建筑力学 与结构-筒体结构体系的 类型及应12课件讲解

主讲丨秦鸿佩建筑力学与结构筒体结构体系的类型及应用筒体结构体系的组成PATR

01一、筒体结构体系的组成（一）筒体结构体系的定义筒体结构体系承受竖向水平作用一、筒体结构体系的组成（一）筒体结构体系的定义

筒体是由多片平面构件或多根线形构件围合而成的封闭井筒式结构，其受力与一个固定于基础上的筒形悬臂构件（箱型悬臂梁）相似，比单片平面结构具有更大的抗侧移刚度和承载能力；（一）筒体结构体系的定义一、筒体结构体系的组成筒体的对称性，筒体结构具有很好的抗扭刚度。适宜建造高度更高的超高层建筑，特别适用于30层以上或100m以上的超高层建筑。一、筒体结构体系的组成（二）筒体的分类实腹筒一般由电梯井、楼梯间、管道井等形成，开孔少，因其常位于房屋中部，故又称核心筒。1实腹筒图1实腹筒（核心筒）一、筒体结构体系的组成（二）筒体的分类2空腹筒图2空腹筒空腹筒(框筒)布置在房屋四周的密排立柱截面高度很大的横梁立柱柱距一般1.22～3.0m，横梁（称为窗裙梁）梁高一般0.6～1.22m。一、筒体结构体系的组成（二）筒体的分类3筒体体系的组成筒体体系就是由核心筒、框筒等基本单元组成的结构体系。（a）框-核结构（b）框筒结构（c）筒中筒结构（d）多筒结构（e）成束筒结构图5几种筒体结构透视图二、筒体结构类型（一）框筒结构框筒结构周边密集柱高跨比很大的窗裙梁二、筒体结构类型（一）框筒结构

立面孔洞面积不宜大于立面总面积60％柱轴线间距不宜大于4.5m窗裙横梁高0.6～1.2m框筒可单独使用（较少采用）二、筒体结构类型（一）框筒结构为了减小楼板和梁的跨度，在筒中部可设置一些柱子，这些柱子仅用来承受竖向荷载，不考虑其承受水平荷载。图7框筒结构平面示意二、筒体结构类型（一）框筒结构角柱对框筒结构的抗侧刚度和整体抗扭具有十分重要的作用。在侧向力作用下，角柱内产生较大的应力，因此应使角柱具有较大的截面面积和刚度，有时要在角柱位置上布置实腹筒（或称为角筒）。框筒结构框筒二、筒体结构类型（一）框筒结构框架和筒体（空腹筒）结构单元组成的结构，其中的框架与筒体是平行的受力单元。1框筒结构后者指的是由密柱深梁组成的空腹筒（空间），一般作为结构基本单元；2框筒二、筒体结构类型（二）筒中筒结构筒中筒结构体系是由内、外两个筒体组成的结构体系，内筒通常是由剪力墙围成的实腹筒（开洞很少），而外筒一般采用框筒。图8筒中筒结构平面示意二、筒体结构类型（二）筒中筒结构电梯间、楼梯间等服务设施布置在核心筒内；内筒与外筒之间的距离不大于12m；有较大的环形空间，适用于商务办公楼等。二、筒体结构类型（二）筒中筒结构筒中筒结构双向刚度较大筒中筒结构的空间受力性能与其高度和高宽比有关框筒的侧向变形以剪切变形为主，内筒一般以弯曲变形为主，二者通过楼板联系，共同抵抗水平荷载，协同工作原理与框架-剪力墙结构类似。框筒结构或筒中筒结构在侧向力作用下的侧移曲线呈弯剪型。二、筒体结构类型（三）框架-核心筒结构

由核心筒与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构称为框架-核心筒结构。图9框架-核心筒结构平面示意二、筒体结构类型（三）框架-核心筒结构

结构兼有框架结构与筒体结构两者的优点，建筑平面布置灵活，便于设置大房间，又具有较大侧向刚度和水平承载力，其受力和变形特点与框架-剪力墙结构类似，但柱子比框架-剪力墙结构的少而断面大。二、筒体结构类型（三）框架-核心筒结构区别筒中筒结构：框架-核心筒结构:具有良好的空间性能；抵抗剪力以实腹筒为主，抵抗倾覆力矩则以外框筒为主。外围框架一般按平面结构进行分析；抗侧刚度远小于筒中筒结构;核心筒结构中核心筒（实腹筒）成为主要抗侧力部分。二、筒体结构类型（四）多重筒体结构当建筑平面尺寸很大或当内筒较小时，内外筒之间的距离较大，使楼板加厚或楼面大梁加高，可在中间加设一圈柱子或剪力墙，形成多重筒结构。图10多重筒体结构平面示意二、筒体结构类型（五）束筒结构

两个或两个以上的框筒紧靠在一起成“束”状排列，成为束筒。图11束筒结构平面示意二、筒体结构类型（五）束筒结构束筒的腹板框架数量多，也就使翼缘框架与腹板框架相交的“角柱”增加，这样可以大大减小剪力滞后效应。图11束筒结构平面示意二、筒体结构类型（五）束筒结构当建筑高度或平面尺寸进一步加大，以至于框筒或筒中筒结构无法满足抗侧刚度要求时，可采用成束筒结构。图11束筒结构平面示意二、筒体结构类型（五）束筒结构束筒结构体系结构的优点：束筒结构内立柱受力性能的改善，允许在筒壁中有较大的柱间距，能增加开窗面积，布置内部框架轴线时不致损害室内的空间设计；束筒的抗侧刚度大于单框筒，它的抗剪和抗扭能力都大加强，可以建造得比单个框筒更高；束筒的各个筒格在不同高度处截断而不削弱结构的整体，使结构受扭的荷载可以为各封闭筒格所抵抗；由于束筒的筒格不断沿高度被截断，使建筑物顶部所受的风载大大减小。二、筒体结构类型（六）多筒结构将几个筒体组合成一个整体，共同承担竖向和水平荷载的结构承重体系，称为多筒，也称组合筒体结构。常用于75层左右的高层建筑中。图13多筒结构平面示意筒体结构的应用PATR

03工程案例1-南京金陵饭店南京金陵饭店于1983年建成，地面以上不包括屋顶设备层为37层，地下室为一层。标准层层高为2.7米，地下室高4.50米，整个建筑的高度为110.6米，现浇钢筋混凝土结构。塔楼平面为31.5×31.5米方形,中央有12.8×12.8米电梯中心筒，四角有2.97×5.24米的四个角筒，由52根柱及无梁楼板组成，板柱柔性框架及抗侧力竖井(电梯中心筒)构成框架-核心筒结构。三、筒体结构的应用工程案例2-美国西尔斯大厦西尔斯大厦位于美国伊利诺伊州的芝加哥市，是上个世纪世界最高的建筑之一。于1973年竣工，束筒结构，大厦高443米，