框架-筒体结构设计思路及整理—外框大跨、内筒趋向剪力墙
《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。
精选ppt
(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
23
(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。
筒中筒结构和框架

1~50层
51~66层
67~90层
91层以上
5.2 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
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
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
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
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。
第7章-筒体结构设计

1
1
1.72
荷载相 柱子最不
同时
利轴力
0.67
0.96
1
1.54
1.47
当基本
位移
0.48
0.83
1
1.63
2.46
风压相 同时
柱子最不 利轴力
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。
第二节 筒中筒结构的布置
• 平面形状 • 高宽比 • 框筒的开孔大小 • 洞口的形状 • 柱距 • 柱的截面 • 裙梁的截面
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
圆形 正六边形 正方形 正三角形 1:2矩形
当水平
位移
0.9
0.96
1
1
1.72
荷载相 柱子最不
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
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
+
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
第七章筒体结构设计

口应保持一段距离,以便设置边缘构件,其值不应小于
500mm和开洞墙的厚度。
(3)核芯筒外墙的截面厚度不应小于层高的1/20及200mm ,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。
(4) 在满足承载力要求,以及轴压比限值时,核芯筒内墙
可适当减薄,但不得小于160mm。
(5) 抗震设计时,核芯筒的连梁宜通过配置交叉暗撑或减 小梁截面高宽比等措施来提高连梁的延性。
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。
7.1 筒体结构的布置
筒体结构的类型
(1)核芯筒结构 (2)框筒结构 (3)筒中筒结构 (4)框架-核芯筒结构 (5)成束筒结构 (6)多重筒结构
承担。每肢交叉斜筋的总面积为:
无地震作用组合时:
Vb As 2f y sin
REVb
有地震作用组合时: As 2ຫໍສະໝຸດ f y sin 梁设置交叉暗撑
la1 la (非抗震设计)
la1 1.15la (抗震设计)
7.5.3 核芯筒
(1)核芯筒是框架-筒体结构的主要抗侧力结构,筒体应
7.5 筒体结构主要构造要求
7.5.1 混凝土
筒体结构应采用现浇钢筋混凝土结构,混凝土强度等级不宜 低于C30。
7.5.2 外框筒
(1)外框筒梁和内筒连梁的截面尺寸应符合以下要求: (a)无地震作用组合
