超高层建筑的结构体系
超高层建筑一些知识
超高层建筑一些知识1超高层建筑一些知识一、高层与超高层建筑的划分标准高层与超高层建筑的划分标准在国际上没有统一，1972 年国际高层建筑会议将高层建筑按高度划分为四类：1、9~16 层（最高到 50 米）；2、17~25 层（最高到 75 米）；3、26~40 层（最高到 100 米）；4、40 层（100 米）以上（即超高层建筑）。
二、高层、超高层建筑的发展历史埃及金字塔 146.59 米。
比萨斜塔 54.5 米。
我国也有像河北定州开元寺塔、山西应县木塔、西藏布达拉宫等高层建筑。
三、现代高层建筑的发展基础（也是难题） 1、建筑结构材料和结构体系。
钢材技术的突破、钢筋混凝土的研制成功，创造了全新的结构体系，为高层、超高层建筑发展提供了有力的基础； 2、高层建筑施工垂直运输和垂直控制。
1887 年奥迪斯发明了电梯，现代电梯的发明与应用，使高层建筑兴建与发展成为可能。
经纬仪、水准仪等测量仪器的出现，大大提高了高层建筑测量的精度； 3、建筑防火。
钢材、混凝土等不可燃性材料被应用在高层建筑上，为解决高层1/ 13防火创造了条件； 4、远距离通信。
电话、网络等现代通信技术的应用，为高层的智能化发展增加了技术支持； 25、配套的专业技术。
给排水系统、电气照明系统、通风空调系统、建筑智能化系统的应用，解决了制约高层建筑发展的机电系统问题，也标志着建造高层建筑所需的建造技术基本完备。
四、超高层建筑发展的动力 1、展示经济发展成就，提升城市和国家形象； 2、提升土地使用率，提高投资效益； 3、提高工作和生活效率； 4、建设超高层建筑综合化，实现资源共享； 5、带动相关科学发展，促进科技进步。
五、世界已经建成的十大超高层建筑 1、迪拜哈利法塔（迪拜）828 米 162 层； 2、台北 101 大厦（台湾）509.2 米地上 101 层、地下 5 层； 3、环球金融大厦（上海）492 米地上 101 层、地下 3 层； 4、环球贸易广场（香港）484 米 118 层； 5、石油双塔（吉隆坡） 452 米 88 层； 6、希尔斯大厦（芝加哥）443 米地上 110 层、地下 3 层； 7、京基 100 大厦（深圳）441.8 米 100 层； 8、国际金融中心（广州）432 米 103 层； 9、金茂大厦（上海） 420.5 米地上 88 层、地下 3 层； 10、国际金融中心（香港）415.8 米 88 层。
高层建筑的常见结构体系
高层建筑的常见结构体系王轶杰11建筑2班2011331210224高层建筑常见结构体系有以下几种：纯框架体系、纯剪力墙体系、筒体体系、体系组合，其中体系组合又分以下几种：框支剪力墙体系、框架—剪力墙体系、框架—筒体体系、筒中筒体系、束筒体系。
纯框架体系：结构特点——整个结构的纵向和横向全部由框架单一构件组成的体系，框架既承担重力荷载，又承担水平荷载，在水平荷载作用下，该体系侧向刚度小、水平位移大。
适用范围——在高烈度地震区不宜采用，目前，主要用于10~12层左右的商场、办公楼等建筑。
实例分析：芝加哥百货公司大厦，采用的是框架结构，在平面布置上，通过合理的柱网分布，将平面布置灵活，而且提供了较大的内部空间，布置上受限制也就减少了。
纯剪力墙体系：结构特点——该体系中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙所组成，剪力墙不仅承受重力荷载作用，而且还要承受风、地震等水平荷载的作用，该体系侧向刚度大、侧移小，属于刚性结构体系。
