第2章-2.6 筒体课件

2.6.筒体结构体系(参考第8章)筒体结构体系概述，布置与特点筒体结构的基本类型2.6.1框筒与剪力滞后效应2.6.2桁架筒－钢结构筒体结构的组合类型2.6.3筒中筒－砼结构8.4.2筒中筒结构的布置2.6.4多筒结构体系2.7框架核心筒结构2.8巨型结构体系(简介)建筑学补充-2核心体与电梯建筑学补充-核心体

核心体(筒)的功能(建筑)核心体-通常为筒体是重要的结构构件，也是重要的建筑功能空间核心体是垂直和水平交通的连接枢纽三类功能：1、垂直交通与疏散系统；2、服务空间；3、设备空间核心体的面积为标准层面积的20-30%核心体的使用功能中心核心体单侧和双侧核心体-板式建筑单侧一般在短边的一侧上边的中部双侧则在两个长边方向对称布置单侧核心体体外核心体有更加集中的办公区间适用于大公司，不适用出租型办公楼多处设置疏散楼梯筒体(空间)结构与平面结构的对比筒体在受水平力时可看成是闭口薄壁截面的梁空间结构中各构件都参与抗侧力框架/剪力墙只能在自身平面内抵抗侧力广东国际大厦左图为筒中筒结构体系。外筒为框筒，内筒为钢筋混凝土实腹筒。右图为桁架筒是钢结构三种类型的筒体比较筒体结构的基本类型1、剪力墙薄壁筒：又称为实腹筒。2、框筒：加密柱距(密柱深梁)。3、桁架筒：四壁由竖杆和斜杆组成。刚度：实腹筒>桁架筒>框筒变形：弯曲型弯剪型弯剪型(接近剪切型)实腹筒-剪力墙薄壁筒实腹筒的布置要求与剪力墙相同。实腹筒不能有贯穿整个建筑高度的开口PKPM给出的一个实际工程的筒体施工图筒体结构体系概述与特点定义：闭合的剪力墙组成的空间结构体系特点：1、空间体系：受力合理、计算复杂。2、悬臂结构：水平力作用下可以看成是固定于基础上的箱形悬臂构件，比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并具有很好的抗扭刚度。3、偏心受压：作为柱子按偏心受压构件配筋4、抗扭刚度大：由于筒体的对称性5、适宜建造高层或超高层建筑筒体结构的特点－空间受力性能无论那一种筒体，在水平力的作用下都可以看成是固定于基础上的悬臂结构。抗侧移刚度和承载能力均大于单片平面结构(剪力墙或框架)。适宜建造高度更高的超高层建筑。具有很好的抗扭刚度：筒体的对称性。2.6.1框筒＋8.4节框筒：可看成是在实腹筒中开许多规则排列的窗洞所形成的筒体。也可以看成是把诸多壁式框架首尾相连相成的筒体。特点：密柱深梁-比较壁式框架空间结构－各构件都参与抗侧力注意：框架是平面结构框筒的剪力滞后效应-轴力不均匀分布现象：翼缘和腹板框架的角部柱轴力大、中部柱轴力小。翼缘框架更加严重。原因：裙梁传递剪力的能力弱后果：降低了筒体的空间效能、降低了结构抵抗水平荷载的能力、角柱中可能会出现拉力。剪力滞后现象我们希望前后各三根柱子同时承受水平力。设计的外力是加在翼缘上的中柱只能通过框架梁传递力来与两端的框架柱同步伸缩—来参与工作。前后的水平框架梁如果太长则不足以提供保证中间柱子伸长和缩短的力。所以中柱的受力有限。中间的柱子是构造柱，没有梁连接前后两个柱框筒结构的变形形式－P.228腹板框架(类似框架)－剪切型翼缘框架－弯曲型整体变形－弯剪型(偏于剪切)剪力滞后的原因1、腹板框架主要抵抗水平力，导致一端柱伸长，另一端柱缩短。2、翼缘框架中柱的力通过裙梁从角柱传来。3、梁并非刚性。裙梁的变形使中间柱的轴向变形越来越小。4、同样的原因使得腹板框架的两端柱受力大，中间柱子受力小。避免剪力滞后的特点与措施1、裙梁的高度/跨度—梁越柔越严重实际上是减小洞口面积2、角柱面积－角柱刚度越大剪力滞后效应越严重。3、框筒结构高度－底部更严重，上部较轻(轴力小)4、框筒平面尺寸/形状－翼缘框架越长越严重。避免剪力滞后的措施设置加劲密柱框架-提高裙梁的高度、减少裙梁跨度设计成束筒结构－向成束筒靠近设置加强层设置加强层前后的变形趋于均匀无外伸桁架时，框架梁的变形大，不能有效地把力传递给框架柱。楼板也发生较大的变形。世界最高楼房建筑1－5位【按到屋顶排列】成束筒可以有效减少剪力滞后相当于多了若干腹板－承受水平作用型钢混凝土束筒+外钢框架，7度抗震设防深圳地王大厦5格型钢混凝土束筒43.5×12m型钢柱地王大厦：核心筒(束筒)＋外框架RC核心筒(束筒)+外伸桁架＋外框型钢混凝土柱及钢柱，88层，高420m，7度抗震设防上海金茂大厦混凝土芯筒，筒壁840mm,C50(底部)460mm,C35(87层)54层以上筒内部中空，形成天井上海金茂大厦24-26,51-53,85-87层各有一个两层楼高的外伸钢桁架，与8个巨型柱相联460mm井字形肋墙，形成9个束筒51,91层各设置一个消防水箱全楼总用钢量为7.6万吨基础为1000根钢管桩。金贸大厦－组合结构体系