Vb 0.25 c bb hb0 f c
Vb 1
简析框架剪力墙结构设计

简析框架剪力墙结构设计
框架剪力墙结构设计是一种常见的建筑结构设计方法,它通过在建筑物的外围设置框架结构来承担重力荷载,而在内部设置剪力墙来承担水平荷载的作用。
该结构设计方法既能满足建筑物的稳定要求,又能提高建筑物的抗震性能。
框架剪力墙结构设计的优点有以下几个方面:
该结构设计方法可以将水平荷载通过剪力墙有效地传递到地基中,从而提高了建筑物的整体刚度,使其能够更好地抵抗地震力的作用。
框架剪力墙结构设计可以在不增加建筑物整体重量的情况下提高其抗震强度。
相对于传统的框架结构,在同样的重量条件下,框架剪力墙结构的抗震强度更高。
剪力墙的设置可以使建筑物的楼板板间刚性得到提高,从而减小了楼层的位移变形,提高了建筑物的整体稳定性。
框架剪力墙结构设计的施工方法相对简单,建筑成本相对较低,且能够灵活调整和优化结构设计,满足不同建筑要求。
框架剪力墙结构设计也存在一些局限性。
由于剪力墙主要集中在建筑物的内部,容易影响空间布局的灵活性。
剪力墙的设置需要考虑建筑物的整体布置和功能需求,不能随意设置。
剪力墙的施工需要额外的投资和施工时间。
剪力墙的功能主要体现在水平荷载承载能力上,而在竖向荷载承载能力上相对较弱。
框架-剪力墙结构设计要点

框架-剪力墙结构设计要点(供参考)一、框架-剪力墙结构的特点1、框架-剪力墙(也称为框架-抗震墙结构或框剪结构)既能为建筑使用提供较大的平面空间,又具有较大的抗侧力刚度。
2、框剪结构由框架和剪力墙两种不同抗侧力结构组成(框架在水平力作用下变形曲线为剪切型,而此时剪力墙的变形曲线为弯曲型)它们通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起,相互协调,最终的变形曲线为呈反S形的弯剪型位移曲线。
3、框剪结构在下部楼层剪力墙承担了大部分的剪力,而在上部楼层虽然总的剪力较小但框架却承担了相当数值的剪力。
4、框剪结构具有多道抗震防线,并且从国内外的多次地震的震害调查表明它是一种抗震性能很好的结构体系。
5、框剪结构的水平位移是由层间位移角控制,而不是由顶点水平位移控制的,而最大的层间位移角发生在(0.4~0.8)H范围内。
6、框剪结构在水平力作用下,框架上下各楼层的所受剪力值比较接近,梁、柱的弯矩和剪力值变化小,使得全楼梁、柱规格少,有利施工。
二、框架-剪力墙结构的设计注意事项1、0.2Q0调整2、当框架结构承受的倾覆力矩占底部总倾覆力矩的50%以上时,框架部分的抗震等级(4.8.2)、轴压比(表 6.4.2)按框架结构采用;最大适用高度和高宽比限值可比框架结构适当提高。
3、在框架-剪力墙中,剪力墙太少则结构不安全,太多则结构刚度过大,加大了地震作用效应,而且也不经济,适合的框架应该是总框架承受的最大层剪力宜在0.2V0~0.4V0(V0为结构底部总剪力)4、框剪结构应设计成双向抗侧力体系,抗震设计时,结构两主轴方向均应布置剪力墙。
5、剪力墙周边应设置端柱和梁作为边框,端柱截面尺寸宜与同层框架柱相同,且应满足框架柱的要求;当墙周边仅有柱而无梁时,应设置暗梁,其高度可取2倍墙厚。
6、剪力墙开洞时,应在洞口两侧配置边缘构件,且洞口上、下边缘宜配置构造纵向钢筋。
7、框剪结构的剪力墙布置要求详见《高规》8.1.7条8、框架柱与剪力墙平面内相连且跨高比小于5的梁界定为连梁,其刚度折减系数不小于0.5,框架柱与剪力墙平面外相连的梁,可不作为连梁,并与剪力墙相交支座按铰支座。
浅谈框架核心筒结构设计要点
浅谈框架核心筒结构设计要点摘要:随着城市化和经济的高速发展,建筑用地越发紧张,因此高楼大厦随处可见,而在高层商业建筑中,框架核心筒结构的体系经常应用于办公楼等高层建筑,框架核心筒结构具有结构布置均为对称、受力清晰、以及整体性强等优点,适用于较高的高层建筑。