适用范围——理论上讲该体系可建造上百层的民用建筑，但从技术经济的角度来看，地震区的剪力墙体系一般控制在35层、总高110m为宜。
实例分析：广州白云宾馆，该建筑共33层，横向布置钢筋混凝土剪力墙，纵向走廊的两遍也为钢筋混凝土剪力墙，墙厚沿高度由下往上逐渐减小，混凝土强度等级也随高度而降低。
筒体体系：结构特点——由框架或剪力墙合成竖向井筒，并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构件，可将受力构件集中，形成较大的室内空间。
适用范围——超高层建筑都用筒体结构。
实例分析：美洲银行中心，由密集立柱围合成的空腹式筒体，属于一个矩形内筒外框架，拥有筒体结构主要的特征，内部空间大，并且平面布局也能非常灵活。
体系组合中体系：框支剪力墙体系：结构特点——建筑上部采用剪力墙结构，下部分采用框架体系来满足建筑功能对空间使用的要求。
适用范围——适用于高层旅馆、高层综合楼实例分析：北京粮食公司高层商店住宅，在底层，则作为框支剪力墙，使标准层中间6道横向剪力墙不落地面做成框架，形成较大空间作为商店营业厅用。
高层_超高层建筑的结构体系_沈瑞宏
实例 A oc C ent er(芝加 哥 , 83 层 , 346 m) Wat er Tow er Place (芝 加 哥 , 74 层 , 262 m)
100 -150 100
通过巨型支撑有 效 抵 抗侧 向 力 ; 采 用 较大 柱 距 ; 剪滞效应影响减 小
斜支撑可能 影响视线
110
剪滞效应影响减 内部布置受
高层 、超高层建筑的结构体系
沈瑞宏1 陈 婷2 颜潇潇3
(1.中国联合工程公司 , 杭州 310022;2.杭州市城建设计院 , 杭州 310001; 3 .浙江杭萧钢构股份有限公司 , 杭州 310003)
摘 要 :随着经济技术的发展 , 在我国出现了越来越 多的高层和超高层建筑 。 尽管如此 , 高层和超高层建 筑结构设计的核心技术还掌握在少数 设计单 位和设 计人员 手中 , 大量的 设计人 员还缺 乏接触 这些结构 设计 的机会 。 随着形式的进一步发展 , 目前国内的许多设计人员将面临 100 m 以上高层建筑的设计工作 。 对于高 层建筑的设计来说 , 结构体系的选择是重中之重 。 基于国内外 的一些相 关资料 , 对高层和 超高层结构 的结构 体系和特点进行介绍 , 提供一些直观的 、经验的方法 , 希望能为广大设计人员提供帮助 。
小 110
束筒影响
John H an cock Cen te (芝加哥 , 100 层 , 344 m)
O nterie Cen ter (芝 加 哥 , 58 层 , 174 m );780 Third A venue ((纽 约 , 50 层 , 174 m);成达大 厦(成都 , 35 层 , 139 m) Sears T ower (芝 加 哥 , 108 层 , 442 m) Carnegie H al l Tow er (纽 约 , 62 层 , 230 .7 m)
超高层建筑结构分析要点
超高层建筑结构分析要点摘要：随着社会的不断发展，建筑业也随之发展起来，高层与超高层建筑层出不穷，成为建筑业建筑的主要方向。
高层与超高层建筑与多层建筑相比体积增大，结构更加复杂，因此对高层与超高层建筑的结构进行设计是非常必要的，直接影响着建筑物的质量。
