的初参数解，利用边界条件确定初参数后，通过矩阵递推计算出水平荷载作用下内外筒的变形和内力。

文献[6]以连续化数学模型和能量变分原理为根基，导出的变截面高层框筒布局的微分方程组，根据变截面框筒结构的截面沿高度为阶形变化的特点，以每个一致截面的层作为一个计算单元，由微分方程组导出每个单元的单元矩阵、截面矩阵和传递矩阵，进而采用传递矩阵法举行分析。

3.3超元法超元法实质上是一种基于连续化的矩阵位移法。采用等效柱模型，将布局抗侧力单元连续化，导出以每层为一大单元的刚度矩阵，然后借助矩阵位移法分析问题。文献[7]在筒中筒布局承受水平荷载作用的简化分析过程中，利用连续化处理得到单元位移函数，导出内外筒组合的超级元单元刚度矩阵和等效荷载矩阵，按楼层或刚度的不同将其划分成超级单元，利用矩阵位移法求解筒中筒布局的位移和内力。

3.4状态空间法筒中筒布局由于其外框筒繁杂的受力性能，对其举行精确分析也就变得特别困难。文献[8]将状态空间法引入到筒中筒布局的协同分析中，采用连续化模型，导出筒中筒布局协同分析的状态空间表达式，用精细积分法求出问题的高精度数值解。

3.5哈密顿对偶体系文献[9]在布局连续化假定的根基上，将内筒和外筒视为铁摩辛柯梁，同时考虑内筒和外筒的剪切与弯曲变形，建立了筒中筒布局协同分析的哈密顿对偶体系，其系统矩阵具有辛矩阵的特性，用精细积分法求解。

文献[10]根据连续化原理，把框筒等效连续化为由各向异性板和角柱围成的等效实腹薄壁筒，引入纵向位移的三次样条插值函数，建立考虑剪力滞后影响的框筒布局受弯分析的哈密顿对偶求解体系，用精细积分法求解。

4、展望目前来说，筒中筒布局已普遍运用于超高层甚至是超超高层建筑中，理由很简朴，由于其独特的空间布局体系。更为重要的一点是，当普遍建筑达成某一高度时，普遍的剪力墙，框架剪力墙等的侧向刚度不能得志设计要求。同时，建筑物越来越倾向于将靠外墙房间做成室内无柱的大空间，以便肆意设置隔墙，按需要划分房间，以求功能与布局形式统一。