p退出本章WUTP第第7 7章章 筒体结构设计筒体结构设计7 71 1 筒体结构的布置筒体结构的布置 7 72 2 侧向力作用下的受力特点侧向力作用下的受力特点 7 73 3 筒体结构的计算方法筒体结构的计算方法 7. 4 7. 4 筒体结构的截面设计及构造要求筒体结构的截面设计及构造要求7.1 7.1 筒体结构的布置筒体结构的布置7.1.1 7.1.1 筒体结构概念筒体结构概念1 1 . . 筒体结构是框架筒体结构是框架- -剪力墙结构和剪力墙结构的演变与发剪力墙结构和剪力墙结构的演变与发 展，它将抗侧力结构集中设置于房屋的内部或外部而形成展，它将抗侧力结构集中设置于房屋的内部或外部而形成 空间封闭的筒体。筒体是空间整截面工作的结构，如同竖空间封闭的筒体。筒体是空间整截面工作的结构，如同竖 立在地面上的悬臂箱形截面梁，它使结构体系具有很大的立在地面上的悬臂箱形截面梁，它使结构体系具有很大的 抗侧刚度和抗水平推力的能力，并随房屋高度增加而具有抗侧刚度和抗水平推力的能力，并随房屋高度增加而具有 明显的空间作用，因此，筒体结构一般适用于层数较多或明显的空间作用，因此，筒体结构一般适用于层数较多或 高度较大的结构。筒体结构多用于综合性办公楼等各类超高度较大的结构。筒体结构多用于综合性办公楼等各类超 高层公共建筑。高层公共建筑。7.1.1 7.1.1 筒体结构概念筒体结构概念2 2 . . 筒体结构的类型筒体结构的类型筒体结构的类型很多，如图所示。筒体结构的类型很多，如图所示。 （a a）图为最一般的类型）图为最一般的类型筒中筒结构，它由中央剪力墙筒中筒结构，它由中央剪力墙 内筒和周边外框筒组成内筒和周边外框筒组成 。（b b）框架）框架- -核心筒核心筒（c c）框筒结构）框筒结构（d d）多重筒）多重筒（e e）成束筒）成束筒（f f）多筒）多筒 7.1.1 7.1.1 筒体结构概念筒体结构概念7.1.1 7.1.1 筒体结构概念筒体结构概念3 3 . . 筒体结构的筒体分为：筒体结构的筒体分为：（1 1）剪力墙围成的薄壁筒；）剪力墙围成的薄壁筒；（2 2）由密柱框架或壁式框架围成的框筒。）由密柱框架或壁式框架围成的框筒。实例实例 深圳国际贸易中心大厦，深圳国际贸易中心大厦，5050层，层，158m158m，钢筋混凝土筒，钢筋混凝土筒 体，外筒由钢骨混凝土和钢柱组成。体，外筒由钢骨混凝土和钢柱组成。 广东国际大厦，广东国际大厦，6363层，层，200m200m，钢筋混凝土内筒体，外，钢筋混凝土内筒体，外 筒由钢骨混凝土和钢柱组成。筒由钢骨混凝土和钢柱组成。7.1.1 7.1.1 筒体结构概念筒体结构概念深圳国际贸易中心 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。7.1.1 7.1.1 筒体结构概念筒体结构概念广东国际大 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。7.2 7.2 侧向力作用下的受力特点侧向力作用下的受力特点7.2.17.2.1 筒体结构的受力性能简介筒体结构的受力性能简介 研究表明：筒体结构的空间受力性能与其高度或高宽研究表明：筒体结构的空间受力性能与其高度或高宽 比等诸多因素有关。筒体是空间整截面工作的，如同比等诸多因素有关。筒体是空间整截面工作的，如同 一个竖在地面上的悬臂箱形梁。框筒在水平力作用下一个竖在地面上的悬臂箱形梁。框筒在水平力作用下 ，不仅平行于水平力作用方向上的框架（称为腹板框，不仅平行于水平力作用方向上的框架（称为腹板框 架）起作用，而且垂直于水平力方向上的框架（称为架）起作用，而且垂直于水平力方向上的框架（称为 翼缘框架）也共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接翼缘框架）也共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接 近于薄壁杆件，产生整体弯曲和扭转。