框架核心筒结构设计关键在与概念设计和抗震构造设计。
关键词:结构设计、框架核心筒、概念设计、构造设计前言:框架核心筒是由核心筒和外围柱框架组合的一种结构体系,周边柱距一般为8~12米,柱与周边梁形成外框架,外框架通过梁和楼板与中间核心筒形成整体。
其大部分剪力由核心筒承担,框架柱受到的剪力远少于框架结构中的柱剪力。
一、框架核心筒在结构建模时的计算要点在框架核心筒建模计算阶段,其主要技术指标为控制结构的位移比、位移角、周期比、剪重比、刚重比、刚度比等满足规范的要求,现以某一高层核心筒建筑为例:建筑高度95.6米,22层,抗震7度0.1g,Ⅱ类场地,在可研阶段,业主要求采用图A的(普通核心筒)和图B的(框架核心筒偏置型)两种方案进行对比分析。
图A(普通框架核心筒)图B(框架核心筒偏置型)现采用PKPM计算结果得:由计算结果可知:相对于图B内筒偏置的框架核心筒结构,图A的框架核心筒结构的参数更理想,且按《高层建筑混凝土结构技术规程》要求,对于内筒偏置的框架核心筒结构周期比不应大于0.85,位移比不应大于1.4,由此可知,内筒偏置较不合理,最终确定采用图A的普通框架核心筒。
二、框架核心筒结构的设计难点框筒结构的设计难点,基本就一条,结构的抗扭的问题,体现在结构的属性上,就是周期比,也即是结构的抗侧刚度与抗扭刚度的相对关系问题,从材料力学的知识当中,结构的抗扭,最理想的就是在结构的四周布置足够的材料,但是框架核心筒结构,正好相反,中间混凝土结构刚度极大,四周的框架柱刚度相对又小,所以,框架核心筒要做好,就是通过合理的结构布置,调整结构的周期比,以满足规范的要求。
第六章框架—剪力墙结构设计
(3) 剪力墙的布置
框架剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系,剪力墙的布置应
遵循“均匀、分散、对称、周边”的原则。
(a)在框架-剪力墙结构中,框架与剪力墙协同工作共同抵抗 水平荷载,其中剪力墙是结构的主要抗侧力构件。
(b)为了使框架-剪力墙结构在两个主轴方向均具有必需的水
平承载力和侧向刚度,应在两个主轴方向均匀布置剪力墙,形 成双向抗侧力体系。 (c)如果仅在一个主轴方向布置剪力墙,将造成两个主轴方 向结构的水平承载力和侧向刚度相差悬殊,可能使结构整体扭
(3) 框架和剪力墙协同工作。
(4) 框架与剪力墙之间楼层剪力的分配和框架各层剪力分布情况是 随楼层高度而变化的。 (5) 水平位移由层间位移控制。 (6) 框架上下各层的剪力取用值比较接近。
• 框架剪力墙结构中的梁
(1) 普通框架梁C—按框架梁设计 (2) 剪力墙间的连梁A—双肢或多肢剪力墙的连梁 (3) 一端与墙肢相连,一端与框架柱相连的连梁B—设计为强
上海交大包兆龙图书馆
广东省人民银行,地下一层,地上29层,总高度为101.5m,抗震 设防烈度为7度,Ⅱ类场地,标准层结构平面布置如图所示。框架柱 截面尺寸为600mmXl200mm-800mmXl200mm,剪力墙厚度为200- 400mm,楼盖采用现浇肋梁楼盖,楼板厚度为100~150mm。
体23层。
砼:C45~C20 一般柱800mm×700mm
墙厚400mm~200mm
板厚160mm
深圳北方大厦
深圳发展中心大厦
华森建筑与工程设计顾问公司1985年设
计,6度设防,钢框架-钢骨砼墙结构。主体 高151m,总高164m,高宽比4.2,地下1层、
主体40层
砼:C40~C30 箱型钢柱1070mm×1070mm×130mm
筒体结构
筒体结构当高层建筑结构层数多,高度大时,由平面抗侧力结构所构成的框架,剪力墙和框剪结构已不能满足建筑和结构的要求,而开始采用具有空间受力性能的筒体结构。
筒体结构的基本特征是:水平力主要是由一个或多个空间受力的竖向筒体承受。
