高层筒体结构
高层建筑结构--筒体结构
高层建造结构--筒体结构高层建造结构--筒体结构1. 筒体结构概述1.1 定义筒体结构是指高层建造中主要采用筒体形式进行承载和支撑的结构形式。
1.2 特点筒体结构具有以下特点：- 采用筒体形式，具有较大的承载能力和稳定性；- 结构整体性强，可以有效反抗风荷载和地震力；- 建造空间布局自由度高，可以满足多种功能需求。
2. 筒体结构的设计原则2.1 强度设计原则筒体结构的强度设计原则包括荷载计算、材料选择和结构构造的合理设计。
2.2 稳定性设计原则筒体结构的稳定性设计原则包括考虑结构的整体稳定性和局部稳定性。
2.3 刚度设计原则筒体结构的刚度设计原则包括考虑结构对外荷载的响应以及结构的变形控制。
2.4 功能需求设计原则筒体结构的功能需求设计原则包括满足高层建造的使用功能和舒适性需求。
3. 筒体结构的主要构件3.1 核心筒核心筒是高层建造中最主要的承载构件，通常包括墙体、结构柱和楼梯间等。
3.2 外骨架外骨架是筒体结构中起支撑和承载作用的构件，通常采用钢结构或者混凝土剪力墙等形式。
3.3 地基地基是筒体结构的基础，起支撑和传递荷载的作用，通常包括桩基和承台等。
4. 筒体结构的施工工艺4.1 筒体结构的施工准备施工前需要进行土地勘测、地基处理和材料准备等工作。
4.2 核心筒的施工核心筒的施工包括模板搭设、钢筋绑扎和混凝土浇筑等过程。
4.3 外骨架的施工外骨架的施工包括钢结构制作、安装和焊接等工艺操作。
4.4 地基的施工地基的施工包括桩基的打桩和承台的浇筑等步骤。
5. 筒体结构的质量控制5.1 施工工艺的质量控制施工工艺的质量控制包括材料的验收、施工工序的检查和质量记录的保存等。
5.2 结构安全性的质量控制结构安全性的质量控制包括进行荷载试验、材料试验和结构监测等。
5.3 结构变形的质量控制结构变形的质量控制包括进行变形监测和控制结构的变形范围等。
6. 筒体结构的维护与修复6.1 筒体结构的日常维护筒体结构的日常维护包括表面清洁、涂层保养和设备检修等。
超高层建筑的结构体系
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。
高层建筑结构设计-作业及解答
高层建筑结构设计-作业及解答练习1、某高层建筑筒体结构，其质量和刚度沿高度分布比较均匀，建筑平面尺寸为40mx40m的方形，地面以上高度为150m，地下埋置深度为13m。
已知（100年一遇）基本风压为0.40kn/m2，建筑场地位于大城市市区，已计算求得作用于突出屋面塔楼上的风荷载标准值为1050kn，结构的基本自振周期为T1=2.45s。
为简化计算，将建筑物沿高度划分为五个区段，每个区段为30m，并近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值，计算在风荷载作用下结构底部的剪力标准值和基础地面的弯矩标准值。
（另附图）突出屋面塔楼风向习题1图解：（1）体型系数：?s1=0.8 ?s2=0.5 ?s=0.8+0.5=1.3（2）风震系数：地面粗糙度为D类， ?0T12=0.4X2.452=2.401KN.S2由 0.32x?0T12=0.32x2.401=0.768 查表3-3得脉动增大系数 ?=1.414 由 H/B=150/40=3.75 查表3-4得脉动影响系数 ?=0.505?z?1??z??HH11=1+Zxx1.414x0.505=1+Zxx0.714 ?zH?ZH?Z(3)风荷载计算：面风载标准值： wzk??z?z?s?0=0.4x1.30x?z?z KN/M2线风载标准值： qz?40wzk=40 x 0.4 x1.30x?z?z KN/M集中分布风载标准值：pz?30qz=30x40 x 0.4 x1.30x?z?z KN区段 ?i Hi/H ?Z ?Z Wzkqz pz （kn/m2） (kn/m) (kn) 突出屋面 135 105 75 45 15 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1 1.508 1.304 1.065 0.785 0.620 1.426 1.383 1.3351.273 1.115 1.118 0.938 0.739 0.52 0.359 37.52 29.560 20.80 14.36 1050 5 4 32 1 44.720 1341.60 1125.60 886.80 624.0 430.80 V标=?pz+1050=5458.80knM标=?pzHz=430.80x28+624.0x58+886.80x88+1125.60x118+1341.60x148++1050x163=628820.40kn.m2、某10层钢筋混凝土框架-剪力墙结构,其质量和刚度沿高度分布比较均匀，抗震等级为8度，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类，已知结构的基本自振周期T1=0.95s，各层重力荷载代表值如图所示，采用底部剪力法计算结构的底部总水平地震作用和各层水平地震作用。
筒体结构
一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系
01 简介
目录
02 基本简介
基本信息
