1、 第七章第七章 筒体结构筒体结构, ,底底 部大空间剪力墙结构部大空间剪力墙结构, ,带带 转换层的高层结构简介转换层的高层结构简介1第一节第一节 筒体结构分类和受力特点筒体结构分类和受力特点 筒体是空间整截面工作结构，如同一根竖直在地面筒体是空间整截面工作结构，如同一根竖直在地面上的悬臂箱形梁，具有造型美观、使用灵活、受力合理、上的悬臂箱形梁，具有造型美观、使用灵活、受力合理、刚度大、有良好的抗侧力性能等优点，适用于刚度大、有良好的抗侧力性能等优点，适用于3030层或层或100100米以上的超高层建筑。筒体结构随高度的增高其空间作米以上的超高层建筑。筒体结构随高度的增高其空间作用越明显，一般
2、宜用于用越明显，一般宜用于6060米以上的高层建筑。目前全世米以上的高层建筑。目前全世界最高的一百幢高层建筑约有三分之二采用筒体结构；界最高的一百幢高层建筑约有三分之二采用筒体结构；国内百米以上的高层建筑约有一半采用钢筋混凝土筒体国内百米以上的高层建筑约有一半采用钢筋混凝土筒体结构。结构。 2 筒体结构可根据平面墙柱构件布置情况分为下列筒体结构可根据平面墙柱构件布置情况分为下列6 6种：种：（1 1）、筒中筒结构，它由中部剪力墙内筒和周边外框筒）、筒中筒结构，它由中部剪力墙内筒和周边外框筒组成。内筒利用楼电梯间、服务性房间的剪力墙形成薄组成。内筒利用楼电梯间、服务性房间的剪力墙形成薄壁筒筒由外
3、，周边间距一般在壁筒筒由外，周边间距一般在3 3米以内的密柱和高度较高米以内的密柱和高度较高的裙梁所组成，具有很大的抗侧力刚度和承载力。密柱的裙梁所组成，具有很大的抗侧力刚度和承载力。密柱框筒在下部楼层，为了建筑外观和使用功能的需要可通框筒在下部楼层，为了建筑外观和使用功能的需要可通过转换层变大柱距。过转换层变大柱距。3（2 2）、框架）、框架- -筒体结构，它是由中部的内筒和外周边大筒体结构，它是由中部的内筒和外周边大柱距的框架所组成。此类结构外周框架不再与内筒整体柱距的框架所组成。此类结构外周框架不再与内筒整体空间工作，其抗侧力性能类似框剪结构。空间工作，其抗侧力性能类似框剪结构。（3 3
4、）、框筒结构，某些高层建筑为了使平面中有较大的）、框筒结构，某些高层建筑为了使平面中有较大的空间，以便更能灵活布置，中部不设置内筒，只有外周空间，以便更能灵活布置，中部不设置内筒，只有外周边小柱距的框筒。边小柱距的框筒。（4 4）、多重筒结构，建筑平面上由多个筒体套成，内筒）、多重筒结构，建筑平面上由多个筒体套成，内筒常由剪力墙组成，外周边可以是小柱距框筒，也可为开常由剪力墙组成，外周边可以是小柱距框筒，也可为开有洞口的剪力墙组成。有洞口的剪力墙组成。4（5 5）、束筒结构，由平面中若干密柱形成的框筒组成，）、束筒结构，由平面中若干密柱形成的框筒组成，也可由平面中多个剪力墙内筒、角筒组成。也可
5、由平面中多个剪力墙内筒、角筒组成。（6 6）、底部大空间筒体结构，底部一层或数层的结构）、底部大空间筒体结构，底部一层或数层的结构布置与上部各层完全不一致，上部为筒中筒结构，底部布置与上部各层完全不一致，上部为筒中筒结构，底部外周边变成大柱距框架，从而成为框架外周边变成大柱距框架，从而成为框架- -筒体结构。筒体结构。 我国所用形式大多为框架我国所用形式大多为框架- -核心筒结构和筒中筒结核心筒结构和筒中筒结构，本节主要针对这二类筒体结构，其他类型的筒体结构，本节主要针对这二类筒体结构，其他类型的筒体结构可参照使用。构可参照使用。5 外框筒在水平力作用下，不仅平行于水平力作用方外框筒在水平力作
6、用下，不仅平行于水平力作用方向的框架向的框架( (称为腹板框架称为腹板框架) )起作用，而且垂直于水平力方起作用，而且垂直于水平力方向的框架向的框架( (称为翼缘框架称为翼缘框架) )也共同受力。也共同受力。 剪力墙组成的薄壁内筒，在水平力作用下更接近薄剪力墙组成的薄壁内筒，在水平力作用下更接近薄壁杆受力状况，产生整体弯曲和扭转。壁杆受力状况，产生整体弯曲和扭转。 框筒结构在受力时的一个特点就是剪力滞后，关于框筒结构在受力时的一个特点就是剪力滞后，关于剪力滞后现象的概念，在在本书第二章、第二节中做了剪力滞后现象的概念，在在本书第二章、第二节中做了介绍。介绍。6第二节第二节 一般规定一般规定 研