混凝土实腹筒＋外伸钢桁架＋混凝土组合柱2.6.2桁架筒桁架筒一般由钢材做成。与框筒相比，它更能节省材料，并具有更大的抗侧刚度。桁架筒－巨型支撑筒体美国芝加哥的100层Hancock大厦。支撑交于一点保证传力路径连续跨层支撑和剪力墙板增加支撑或斜向布置抗剪墙板以减少剪力滞效应的影响约翰·汉考克大厦（1965～1970，337m，设计者：SOM）

筒体结构的组合类型框架－筒体：内筒是实腹筒(核芯筒)，外面布置大柱距的普通框架。内筒承受大部分水平力。筒中筒：内外几层筒体组合而成，通常内筒为剪力墙薄壁筒，外筒是框筒。成束筒：分开布置的并列的多个筒。广东国际大厦1990年建成，为当时我国国内最高的钢筋混凝土结构，高200.18m，地上63层，地下两层，局部4层。为筒中筒结构体系，外筒31.1×37m,矩形平面，由24根中柱和4根异型角柱组成。楼板为220mm无粘结预应力混凝土，层高3m。底层柱尺寸已达1.8*2.2m2.6.3筒中筒－砼结构关于筒中筒结构外框筒：柔，抵抗倾覆力矩(在外部)内实腹筒：刚，抵抗侧力变形曲线：弯剪型(外框筒时)双重抗侧力体系(P.228)：内砼实腹筒、外框筒。哪个是第一道防线？深圳发展中心大厦，(43层，高165.3m，加上天线的高度共185.3m)，是我国第一座大型高层钢结构建筑。深圳发展中心大厦五层处沿外筒设置大截面转换梁，使得四层以下柱距为9.2m香港中环广场－筒中筒体系地下两层、地上39层高155m1-3层型钢骨砼结构4层以上钢结构内筒21×21m外筒45×45m柱距＝3m内外筒间钢梁12m内筒两端边柱设支撑2道高5.4m钢桁架圈梁支撑和桁架的布置减小了剪力滞，提高了内筒的整体抗弯能力筒中筒－钢结构(P.23)筒中筒结构布置