如图所示。近于薄壁杆件，产生整体弯曲和扭转。如图所示。7.2.17.2.1 筒体结构的受力性能简介筒体结构的受力性能简介7.2.17.2.1 筒体结构的受力性能简介筒体结构的受力性能简介 理想筒体在水平力作用下，截面保持平面，腹板应力直线理想筒体在水平力作用下，截面保持平面，腹板应力直线 分布，翼缘应力相等。分布，翼缘应力相等。 而框筒则不再保持平截面变形，腹板框架柱的轴力是曲线而框筒则不再保持平截面变形，腹板框架柱的轴力是曲线 分布的，翼缘框架柱的轴力也是不均匀分布，靠近角柱的分布的，翼缘框架柱的轴力也是不均匀分布，靠近角柱的 柱子轴力大，远离角柱的柱子轴力小。这种应力分布不再柱子轴力大，远离角柱的柱子轴力小。这种应力分布不再 保持直线规律的现象称为剪力滞后。保持直线规律的现象称为剪力滞后。 在筒体结构中，剪力墙筒的截面面积较大，它承受大部分在筒体结构中，剪力墙筒的截面面积较大，它承受大部分 水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力产生的水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力产生的 倾覆力矩，则绝大部分由框筒柱的轴向力所形成的总体弯倾覆力矩，则绝大部分由框筒柱的轴向力所形成的总体弯 矩来平衡，剪力墙和柱承受的局部弯矩很小。矩来平衡，剪力墙和柱承受的局部弯矩很小。 7.2.17.2.1 筒体结构的受力性能简介筒体结构的受力性能简介具有较大的抗弯刚 度EI，它比单片剪力 墙的抗弯刚度要大得 多。在水平荷载作用 下，腹板墙体主要承 担水平剪力，翼缘墙 体承担弯矩。由于翼 缘墙体有较大的截面 抗拉、抗压，力臂接 近于墙间距离B。7.3 7.3 筒体结构的计算方法筒体结构的计算方法7.3 筒体结构的计算方法 框架框架- -筒体结构其工作性质类似于框架筒体结构其工作性质类似于框架- -剪力墙结构。剪力墙结构。 对于筒中筒结构在进行水平力分配时，也可将框筒作为普对于筒中筒结构在进行水平力分配时，也可将框筒作为普 通框架结构进行处理，则按框架通框架结构进行处理，则按框架- -剪力墙结构进行水平力剪力墙结构进行水平力 分配。分配。 框架（框筒）和实腹墙筒体之间进行水平力分配时，框架（框筒）和实腹墙筒体之间进行水平力分配时， 首先将结构在水平作用的主轴方向上，将框架结构划分为首先将结构在水平作用的主轴方向上，将框架结构划分为 若干片框架；将实腹墙筒体划分为平面剪力墙时，可以考若干片框架；将实腹墙筒体划分为平面剪力墙时，可以考 虑垂直方向墙体作为翼缘参与工作，每侧翼缘的有效宽度虑垂直方向墙体作为翼缘参与工作，每侧翼缘的有效宽度 按规定取值。按规定取值。 7.47.4 筒体结构主要构造要求筒体结构主要构造要求 7.4.1 7.4.1 一般要求一般要求（1 1） 筒体结构的混凝土强度等级不宜低于筒体结构的混凝土强度等级不宜低于C30C30； （2 2）筒中筒结构的高度不宜低于）筒中筒结构的高度不宜低于60m60m，高宽比不应小于，高宽比不应小于3 3； （3 3）当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁等构件，为确）当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁等构件，为确 保转换梁刚度和强度，转换梁的高跨比不宜小于保转换梁刚度和强度，转换梁的高跨比不宜小于1/61/6。 （4 4）筒体结构的楼盖外角宜设置双层双向钢筋，单层单向）筒体结构的楼盖外角宜设置双层双向钢筋，单层单向 配筋率不宜小于配筋率不宜小于0.3%0.3%，钢筋直径不应小于，钢筋直径不应小于8mm8mm，间距不，间距不 应大于应大于150mm150mm，双层双向筋的配置范围不宜小于外框架，双层双向筋的配置范围不宜小于外框架 （或外筒）至内筒外墙中距的（或外筒）至内筒外墙中距的1/31/3和和3m3m。 