筒体可以由剪力墙组成,也可以由密柱框筒构成。
一、筒体结构的类型1.筒中筒结构由中央剪力墙内筒和周边外框筒组成组成;框筒由密柱、深梁组成,2.筒体—框架结构,亦称框架—核心筒结构,由中央剪力墙核心筒和周边外框架组成,见图3-26(b)。
3.框筒结构,见图3-26(c)。
4.多重筒结构,见图3-26(d)。
5.成束筒结构,见图3-26(e)。
6.多筒体结构,见图3-26(f)。
二、筒体结构的受力性能和工作特点1.筒体是空间整截面工作的,如同一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。
筒体受力特点见图3—28。
框架—筒体结构及计算简图见图3—29。
2.框筒虽然整体受力,却与理想筒体的受力有明显的差别;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,而框筒则不保持平截面变形,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;靠近角柱的柱子轴力大,远离角柱的柱子的轴力小。
这种应力分布不再保持直线规律的现象称为剪力滞后。
由于存在这种剪力滞后现象,所以筒体结构不能简单按平面假定进行内力计算。
3.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。
由于这种整体受力的特点,使框筒和薄壁筒有较高的承载力和侧向刚度,而且比较经济。
4.当外围柱子间距较大时,则外围柱子形不成框筒,中央剪力墙内筒往往将承受大部分外力产生的剪力和弯矩,外柱只能作为等效框架,共同承受水平力的作用,水平力在内筒与外柱之间的分配,类似框剪结构。
简析框架剪力墙结构设计
简析框架剪力墙结构设计
框架剪力墙结构是一种在地震环境下具有较好抗震性能的建筑结构,其设计流程包括结构的选型、荷载计算、结构布置、梁柱设计、剪力墙设计、抗震措施等。
1. 结构选型
在选择结构类型时,需根据建筑物的性质、用途、区域地震动特征等综合考虑。
常用的有钢结构、混凝土框架结构、框架剪力墙结构等。
框架剪力墙结构较适用于高层建筑和钢筋混凝土建筑,其特点是刚度大、储层自由度小、抗震能力强。
2. 荷载计算
荷载计算是结构设计的基础,需要计算地震作用下结构体系承受的剪力、弯矩等等。
首先,计算地震作用下建筑物的基本周期,再根据不同震级下的周期调整地震力系数,最终得出荷载大小。
3. 结构布置
结构布置需要根据地形地貌等条件选择布置方案,平面结构平面布置比较常见。
在布置过程中,需考虑结构杆件的跨度、间距等参数,以及冲压承载能力和抗震能力的要求。
4. 梁柱设计
梁柱设计是结构设计的核心步骤,需要根据荷载计算结果进行结构设计。
在梁的设计中,需考虑梁截面尺寸、钢筋数量、抗剪能力等因素。
在柱的设计中,需考虑柱的强度、稳定性等因素。
5. 剪力墙设计
剪力墙是框架剪力墙结构的主要组成部分,是结构抗震能力的关键。
在剪力墙的设计中,需考虑墙的厚度、高度、钢筋数量、配筋形式等因素。
为了提高结构的整体刚度和稳定性、减小位移响应和地震灾害,常常在主轴向布置剪力墙或与框架联合使用。
7. 抗震措施
除上述设计要求外,还需进行抗震措施的设计,包括增加结构抗震钢筋、加固构造满足抗震要求、加装隔震设备和减震设备等,从而提高结构的抗震性能。
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框架-筒体结构设计思路及整理—外框大跨、内筒趋向剪力墙摘要:本文阐述框架-筒体结构的工作机理,以及对于该类型结构体系在设计时
的普遍问题提供一些概念解释和解决方向。
关键词:框架-筒体;抗侧力;倾覆弯矩;周期比
随着建筑造型的越来越标新立异,以及建筑方案对空间布置,节能采光,立
