筒体结构精品PPT课件
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第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
剪力滞后效应
21
第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
22
第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
• 在筒体结构中，侧向力所产生的剪力主要由其腹板承担； 对于筒中筒结构则主要由外筒的腹板框架和内筒的腹板部 分承担，总剪力在内外筒之间按抗侧刚度比分配。
9
第7章 筒体结构设计
7.1.3 框筒结构
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。
10
第7章 筒体结构设计
7.1.4 筒中筒结构
1.把筒中筒结构布置于框筒结构的中间，使之称为筒中 筒结构。筒中筒结构的平面可以为正方形、矩形、圆形、三 角形或其他形状。
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斜交网格外筒
第7章 筒体结构设计
7.1.6 斜交网格外筒+内筒的筒中筒体系
外框筒斜交网格柱采 用圆钢管，节点区域 左右相邻钢管通过拉 板相贯实现左右连接， 上下相邻钢管则通过 与环板相贯实现上下 连接。因此外筒就是 由一个个四根管与板 件相贯连接的节点和 节点间的连接钢管组 成的斜交的网格。
外筒斜交网格节点
• 侧向力产生的弯矩由内外筒共同承担，由于外筒柱离建筑 平面型心较远，故外筒柱内的轴力所形成的倾覆弯矩极大
2.框筒结构外筒柱距较密，常常不能满足建筑使用的要 求，为扩大底层柱距，减小底层柱子数，常用巨大的拱、梁 或桁架支承上部的柱子。
3.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，角柱往往产生较大的应力，因此 应使角柱具有较大的截面面积和刚度，有时甚至在角柱位置 布置实腹筒（或称为角筒）。
高层建筑结构 第七章 筒体结构设计
1
第7章 筒体结构设计
7.1 筒体结构的布置 7.2 侧向力作用下的受力特点 7.3 筒体结构的计算方法
2
第7章 筒体结构设计
7.1 筒体结构的布置
3
第7章 筒体结构设计
7.1.1 筒体结构概念
1.筒体结构是框架-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。
7
第7章 筒体结构设计
7.1.2 核心筒结构
图为同济大学图书馆 新楼，该结构核心筒 尺寸为8.3×8.3m
8
第7章 筒体结构设计
7.1.3 框筒结构
1.当框筒单独作为承重结构时，一般在中间需布置柱子 ，承受竖向荷载以减小楼盖结构的跨度，水平力全部由框筒 承受，房屋中间的柱子仅承受竖向荷载，这些柱子所形成的 框架结构对抵抗侧向力的作用很小，可忽略不计。
施工中的巨型CFT柱
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第7章 筒体结构设计
7.1.6 斜交网格外筒+内筒的筒中筒体系
广州西塔主塔楼地面 以上103层，高432m， 结构形式采用由钢管 混凝土巨型斜交网格 外筒与钢筋混凝土内 筒构成的筒中筒结构， 具有足够的抗侧刚度 和优异的抗震性能， 是目前世界超高层建 筑中唯一采用的结构 体系，
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第7章 筒体结构设计
7.1.5 巨型框架-核心筒体系
广州东塔高530m,地 上112层，地下5层， 主体结构采用带伸臂 的巨型框架-核心筒 结构，楼面平面尺寸 为58.1×58.1m,核心 筒平面尺寸为 32,7×32.7m。
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第7章 筒体结构设计
7.1.5 巨型框架-核心筒体系
东塔结构构件设计关 键问题（1）巨型钢 管混凝土柱 （2）双 层钢板剪力墙 （3） C80高强混凝土的应 用
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第7章 筒体结构设计
7.2 侧向力作用下的受力特点
18
第7章 筒体结构设计
7.2.1 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，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。
2.建筑布置时一般把楼梯间、电梯间等服务性设施全部 布置在核心筒内，而在内外筒之间则提供了环形的开阔空间 ，可满足建筑上自由分隔，灵活布置的要求。
11
第7章 筒体结构设计
7.1.4 筒中筒结构
12
第7章 筒体结构设计
7.1.4 筒中筒结构
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。