对高层及超高层建筑的结构体系的研究，对高层及超高层的建筑结构制作步骤及安装步骤，各个环节施工应该注意的事项等进行分析，完善高层及超高层建筑的结构设计，提高建筑物的质量与功能。
关键词：高层建筑；超高层建筑；结构分析；设计引言：随着高层建筑在我国的迅速发展，建筑高度的不断增加，建筑类型与功能的愈来愈复杂，结构体系的更加多样化，高层及超高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。
一、超高层建筑的结构体系筒体结构是高层建筑一种有效的抗侧力结构，也是我国目前超高层建筑的主要结构体系。
然而，筒体结构固有的剪力滞后效应削弱了它的抗推刚度和水平承载力，严重影响筒体结构体系的效能，作为对策，主要采取了如下措施：（1）采用密柱深梁的外框筒，形成筒中筒结构；（2）用钢柱及刚性圈梁提高框筒的抗推能力；（3）在外框筒加斜撑；（4）采用成束筒结构；（5）采用圈形外框筒结构。
这些措施对于提高结构的抗侧力都是有效的，但也带来一些间题。
世界贸易中心的用钢量是最高的：对于高度为20Om左右的超高层建筑，我国工程师通常会首先选择钢筋砼筒中筒结构。
因其侧向刚度好，水平位移小，在我国的工程实践较多，但其缺点是耗用的结构材料多，结构面积大，密柱深梁给使用带来不便。
在筒中筒结构中加刚臂和刚性圈梁，可以增强结构的整体性，减少外框筒的剪力滞后，提高结构的抗侧刚度。
在核芯筒-框架结构中加刚臂及刚性圈梁，可以增强结构的整体性。
使外圈框架柱更多地参加整体抗推，从而提高结构的抗侧刚度。
根据我国的工程实践经验，高层筒体结构设置顶部和中部两道刚性层后，可以减少侧移10%～15%。
在外框筒加斜撑是比较好的做法：美国芝加哥市汉考克大厦沿建筑物的立面加了五道X 型支撑，外排框筒的柱距增大到15.24m，结构的用钢量也比较低。
谈超高层建筑主流结构形式
近几年，我国建了大量超高层建筑，其中核心筒体系用得比较多，基本上每个超高层建筑都有一个核心筒，不管是建筑或是设备使用的需要，结构也刚好利用，从各个工种来说核心筒非常有用。
多数超高层建筑都有核心筒在中间，周边配上一些支撑结构，目前以框架、巨型框架和外框筒这三种外周边结构居多。
总体来说，现在的结构体系多是一个核心筒一个框架，如果不能满足规范要求，加一个伸臂桁架、腰桁架或是斜撑，从200米到500米基本上都用这种结构。
框架+核心筒。
无论是哪种结构都是基本的，同时往往在这个基础上还有一个补强措施，在某个层面加上伸臂桁架和腰桁架。
巨框架已经具有腰桁架的形式，可能加伸臂桁架，有时还加斜撑。
柳州地王国际财富中心。
高303米，矩形底盘44米X44米，高宽比是6.8（高宽比虽然是一个很粗略的指标，但是可以显示设计难度，高宽比越大设计难度越大。
我个人认为比较正常的是7左右，7以下难度不大，超过8难度就来了，超过9就非常困难。
不过这仅是一个方面的指标，不是绝对的，还要看当地的自然条件，不要将7作为一个分界线），其结构为一个核心筒，加一个外周边的框架，每边4根柱，柳州自然条件比较好，六度区、风也不太大，在高宽比也不太大的条件下，这个结构设计并不困难。
加了加强层，当时参加审查时，这个指标的参数非常好，我们建议取消一个，后来取消。
In ■仙:!XN rliii1■■ ,"料・nut”重庆瑞安嘉陵帆影。
其外框架是椭圆形，半边错开，建筑高度440米（人可到达楼面高度），高宽比8.6。