面效果的要求越来越苛刻。
框架-核心筒的结构形式(以下简称框筒)越来越多的采用。
这种结构方式兼具了框架结构的布置灵活,延性好,剪力墙结构的刚度大
的优点。
现在普遍用于建筑高度100米以下,设防7度以及7度以下的办公楼,
研发中心,酒店等公共建筑。
但是正因为这种结构形式是两种结构体系应用到同一个建筑中,在结构设计
中我们需要根据已有的建筑平面合理考虑两种结构体系各自的特性,以及它们之
间相互的联系和作用。
做到合理布局,提高效率,优化设计。
1.框架-核心筒体系的特点和理想的工作机理
对于框筒的结构体系,从整体变形上来说跟框架剪力墙结构体系有共同点,
当框架部分的刚度能达到一定程度时,由于框架的变形是剪切形的变形曲线,而
剪力墙是弯曲形的变形曲线,这种结构体系正好利用了这种变形曲线差异,兼具
了剪力墙结构体系底部位移小的优点,框架顶部变形小的特性,克服了框架底部
变形大,剪力墙体系顶部变形较大的缺点。
对于高层抗震结构,我们设计的目标它最终是以双重抗侧力的构件的形式工
作的结构体系。
对于框筒结构来说双重抗侧力构件,首先来说第一构件是筒体
(本文主要指的是剪力墙形成的筒体),第二个构件是外围的框架结构。
在设计时,两种抗侧力结构都需具备足够的刚度和承载力,能各自承受一定比例的水平
荷载。
并通过水平构件的连接而协同工作,共同抵抗外力。
当水平侧力达到一定
强度的时候,其中某一个体系部分因外力作用,达到极限承载力时从而屈服时,
另外一个体系有足够的刚度和承载力来分担较多的地震作用,也可以单独的抵抗
后续强度较小的余震。
就框筒结构来说,筒体的刚度大,吸收的水平地震的剪力
也大,变形比较小,当水平地震力达到一定强度后剪力墙的连梁和墙肢先屈服了,剪力墙的刚度降低,但是未完全退出工作。
由于塑性内力重分布,这样框架就将
承担更多的地震力,分担的地震力达到一定强度后,框架梁就产生了屈服,但是
不能是破坏。
两个前后“屈服”形成了二道的防线,来共同抵抗较大的地震作用
(设防地震,罕遇地震下的地震作用)。
2.框架-核心筒结构设计要素
现在采用框架—核心筒的建筑,一般要求外围框架的柱距是比较大的,梁高
较小,这样就进一步加重了剪力滞后效应。
如果框架和核心筒之间没有足够刚度
的水平传力构件,框架的轴力主要是以框架内部的传递为主,这样除角柱外,外
围柱子的轴力都比较小,分担的倾覆弯矩和剪力也少,核心筒成为抗侧力的主要
构件。
框架作为二道防线与筒体共同抵抗外力作用的作用就削弱了;再者外围的
框架刚度较小时,在弹性工作阶段时,建筑的整体的变形曲线仍以筒体的弯曲形
曲线为主,在中震或者大震的结构进入弹塑性阶段,塑性内力重分布后,筒体刚
度的减小,框架分担的倾覆弯矩和剪力应该有所增加。
根据框架-核心筒的受力特点和工作机制,我们进行结构设计时首先就要注意两个问题。
第一,外框架和核
心筒之间必须要有足够刚度的水平传力构件,根据根据《高层建筑混凝土结构技
术规程》JGJ3-2010中9.2.3条,要求我们都是设计框架梁,使外框架柱的轴力加大,与核心筒共同作用,承受较大的倾覆力矩。
分担一定比例的倾覆力矩和剪力,对于一些超高层建筑来说,仅仅依靠框架梁和楼板来传递水平力,是不够的为了
更有效的利用外围框架的抗侧力作用,可以利用设备层或避难层的空间来布置结
构水平加强层,通过在核心筒与外围框架之间设置刚度较大的水平伸臂构件来增
强整体结构的抗侧力刚度,形成更有效双重抗侧力的构件体系。
第二,就是外围
的框架柱的组成必须要有足够的刚度来承担筒体损伤后分担过来较多的地震力。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中9.1.11条,我们在设计时应提高外围框架的设计总剪力来计算外围框架柱的截面。
但是外围框架的刚度也不宜