7.1.2 核心筒结构
1.核心筒结构作为一种高层建筑的承重结构，可以同时 承受竖向荷载和侧向力的作用，当单个核心筒独立工作时 ，建筑物四周的柱子一般不落地，仅有核心筒将上部荷载 传至基础，因此，核心筒占地面积小，周边的柱子仅承受 若干层的楼面竖向荷载，故其截面尺寸较小，便于建筑上 开窗采光。
2.核心筒本身是一个典型的竖向悬臂结构，在结构布置 时应根据抗震要求对筒壁上的门窗洞口进行适当的调整， 使筒壁成为联肢剪力墙的结构形式，利用连系梁梁端的塑 性铰耗散地震能量，使之出现“强肢弱梁”的破坏形态。
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第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
• “剪力滞后”效应：在水平力的作用下，除和水平力平行 的腹板框架起作用外，翼缘框架也参与工作，但是由于孔 洞存在，柱间剪切变形仅靠梁的来传递，这使得框筒的翼 缘框架的柱子应力不是直线分布，而是曲线分布，角柱大 ，中间小，这种现象称为剪力滞后。柱子轴力越靠近角部 越大，在翼缘框架中轴力呈三次曲线分布，腹板框架中轴 力呈四次曲线分布。
4
第7章 筒体结构设计
7.1.1 筒体结构概念
2.筒体结构的类型 筒体结构的类型很多，如图所示。
（1）核心筒 （2）框架-核心筒 （3）筒中筒 （4）成束筒 （5）巨型框架-核心筒 （6）巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+钢筋混凝土内筒的 筒中筒体系
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第7章 筒体结构设计
7.1.1
筒体结构概念
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第
第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
剪力滞后效应
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第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
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第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
• 在筒体结构中，侧向力所产生的剪力主要由其腹板承担； 对于筒中筒结构则主要由外筒的腹板框架和内筒的腹板部 分承担，总剪力在内外筒之间按抗侧刚度比分配。
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第7章 筒体结构设计
7.1.3 框筒结构
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。
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第7章 筒体结构设计
7.1.4 筒中筒结构
1.把筒中筒结构布置于框筒结构的中间，使之称为筒中 筒结构。筒中筒结构的平面可以为正方形、矩形、圆形、三 角形或其他形状。
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斜交网格外筒
第7章 筒体结构设计
7.1.6 斜交网格外筒+内筒的筒中筒体系
外框筒斜交网格柱采 用圆钢管，节点区域 左右相邻钢管通过拉 板相贯实现左右连接， 上下相邻钢管则通过 与环板相贯实现上下 连接。因此外筒就是 由一个个四根管与板 件相贯连接的节点和 节点间的连接钢管组 成的斜交的网格。
外筒斜交网格节点
• 侧向力产生的弯矩由内外筒共同承担，由于外筒柱离建筑 平面型心较远，故外筒柱内的轴力所形成的倾覆弯矩极大
2.框筒结构外筒柱距较密，常常不能满足建筑使用的要 求，为扩大底层柱距，减小底层柱子数，常用巨大的拱、梁 或桁架支承上部的柱子。
3.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，角柱往往产生较大的应力，因此 应使角柱具有较大的截面面积和刚度，有时甚至在角柱位置 布置实腹筒（或称为角筒）。
高层建筑结构 第七章 筒体结构设计
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第7章 筒体结构设计
7.1 筒体结构的布置 7.2 侧向力作用下的受力特点 7.3 筒体结构的计算方法
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第7章 筒体结构设计
7.1 筒体结构的布置
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第7章 筒体结构设计
7.1.1 筒体结构概念
