框筒筒中筒与空间结构介绍张

高层建筑结构设计土木工程系第9章框筒、筒中筒与空间结构第9章框筒、筒中筒与空间结构通过本章学习，了解结构按空间结构和平面结构简化计算的原则和区别，了解框筒、筒中筒结构的特点和布置要点，知道框筒以及筒中筒结构的计算方法。平面结构与空间结构述框筒与筒中筒结构特点及布置要求框筒及筒中筒结构计算简介广东国际大厦，63层，200m，钢筋混凝土内筒体，外筒由钢骨混凝土和钢柱组成深圳国际贸易中心大厦，50层，158m，钢筋混凝土筒体，外筒由钢骨混凝土和钢柱组成广东国际大厦，63层，200m，钢筋混凝土内筒体，外筒由钢骨混凝土和钢柱组成20府23蛋/7代/68平面绒结构轧与空导间结语构述一般热而言刮，任慢何一恰个建孝筑都怪是空直间结翠构，筐任何畜一个朵结构竞都能降承受赔来自愈不同曲方向策力的换作用甘，结说构中蚁的每感个构攀件都昂与不且在同垦一平列面的年其它陕构件茄相连婚接，执形成门三维派的传毙力体白系。途但通运常将雨结构家简化禁为平鸭面结营构进屠行分材析。秆框架集、剪捧力墙控、框刺架－刻剪力忙墙结虫构都滨可以疯简化患平面凭结构株进行歪计算谅。平面土框架晶及空墨间框购架示熊意一、凑平面结结构毅分析空间垄结构遮简化忽为平崇面结扮构是裤有一恭定条煮件的蚀，多棒数结轨构符慌合这轨些条旨件，油但是菜一些曾结构脆并不侵满足赞这些待条件腹，这楚时就善必须轻采用贝空间网分析评方法幅。温如上惕图所惕示的游框架搂结构榜，在形各个苏柱之总间都娘设置洪一定趋刚度锄的梁左，形走成纵顿横交售叉的羡框架映。当伸沿y方向箱作用峰水平逢力时隶，由坡于y方向页框架鸽的作塘用，参1、背4、厅7柱厅压缩竟，而柱3、篮6、炼9柱校拉伸美。当徒各框匙架尺碰寸基道本相梨同时矿，各朝柱的将压缩舒或者求拉伸帽是接角近的纽奉，此支时x方向壁的梁暮受力高很小软，这次些柱鸦在x方向任的弯跃曲变杜形（夺出平混面变械形）仓也很践小，局这时渣按平申面框炸架（宋共3夏片）漠进行籍分析采带来后的误溪差很苹小。翅如果泼这3竭片框恳架尺今寸不浇相同敢（梁录、柱字截面洋或者傻层高贿），怠那么卧各柱逮的拉算伸或丝式者压介缩并停不相妹同，晋在作稼平面粗结构眨假定异时，章不考谈虑相野邻平渡面结遵构之只间竖速向变涉形的尖协调忆，会渗带来援一些绕误差仙，但抄只要x方向状的梁营刚度旗不太谋大，冠这些光误差齐在工偶程也而是允啄许的伍。从力远学上安说，紧平面刚结构肤应是侄假定苦该片还结构技只是累在y方向在平面陶具有秆刚度妻并受聪力（逗2维陕），蛇出平袄面的哑刚度同为0旗，不骡产生腹出平翅面的眯内力以。因剂此，咸每个娘节点听只有刚三个灭自慕由度丢，如妹下图喉所示笨：在平季面结冈构中番，各青片框演架之傲间的蛙水平鹊位移劲是通盏过楼年板协景调的哲。假批定楼置板在辱平面纲内为刷无限苍刚性贫，可宴以使堆同一呆楼层闷的所桌有节丹点水帮平位扒移相尸同，刮或者刻各片声框架华水平垄位移杯也有连线性之关系决，这尚可以辈大大肌减少景分析棕中的乎未知据变量并，在支大多呈数情玩况下膏与实贵际情没况也粉是符销合的种。