过大,本人建议遵循《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中8.1.2.2条典
型框架-剪力墙的倾覆弯矩分担比例来要求,这样既分清了抗侧力构件的主次问题,又清晰的表明了框筒结构的传力机制。
而且也有较好的经济性。
框筒结构因其本身的结构特点,在结构设计时就会带来一些难点。
首先,从
平面刚度上来说,框筒结构是一个外弱内强的体系,特别是当外围柱距大,梁高小,外围一圈框架的刚度弱,在第一振型是扭转的系数较大,很容易就超过《高
层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中9.2.5条中不宜大于30%的规定,当剪
力墙筒体比较不均匀,不对称,形心偏置的情况下,甚至超过百分之50%,第一
振型成为以扭转为主的振型,第一周期成为扭转周期。
以扭转为主的第一自振周
期(Tt)/以平动为主的第一自振周期(T1)就达不到《高层建筑混凝土结构技术
规程》JGJ3-2010中9.2.5条中不应大于0.85的规定。
这就需要我们在结构布置时
就要有个整体的刚度强弱分布概念,首先是筒体和筒体之间的刚度分布,筒体与
外围框架距离比较近的,离建筑平面的形心比较远的,刚度可以考虑做得弱一点;离建筑平面的形心较近的筒体可以将刚度做得大些。
其次,对于外围框架的的刚度,离筒体比较近的刚度可以做得弱点,离筒体比较远的可以做得比较强点。
对
于剪力墙筒体,一般都是布置在电梯,楼梯组成的竖向交通组成的区域的四周,
位置基本上不可能有大的变动,我们一般可以通过墙上开洞,或者是墙截面来对
筒体刚度加以控制。
外围框架的刚度可以通过柱截面,梁高来控制,当然在建筑
要求比较苛刻的时候可以通过型钢柱,型钢梁来调整。
对于一些研发中心,公司总部来说,人流比较大,竖向交通电梯,楼梯以及
它们的前室组成的区域就可能比较大,布置筒体时单片墙体就可能偏长,对一些
超限的建筑,有性能设计要求时,墙体在中震和大震的情况下就很容易失稳。
筒
体比较大,当外围框架离筒体的垂直距离就已经比较大时,外围框架与筒体间的
框架梁很难做到与剪力墙筒体端柱的连接,因为斜拉传力性能不好,也容易超了《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中9.1.5条中不能超过12m的规定。
造成楼盖设计困难,设置内柱又会影响建筑功能的实现。
框架梁与墙体垂直连接,在墙厚比较薄的情况下,应力集中造成部分墙体配筋过大,甚至超筋。
也很难满
足框架梁水平锚固长度0.4La的要求。
这就要求设计人员尽量去优化结构布置,
做到传力清晰,施工方便,连接可靠。
—例如:1.当有条件采取连续梁的时候,
应尽量采用。
首先,对弯矩平衡起到很好的作用。
其次容易满足锚固的要求。
2.
当墙厚较薄,又无法实现连续梁时。
首先可考虑加强连接筒体的刚度;其次在满
足计算的情况下,适当的减少梁的刚度,改变梁高,并且适当的考虑板的刚度。
最后,仍应采取可靠的锚固措施,例如贴焊锚固、焊端锚板等。
3.总结
框筒结构的设计重点在于在内筒和外框刚度中找到一个平衡点,两者中的某个过强或过弱都是不利于框筒发挥他的抗侧力机制的,也缺乏经济型性。
结构布置时,因此我们首先要对平面刚度的布置要有个概念上的整体的认识,在计算模型的建立的时候就能有的放矢,尽量使刚度中心靠近平面形心,做到该强的强,该弱的弱。
外围的框架柱的布置是比较有规可循,难点主要在于柱截面和粱高的选取,得到一个比较适合的相对于筒体的刚度。
对于筒体我们可以通过修改墙体厚度、开洞、加墙等方式来调整它的刚度。
经过反复的调整计算得到一个比较好的整体性能指标。
在构造上,我们应该特别注意外框架转角或开洞的位置,这些位置对扭转贴别敏感,对其周边的构件,要采取提高整体性的措施,例如加大板厚和板配筋率,采用双层双向钢筋等加强措施。