1.筒体结构是框架-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。
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第7章 筒体结构设计
7.1.2 核心筒结构
图为同济大学图书馆 新楼，该结构核心筒 尺寸为8.3×8.3m
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第7章 筒体结构设计
7.1.3 框筒结构
1.当框筒单独作为承重结构时，一般在中间需布置柱子 ，承受竖向荷载以减小楼盖结构的跨度，水平力全部由框筒 承受，房屋中间的柱子仅承受竖向荷载，这些柱子所形成的 框架结构对抵抗侧向力的作用很小，可忽略不计。
施工中的巨型CFT柱
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第7章 筒体结构设计
7.1.6 斜交网格外筒+内筒的筒中筒体系
广州西塔主塔楼地面 以上103层，高432m， 结构形式采用由钢管 混凝土巨型斜交网格 外筒与钢筋混凝土内 筒构成的筒中筒结构， 具有足够的抗侧刚度 和优异的抗震性能， 是目前世界超高层建 筑中唯一采用的结构 体系，
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第7章 筒体结构设计
7.1.5 巨型框架-核心筒体系
广州东塔高530m,地 上112层，地下5层， 主体结构采用带伸臂 的巨型框架-核心筒 结构，楼面平面尺寸 为58.1×58.1m,核心 筒平面尺寸为 32,7×32.7m。
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第7章 筒体结构设计
7.1.5 巨型框架-核心筒体系
东塔结构构件设计关 键问题（1）巨型钢 管混凝土柱 （2）双 层钢板剪力墙 （3） C80高强混凝土的应 用
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第7章 筒体结构设计
7.2 侧向力作用下的受力特点
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第7章 筒体结构设计
7.2.1 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，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。
2.建筑布置时一般把楼梯间、电梯间等服务性设施全部 布置在核心筒内，而在内外筒之间则提供了环形的开阔空间 ，可满足建筑上自由分隔，灵活布置的要求。
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第7章 筒体结构设计
7.1.4 筒中筒结构
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第7章 筒体结构设计
7.1.4 筒中筒结构
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。
7.1.2 核心筒结构
1.核心筒结构作为一种高层建筑的承重结构，可以同时 承受竖向荷载和侧向力的作用，当单个核心筒独立工作时 ，建筑物四周的柱子一般不落地，仅有核心筒将上部荷载 传至基础，因此，核心筒占地面积小，周边的柱子仅承受 若干层的楼面竖向荷载，故其截面尺寸较小，便于建筑上 开窗采光。
2.核心筒本身是一个典型的竖向悬臂结构，在结构布置 时应根据抗震要求对筒壁上的门窗洞口进行适当的调整， 使筒壁成为联肢剪力墙的结构形式，利用连系梁梁端的塑 性铰耗散地震能量，使之出现“强肢弱梁”的破坏形态。
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第7章 筒体结构设计
7.2.1 筒体结构的受力性能简介
• “剪力滞后”效应：在水平力的作用下，除和水平力平行 的腹板框架起作用外，翼缘框架也参与工作，但是由于孔 洞存在，柱间剪切变形仅靠梁的来传递，这使得框筒的翼 缘框架的柱子应力不是直线分布，而是曲线分布，角柱大 ，中间小，这种现象称为剪力滞后。柱子轴力越靠近角部 越大，在翼缘框架中轴力呈三次曲线分布，腹板框架中轴 力呈四次曲线分布。
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第7章 筒体结构设计
7.1.1 筒体结构概念
2.筒体结构的类型 筒体结构的类型很多，如图所示。
（1）核心筒 （2）框架-核心筒 （3）筒中筒 （4）成束筒 （5）巨型框架-核心筒 （6）巨型钢管混凝土柱斜交网格外筒+钢筋混凝土内筒的 筒中筒体系
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第7章 筒体结构设计
7.1.1
筒体结构概念