重庆自然条件好，六度区，风不大，超高层建设条件有利。
由于该项目比较高，高宽比较大，采用五道加强层。
深圳京基100。
建筑高度441.8米，矩形平面，高宽比9.5,高宽比非常大，设计难度大，加之深圳风很大，七度区，采用框架+核心筒，同时加3道伸臂桁架和5道腰桁架。
此外，还加了斜撑。
巨型框架+核心筒。
巨型框架跨度很大，层高也很多，需要布置第二层桁架。
高层建筑结构体系
高层建筑结构体系1. 引言随着城市化进程的加速和城市人口的增长，高层建筑在现代都市中日益普及。
高层建筑的结构体系是支撑其安全运行和稳定性的关键因素。
本文将详细介绍高层建筑结构体系的设计原理和常见的结构类型，并探讨其在不同条件下的适用性。
2. 结构体系的定义和作用高层建筑的结构体系是指建筑物各组成部分在空间中的排列和相互关系，用以承担重力、风荷载、地震力等外部力的作用，并将这些力传导至地基，以确保建筑物的稳定性和安全性。
3. 高层建筑结构体系的设计原则设计高层建筑结构体系时，需要遵循以下原则：3.1 强度和耐久性高层建筑要能够承受自身重力和外部荷载的作用，并在长期使用过程中具备足够的强度和耐久性。
设计师需要仔细计算和选择适当的材料和结构形式，以保证结构的安全性和使用寿命。
3.2 刚度和稳定性高层建筑需要具备足够的刚度和稳定性，以抵御外部风荷载和地震力的作用。
结构体系的设计应考虑各种力的相互作用，确保建筑物不会发生过大的位移或倾覆。
3.3 经济性在构筑高层建筑结构体系时，需要兼顾结构的强度和稳定性，同时尽可能减少材料和施工成本。
设计师应考虑采用轻型材料、简化结构形式等经济性措施，以确保建筑工程的可行性。
4. 高层建筑常见的结构类型高层建筑的结构体系可以分为多种类型，每种类型都有其适用的场景和特点。
以下是几种常见的高层建筑结构类型：4.1 框架结构框架结构是高层建筑中最常见的结构类型之一。
它由柱、梁、楼板等构件组成，形成一个稳定的三维网格结构。
框架结构具有较高的刚度和稳定性，适用于中小跨度的建筑。
4.2 筒体结构筒体结构是由混凝土或钢材构成的圆柱形或多边形的外壳结构。
它可以承担较大的外部荷载，并具有良好的抗震性能。
筒体结构常用于高层建筑和塔楼。
4.3 剪力墙结构剪力墙结构是通过设置厚度较大的墙体来承担外部荷载的结构形式。
它具有较高的刚度和稳定性，适用于大跨度和超高层建筑。
4.4 悬吊结构悬吊结构是通过拉索或悬索将建筑物吊在一个或多个支撑点上的结构形式。
高层建筑结构设计第2章 高层建筑结构体系和布置原则
4 变形缝的设置
在未采取措施的情况下，伸缩缝的间距不宜超出 表1—8的限制。当有充分依据、采取有效措施时， 表中的数值可以放宽。
高层建筑结构伸缩缝的最大间距 表1—8
注： ①框架—剪力墙的伸缩缝间距可根据结构具体布置取表中框架结构与 剪力墙结构之间的数值； ②当屋面无保温或隔热层措施、混凝土的收缩较大或室内结构因施工 外露时间较长时，伸缩缝间距应适当减少； ③位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构，伸缩缝的间 距宜适当减少。
多年的高层建筑结构设计和施工经验表明：高层建 筑结构宜调整平面形状、尺寸和结构布置，采取构造 和施工措施，尽量不设变形缝；当需要设缝时，则应 将高层建筑结构划分为独立的结构单元，并设置必要 的变形缝。
4 变形缝的设置