假掠定楼暂板在宣其平第面外遥刚度爸很小痕，这谢就表熔明各企片框僚架之脊间的苏竖向跟变形凉是独挽立的再，也术即忽帮略了抄竖向禁变形煎的协则调。平面着受力学及空尼间受春力杆病件二、拉空间悠结构困分析左图考所示饲的结诞构则鸽不同踏。在y方向寸，仅种有1认－5掩、6痛－1童0两浪片框启架，捐11症－1蜂2、销13损－1消4、吧15攀－1休6不葵能形计成y方向急框架册，因差为1饲1、客12茫之间得只有绍楼板误，跨炒度大通而线德刚度沙太小偿，不董能形棵成y方向号框架瘦梁。劝因此疑，在y方向猎水平抢力作挎用下佛，1损－5沙、6邻－1旺0形识成腹岸板框疫架，涝1、凤2、谊6、采7柱仗受压宫；4假、5鸣、9震、1兄0柱劳受拉无。但买是，匪只要x方向促的梁躬刚度蜂足够绪大，爸当角昂柱压蒸缩或叛者拉孔伸变楼形时砖，会斜使相岸邻柱桥（1宏1、烈15互柱）满也产膜生竖律向变透形。鼓这样镜，在穴水平污力作伴用下询，1辰1、镰13出、1势5柱兔受压执，1戴2、床14仆、1造6柱毒受拉粒，x方向扭框架恋梁和京柱参滑加受幕力。臭在这赞类结热构中姜，必舞须同伴时考滑虑x、品y两方搞向构因件的廊变形洲，必长须考悉虑不中在同忆一平缝面内岸框架恰的共锻有柱河竖向稿变形句的协绸调，像每个雄节点气有6习个自薯由度榨，如体右图谢所示注：平面剪框架蛛及空辫间框毒架示仿意平面乖受力老及空专间受更力杆宵件这种炉分析常称为泛空间守结构勿（3辞维）主分析弊。丧空间宴结构绿分析沉自由卧度较样多，登计算阁工作巾量增偶大，盏为了其减少岭未知化量数碑目，蚂在空泳间分液析中配也常凯常采例用楼等板在犬其自胜身平袖面内安无限撞刚性构，在号平面豪外刚嘴度为叔0的给假定年，这植个假霞定通撑常是炊符合至实际胶的。右但即脱使如点此，暂空间遇分析填的自智由度凯数目湾仍然锅很大董，因际此，识在工章程中昼，当叛符合桨平面估假定健时采刚用平症面结饶构分挡析方龙法。混平面均结构塔空间拒协同何工作罪计算洒可以山考虑钻结构蝴扭转究，但旅仍然妻是在丽平面累结构稀假定所基础校上，皇只是岛考虑乔了楼剧板的忆刚体禽转动蚊。当但不考肾虑扭萌转时落，称赢为平镰面结绒构平泛移分庙析。凶布荷置规失则，晒能清讨楚分暴出一亩片一搜片抗械侧力构单元拼的结福构中产，如育果各说片结锐构在喜平面六内有门较大企刚度歌，并平且平血面外谱刚度氧很小霸或者炸相互慨联系芹及约倒束不膝太强减时，典可以蕉简化讲为平协面结欲构。朝下骂图所袄示的耀结构受必须邀按照第空间爬结构梅进行叶分析飘。空间睛结构市示例框筒毕与筒旗中筒傅结构熊特点图及布驰置实腹汉筒与燃框筒腾都是仪充分原利用势结构鹿的空治间性纤能，撞做成汉三维沫受力历的筒瘦式结玩构。剪力锡滞后迟现象一、掠框筒虎结构1.水纸平力番作用恶下，声框筒朋结构辽中除扯腹板扒框架缴抵抗趟倾覆始力矩克外，究翼缘妨框架辅柱主耕要是证通过浇承受颗轴力睬抵抗央倾覆土力矩骂。2.剪扒力滞厌后：定义授：翼嗽缘框亩架中示横梁斗的弯熟曲和需剪切添变形渔，使成得翼胶缘框车架各体柱轴柏力向轧中心傻中间锤递减著，称忽为剪犬力滞震后现旨象，储如图诉所示筋：筒体披结构怪的受灯力与连变形给特点框筒宜的受假力特沙点（睛空间掉整体返受力震）——剪力例滞后剪力——腹板屑框架劈燕（通愚常内脊筒承挎担大简部分羊）弯矩——翼缘桥框架爽（外边筒大星）变形串特点——剪弯啊型ba鼓ck剪力塞滞后敏的特六点：纲①垫剪力土滞后楼引起方柱轴晴力分臭布不浪均匀逮沿框请筒高脆度也砖是变往化的挤，以肠下图坚为例房诚。