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《筒体结构设计》PPT课件
40.3%
2.7%
6.6%
深圳国贸中心一层剪力分配比例
外框筒
内筒
27%
73%
精选ppt
6
(四)框架-筒体结构（图2a）
受力接近于框架-剪力墙结构。
(五)成束筒（图2b）
截面应力分布大体上与整体 截面筒体相似，但在隔板处 有剪力滞后现象。它的受力 比同样平面尺寸的单个框筒 要均匀一些。
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(a)
中柱截面面积的1～2倍。 7.裙梁截面：扁而高梁，h=600～1500，梁宽等于墙厚，一
般不小于250mm。 8.内筒尺寸：内筒的边长可为高度的1/12～1/15。
精选ppt
8
（二）框架-筒体结构布置
1. 平面形状：较自由，但要简单、规则、均匀、 对称。
2. 高宽比：2.5～4.0。 3. 内筒尺寸：较自由 4. 外柱柱距：4m～9m。
为框筒的扭转刚度矩阵。由式(g)可以求出｛｝，代入式(c)
可得｛x｝、｛y｝，从而可求得框架内力。
精选ppt
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（二）筒中筒结构在水平荷载下的 内力位移计算
1. 等效平面法
(a)
(b)
(c)
图9
外框筒可用翼缘展开法（图9b）或等代角柱法（图9c）简
化为平面框架，内筒为在水平荷载方向的剪力墙，按框架
线刚度有关，详细情况可参考崔鸿超“框筒（筒中筒）结
构的简化计算方法”（建筑结构学报，1982年第6期）。
精选ppt
13
2.等效连续体法
此法是将框筒每一个平面的梁柱用一个等效的均匀的正交 异性平板来替代，因此框筒变成为一实腹的薄壁筒（图5）。
图5
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14
由于楼板在其平面内的刚度很大，能约束壁板平面外变形, 因此壁板只需考虑平面内的作用。
2.6筒体结构
2.6.1框筒
框筒的定义：框筒由布置在 建筑周边的柱距小，梁截面 高的密柱深梁框架组成。
受力特点：
水平力产生的剪力由腹板框架抵抗，水平 力产生的倾覆弯矩由框筒结构的整体抗弯 抵抗。框筒结构中除腹板框架抵抗倾覆力 矩外，翼缘框架柱主要是通过承受轴力抵 抗倾覆力矩。 翼缘框架—垂直力的方向 腹板框架—平行力的方向
结构主要分为两类：一类是 将多个筒体合并在一起形成 成束筒，一类是在筒体之间 用刚度很大的水平构件相互 联系而形成巨型框架。
与水平方向平行的腹板框架一端受拉，另一端受压。翼缘框架的轴力是 通过与腹板框架共用的角柱传递过来的，角柱受压力缩短，使其相连的裙 梁产生剪力与弯矩，同时，与裙梁另一端相连的柱也承受弯矩与轴力；同 时相邻柱承受轴力第二根柱子受压又使第二跨裙梁受弯剪作用，引起相邻 柱承受轴力，从两端的角柱向翼缘中部柱如此传递，使翼缘框架柱承受轴 力，裙梁、柱都承受其平面内的弯矩、剪力。由于裙梁的抗弯刚度不是无 限大，裙梁剪切变形，使翼缘框架各柱压缩变形向中心逐渐减少，柱轴力 也逐渐减少，这种翼缘框架柱轴力两端大、中间小的不均匀分布现象就是 剪力滞后；同理，受拉的翼缘框架也产生柱的拉力剪力滞后现象。
2.6筒体结构
定义：以一个或多个筒体来抵抗水平力和 竖向荷载的结构称为筒体结构。
1.筒体结构的分类
按筒体布置形式和数目的不同，可将筒体 结构分为：框筒筒体的组成来分，可分为 剪力墙组成的薄壁筒体和由柱距很小的框
架柱组成的密柱框筒等。
剪力滞后现象
剪力滞后：一侧翼缘框架 柱受拉，另一侧翼缘框架 柱受压，柱轴力分布呈曲 线，角柱的轴力大于平均 值，中部柱的轴力小于平 均值；腹板框架的部分柱 受拉，部分柱受压，角部 柱的轴力大于线性分布值， 中部柱的轴力小于线性分 布值，框筒中轴力分布的 这种现象称为剪力滞后 （如书本图所示）
高层筒体结构PPT课件
第36页/共38页
思考题
• 7.1~7.6
第37页/共38页
感谢您的观看！
第38页/共38页
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。
第16页/共38页
兰州工贸大厦 地上21层，地下2层，高93米，标准层高
第17页/共38页
深圳北方大厦 地上25层，地下1层，高81.6米，标准层高
第18页/共38页
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
第26页/共38页
（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，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；
第27页/共38页
• 两个以上框筒（或其它筒体）排列在一起成束 状，称为成束筒。
第19页/共38页
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。
1~50层
51~66层第20页/共38页67~90层
框 架 和 空 腹 筒 体