筒体结构，是指由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系，适用于层数较多的高层建筑。在侧向风荷载 的作用下，其受力类似刚性的箱型截面的悬臂梁，迎风面将受拉，而背风面将受压。筒体结构可分为框筒体系、 筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系等。
基本简介
基本简介
图1筒体结构由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称 为筒体（由密柱框架组成的筒体称为框筒；
分类 筒体结构分筒体－框架、框筒、筒中筒、束筒四种结构。
筒体-框架结构 中心为抗剪薄壁筒,外围为普通框架所组成的结构（图1）。南京玄武饭店即采用这种结构。 筒体结构
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。南京玄武饭店即采用这种结构。
框筒结构
外围为密柱框筒，内部为普通框架柱组成的结构。
筒中筒结构
筒体结构建筑由核心筒与外围框筒组成的高层建筑结构。曾经世界上层数最多的纽约世界贸易中心（110层， 高412米，(见彩图[帝国大厦，1931年建成，保持高度纪录（378米，102层）达40年，综合地代表20世纪30年 代][建筑科学技术的水平,位于美国纽约市])即采用这种结构。中国的深圳国际贸易中心（52层,高160米，平面 如图2a[筒中筒结构],(见彩图[深圳国际贸易中心滑升模板施工])和按地震烈度9度设防的北京中央彩色电视中心 （24层，高107米,平面如图2b[筒中筒结构]）也采用了这种结构。在有些工程中还采用了三重筒、四重筒结构。
框筒结构 外围为密柱框筒，内部为普通框架柱组成的结构。
图2筒体结构筒中筒结构 中央为薄壁筒，外围为框筒组成的结构。世界上层数最多的纽约世界贸易中心 （110层，高412米，(见彩图)即采用这种结构。中国最高的深圳国际贸易中心（52层,高160米，平面如图 2a,(见彩图)和按地震烈度9度设防的北京中央彩色电视中心（24层，高107米,平面如图2b）也采用了这种结构。 在有些工程中还采用了三重筒、四重筒结构。 束筒结构 由若干个筒体并列连接为整体的结构。
高层建筑结构设计 第八章 筒体结构
于10，宜采用预应力混凝土楼盖，必要时可增设内柱。
(6)框筒结构因建筑功能需要，在底层要求加大柱距，此时必
须布置转换结构，其功能是将上部柱荷载传至下部大柱距的
柱子上。一般内筒应一直贯通到基础底板。
(7) 楼盖构件的高度不宜太大，尽量减小楼盖构件与柱之间的
弯矩传递，楼盖做成平板或密助楼盖或预应力楼盖。采用钢
轴力，当重力荷载不足时角柱将承受拉力。
2.1 结构布置
第8章 筒体结构设计
(5)筒中筒结构的内筒宜居中，面积不宜太小，其边长可取高
度的1/12~1/15，也可取外筒边长的1/2~1/3，其高宽比一般约
为12，不宜大于15。内筒应贯通全高，竖向刚度均匀变化；
内筒与外筒间距，非抗震设计时宜大于12，抗震设计时宜大
楼盖时可将楼板梁与柱的连接处理成铰接；框筒或束筒结构
可设置内柱，以减小楼盖梁的跨度，内柱只承受坚向荷载而
不参与抵抗水平荷载。
2.1 结构布置
第8章 筒体结构设计 采用普通梁板体系时，楼面梁的布置方式一般沿内、外筒单 向布置。外端与框筒柱一一对应；内端支承在内筒墙上，最 好在平面外有墙相接，以增强内筒在支承处的平面外抵抗 力；角区楼板的布置，宜使角柱承受较大竖向荷载，以平衡 角柱中的拉力双向受力。典型布置如图。
(4)柱截面宜做成正方形、矩形或 T 形。
若为矩形截面，截面长边应与腹板框架方向一致。
角部是联系两个方向协同工作的重要部位，受力大，通常 采取加强措施；内筒角部可采用局部加厚等措施，外筒可 加大角柱截面，以承受较大的轴力，减小压缩变形；角柱 面积宜取中柱面积的1~2倍。
角柱面积过大，会加大剪力滞后现象，使角柱产生过大的
第8章 筒体结构设计
高层建筑结构设计
筒体结构代表建筑
筒体结构实例分析广州珠江新城西塔高432m,矗立在城市(de)新中轴线上,其所在(de)广场距珠江最近(de)距离只有200多m,在我国乃至世界都属于较高(de)建筑钢结构之一,该结构设计新颖,造型扰美、线条流畅、结构独特,具有广泛(de)实用性和观赏性,她(de)建成,不仅成为广州市(de)城市标志性建筑,也是当前世界经典建筑中具有时代性(de)标志性建筑,不仅为广州市增加了一道亮丽(de)风景线,同时也是我国在国际地位与实力(de)显示.珠江新城西塔钢结构外筒是—个不规则网筒结构,其横截面沿整个建筑高度是连续变化(de).主塔楼地面以上103层,高432m,其中1~3层为大厅,4~67层为办公室,67层以上是高级酒店及客房,最高处设有直升机平台.在办公楼层,采用钢管混凝土斜交网格柱外筒和钢筋混凝土内筒(de)筒中筒结构体系,上升至酒店层时,混凝土内筒不再向上延伸,由钢柱锚入核心筒墙内,形成钢结构内框架-斜撑核心筒,结构体系为斜交网格柱外筒加内框架加斜撑(de)结构体系.钢结构外筒是结构(de)主要抗侧力体系,钢管混凝土立柱共30根．由地下四层柱定位点起呈倾斜状沿直线至塔顶相应(de)柱定位点,各柱(de)倾角不相同,柱钢管截面(de)直径与壁厚均沿高度变化,由底部外径1800mm、壁厚50mm缩至顶部外径700mm、壁厚20mm,钢材材质为Q345GJC钢、Q345B钢,管内充填高强混凝土.