P.228注意以下对两个筒尺寸的要求高层建筑混凝土强度等级的变化实例B、C栋11层以上每10层改变一个等级。A栋每三层改变两个等级。楼板的混凝土强度等级低于竖向承重体系的强度等级2.6.4多筒结构体系成束筒两个以上的筒体排列在一起成束状，成为成束筒。成束筒的抗侧移刚度比筒中筒结构还要高，适宜的建造高度也更高。多筒体系——成束筒钢结构－成束筒世界最高的全钢结构建筑1974年美国在芝加哥又建成了当时世界最高的西尔斯大厦，110层，高443m，钢结构。4道钢桁架钢筋混凝土框筒束钢混框筒束2.7框架-核心筒结构框架筒体体系的类型内筒外框架：芯筒＋框架外筒内框架：外筒为框筒多筒＋框架体系(芯筒、端筒、角筒)端筒+框架芯筒+端筒+框架角筒+芯筒+框架框架筒体协同工作框架与筒体组合结构体系－举例1.核芯筒－框架结构体系2.框架－端筒结构体系3.框架－多筒结构体系芯筒

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框架体系芯筒

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框架体系端筒＋框架在中间获得较大的空间用于平面比较狭长的建筑芯筒

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端筒

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框架适用于平面尺寸较大的情况芯筒

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角筒

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框架钢框筒－内框架纽约世界贸易中心钢框筒－内框架高层办公楼和旅馆电梯数量的估算入口要有明显标志。到各区的距离适中。过道设置在边上，避免非乘梯人员穿过侯梯厅。电梯(间)各部分名称轿厢高层办公楼3000-5000一部客梯服务梯(货梯、消防梯)=1/3~1/4客梯。高层旅馆电梯数量的估算100标准间一部电梯服务梯=30%~44%客梯高层住宅电梯数量的估算高层建筑电梯的布置超高层建筑的电梯垂直分区每15层一区，低层稍多，高层稍少。超高层建筑的电梯垂直分区安全出口和防火分区每个防火分区至少要有两个安全出口安全出口要符合安全疏散距离的要求疏散楼梯间要防烟防火防烟楼梯间：从走道到防烟间(或阳台或凹廊)，再到楼梯间封闭楼梯间：四面有墙，通过防火门进入。消防电梯的设计消防电梯的设计要求1.自然排烟设置排烟前室的方法2机械防烟电梯机房的设计要求井道上部设缓冲高度(4.5m)下部设底坑(1.4m)。2.8巨型结构体系(简介)巨型框架＝巨型柱＋巨型梁(或巨型桁架)巨型柱：大截面箱型柱(类似筒)或实体柱。巨型梁：每隔若干层，设置一道巨型梁。巨型桁架：大截面的竖杆和斜杆组成的悬臂桁架结构。巨型结构的两级体系一级结构(主框架)：巨型框架或巨型桁架二级结构(次框架)：上下巨型梁之间由普通梁柱组成的结构。其荷载直接传递到一级结构。二级结构自身承受的荷载较小，构件截面较小，增加了结构布置的灵活性和有效使用面积。紧靠上层巨型梁的楼层甚至可以不设置柱，形成较大的空间。这是该结构体系的主要优点所在。各次级框架柱网的尺寸可以不同。这是与普通框架结构的另一个重要区别。利用筒体作为柱子，在各筒体之间每隔数层用巨型大梁相连，由筒体和巨型梁形成巨型框架。虽然仍是框架形式，由于梁和柱子的断面尺寸很大，巨型框架的抗侧移刚度比一般框架要大的多，因而适宜建造的建筑物高度比框架结构要大的多。巨型框架巨型框架结构巨型框架的三种基本类型巨型框架－日本东京市政厅巨型结构巨型结构北京电视中心采用巨型框架结构体系，其抗震设防目标为：多遇地震作用下，主框架和次框架都处于弹性状态；在中震作用下，构成巨型框架的桁架梁和巨型柱处于弹性状态，因此采用高性能钢材（Q345GJ），附属次框架部分结构构件容许在中震下屈服