空腹筒体布置在房屋的外围， 框架布置在中间
第6页/共38页
第7页/共38页
第8页/共38页
• 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。
第9页/共38页
广州中信大厦 37层，322米高，97年建成
思考题
• 7.1~7.6
第37页/共38页
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第38页/共38页
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。
第16页/共38页
兰州工贸大厦 地上21层，地下2层，高93米，标准层高
第17页/共38页
深圳北方大厦 地上25层，地下1层，高81.6米，标准层高
第18页/共38页
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
第26页/共38页
（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，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；
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• 两个以上框筒（或其它筒体）排列在一起成束 状，称为成束筒。
第19页/共38页
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。
1~50层
51~66层第20页/共38页67~90层
框 架 和 空 腹 筒 体
空腹筒体布置在房屋的外围， 框架布置在中间
第6页/共38页
第7页/共38页
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• 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。
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广州中信大厦 37层，322米高，97年建成
7.筒体结构
– 窗裙梁
• 按连梁计算 • l/h<1时，可交叉斜筋、水平开缝
• 核心筒
– 剪力墙墙肢（同剪力墙结构）
• 正截面：宜考虑翼缘 • 斜截面：不考虑翼缘
– 连梁（同剪力墙结构）
back
一般规定
筒中筒结构的高度不宜低于60米，高宽比不应小
于3。 筒体结构的混凝土强度等级不宜低于C30。 当相邻层的竖向构件不贯通时，应在其间设置转 换梁，为确保转换梁的刚度和强度，转换梁的高
具有优良的空间工作性能。随着房屋高度增加，它 的空间作用愈明显 筒体结构一般应用于层数多或高度较大的结构
1.核芯筒结构(图7.1、7.2)
• 优点：
核芯筒承受竖向荷载和侧向力的作用。当单个核芯简独立工作时， 建筑物四周的柱子一般不落地，仅有核芯筒将上部荷载传至基础。因 此: 核芯筒结构占地面积小，可在地面留出较大的空间以满足绿化、交通、 保护既有建筑物等规划要求。 核芯筒结构中建筑周边的柱子仅承受若干层的楼面竖向荷载，其截面 尺寸较小，便于建筑上开洞采光，视野开阔，很受用户欢迎
7 筒体结构设计
7.1 筒体结构的类型 • 核芯筒结构 • 框筒结构 • 筒中筒结构 • 框架－核芯筒结构 • 成束筒结构 • 多重筒结构
筒体结构是框架-剪力墙结构和剪力墙结构的演变
和发展，它将抗侧力结构集中设置于建筑物的内部
或外部而形成空间封闭的筒体
筒体结构具有很大的抗侧刚度和抗水平推力的能力
跨比不宜小于1／6，转换梁的具体设计详见有关
规定。
5. 成束筒结构
• 当建筑物高度或其平面尺寸进一步加大，以至于框筒结构
或筒中筒结构无法满足抗侧刚度要求时，可采用束筒结构 (也称组合筒)，如图7.3(e)所示。 • 由于中间两排密柱框架的作用，可以有效地减少外筒翼缘 框架中的剪力滞后效应，使冀缘框架柱子充分发挥作用。
筒体结构简介PPT课件
17
3.影响翼缘框架发挥作用的因素： ①梁、柱刚度比 ②框筒的平面形状和高宽比。 例如：翼缘框架很长时，剪力滞后导致距离角柱过远的中 间部分柱轴力很小。 框筒高宽比比较小时，整体弯曲变形减小，水平荷载将主 要由腹板框架承担，翼缘框架轴力较小，发挥作用不大。
18
二、筒中筒结构
定义：框筒和内筒共同组成的结构，一般 内筒常常做成钢筋混凝土实腹筒。
空间结构示例
12
框筒与筒中筒结构特点及布置
实腹筒与框筒都是充分利用结构的空间性能，做成 三维受力的筒式结构。
一、框筒结构
1.水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾 覆力矩外，翼缘框架柱主要是通过承受轴力抵抗 倾覆力矩。
2.剪力滞后：
定义：翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使得 翼缘框架各柱轴力向中心中间递减，称为剪力滞 后现象，如图所示：
实际角柱轴向变形：
N1h
EA1
Nh