上图籍是对仿深圳沈国贸得中心狡大厦念静力以分析拴得到杀的1决、2裳0、崭43惊层翼巾缘框旱架轴宴力分廊布图苹，由孔于对顾称，计只画凑出了茄半个倍框架政。由晴图可却见，连底部拥剪力掠滞后仙现象载相对贸严重垮一些月，愈变向上陶柱轴奸力减蔽小，志分布赠也趋僻于平蚂缓。②剪伟力滞遍后导嚷致远窝离角凭柱的鼠柱子怠不能孤充分亲发挥阻作用箩，角识柱以队及腹蚕板框炸架必亡须担组负更煮多内膜力。雄从而押使得撤空间仔作用作减少崭，结继构将睛耗费秋更多刘的材判料。减少冶剪力敢滞后鄙的主财要措残施：缩小车柱间估距，段加大亮梁高妹，形鲁成“荐密柱附深梁伞”。框筒慎结构蒸将“慌密柱丘深梁换”布弱置在迎建筑每物外属围，棚既可盯以充挪分利姐用材卫料的寺轴向减承载咳能力靠，使篮结构徒具有减很大胡抗侧设刚度剂和抗微扭刚斑度，边又可街以增汤大内烘部空必间的兽使用蜻灵活那性，袄是经括济而苗高效区的一就种抗现侧力猪结构东。3.刃影响谎翼缘亩框架上发挥透作用祝的因饭素：①梁信、柱蹦刚度娘比②框太筒的居平面肯形状厦和高舅宽比逝。例如滴：翼说缘框偏架很锐长时贪，剪浪力滞沟后导那致距反离角问柱过严远的乖中间速部分椅柱轴辛力很点小。框筒庄高宽锐比比红较小档时，菌整体残弯曲信变形裂减小蚊，水欣平荷堂载将姐主要片由腹昏板框幼架承敲担，辨翼缘周框架修轴力绝较小药，发情挥作亚用不峡大。二、袋筒中栏筒结后构定义宽：框业筒和遵内筒治共同群组成校的结矩构，某一般彩内筒梢常常脸做成牵钢筋讽混凝续土实欢腹筒立。同时丸，内垮筒减番小了卡楼板酷跨度载，并身且可灾以布碌置竖举向交裳通以援及管装道，吉使用匆也很多合理亦。因此咳，筒肥中筒令结构逐受力略合理温、经屠济，找还可携以满检足建尤筑使步用要免求，廊是建封造5址0层盟以上弄高层织建筑天较好休的结缠构体承系。框筒捐与筒躺中筒姨结构杆典型疗平面受力胞特点浸：内列筒与俯外筒杯协同轨工作丸，类荷似于荣框架踏－剪年力墙千的协攀同工轿作。外框奔筒侧坑向变乎形沿谷高度弟分布坏具有敞剪切职型变的形特均点，槐而内岁实腹概筒的泄侧向杆变形羽具有名弯曲陈型变烫形特辟点。内筒坚与外桂筒之兄间通无过楼扛板协豆同工当作抵蛾抗水衔平力努，可真以使靠层间新变形衡更加耳趋于牺均匀撞，框霉筒的涂内力犁在上豆部和石下部未也趋栋于均女匀。①框兆筒必况须做霞成密武柱深估梁，足以减腰小剪胆力滞馋后，食充分栋发挥生结构计空间遣作用桑。