筒体结构简介筒体结构简介7.4.2 7.4.2 框架框架- -核心筒体结构的构造要求核心筒体结构的构造要求 核心筒核心筒 （1 1）核心筒是框架）核心筒是框架- -筒体结构的主要抗侧力结构，筒体应筒体结构的主要抗侧力结构，筒体应 尽量贯通建筑物全高，并要求具有较大的侧向刚度。尽量贯通建筑物全高，并要求具有较大的侧向刚度。 一般情况，当核心筒的宽度小于其总高的一般情况，当核心筒的宽度小于其总高的1/121/12时。框架时。框架 - -筒体结构之筒体应具有良好的整体性，并满足相应要筒体结构之筒体应具有良好的整体性，并满足相应要 求。当外框架范围内设置角筒、剪力墙或增强结构整求。当外框架范围内设置角筒、剪力墙或增强结构整 体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。 （2 2）核心筒应具有良好的整体性，墙肢宜均匀、对称布）核心筒应具有良好的整体性，墙肢宜均匀、对称布 置，筒体角部附近不宜开洞，当不可避免时，筒角内置，筒体角部附近不宜开洞，当不可避免时，筒角内 壁至洞口应保持一段距离，以便设置边缘构件，其值壁至洞口应保持一段距离，以便设置边缘构件，其值 不应小于不应小于500mm500mm和开洞墙的厚度。和开洞墙的厚度。7.4.2 7.4.2 框架框架- -核心筒体结构的构造要求核心筒体结构的构造要求 （3 3）核心筒外墙的截面厚度不应小于层高的）核心筒外墙的截面厚度不应小于层高的1/201/20及及200mm200mm， 对于一、二级抗震设计的底部加强部位不宜小于层高的对于一、二级抗震设计的底部加强部位不宜小于层高的1/201/20 及及200mm200mm，当厚度不能满足上述要求时，应验算稳定性。，当厚度不能满足上述要求时，应验算稳定性。 必要时可增设扶壁柱或扶壁墙。必要时可增设扶壁柱或扶壁墙。 （4 4） 在满足承载力要求，以及轴压比限值（仅对抗震设计的在满足承载力要求，以及轴压比限值（仅对抗震设计的 底部加强部位）时，核心筒内墙可适当减薄，但不得小于底部加强部位）时，核心筒内墙可适当减薄，但不得小于 160mm160mm。 （5 5） 抗震设计时，核心筒的连梁宜通过配置交叉暗撑、设水抗震设计时，核心筒的连梁宜通过配置交叉暗撑、设水 平缝或减小梁截面高宽比等措施来提高连梁的延性。框架平缝或减小梁截面高宽比等措施来提高连梁的延性。框架- - 筒体结构的周边柱间必须设置框架梁。筒体结构的周边柱间必须设置框架梁。7.4.3 7.4.3 筒中筒结构的构造要求筒中筒结构的构造要求 1 1 . . 在相同的水平荷载作用下，以圆形的侧向刚度和受力在相同的水平荷载作用下，以圆形的侧向刚度和受力 性能最佳，矩形最差；正三角形的结构性能也较差，应通性能最佳，矩形最差；正三角形的结构性能也较差，应通 过切角使其成为六边形来改善外框筒的剪力滞后现象，提过切角使其成为六边形来改善外框筒的剪力滞后现象，提 高结构的空间作用。高结构的空间作用。 2 2 . . 筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正多边形、椭圆筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正多边形、椭圆 形或矩形等，内筒宜居中。筒中筒矩形平面的长宽比不宜形或矩形等，内筒宜居中。筒中筒矩形平面的长宽比不宜 大于大于2 2。7.4.3 7.4.3 筒中筒结构的构造要求筒中筒结构的构造要求 3 3 . . 外筒的切角长度不宜小于相应边长的外筒的切角长度不宜小于相应边长的1/81/8，其角部可，其角部可 设置刚度较大的角柱或角筒；内筒的切角长度不宜小于设置刚度较大的角柱或角筒；内筒的切角长度不宜小于 相应边长的相应边长的1/101/10，切角处的筒壁宜适当加厚。，切角处的筒壁宜适当加厚。 4 4 . . 筒中筒结构内筒的边长可为高度的筒中筒结构内筒的边长可为高度的1/121/