北京银泰中心（Beijing Yintai Centre）位于建国门外大街2号,地处北京中央商务区(CBD)核心地带,北临长安街,东接三环路,踞国贸桥“金十字”西南角.根据首都规划委员会规划,长安街两边建筑限高250米,北京银泰中心中央主楼高249.9米、63层,是长安街上(de)最高建筑.其建设与规划,经国务院总理办公会审批,曾连续多年列为北京市重点建设项目.其结构类型中央主楼纯钢结构,东西两侧写字楼 .建筑高度米 ,占地面积：31,305平方米北京银泰中心拥有(de)及度假村集团在首家精品酒店——北京柏悦酒店,是凯悦集团在并全盘管理(de)第一个项目, 与一般建筑不同,北京银泰中心把酒店服务式公寓和酒店统一设置在整个建筑群(de)中央主楼,完美诠释“王者必居天下之中”(de)居住理念.把三幢塔楼连接在一起,将其变成全新概念(de)高品位商业、休闲、健康、美食及娱乐生活目(de)地,总面积52,199平方米,其中4层(地上3层、地下1层)近25,000平方米(de)商业配套设施荟萃顶级奢华品牌旗舰店、会议宴会设施、中西餐饮和健身休闲等设施.银泰中心东西两栋智能5A,东侧写字楼已由（PICC）整幢购买.西侧(de)银泰写字楼以其显赫(de)位置、独特(de)空中环廊大堂、4米(de)办公层高、高效快速(de)双层轿箱电梯、具有架空地板(de)、精心设计(de)变频恒温恒湿新风对流系统,体现着北京银泰中心写字楼对最高质量(de)追求.上海金茂大厦1999年初,上海市又一座标志性建筑傲然屹立畔,人们期待已久(de)世界第四、亚洲第二、中国内地第二（上海环球金融中心刷新(de)历史）(de)88层金茂大厦（Jinmao Tower）终于推向市场,这幢集现代办公楼、豪华五、商业会展、高档宴会、观光、娱乐、等综合设施于一体,深富中华民族文化内涵,溶汇西方艺术(de)智慧型摩天大楼,已成为当今沪上最方便舒适、最灵活安全(de)办公、金融、商贸、娱乐和餐饮(de)理想活动场所.金茂大厦于1992年12月17日被批准立项,1994年5月10日动工,1997年8月28日结构封顶,至1999年3月18日开张营业,当年8月28日全面营业.金茂大厦占地2.3公顷,塔楼高420.5米,总建筑面积29万平方米.结构类型及特点大厦采用超高层建筑史上首次运用(de)最新结构技术,整幢大楼垂直偏差仅2厘米,楼顶部(de)晃动连半米都不到,这是世界高楼中最出色(de),还可以保证12级大风不倒,同时能抗7级地震.大厦(de)外墙由大块(de)玻璃墙组成,反射出似银非银、深浅不一、变化无穷(de)色彩.该玻璃墙由美国进口,每平方米500美金,玻璃分为两层,中间有低温传导器,外面(de)气温不会影响到内部.金茂大厦共有79台电梯,观光高速电梯一次可乘35人,速度为每秒9.1米,由下到上只要45秒.金茂大厦(de)大厅采用圆拱式(de)门框,给人高大宽敞明亮(de)感觉；墙面选用地中海有孔大理石,能起到良好隔音效果；地面大理石光而不亮,平而不滑.前厅内(de)八幅铜雕壁画集中体现了中国传统(de)书法艺术,它通过汉字,从甲骨文、钟鼎文,一直到篆、隶、楷、草(de)演变,反映了中国上下五千年(de)文明史.通往宴会厅(de)走廊,更是一条艺术长廊,体现出一种高雅(de)品位和豪华(de)气派.1、商品砼和散装水泥应用技术该技术应用于地下连续墙,钻孔灌注桩,基坑围护、支撑,主楼核心商、复合巨型柱.楼板等工程部位.应用(de)总量达到了157000立方米.金茂大厦使用(de)商品砼用散装水泥.机械上料、自动称量、计算机控制技术,外加剂和掺合料“双掺”技术,搅拌车运输和泵送浇筑技术,不但提高了土建施工生产(de)机械化和专业化程度,而且增强了施工现场(de)文明标准化程度.并创下了一次性泵送混凝土382．5米高度(de)世界记录.2、粗直径钢筋连接技术金茂大厦(de)核心筒和巨型柱(de)模板均采用定型加工(de)钢大模,所以在核心筒与楼面梁(de)钢筋连接处,主楼旅馆区环板与核心筒钢筋连接处,巨型柱与楼面梁(de)钢筋连接处,采用锥螺纹连接(de)施工技术.整个工程锥纹接头共计58296只,通过对接头(de)试验及抽检结果均符合A级水平.应用数量见下表：新型钢筋冷轧锥螺纹工艺从七个方面改进了钢筋冷轧锥螺纹工艺：改进刀具、滚丝轮(de)材质；改进了工具夹；增加自动定位装置；设置滚动上料架；端头冷处理,提高强度,保证A级接头标准.使应用达到了高速、优质、低耗(de)目(de).3、新型模板与脚手架应用技术金茂大厦(de)主体结构层高变化多,还存在墙体收分和体型变化.共有3．2米、4米、5．2米等共8种高度,53层以上取消了原有(de)井字型内剪力墙,墙体厚度由850毫米逐步分四次收分至450毫米在巨型柱施工中,我们创新设计制造了“跳提式爬模系统”,成功地解决了巨型柱施工时.上部钢梁已安装就位,传统(de)模板脚手体系均无法圆满完成混凝土施工后(de)爬升问题.该体系创新设计了伸缩吊臂,斜面滑板,顶伸式伸缩架,翻转开启式附墙等一系列专门(de)构件,使爬架能顺利跨越钢梁.通过这些新型模板脚手(de)研究和应用,安全、可靠地完成了主楼核心筒和复合巨型柱连续施工.经专家鉴定,该模板脚手体系(de)技术水平达到了国际领先水平.4、高强混凝土技术金茂大厦工程采用了C60和C50(de)高强度混凝土,基础底板均采用C50混凝土.