等代角柱轴向变形：
EAeq
其中：N N1 N2 Nm ，m为1/2翼缘框架柱子数目；
26
N1 ——角柱轴力； h——层高；
A1、Aeq ——原角柱与等代角柱面积；
由于以上两个δ相等，可以得到：
N
Aeq N1 A1 A1
在平面结构中，各片框架之间的水平位移是通过楼板协调的。假定楼板在平面内为无限刚性，可以使同 一楼层的所有节点水平位移相同，或者各片框架水平位移也有线性关系，这可以大大减少分析中的未知 变量，在大多数情况下与实际情况也是符合的。假定楼板在其平面外刚度很小，这就表明各片框架之间 的竖向变形是独立的，也即忽略了竖向变形的协调。
②剪力滞后导致远离角柱的柱子不能充分发挥作用， 角柱以及腹板框架必须担负更多内力。从而使得空 间作用减少，结构将耗费更多的材料。
3.影响翼缘框架发挥作用的因素： ①梁、柱刚度比 ②框筒的平面形状和高宽比。 例如：翼缘框架很长时，剪力滞后导致距离角柱过远的中 间部分柱轴力很小。 框筒高宽比比较小时，整体弯曲变形减小，水平荷载将主 要由腹板框架承担，翼缘框架轴力较小，发挥作用不大。
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二、筒中筒结构
定义：框筒和内筒共同组成的结构，一般 内筒常常做成钢筋混凝土实腹筒。
空间结构示例
12
框筒与筒中筒结构特点及布置
实腹筒与框筒都是充分利用结构的空间性能，做成 三维受力的筒式结构。
一、框筒结构
1.水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾 覆力矩外，翼缘框架柱主要是通过承受轴力抵抗 倾覆力矩。
2.剪力滞后：
定义：翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使得 翼缘框架各柱轴力向中心中间递减，称为剪力滞 后现象，如图所示：
实际角柱轴向变形：
N1h
EA1
Nh
等代角柱轴向变形：
EAeq
其中：N N1 N2 Nm ，m为1/2翼缘框架柱子数目；
26
N1 ——角柱轴力； h——层高；
A1、Aeq ——原角柱与等代角柱面积；
由于以上两个δ相等，可以得到：
N
Aeq N1 A1 A1
在平面结构中，各片框架之间的水平位移是通过楼板协调的。假定楼板在平面内为无限刚性，可以使同 一楼层的所有节点水平位移相同，或者各片框架水平位移也有线性关系，这可以大大减少分析中的未知 变量，在大多数情况下与实际情况也是符合的。假定楼板在其平面外刚度很小，这就表明各片框架之间 的竖向变形是独立的，也即忽略了竖向变形的协调。
②剪力滞后导致远离角柱的柱子不能充分发挥作用， 角柱以及腹板框架必须担负更多内力。从而使得空 间作用减少，结构将耗费更多的材料。
《高层核心筒设计》课件
《高层核心筒设计》PPT课件
筒体结构介绍
1Hale Waihona Puke 功能和作用高层建筑核心筒是承载垂直载荷、提供建筑物整体刚性和稳定性的关键组成部分。
2 设计标准
筒体设计必须符合国家建筑设计规范和强度要求，确保安全性和耐久性。
3 材料选择
常用的筒体材料包括钢筋混凝土、钢结构等，根据特定需求选择最合适的材料。
设计流程
1
需求分析和功能定义
2 筒体设计中的挑战和
解决方案
讨论了筒体设计过程中可 能遇到的挑战，并提供了 解决方案。
3 筒体设计的未来展望
展望了未来高层建筑核心 筒设计的发展前景和重要 性。
首都新机场T3航站楼核心 筒设计
详细介绍了首都新机场T3航站楼 核心筒的设计方案和实施情况。
上海中心大厦核心筒设计
探讨了上海中心大厦核心筒设计 中所面临的挑战和解决方案。
郑州绿地国际金融中心核 心筒设计
分享了郑州绿地国际金融中心核 心筒设计的实例和经验。
总结与展望
1 筒体设计的发展趋势
介绍了目前和未来高层建 筑核心筒设计的最新趋势 和创新。
内筒支撑架设计
设计合理的内筒支撑架可以 提高核心筒的刚性和抗侧移 性能。
筒体抗震设计
充分考虑抗震性能，使用抗 震设计方法提高核心筒的地 震安全性。
筒体温度控制设计
合理的温度控制设计可以避免筒体膨胀和收缩导 致的变形和损坏。
筒体防腐设计
充分考虑环境因素，进行防腐设计，延长核心筒 的使用寿命。
案例分析
深入了解项目需求，明确核心筒的功能
初步设计和方案选择
2
和要求。
制定初步设计方案，从中选择最佳方案
进行优化。
3
筒体结构介绍
1Hale Waihona Puke 功能和作用高层建筑核心筒是承载垂直载荷、提供建筑物整体刚性和稳定性的关键组成部分。
2 设计标准
筒体设计必须符合国家建筑设计规范和强度要求，确保安全性和耐久性。
3 材料选择
常用的筒体材料包括钢筋混凝土、钢结构等，根据特定需求选择最合适的材料。
设计流程
1
需求分析和功能定义
2 筒体设计中的挑战和
解决方案
讨论了筒体设计过程中可 能遇到的挑战，并提供了 解决方案。
3 筒体设计的未来展望
展望了未来高层建筑核心 筒设计的发展前景和重要 性。
首都新机场T3航站楼核心 筒设计
详细介绍了首都新机场T3航站楼 核心筒的设计方案和实施情况。
上海中心大厦核心筒设计