温度缝：防止结构因温度变化和混凝土干缩变形 产生裂缝（基础以上上部结构断开） 不设温度缝的措施： 1. 温度影响较大部位提高配筋率； 2. 加厚屋面隔热保温层，或架空通风屋面； 3. 顶层局部设温度缝后浇带；即高强度等级的混凝 土；主体混凝土浇注后两个月；贯通结构的横截 面；位置应为结构受力影响最小，且曲折延伸避 免全部钢筋同截面搭接 ；一般每隔30～40m设一 道，后浇带宽800～1000mm。
适用30层以上 。
长/宽<2，截面尺寸接近正方形、圆形、正多边 形较好。
4、筒体结构体系
（1）框筒结构：内筒承受 竖向荷载，外筒承受水平 荷载，柱距一般在3m以内， 框筒梁比较高，开洞面积 在60%以下 1931年102层帝国大厦： 钢框架－剪力墙体系，用 钢量2.06kN/m2 1972年110层世界贸易中心：筒中筒结构体系，用 钢量1.81kN/m2
1974年110层西尔斯大楼：钢成束筒结构体系，用 钢量1.61kN/m2
爬、顶、滑!超高层建筑的三大模架体系介绍
爬、顶、滑！超高层建筑的三大模架体系介绍随着城市用地的日益紧张，超高层建筑成了不少一线城市的首选。
当前，可用于超高层建筑施工的模板及围护体系多种多样，比较常见的有爬模系统、滑模系统、顶模系统，这三种模板体系均可属于核心筒墙体结构先行施工的工艺。
爬模系统介绍爬模系统有专业厂家生产，构件设计为标准件，可厂家租赁，使用完毕后厂家可以回收。
爬模由下架、上架、附墙挂座、导轨、液压油缸系统、模板、护栏等组成。
爬模的原理是，根据墙体情况，布置机位，每个机位处设置液压顶升系统，架体通过附墙挂座与预埋在墙上的爬锥连接固定，爬升时先提升导轨，然后架体连同模板沿导轨爬升。
1 爬模系统的特点(1)、液压爬模可整体爬升，也可单榀爬升，爬升稳定性好。
(2)、操作方便，安全性高，可节省大量工时和材料。
(3)、爬模架一次组装后，一直到顶不落地,节省了施工场地，而且减少了模板、特别是面板的碰伤损毁。
(4)、液压爬升过程平稳、同步、安全。
(5)、提供全方位的操作平台，施工单位不必为重新搭设操作平台而浪费材料和劳动力。
(6)、结构施工误差小，纠偏简单,施工误差可逐层消除。
(7)、爬升速度快，可以提高工程施工速度。
(8)、模板自爬,原地清理，大大降低塔吊的吊次。
总体来说，爬模系统具有操作简便灵活，爬升安全平稳，速度快，模板定位精度高，施工过程中无需其他辅助起重设备的特点。
但一般机位较多，整体性不够好，承载力也不大。
2 爬模系统的爬升流程注意：钢筋绑扎钢筋完成进行;爬模能容易适应较薄的墙厚变化，但墙体突变时适应困难。
3 爬模质量控制(1)爬升前应检查混凝土墙体是否达到爬升所需强度，受力螺栓是否拧紧，附墙挂座是否牢固。
检查架体各个构件之间是否断开连接，检查电控系统是否正常工作，液压系统是否安全可靠。
是否已明确爬升单元的先后顺序。
(2)爬升中应待导轨提升超过最下层的附墙挂座，及时拆除附墙挂座及爬锥。
导轨提升到位后检查是否和附墙挂座无缝卡死。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 回顾我们对超高层的定义进行了总结，根据CTBUH的定义，将300米以上的建筑定位为超高层建筑（Supertall），将600m以上的建筑定位超级高层建筑（M egatall）。
我们将超高层建筑结构体系主要划分为筒体结构、束筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、巨型结构、连体结构和其它一些新型结构体系等。