主楼核心筒从地下至31层为C60混凝土,主楼核心筒从32层至62层为C50混凝土.巨型柱从地下室至31层为C60混凝土,巨型柱从32层至62层为C50混凝土.C60混凝土17488立方米,C50混凝土33708立方米.其中主楼基础承台厚度4米,为13500立方米C50高标号混凝土,并一次性连续浇捣完成.在如此大(de)高标号混凝土连续浇捣中,选择合理(de)材料及配合比设计,并采用“内散外蓄法”养护,内设冷却水管,薄膜草包覆盖,及电脑测温系统.将混凝土内部温升峰值控制在100℃以内,使内外温差小于25℃.加快了混凝土内部(de)降温速率,缩短了施工周期,只用了二个星期就完成了养护.5、建筑节能技术金茂大厦主要填充墙、防火分区隔墙等均采用空心砌块.其中,120mm厚砌块4901平方米,190mm厚砌块49742平方米,250mm厚砌块1098平方米,300mm厚砌块3493平方米.金茂大厦裙房屋面、主楼局部屋面也采用了屋面保温层.其中,裙房屋面约7500平方米,主楼局部屋面约2500平方米.6、硬聚氯乙烯塑料管(de)应用技术在金茂大厦裙房基础底板施工中,采用了国内首次出现(de)大面积静力释放层技术.φ100PVC管1184米,φ150PVC管511米.将地下水通过大面积滤水层集中排到集水井,再通过泵抽至地面来释放和消减地下水对底板(de)浮力.此项技术在纵横交错(de)盲沟中设置多孔PVC滤水管.大面积静力释放层技术(de)应用,使裙房基础底板(de)厚度仅为0．6米左右,而按传统设计基础底板厚度至少要1 ．5－2．0米,比传统做法薄0．9m左右.7、粉煤灰综合利用技术金茂大厦主楼基础承台为C50高标号混凝土,方量13500立方米.在配合比设计中,我们掺入了一定量(de)磨细粉煤灰,发挥其“滚珠效应”以改善混凝土(de)和易性,提高混凝土(de)可泵性.并因此取代部分水泥,降低混凝土(de)水化热.同时,在砌筑砂浆拌制过程中,也掺入一定量(de)粉煤灰.粉煤灰(de)用量约4500吨,达到节能、高效(de)目(de).8、建筑防水工程新技术设计要求在金茂大厦基础底板下施工防水层.防水材料采用美国胶体公司(de)纤维装单夹防咸水CR膨润土防水膜、膨润土填缝剂和多用途膨润土粉粒.防水膜用于大面积铺贴,填缝剂和多用途粉粒用于嵌缝、填补空洞.CR膨润上(de)用量约23608平方米.CR型膨润土防水系列材料是一种柔性(de)高强度聚丙烯纺织物和火山灰钠基膨润土(de)复合物,它(de)技术特点是：遇水膨胀,柔软、高强度,抗污染,抗老化.它(de)应用,丰富和发展了国内防水材料(de)种类,为今后新型防水材料(de)研究和应用提供了实践经验.9、现代管理技术与计算机应用金茂大厦工程(de)信息量大、范围广,针对这种情况,在施工管理过程中,计算机技术得到了广泛(de)应用.财务管理、合同预算、人事档案管理、施工计划管理、施工方案(de)设计和编制、施工翻样图(de)绘制、深化图纸(de)设计等均采用了计算机管理软件.10、其他新技术(de)应用在金茂大厦(de)施工过程中,我们还应用了“超大超深基坑(de)支护技术”、“高精度测量技术”、“大型垂直运输机械应用技术”等一系列新技术.金茂大厦地下室开挖面积近2万平方米,基坑周长570米,开挖深度19．65米,土方量达到了32万立方米,是上海地区软土地基施工中开挖面积最大,开挖深度最深(de)基础.在基坑围护方面,我们设计了空间桁架式全现浇钢筋混凝土内支撑技术,既保证了工程质量和安全,又缩短了施工工期,提高了经济效益.测量工作是工程建设中(de)“眼睛”,尤其在金茂大厦这样规模(de)建筑物施工中,测量工作(de)重要性就更显突出.我们在施工中采用WILDT2经纬仪、DII600激光测距仪等高精度测量仪器,采用极坐标结合直角坐标法进行轴线放样,用天顶倒锥体法进行严格(de)测量复核,用往返水准控制高程.针对钢和混凝土两种材料不同(de)压缩、收缩和沉降,采用预先控制(de)修正补偿,达到了很好(de)效果.(1)项目名称：西尔斯大厦(2)工程概况：西尔斯大厦位于伊利诺伊州(de)芝加哥市,是上个世纪世界最高(de)建筑之一.它是为西尔斯一娄巴克公司建造(de),于1973年竣工.大厦高443米,是当今世界最高建筑物之一.总建筑418000平方米,地上110层,地下3层.底部平面×68.7米,由9个22.9米见方(de)正方形组成.(3)形式结构与特点：大厦结构工程师是1929年出生于(de)美籍建筑师F..他为解决像西尔斯大厦这样(de)高层建筑(de)关键性抗风结构问题,提出了束筒结构体系(de)概念并付诸实践.整幢大厦被当作一个悬挑(de)束筒空间结构,离地面越远剪力越小,大厦顶部由风压引起(de)振动也明显减轻.顶部设计风压为305千克力/平方米,设计允许位移（振动时允许产生(de)振幅）为建筑总高度(de)1/500,即900毫米,建成后最大风速时实测位移为460毫米.所有(de)塔楼宽度相同,但高度不一.大厦外面(de)黑色环带巧妙地遮盖了服务性设施区.大厦采用由构成(de)成束筒结构体系,外部用黑铝和镀层玻璃幕墙围护.其外形(de)特点是逐渐上收(de),即1～50层为9个宽度为23.86米(de)方形筒组成(de)正方形平面；51～66层截去一对对角方筒单元；67～90层再截去另一对对角方筒单元,形成十字形；91～110层由两个方筒单元直升到顶.