探讨了上海中心大厦核心筒设计 中所面临的挑战和解决方案。
郑州绿地国际金融中心核 心筒设计
分享了郑州绿地国际金融中心核 心筒设计的实例和经验。
总结与展望
1 筒体设计的发展趋势
介绍了目前和未来高层建 筑核心筒设计的最新趋势 和创新。
内筒支撑架设计
设计合理的内筒支撑架可以 提高核心筒的刚性和抗侧移 性能。
筒体抗震设计
充分考虑抗震性能，使用抗 震设计方法提高核心筒的地 震安全性。
筒体温度控制设计
合理的温度控制设计可以避免筒体膨胀和收缩导 致的变形和损坏。
筒体防腐设计
充分考虑环境因素，进行防腐设计，延长核心筒 的使用寿命。
案例分析
深入了解项目需求，明确核心筒的功能
初步设计和方案选择
2
和要求。
制定初步设计方案，从中选择最佳方案
进行优化。
3
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
筒体结构设计 PPT课件
图1(a)实腹筒
剪力滞后
实腹筒体——箱形梁 对于宽度较大的箱形梁，正应力两边大、中间小的不均匀现象— —剪力滞后 。 剪力滞后与梁宽、荷载、弹性模量及侧板和翼缘的相对刚度等因 素有关。
剪力滞后
由于剪力滞后效应的影响，角柱轴力很大，而中间柱应力减小，不能充分发 挥材料性能。 筒中筒结构中，侧向力有内外筒共同承担，由于外筒距形心远，故外筒柱轴 力很大，会形成很大的抗倾覆弯矩。外力在内外筒之间的分配有抗侧刚度有关。
7
5、多筒结构和成束筒结构 由多个筒体并联而成，具有很大的刚度，可建造很多层数和 很大高度的建筑物即成束筒结构（组合筒或模数筒）。 在建筑平面内设置多个多个钢筋混凝土剪力墙筒体，适应于 复杂平面的布置要求，即为多筒结构，例如有三重筒体甚至四 重筒体。
第二节
筒体结构的受力性能
+
图1(b)框筒轴力分布
一、平面形状
筒中筒结构的平面形状以圆形和正多边形最为有利
规则平面形状框筒工作性能
形状
当水平 荷载相 同时 当基本 风压相 同时 位移 柱子最不 利轴力 位移 柱子最不 利轴力
圆形
0.9 0.67 0.48 0.35
正六边形
0.96 0.96 0.83 0.83
正方形
1 1 1 1
正三角形 1：2矩形
0.35
0.83
1
2.53
2.69
平面面积相同，筒壁混凝土消耗量也相同，以正方形为标准
矩形平面的筒体结构平面尺寸应尽量接近于正 方形； 尽量使平面长宽比接近于1.0，不宜大于1.5.当 长宽比接近于2时，剪力滞后非常显著，翼缘框 架的中间部分柱子已不能充分发挥作用，框筒的 工作状态已和框剪结构相似，空间整体作用已经 很微弱了。
第七章筒体结构设计
第七章 筒体结构设计
1
7.1筒体结构概念设计
7.1.1筒体结构的类型、变形、受力特点 1、筒体结构的概念、类型 筒体结构：当高层建筑结构的层数增多，高度 增大时，平面抗侧力构件（框架柱、钢筋混凝 土墙肢等）所构成的框架结构、剪力墙结构、 框架-剪力墙结构已不能满足建筑和结构的要 求（水平荷载作用下，抗倾覆要求），需要一 个具有空间受力性能的结构来承担外荷载，如 果我们将各方向的平面的抗侧力构件合理的加 以集中、联合，就形成了一个空间的抗侧力构 件，就是筒体结构。 筒体结构的基本特征：水平力主要由一个或多 个空间受力的竖向筒体承受。 2
7
产生剪力滞后现象的原因： 1、框筒结构中除腹板框架抵抗倾覆弯矩外，翼缘框架 也通过承受轴力抵抗倾覆弯矩，同时，翼缘框架的梁、 柱还承担平面内的弯矩和剪力，有变形，造成翼缘框 架各柱轴力向中心递减，角柱受力较大。 2、角柱轴力较大，角柱的轴向变形引起深梁带动次框 架其他柱受力，离角柱越远受力越小。 3、由于楼板刚度为有限值，楼板的挠曲变形也造成了 角柱轴力较大，而中柱轴力较小。 减小剪力滞后现象的措施： 针对产生原因，加大次框架裙梁的刚度，减小长宽比， 增强楼板刚度。
14
（6）结构总高与总宽之比大于3时，才能充分 发挥框筒作用。平面形状优先采用圆形、椭圆 形、正多边形，矩形平面长宽比不宜大于2， 否则剪力滞后现象严重，长边中柱不能充分发 挥作用。 （7）框筒结构的柱宜采用矩形或T型截面，长 边位于外墙平面内。角柱面积可为中柱的1.5 倍左右，并可采用L形角墙或角筒。
13
（3）框筒结构应设计为密柱深梁，减小剪力 滞后，充分发挥结构空间作用。一般情况下， 柱距为1-3米，最大为4.5米，窗裙梁跨高比约 为3-4，一般窗洞面积不超过建筑面积的50% （开洞率）。洞口高宽比尽量与层高和柱距之 比相似。 （4）核心筒或内筒的外墙与外框柱间的中距： 非抗震时，不宜大于12米，抗震时，不宜大于 10米。超过此限值时，宜另设承受竖向荷载的 内柱或采用预应力混凝土楼面结构。 （5）框架-核心筒结构的周边柱间必须设置框 架梁。
1
7.1筒体结构概念设计
7.1.1筒体结构的类型、变形、受力特点 1、筒体结构的概念、类型 筒体结构：当高层建筑结构的层数增多，高度 增大时，平面抗侧力构件（框架柱、钢筋混凝 土墙肢等）所构成的框架结构、剪力墙结构、 框架-剪力墙结构已不能满足建筑和结构的要 求（水平荷载作用下，抗倾覆要求），需要一 个具有空间受力性能的结构来承担外荷载，如 果我们将各方向的平面的抗侧力构件合理的加 以集中、联合，就形成了一个空间的抗侧力构 件，就是筒体结构。 筒体结构的基本特征：水平力主要由一个或多 个空间受力的竖向筒体承受。 2