图1 超高层结构的体系分类我们在上一篇中着重分享了筒体（框筒、支撑筒以及斜交网格筒体）结构体系的特点及案例，在本篇中主要着重分享关于束筒和筒中筒（框筒-核心筒、支撑筒-核心筒以及斜交网格筒-核心筒）结构体系的受力特点及案例。
2束筒结构(Bundled Tube)束筒可以认为是由一组筒体组成的结构，这些筒体由共用的内筒壁相互连接以形成一个多孔的多格筒体。
在这个筒体中，水平剪力主要由平行于水平荷载方向的腹板框架来承担，而倾覆力矩则主要由垂直于水平荷载方向的翼缘框架来承担。
并且，筒体的各个筒格可在不同的高度任意截断而不削弱结构的整体性。
各个筒格所形成的封闭筒体在建筑体型收进后，仍具有较好的抗扭性能。
图2 由半圆筒体和矩形筒体组成的束筒结构束筒是在框筒的基础上发展而来。
对于框筒结构，由于剪力滞后的负面影响，较大的平面尺寸中间位置的结构不能充分参与到结构抗侧中去，这也是限制框筒结构适用高度的一个主要原因。
如果利用框筒结构来设计更高的超高层建筑，可能需要采用更小的柱距来减小剪力滞后的不利影响，例如410m高的纽约世贸中心双子塔的柱距达到了惊人的1m左右，即使这么小的柱距依然呈现出明显的剪力滞后效应。
图3 世贸中心双子塔框筒的剪力滞后效应提出筒体结构体系的Fazlur博士在指导学生的论文时发现，如果利用通长的剪力墙将框筒长边一分为三时，由于隔板剪力墙的协同作用，大尺寸筒体的剪力滞后效应明显降低了，其抗侧刚度也可以得到大幅提升。
图4 束筒结构的原型如果横隔剪力墙可以有效降低长边的剪力滞后效应，那么对于大尺寸的框筒结构，在两个方向都引入横隔剪力墙，必然可以提高大尺寸框筒的整体空间作用。
但是连续的剪力墙会对建筑室内空间产生较大影响，Fazlur便利用连续的抗弯框架代替剪力墙，这便是束筒结构的由来。
引入横隔剪力墙后的剪力滞后效应如下图所示，可以看出，翼缘框架处的剪力滞后效应得到了明显改善。
图5 引入横隔剪力墙后的剪力滞后效应明显改善从下图中可以看出，在束筒结构中，内外腹板相交处形成了多个角柱。
在侧向荷载作用下，由于楼板的平面内刚度很大，其水平隔板作用使得束筒的内侧腹板框架与外侧腹板框架协同变形。
而内腹板的角柱是由腹板直接使其受力，在单筒结构中，这些角柱是通过外侧翼缘框架的裙梁间接受力的，在束筒结构中，这些角柱的内力要远大于单筒结构。
因此，内腹板框架的存在大大降低了由剪力滞后所产生的各柱受力的不均匀性。
正交筒壁束筒的竖向应力更接近与均匀，其结构的性能比框架筒体更接近于真正的筒体。
束筒内部的横向框架（内侧翼缘框架）的受力则与外部的翼缘框架类似，受力也比较均匀。
因此，由于内部腹板框架的存在，束筒结构的剪力滞后效应大大降低，其空间作用得到进一步发挥，抗侧效率远远高于单一的框筒结构。
图6 束筒结构的剪力滞后效应与单一的框筒结构相比，由于束筒的抗侧效率更高，因此束筒可以容许较大柱距和较小的裙梁。
例如，410m的世贸双子塔采用钢结构框筒，柱距为1.02m，而442m高的西尔斯大厦采用束筒结构，其柱距达到了4.6m，经济型及建筑效果大大提高。
因为束筒的设计是将多个单筒布置在一起演绎而来，这就可能用简单地在任何高度处终止一个筒体的办法来达到建筑体型的收进效果。
相邻的筒体不一定需要有相似的形状。
一个由方形和三角形筒格组成的束筒，在概念上与两个方形或两个三角形筒格相似。
组成束筒结构的单筒可以是框筒，也可以是支撑筒、斜交网格筒。