这样,既可减小风压,又取得外部造型(de)变化效果.西尔斯大厦顶部(de)设计风压为3千帕,容许位移为建筑物高度(de)1/500,即90,建成后在最大风速下(de)实测位移为46厘米.美国纽约世界贸易中心一期和二期(One & Two World Trade Center)纽约世界贸易中心一期和二期(One & Two World Trade Center),建于1973年,纽约世界贸易中心(de)一对姐妹楼落成.该高层采用框架筒结构内设黏弹性阻尼装置,其高度高达412m,110层.其简洁利落(de)造型有别于帝国大厦、克赖斯勒大楼繁复(de)装饰艺术风格,堪称建筑界(de)一项奇迹,内部舍弃钢架结构,而用内藏式(de)网笼支撑.建筑本身(de)重量,以至窗户都不大,只有最顶层才设计鸟瞰全景(de)窗户.两座塔楼都是110层高,加上另外5座建筑物,总面积达929000m2.两座塔楼都能提供75%(de)无柱出租空间,大大超过一般高层建筑52%(de)实用率.这两座姊妹塔于2001年9月11日遭到恐怖份子袭击倒塌.占地公顷,由两座110层（另有6层地下室）高411.5米(de)塔式摩天楼和4幢及一座旅馆组成.摩天楼平面为正方形,边长63米,每摩天楼面积万平方米.世界贸易中心由七座建筑组成,最明显(de)是117层、楼高417米（北塔）和415米（南塔）(de).两座塔楼天线、尖顶高526.3米；屋顶高417米；最高楼层高413米.成为当时世界上最高(de)摩天大楼.大楼于1966年开工,历时7年,1973年竣工（北塔在1972年,而南塔在1973年完工）.1995年对外开放,有“”之称.整个工程耗资7亿美元.它共包括7栋建筑物,主要是由两栋110层(de)塔楼（米）组成,还有8层楼(de)海关大厦和豪华级玛里奥特饭店等.世界贸易中心摩天楼采用钢框架套筒体系,第9层以下承重外柱间距为3米.9层以上外柱间距为1米,标准层窗宽约米,核心部位为电梯井,每座楼内设电梯108部.在第44层和78层设有、邮局和公共食堂等服务设施.第107层是了望层,可通过两部自动扶梯到110层屋顶.地下一层为综合商场,地下2层为地铁车站,地下3层及以下为地下车库,可停放汽车2000辆.上海环球金融中心上海环球金融中心工程是一幢以办公为主,集商贸、宾馆、观光、展览及其他公共设施于一体(de)大型超高层建筑,该楼地下3层,地上101层,净高492m（不含楼顶天线等高度）,为世界净高第一高楼.上海环球金融中心位于上海市浦东新区：陆家嘴金融贸易中心区Z4-1街区,总建筑面积377300m2,楼建筑总高度492m,地上101层,地下3层,为钢骨钢筋混凝土核心筒和框架支撑钢结构.地面部分分为塔楼和裙房两部分.上海环球金融中心新建工程(de)主体结构为钢骨及钢筋混凝土混合结构.位于周边(de)巨型结构和中部核心筒是塔楼受力体系(de)核心部分.周边(de)巨型结构由巨型柱,带状桁架和巨型斜撑共同组成.周边巨型柱从地下室B3层开始设置,从第6层起,巨型柱之间每隔12层设有一道1层高(de)带状桁架,带状桁架之间通过巨型斜撑连接.中部核心筒79层以下主要为钢筋混凝土结构,在有伸臂桁架(de)部位,核心筒剪力墙内(de)钢骨架为型钢组成(de)桁架.中部核心筒与周边巨型结构之间通过伸臂桁架连接,伸臂桁架高3层,分别布置在28~31层、52~55层、88~91层之间.周边巨型结构和中部核心筒—起共同承受大楼(de)水平荷载.塔楼91~101层,有—个三维(de)框架结构,既起到支撑观光缆车(de)作用,又连接周边巨型结构,起到顶压桁架(de)作用.钢结构按其分布位置主要分为三部分：1．核心筒外构件主要包括周边巨型柱、巨型斜撑、带状桁架、伸臂桁架、周边小立柱、楼层钢梁等.2．核心筒内构件主要包括埋设在核心筒剪力墙内(de)钢柱、钢梁桁架、位于核心筒内(de)楼层钢梁、钢柱及转换桁架.3．顶部构件位于91层以上(de)顶部构件为全钢结构,包括支撑观光缆车(de)三维框架、连接桥、倒锥形旋转楼梯等.广东国际大厦,主楼为框筒中筒现浇钢筋混凝土结构,采用天然地基片筏和条形基础.结构形式与特点其外筒平面为35.1m×37m(de)矩形,由24根矩形柱和四根异形角柱组成；内筒平面为17m×23m(de)矩形,由电梯井和楼梯间等剪力墙组成.每层外围均设一根抗震周边大梁与楼板相连.内外筒之间(de)楼板从7-63层采用后张无粘结部分预应力钢筋混凝土平板,其余楼板为普通钢筋混凝土梁板式结构,主楼(de)23、42和60层均为技术层（兼作避难层）,又做设备层,且是结构(de)刚性层,目(de)是减少主楼(de)水平位移.迪拜塔,又称迪拜大厦或比斯迪拜塔,是位于阿拉伯联合酋长国迪拜(de)一栋摩天大楼,于2004年9月21日动工,是目前世界第一高楼与建筑,为防止竞争者超越,迪拜塔(de)最终高度一直没有公布.2009年1月23日迪拜塔封顶,最终高度818米,共有162层.工程由美国芝加哥公司(de)美国建筑师阿德里安·史密斯（Adrian Smith）设计,韩国三星公司负责实施.建筑设计采用了一种具有挑战性(de)单式结构,由连为一体(de)管状多塔组成,具有太空时代风格(de)外形,基座周围采用了富有伊斯兰建筑风格(de)几何图形——六瓣(de)沙漠之花.楼面为“Y”字形,并由三个建筑部份逐渐连贯成一核心体,从沙漠上升,以上螺旋(de)模式 ,减少大楼(de)剖面使它更如直往天际,至顶上,中央核心逐转化成尖塔,Y字形(de)楼面也使(de)迪拜塔有较大(de)视野享受.