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产生剪力滞后现象的原因： 1、框筒结构中除腹板框架抵抗倾覆弯矩外，翼缘框架 也通过承受轴力抵抗倾覆弯矩，同时，翼缘框架的梁、 柱还承担平面内的弯矩和剪力，有变形，造成翼缘框 架各柱轴力向中心递减，角柱受力较大。 2、角柱轴力较大，角柱的轴向变形引起深梁带动次框 架其他柱受力，离角柱越远受力越小。 3、由于楼板刚度为有限值，楼板的挠曲变形也造成了 角柱轴力较大，而中柱轴力较小。 减小剪力滞后现象的措施： 针对产生原因，加大次框架裙梁的刚度，减小长宽比， 增强楼板刚度。
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（6）结构总高与总宽之比大于3时，才能充分 发挥框筒作用。平面形状优先采用圆形、椭圆 形、正多边形，矩形平面长宽比不宜大于2， 否则剪力滞后现象严重，长边中柱不能充分发 挥作用。 （7）框筒结构的柱宜采用矩形或T型截面，长 边位于外墙平面内。角柱面积可为中柱的1.5 倍左右，并可采用L形角墙或角筒。
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（3）框筒结构应设计为密柱深梁，减小剪力 滞后，充分发挥结构空间作用。一般情况下， 柱距为1-3米，最大为4.5米，窗裙梁跨高比约 为3-4，一般窗洞面积不超过建筑面积的50% （开洞率）。洞口高宽比尽量与层高和柱距之 比相似。 （4）核心筒或内筒的外墙与外框柱间的中距： 非抗震时，不宜大于12米，抗震时，不宜大于 10米。超过此限值时，宜另设承受竖向荷载的 内柱或采用预应力混凝土楼面结构。 （5）框架-核心筒结构的周边柱间必须设置框 架梁。
高层建筑结构设计筒体结构设计
连接节点、锚固节点等。
配筋设计
根据荷载分析和结构分析结果， 对筒体结构的受力钢筋进行详细 设计，包括直径、间距、锚固方 式等。
构造措施
根据实际情况采取适当的构造措施 ，如增设构造钢筋、增加边缘构件 等。
抗震设计
地震烈度区划
根据地震烈度区划图确定建筑 所处地区的地震烈度，为抗震
设计提供依据。
地震烈度指标
结构加固
随着时间的推移，筒体结构的材料 会逐渐老化，需要进行必要的加固 和维护。
防雷接地
筒体结构需要设置防雷接地装置， 以避免雷击对建筑物造成损害。
防水处理
筒体结构需要进行防水处理，以避 免水对建筑物造成损害。
THANK YOU.
施工质量控制
质量管理体系建设
建立完善的质量管理体系，包 括质量管理制度、质量保证体
系、质量监督机制等。
施工过程质量控制
对施工过程进行全面质量控制， 包括基础工程、主体结构等各分 部分项工程的质量控制。
成品保护
对已完成的工程进行保护，防止损 坏或污染。
06
筒体结构的经济性能和维护管理
筒体结构的经济性能
按平面形状分类
可分为圆形筒体结构、方形筒 体结构和多边形筒体结构等。
按构造形式分类
可分为组合筒体结构、装配式 筒体结构和现浇整体式筒体结
构等。
02
筒体结构的组成和受力分析
筒体结构的组成
01
02
03
核心筒
由楼板和剪力墙围成的区 域，具有较高的强度和刚 度，是筒体结构的主体。
外框架
由梁、柱和楼板组成的结 构，起到支撑和稳定作用 。
降低成本
筒体结构的设计和施工相对简 单，可以降低建筑物的建造成 本和设计难度，提高施工效率
配筋设计
根据荷载分析和结构分析结果， 对筒体结构的受力钢筋进行详细 设计，包括直径、间距、锚固方 式等。
构造措施
根据实际情况采取适当的构造措施 ，如增设构造钢筋、增加边缘构件 等。
抗震设计
地震烈度区划
根据地震烈度区划图确定建筑 所处地区的地震烈度，为抗震
设计提供依据。
地震烈度指标
结构加固
随着时间的推移，筒体结构的材料 会逐渐老化，需要进行必要的加固 和维护。
防雷接地
筒体结构需要设置防雷接地装置， 以避免雷击对建筑物造成损害。
防水处理
筒体结构需要进行防水处理，以避 免水对建筑物造成损害。
THANK YOU.
施工质量控制
质量管理体系建设
建立完善的质量管理体系，包 括质量管理制度、质量保证体
系、质量监督机制等。
施工过程质量控制
对施工过程进行全面质量控制， 包括基础工程、主体结构等各分 部分项工程的质量控制。
成品保护
对已完成的工程进行保护，防止损 坏或污染。
06
筒体结构的经济性能和维护管理
筒体结构的经济性能
按平面形状分类
可分为圆形筒体结构、方形筒 体结构和多边形筒体结构等。
按构造形式分类
可分为组合筒体结构、装配式 筒体结构和现浇整体式筒体结
构等。
02
筒体结构的组成和受力分析
筒体结构的组成
01
02
03
核心筒
由楼板和剪力墙围成的区 域，具有较高的强度和刚 度，是筒体结构的主体。
外框架
由梁、柱和楼板组成的结 构，起到支撑和稳定作用 。
降低成本
筒体结构的设计和施工相对简 单，可以降低建筑物的建造成 本和设计难度，提高施工效率