如下图所示。
图7 多格筒体组成的束筒束筒的一个显著优点是可以由几个单筒组合成任何图形，而且可以在任何标高处终止而对结构的整体性没有明显影响。
这一特点使得有可能形成各种形状与尺寸变化的收进。
然而，其缺点是楼面被一系列内部腹板框架划分为多个筒格。
隐藏在这种模块设计概念后面的结构原理是：内部柱列与裙梁在抵抗剪力时如同一个巨型悬臂筒体的内腹板一样受力，这样就最大限度地减小了剪力滞后效应。
如果没有内隔板的约束作用，则框筒的大部分靠近建筑平面中部的外柱在抵抗倾覆力矩时所起的作用很难发挥出来。
这种体系可以看作是在两个方向都有着加劲内部框架的周边筒体结构体系的一种扩展。
内部隔板最大限度地减小了筒体的剪力滞后效应，使柱的轴向应力沿翼缘框架的分布更加均匀。
2.1 案例西尔斯大厦（Sears Tower）结构设计：SOM结构体系：束筒结构西尔斯大厦（Sears Tower，现称为威利斯大厦，Willis Tower），地上108层，建筑高442.1m，用钢量仅为161kg/m2，是世界上第一个采用束筒的超高层建筑。
于1970年施工，1974年竣工，建成后占据世界上最高的高层建筑的头衔长达20年。
西尔斯大厦采用3x3的束筒结构体系，每个筒体的尺寸均为22.86x22. 86m（75英尺），筒体的柱距为4.57m（15英尺）。
图8 西尔斯大厦各区的平面底部3x3的筒体延伸到第50层，然后左上和右下两个角部的筒体被消去。
到了第66层，另外两个角部的筒体到了终点，形成一个十字形的筒体形状。
到了9 0层，又有三个筒体被削去，最终顶部剩下两个筒体。
图9 西尔斯大厦筒体收分示意图图10 西尔斯大厦束筒示意图图11 环带桁架位置示意图为了进一步减小剪力滞后，加强结构的整体性，Fazlur还在30、66及90层左右沿外框设置了数层高的环带桁架。
如上图所示。
图12 楼盖布置图13 跨度为22.86m的桁架式楼面梁单个筒体的开间约为22.86mx22.86m，内部不再布置柱子，由于楼面跨度较大，因此采用单向桁架作为楼面梁，桁架截面高度约为1016mm，桁架间距为 4.58m，可直接与两侧的钢柱相连。
为使各柱尽可能承担相等的竖向荷载，即避免某一方向的柱子承担很大的竖向荷载，而另一方向承担很小的竖向荷载，为此将上述的桁架布置方向每隔6层交替换向布置。
桁架斜腹杆之间可穿越直径达510mm的空调管道。
楼板采用140mm厚的压型钢板组合楼板。
图14 结构单元为了减少施工过程中现场焊接的工作量，设计团队采用了上图所示的“圣诞树”的结构单元，由一个两层的立柱组成，在立柱的两侧在工厂焊接好个一半的钢梁。
现场安装时，在梁接头处采用螺栓连接，使得现场焊接的工作量减少了95%左右。
图15 正在施工的西尔斯大厦（@SOM）Four Allen Center结构体系：束筒带支撑框架的混合体系为了起到束筒的结构作用，并不一定需要用密柱将建筑平面分割为数个次生筒格。
也可以在筒体的迎风面与背风面之间设置少量立柱从而减小剪力滞后以达到同样的效果。
Four Allen Center，高211.83m，地上共50层，1984年完工。
其平面是两端为半圆形的长方形，平面尺寸约为33.5mx79.25m，长宽比约为2.36，高宽比约为6.3。
在前文的分析中，筒体结构长宽比不宜过大，一般不宜大于1.5。
这是由于当长宽比较大时，长边所对应的迎风面大，而长边的剪力滞后现象又较为明显，因此长边的大部分中柱都无法有效的发挥作用，必须采取相应的措施。