一会般情扛况下扇，柱作距为军1～杰3m，最大伯为4封.5m；窗裙军梁跨全高比额约为衡3～峰4，抹窗洞亭面积雪一般答不得似超过涌建筑貌面积裁的5顶0％缺；三、华框筒藏结构绒和筒臭中筒律结构俱布置烫要点赞：②框机筒平葛面宜佳接近笑方形终、圆暖形、缩慧矩形撑截面虫则要渴保证傲长短范边的渡比值符不宜亡超过柄2，渴否则词在较近长的杰一边嫌，剪昌力滞帝后现伤象会断比较伍严重确，长颈边中慌部的迹柱子廊不能输充分灶利用臭；③结蠢构总壶高度涌与宽住度之绘比大春于3线时，结才能峰充分井发挥垄框筒洁作用啊，在株矮而帅胖的钥结构筹中不次宜采蝴用框编筒或静者筒届中筒座结构牛体系域；④内陵筒面辛积不宅宜过北小，乘通常创，内晌筒边胀长为烟外筒招边长挑的1犹/2睬～1涂/3运较杂为合窝理，锻一般崖情况杯下，嚷内、则外筒盏之间岁不再修设置淹柱子匹；⑤筒峰中筒畜结构惧中的难楼盖政不仅喂承受旋竖向理荷载缎，在币水平瞒荷载杨作用袭下还未起着妨刚性泉隔板葵作用物，一蓄方面响，内执、外雕筒通屯过楼面盖联纱系并缓协同苦工作敢，另荒一方学面，刃它维笑持筒勺体的嘱平面哈形状倾。因煎此，仁楼盖旗是筒制中筒忧结构邮中的抓重要氧构件饭。但是瘦，楼羡板构尖件（跟楼板售、梁辣）的为高度节不宜椅太大视，要卖尽量槐减小访楼盖处构件圣与柱臭子间唤的弯皱矩传规递，牌有的剑筒中下筒结腔构将蠢楼板悉与柱掉的连警接处石理成叼铰接唤，多筹数钢摊筋混澡凝土渴筒中利筒结承构中然，楼覆盖做爱成平衡板式珠或者巷密肋院楼盖燃以减郑小端覆弯矩稍，使急框筒盈结构盒的空快间结陷构传虚力体篇系更电加明馒确。小内、光外筒先间距气一般寨为1燃0～擦12m；⑥因为私梁、师柱的建弯矩弦主要换在腹动板框愧架和逃翼缘西框架速的平串面内骗，框岂架平逐面外堡的柱福弯矩财较小示，因币此框经筒结炎构的趋柱截蓄面宜喷做成情正方烧形和答扁矩孙形，杠也即斯矩形恒柱截姨面的睡长边球沿外飞框周劈燕圈方肾向布镰置；⑦角短柱截沟面要热增大吴，它洁承受萌较大脱轴向抽力，跌截面听较大议可以译减少缝压缩从变形捷，因逗此角讽柱面哈积为琴中柱庄面积瓦的1饰.2欺～1透.5钳倍为激宜；⑧由送于剪馋力滞墓后，眯各柱公的竖施向压仁缩量赌不同系，角汤柱压篇缩变型形最铁大，齿因此他，楼塌板四染角下仆沉较平多，朋楼板紫出现耐翘曲煎现象吓，楼妥板设吴计时茫要注话意增番加四数角的挠配筋顾以抵保抗翘凝曲开改裂。框筒姓及筒屯中筒蚁结构引计算伯简介框筒宵和筒耐中筒滤结构档都应蜘该按贪空间朋结构膨分析泻其内俘力以英及位勉移。双精确政的空法间计及算工握作量破很大艳，在偏工程柏应用劳时都松要做哭一些中简化短。由赏于简折化的煤方法裂和程寺度不痰同，演框筒聚和筒痛中筒粥结构首的计某算方姥法繁陷多，睬各有谱特点司。框筒雀：将槐框筒选的梁先、柱载简化度为带止刚域有杆件籍，按圆空间俯杆系玩方法咱求解制，每孕个节武点有幸6个辅自由晕度。炭筒中恢筒：狱将外龟筒看斯成薄积壁杆誓件，遍外筒墓与内折筒通慌过楼乱板连驾接协晓同工黑作。同同时递假定翁楼板递为平区面内驶无限晒刚性酷板，宴忽略约其平扭面外柄刚度仍，楼呢板的负作用只只是享保证总内、君外筒瞒具有诱相同讽的水殊平位移移，觉而楼浪板与陷筒之负间无暮弯矩伤传递虏关系设。铲本方难法需坑要通面过计教算机娘程序陷，是朵目前辞用得倘最多登的方扒法。带刚攀域框现架计效算简遵图一、笛空间隙构件庭有限府元矩络阵位擦移法二、驱等效笨连续经体法框筒罢的四拔片框渣架用赖四片用等效榴均匀绍的正苹交异四性平芦板代售替，采形成普一个漫等效宜实腹艰筒，趁求出浇平板左内的牛竖向请应力碧后再旦回复泳到梁存、柱叫内力把。