“迪拜塔”也为建筑科技掀开新(de)一页.为巩固建筑物结构,目前大厦已动用了超过31万m3(de)强化混凝土及万t(de)强化钢筋,而且也是史无前例地把混凝土垂直泵上逾460m(de)地方,打破台北101大厦建造时(de)448m纪录.深圳信兴广场地王大厦,高384m,69层,为钢框架-核心筒结构,用钢量达24500t.大楼建筑体形(de)设计灵感,来源于中世纪西方(de)教堂和中国古代文化中通、透、瘦(de)神髓,它(de)宽与高之比例为1：9.深圳京基金融中心超高层建筑深圳京基金融中心位于深圳市罗湖区蔡屋围金融中心区,建筑面积约28万m2,地上高93层,地下3层,建筑总高度为439m,建筑高宽比达,有多项内容超过目前国内设计规范相关(de)规定.台北101大厦巨型框架-核心筒,主体高448m,总高508m,高宽比,地下5层,主体91层,屋顶10层台北101,又称台北101大楼,在规划阶段初期原名台北,是目前世界第二高楼（2010年）.位于我国,由建筑师设计,KTRT团队建造,保持了多项世界纪录.台北101曾是世界第一高楼,以实际建筑物高度来计算已在2007年7月21日被当时兴建到141楼(de)（迪拜）所超越,2010年1月4日迪拜塔(de)建成（828米）使得台北101退居世界第二高楼.位于地震带上,在(de)范围内,又有三条小断层,为了兴建台北101,这个建筑(de)设计必定要能防止强震(de)破坏.且台湾每年夏天都会受到上形成(de)台风影响,防震和防风是台北101两大建筑所需克服(de)问题.为了评估地震对台北101所产生(de)影响,陈斗生开始探查工地预定地附近(de)地质结构,探钻4号发现距台北101 200米左右有一处10米厚(de)断层.依据这些资料,国家地震工程研究中心建立了大小不同(de),来仿真地震发生时,大楼可能发生(de)情形.为了增加大楼(de)弹性来避免强震所带来(de)破坏,台北101(de)中心是由一个外围8根(de)巨柱所组成. 但是良好(de)弹性,却也让大楼面临微风冲击,即有摇晃(de)问题.抵销风力所产生(de)摇晃主要设计是阻尼器,而大楼外形(de)锯齿状,经由风洞测试,能减少30-40%风所产生(de)摇晃. 台北101打地基(de)工程总共进行了15个月,挖出70万吨土,基桩由382根构成.中心(de)巨柱为双管结构,钢外管,钢加混凝土内管,巨柱焊接花了约两年(de)时间完成.台北101所使用(de)钢至少有5种,依不同部位所设计,特别调制(de)混凝土,比一般混疑土强度强60%.中央电视台新台址地处北京市朝阳区东三环中路东,在北京市中央商务区(CBD)规划范围内.用地面积19万m2,总建筑面积约60万m2,包括CCTV主楼、电视文化中心以及服务楼三个单体.CCTV主楼由两座塔楼、裙房及基座组成,地下三层.地上总建筑面积40万m2.两座塔楼呈双向6°倾斜,分别为51层和44层,在37层处通过14层高(de)L形悬臂结构连为一体.结构屋面高度234m,最大悬挑长度75m.裙房为9层,与塔楼连为一体.CCTV主楼采用钢支撑筒体结构体系.带斜撑(de)钢结构外筒体提供结构(de)整体刚度,部分钢结构外筒体表面延续至筒体内部,以加强塔楼角部及保持钢结构外筒体作用(de)连续性.外筒体由水平边梁、外柱及斜支撑组成,筒体在两个平面都倾斜6°.外筒框架柱采用钢柱、型钢混凝土柱.斜支撑截面尺寸及分布根据受力需要而变化.外筒体由两层高(de)三角形模块构成,即每隔两层柱、边梁和支撑交于一点,因而楼面结构也分为“刚性层”和“非刚性层”.包括塔楼在内,所有心筒及内柱都是竖直(de),它们与外筒柱—起作用,为“刚性层”之间(de)楼板提供稳定性.塔楼(de)核心筒为钢框架结构体系,核心筒体横向布置一定数量(de)柱间支撑,而纵向主要依靠抗弯框架(de)作用.核心筒内两个楼层平面之间(de)侧向约束可以保证两“刚性层”楼板之间楼层(de)侧向稳定,并将有关荷载传递下去.塔楼内设置了一系列(de)转换桁架以支承由于垂直内筒与倾斜外柱之间(de)跨距加大而增加(de)内柱.这些转换桁架将柱(de)荷载传递到核心筒和外部筒体上,通常布置于机电层.两塔楼之间悬臂部分(de)底下两层也设有转换桁架,悬臂部分(de)柱荷载通过这些桁架传递至周边筒体.在裙楼处,为了形成演播厅和中央控制区(de)开敞空间,也设有转换桁架用以支承上部楼面(de)内柱.东方之门高达278m连体(de)门形双塔.它以CBD区轴线为中心,使整幢建筑基本轴对称,其门洞正座于轴线上方,恰如紫禁城城门,表达了创建苏州新门户和东方之门(de)喻意,其独特(de)型式将CBD轴线引向金鸡湖.结构形式及特点东方之门在立面(de)处理上蕴含着中国化(de)精细,建筑表面鱼鳞状(de)幕墙不同于一般(de)光滑幕墙,它为巨大(de)塔体提供了精致而不花俏(de)细部.这些鱼鳞状(de)单片幕墙能产生透明度(de)变化以适应视线及日照(de)不同要求,为幕墙增添了更多(de)内涵.东面(de)玻璃幕墙从278m塔顶一泻如瀑,更抽提了东方之门(de)气势.南北侧立面(de)设计明显不同于东西幕墙,利用遮阳挑檐,深灰色铝板,产生突出凹进(de)效果.。
高层办公楼核心筒设计