图16 Four Allen Center平面布置图虽然沿着周边布置间距约为4.57m的密柱，若采用纯粹的框筒结构，由于柱距较大，且平面的长宽比达到了2.36，长边的剪力滞后现象太严重，因此难以提供足够的抗侧刚度。
结构设计师采用了一种改进的束筒结构，在交通核沿竖向设置人字形支撑形成实腹桁架，在交通核与外框之间设置空腹桁架，将中间的平面划分为四个筒格。
如下图所示。
图17 Four Allen Center 剖面图这些横向框架的设置，在很大程度上减小筒体长边翼缘框架的剪力滞后效应，使得中部的柱也能有效的发挥抗侧作用。
后来SOM还分别在1983年设计了另外两座束筒结构，分别是位于芝加哥的205 m高的One Magnificent Mile以及位于迈阿密233m高的Wachovia Financial Center。
图18 One Magnificent Mile图19 Wachovia Financial Center但是由于束筒结构对建筑内部空间的影响，小编并未发现束筒结构在国内的应用案例，如有发现应用的小伙伴，欢迎联系小编进行补充。
3 筒中筒结构(Tube in Tube)在现代超高层建筑中，采用框筒、支撑筒或斜交网格筒单独作为抗侧力体系的建筑较少，一方面是由于我国规范一般要求采用双重抗侧力体系，另一方面是由于竖向交通核和管道设备空间的需求，设置内筒也是合理的。
因此，相对于单独的筒体结构，筒中筒结构是超高层结构中更为常见的结构体系。
筒中筒结构是由外筒与内部核心筒组成。
外筒可以采用密柱框筒、支撑筒、斜交网格筒等形式。
采用钢筋混凝土结构时，内筒一般采用混凝土剪力墙组成的筒体，采用钢结构时，内筒一般采用钢框筒、钢支撑筒或者钢板剪力墙筒体。
图 20 筒中筒结构示意图筒中筒结构是一种双重抗侧力体系，在水平荷载作用下，内外筒需要协同工作。
筒中筒结构由于内筒的存在，其抗侧刚度一般情况下要比相同的筒体结构强。
相同条件下，它的外筒可以做的更加通透，以呈现更好的建筑效果。
因此，与早期的框筒结构相比，筒中筒结构中的外框筒的柱距通常更大，裙梁的跨高比也更大。
当外筒采用密柱框筒时，一般情况下，内部核心筒的刚度会远大于外框筒，此时，核心筒作为第一道防线，承担主要的水平剪力和倾覆力矩。
当外筒采用支撑筒或斜交网格筒体时，由于支撑筒、斜交网格筒体的抗侧效率高，刚度大，通常是外框筒提供主要的抗侧刚度，作为第一道防线来承担主要的水平剪力和倾覆力矩。
3.1 框筒-核心筒结构框筒-核心筒结构最早是由Fazlur R. Khan 在一号壳牌广场大厦中应用，后逐渐在超高层结构的设计中得到不断推广。
框筒由于其剪力滞后效应，难以充分发挥其空间作用。
当框筒开洞率较大时，其剪力滞后效应更为明显，因此在框筒-核心筒结构中，通常由核心筒作为第一道防线，承担主要的水平剪力和倾覆力矩。
3.1.1 早期的框筒-核心筒结构一号壳牌广场大厦（One Shell Plaza）结构设计：SOM结构体系：筒中筒（混凝土框筒-混凝土核心筒）一号壳牌广场大厦，共50层，高217.6m，1970年竣工，采用混凝土筒中筒结构。
竣工时，是世界上最高的混凝土高层建筑，也是世界上第一座全部采用轻质混凝土的高层建筑。
图 21 一号壳牌广场大厦的建筑平面图图22 楼盖布置及受力分析对于外框柱的设计，由于角部的楼盖布置采用井字梁布置，通过上面的受力分析可以看到，井字梁的布置导致角部的柱受力明显大于其他柱。