内绳筒为胜实腹部筒体绘，与戚外筒吵协同钉工作很。通私常通卸过弹孤性力雷学方市法得汗到函锯数解支，也洪可以根通过枝程序恩计算李。将外跑筒以霜及内牌筒均茄沿高辩度划锐分为黄竖向哭条带遮，条逆带的雀应力宋分布败用函谱数表祸示，奶条带左连接另处上航的位劣移为跪未知涝函数喘，通耗过求杰解位袋移函阿数得授到应但力。晓这种查方法尽比平伏面有虏限元盛方法锻大大丛减少猛未知急量，亏适于择在规歪则的随高层茄建筑晨结构却的空救间分疲析中议采用胡。外过筒与演内筒危也通电过无杜限刚屿性楼米板连我接协瓣同工住作。盆也需口要通态过程柜序计左算。带刚排域框帆架计贵算简鹅图三、辉有限野条方许法四、协平面肌结构妄分析沾方法矩形霉平面鞠的框窃筒结给构在永水平孕荷载促作用兰下的双分析毛可以暂简化蚀成等送效平犁面结翼构，让然后占按平维面结泊构方径法计张算。盛这样裂可以远使用武平面而框架亲的分贯析程鹿序，竭比较负方便紫。如上虏图所检示，耀具有寇对称框轴的怜矩形春平面晃框筒泉，将陪翼缘洒框架洞旋转析90虾度后奔，与蜓腹板施框架掩在同太一平塔面内今，成厘为平倘面框漆架。番根据奔空间最结构坚的受勺力特叮点，羞可以威建立厕出平匆面框僵架的温计算纪简图鬼。秧腹板弊框架税与一货般平丛面框兔架类温似，烈承受剃框架音平面诊内的假水平话剪力绍与倾袋覆弯评矩，梳引起躲梁、帅柱弯孔曲、貌剪切连与轴倾向变孙形。破翼缘肃框架巨的变丙形与安内力步则主饼要是胖由于桌角柱井的轴节向变穴形产霉生。谊故由和翼缘苏展开宁后形杆成的等平面饮框架谱计算沟简图窄如下找图：框筒壶结构渔翼缘割展开薪法1.杨翼缘猜展开疑法将角收柱一宗分为版二，蜡一部薄分属屯于腹减板框币架（涝面积崖为角纹柱的粪一般佩，惯磨性矩浮取为次绕y轴方序向形酬心轴探的惯贡性矩狮），快另一掩部分时属于葱翼缘齿框架记（面惕积为阀角柱沈的一减般，辉惯性把矩取子为绕x轴方俭向形饿心轴卧的惯刚性矩屯），择两者肯之间惰用一亿个虚乳拟的释刚性必剪切削梁连乓接，材该梁饥的剪小切刚县度很锈大，书弯曲习刚度火以及悔轴向蔑刚度滔都很族小，振只能截传递卵剪力垒，可嗽以保斜证角踩柱的注两个鼓部分孤具有里相同叹的轴胜向变贡形。桶如果酱框筒歪完全邮对称镰，可棵以取子1/宏4框关筒计完算。矛此时馆，根独据其给变形坦特点拼选择蹄边界弦约束听，翼良缘框蛋架的挂中点素（C）水平忧位移尚和弯陡矩为困0，导竖向灵有位妈移，粮因而怒选用催滚动拍支座眼。腹畜板框镜架中院点（A）的竖除向位卡移为杰0，点但有第弯曲征以及照水平华位移眉，因匀而选恭用滚司动铰无支承晒节点棚。设形茎的实伟腹内匠筒可做以分疯为两必个“促[”闷形的醋剪力缓墙，认按照窝平面棍结构防计算银，可吴与展挑开成肃平面英的框障架协婚同工除作。验协同庸工作晃原理倚与框突架－到剪力菠墙结猾构相甚同。凤可卫以利蠢用程元序来跳进行爱内力畅以及节位移垫分析壶，也忆可以将利用碑该方拥法进中行大的量计具算后枪给出杰图表袜曲线晕，以邻供初遣步设驻计时朝采用界。框筒框结构虑翼缘券展开翅法2.钞等代乐角柱押法毁等代农角柱乞法的知基本徐思路晓与上肢述方踪蝶法类惩似，饥但是径用一玻根等雪代角贞柱代华替实娘