加强建筑维护结构的保温隔热性能，减少冷热损失，提高建筑能效。同 时，定期进行能耗监测和审计，发现问题及时整改，确保节能效果的可 持续性。
05
核心筒的安全设计
防火安全设计
防火墙设置
在核心筒内设置防火墙，将不同防火分区间进行 分隔，以防止火势蔓延。
节能设计
考虑空调和通风系统的节能设计， 如采用变频技术、空气源热泵等节 能技术，降低能耗和运行成本。
04
核心筒的节能设计
节能建筑设计标准
建筑节能设计应遵循国家和地方的相关标准，如《公共建筑节能设计标准》、《 绿色建筑评价标准》等，确保建筑在规划、设计、施工和运营等全过程中达到节 能要求。
在高层办公楼核心筒设计中，应充分考虑建筑所在地的气候、环境等因素，合理 利用自然条件，如风能、太阳能等，降低建筑能耗。
考虑卫生间的清洁和维护，合理设置 清洁用具和通风设施，保持卫生间整 洁卫生。
卫生间设施
提供齐全的卫生设施，如洗手盆、马 桶、淋浴等，确保使用舒适性和便利 性。
空调和通风设计
空调系统
选择适合高层办公楼的空调系统， 如中央空调或分体式空调，确保 室内温度适宜。
通风系统
设计合理的通风系统，确保室内空 气流通，提供新鲜空气和降低室内 污染物浓度。
案例三：某高层办公楼的防震安全设计
总结词
抗震减灾，保障生命安全
详细描述
该高层办公楼的防震安全设计遵循“抗震减灾”的原则，通 过采用符合抗震要求的建筑结构、加强建筑构件连接、设置 减震隔震装置等方式，提高建筑的抗震性能，减少地震对建 筑的破坏，保障人员生命安全。
THANKS
高层民用建筑筒中筒结构体系简析
高层民用建筑筒中筒结构体系简析摘要：随着我国城市化进程的不断深入推进，高层与超高层建筑也越来越常见。
作为一种在技术层面上性能优良的结构体系，筒中筒结构本身有着良好的抗震性能和抵抗风力荷载的性能，也因为其具有这样的优点，筒中筒结构体系在高层与超高层民用建筑中获得了较为广泛的应用。
本文简要阐述了高层与超高层民用建筑筒中筒结构体系的特点，并着重对其布置要点及该结构自身具有的优缺点进行了分析。
关键词：高层建筑；筒中筒结构；优缺点1 引言随着计算机技术的不断发展、结构设计方法与理论的不断完善，高层与超高层民用建筑也越来越常见。
作为一种特殊的建筑结构，高层民用建筑通常需要更强的抵抗外部荷载的能力，因此高层与超高层建筑选用怎样的建筑结构体系就需要我们进行深入的分析和认真的考量。
本文，我们将着重探讨筒中筒结构体系。
2 筒中筒结构特征与简介由于高层与超高层民用建筑需要考虑地震力、风荷载等一些水平力对结构安全性能的影响，所以高层民用建筑必须要具备足够的承载能力、极强的抗震性能并要保证其造价不至于过高。
高层与超高层建筑目前采用的结构体系大致有四种，分别为框架简体结构、矩形框架结构、束简结构以及筒中筒结构体系。
而筒中筒结构又因其自身所具有的独特优势而被最广泛的采用。
高层民用建筑筒中筒结构体系分为外筒与内筒双层筒体结构，其中内筒又分为三种，分别为钢框筒、双格筒与析架筒。
外筒分两种，分别为钢筋混凝土墙筒和析架筒。
如果建筑物很高，则可通过在内筒和外筒中间设置一个伸臂析架以减少建筑物发生侧方位移。
若在水平载荷加载作用下，一般内筒是以弯曲状态为主，而外筒则是以剪切形式为主。
内外筒之间用楼板与外伸臂析架相互扶助。
如果外筒达到了一定的刚度值，内筒的刚度和直径大小可相应的降低要求。
事实上，筒中筒的结构体系对外伸臂析架的要求并不是很高，大多时候设不设置外伸臂析架其实影响也并不是太大。
筒中筒简体结构的基本形式包括三种，分别是实腹筒结构、框筒结构和桁架筒结构。
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低梁板高度，从而使楼层高度也可以降低。框筒
或束筒结构可设置内柱，以减小楼盖梁的跨度， 内柱只承受坚向荷载而不参与抵抗水平荷载。
筒中筒结构的内外筒间距通常为10～12m，宜
采用预应力楼盖。
采用普通梁板体系时，楼面梁的布置方式一
般沿内、外筒单向布置。外端与框筒柱一一对应；
内端支承在内筒墙上，框筒或筒中筒结构梁板体
也可为外筒边长的1/2～1/3，为保证足够
的使用空间，一般取1/3外筒边长；
2、内筒厚度常采用400～500mm，贯通建筑 物的全高，厚度由下到上均匀减小，保证 竖向刚度宜均匀变化；
2、平面尺寸 （1）外框筒边长不应超过45m。 （2）内筒与外筒或外框架的中距取7～12m为 宜，可采用预应力混凝土楼（屋）盖，必 要时可增设内柱。 （3）筒中筒结构中的外框筒宜做成密柱深梁， 一般情况下，柱距为1～3m，不宜大于4m 且不宜大于层高；
1~50层
51~66层
67~90层
91层以上
框筒底层扩大柱距的措施
7.2 筒体结构的受力性能和工作特点 剪力滞后效应:
框筒结构中应力不保持直线分布的现象。
理想筒体在水平力的作用下，腹板应力直
线分布，翼缘应力相等。而实际框筒的腹板框
架轴力呈曲线分布，翼缘框架轴力也不相等。
剪力滞后影响因素：
平面形状、建筑高宽比、梁柱刚度比
筒体结构——空间整体受力
特点： • 将剪力墙集中到房屋的内部或外部形成封闭的筒体；
• 筒体在水平荷载作用下好像一个竖向悬臂空心柱体， 结构空间刚度极大，抗扭性能也好； • 筒体结构具有造型美观、受力合理、使用灵活，以 及整体性强等优点，适用于高层和超高层建筑。目 前全世界最高的100幢高层建筑约三分之二以上采用 筒体结构，国内百米以上的高层建筑有一半以上采 用简体结构。
横向加劲框架的数量，形成束筒结构。
（3）三角形平面宜切角，外筒的切角长度不宜 小于相应边长的1/8，其角部可设置刚度较大
的角柱或角筒，以避免角部应力过分集中；内
筒的切角长度不宜小于相应边长的 1/10，切
角处的筒壁宜适当加厚。
（5）筒中筒结构的内筒宜居中，面积不宜
太小，其边长可为高度的 1/12～1/15，
1.平面形状
（1）筒体结构的性能以圆形、正多边形为最佳，且边数越
多性能越好，剪力滞后现象越不明显，结构的空间作用越 大；反之，边数越少，结构的空间作用越差。表7.1. （2）也可采用椭圆形或矩形等其他形状，当采用矩形平面 时，其平面尺寸应尽量接近于正方形，长宽比不宜大于
1.5，不应大于2。若长宽比过大（超过1.5），可以增加
但角柱面积过大，会加大剪力滞后现象，使角柱
产生过大的轴力，故通常角柱面积宜取中柱面积
的2倍左右。
（3）外框筒梁的截面高度不小于600mm，可取柱净
距的 1/4 左右，常取1～1.5m。在框筒顶部设置
1～2层高的刚性环梁，以提高整体框筒的空间整
体性。
7.3.3 竖向布置
1.筒体结构的高宽比不应小于3，并宜大于4，其 适用高度不宜低于60m，以充分发挥筒体结构的 作用； 高宽比也不宜过大，非地震区不宜超过8， 设防烈度为6、7、8、9度时，高宽比限值分别 为6、6、5、4。
7.1
筒体结构的类型
按筒体布置形式和数目的不同，可将筒体结 构划分为框筒结构、筒中筒结构和框架-核心 筒结构、多重筒结构、束筒结构。
1、框筒：周边密集的柱和高跨比很大的窗裙 梁。在水平力作用下不仅腹板框架受力， 翼缘框架也受力。
剪力墙构成的薄壁筒 密排柱及深群梁组成的框筒
2、筒中筒结构
薄壁内筒与密柱外框筒相结合 内筒体：筒体与竖向通道结合 外筒体：密柱外框筒，与建筑立面结合
3、框架－核心筒体系
由若干个框架和筒体共同承重的结构体系 类型：框架和实腹筒体、框架和空腹筒体
框 架 和 实 腹 筒 体
利用电梯间、楼梯间、设备间 等的墙比做为筒体的实腹在房屋的外围， 框架布置在中间
• 框架—筒体结构体系 南京金陵饭店 37层，108米，框架-筒体 结构，1983年建成。
香港中环中心广场 60层，374米，92年建成。
马来西亚双塔楼 88层，450米，框—筒结构，1996年建成。
4、多重筒结构 内筒小，平面尺寸大，楼盖跨度大，故在 内外筒之间增设一圈柱或剪力墙并将之联 系起来形成筒。
兰州工贸大厦
地上21层，地下2层，高93米，标准层高3.5米
深圳北方大厦
地上25层，地下1层，高81.6米，标准层高3.1米
7 筒体结构
本章提要： 1、筒体结构的类型 2、筒体结构受力性能和工作特点 2、筒体结构的布置原则、楼板的形式 3、剪力滞后现象及影响因素 4、减小剪力滞后现象应采取的措施
7
1、概念
筒体结构
以一个或多个筒体来抵抗水平力和竖向荷载的结 构——筒体结构。 空间薄壁筒体——平面剪力墙组成 空间密柱框筒——柱距很小的框架柱组成 框架、剪力墙以及框架-剪力墙——平面工作状态
• 7.1~7.6
7.3
筒体结构的布置
筒体结构具有很大的抗侧移和抗扭刚度，又 可增大内部空间的使用灵活性，对于高层建筑，
框筒、筒中筒、束筒都是首选的结构体系。
框筒、筒中筒、束筒结构的布置应符合高层
建筑的一般布置原则，同时要考虑如何合理布置，
减小剪力滞后，以便高效而充分发挥所有柱子的
作用。
7.3.1平面布置及有关尺寸
广州中信大厦 37层，322米高，97年建成
上海金贸大厦采用的是框架 －核心筒结构，建筑物88层 ，高420.5米。钢筋混凝土核 心筒呈八角形，周边8根钢骨 混凝土柱底部截面1.5mX5m ，柱中配置2根焊接H型钢。
金茂大厦内部结构
南京金陵饭店 地上39层，高108米
青岛保险公司 地下2层，地上19层，高65.9米
2.开孔率是框筒结构的重要参数之一，框筒的开
孔率不宜大于40%，任何情况下开洞率不大于
50%。
洞口的高宽比应尽量接近层高与柱距的比
值，避免细高和扁宽的洞口。 使柱的宽 度减小
使裙梁的 高度减小
7.4
筒体结构的楼盖
筒体结构层数很多，降低层高具有重要意义。
因此，除普通梁板体系外，常用的楼板体系还有
扁梁梁板体系、密肋楼盖、平板体系等，均可降
5、束筒结构
• 使用条件：当建筑高度或其平面尺寸进一步加 大，以至于框筒或筒中筒结构无法满足抗侧力 刚度要求时，必须采用多筒体系 • 两个以上框筒（或其它筒体）排列在一起成束 状，称为成束筒。
美国西尔斯大厦 110层，443米，束筒钢结构， 1974年建成。 允许位移900mm，实测 460mm。 用钢76000吨，砼55700立方 米，安装了102部高速电梯。
系楼盖典型的布置方式如图所示。
小 结
1、筒体结构的类型、受力特点及适用范围。 2、剪力滞后现象和影响因素。 3、结构布置应从平面形状、高宽比、框筒的开孔率、柱 距、框筒柱和裙梁截面、内筒布置、楼盖形式等方面考虑，
减小剪力滞后，以便高效而充分发挥所有柱子的作用。
4、正确选择楼板的形式有重要意义。
思考题
3、构件截面尺寸
（1）内筒
（2）外框筒柱
截面宜做成矩形或 T形。长边在框筒平面内。尽量 少用方柱和圆柱。 筒体的角部是联系两个方向的结构协同工作的重 要部位，受力很大，通常要采取措施予以加强；
内筒角部通常可以采用局部加厚等措施加强；外
筒可以加大角柱截面尺寸，采用L形、槽形角墙等
予以加强，从而提高承载力及稳定性。