7、究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其高宽比研究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其高宽比有关，当高宽比小于有关，当高宽比小于3 3时，就不能较好地发挥结构的空时，就不能较好地发挥结构的空间作用。因此，筒体结构的高度不宜低于间作用。因此，筒体结构的高度不宜低于6060米，筒中筒米，筒中筒结构的高宽比不宜小于结构的高宽比不宜小于3 3。 由于筒体结构的层数多、重量大，混凝土强度等级由于筒体结构的层数多、重量大，混凝土强度等级不宜过低，以免柱的截面过大影响建筑的有效使用面积，不宜过低，以免柱的截面过大影响建筑的有效使用面积，筒体结构的混凝土强度等级不宜低于筒体结构的混凝土强度等级不宜低于C30C30。
8、 7 当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁等构件。转当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁等构件。转换梁的高度不宜小于跨度的。底部大空间为换梁的高度不宜小于跨度的。底部大空间为1 1层的筒体层的筒体结构，沿竖向的结构布置应符合以下要求：结构，沿竖向的结构布置应符合以下要求：1 1、必须设置落地筒；、必须设置落地筒；2 2、在竖向结构变化处应设置肯、具有足够刚度和承载、在竖向结构变化处应设置肯、具有足够刚度和承载 力的转换层；力的转换层；83 3、转换层上、下层结构刚度比为、转换层上、下层结构刚度比为 ， 宜接近宜接近1 1，非抗，非抗 震设计时震设计时 不应大于不应大于3 3，抗震设计时，抗震设计时
9、 不应大于不应大于2 2。 可按下列公式计算：可按下列公式计算：9式中式中 、 底层和转换层上层的混凝土剪变模量；底层和转换层上层的混凝土剪变模量； 、 底层和转换层上层的折算抗剪截面面积，可底层和转换层上层的折算抗剪截面面积，可 按上述公式计算；按上述公式计算； 第第i i层全部剪力墙在计算方向的有效截面面层全部剪力墙在计算方向的有效截面面 积积( (不包括翼缘面积不包括翼缘面积) )； 第第i i层全部柱的截面面积；层全部柱的截面面积； 第第i i层的层高；层的层高； 第第i i层柱沿计算方向的截面高度。层柱沿计算方向的截面高度。 第第i i层的层高；层的层高； 当第当第i i层各柱沿计算
10、方向的截面高度不相等时，可分层各柱沿计算方向的截面高度不相等时，可分 别计算各柱的折算抗剪截面面积。别计算各柱的折算抗剪截面面积。 10楼盖结构应符合下列要求：楼盖结构应符合下列要求：1 1、楼盖结构应具有良好的水平刚度和整体性，以保证、楼盖结构应具有良好的水平刚度和整体性，以保证 各抗侧力结构在水平力作用下协同工作；当楼面开各抗侧力结构在水平力作用下协同工作；当楼面开 有较大洞口时，洞的周边应予以加强；有较大洞口时，洞的周边应予以加强；2 2、楼盖结构的布置宜使竖向构件受荷均匀；、楼盖结构的布置宜使竖向构件受荷均匀；113 3、要保证刚度及承载力的条件下，楼盖结构宜采用较、要保证刚度及承载力
11、的条件下，楼盖结构宜采用较 小的截面高度，以降低建筑物的层高和减轻结构自小的截面高度，以降低建筑物的层高和减轻结构自 重；重； 4 4、楼盖可根据工程具体情况选用现浇的肋形板、双向、楼盖可根据工程具体情况选用现浇的肋形板、双向 密肋板、无粘结预应力混凝土平板，核心筒或内筒密肋板、无粘结预应力混凝土平板，核心筒或内筒 的外墙与外框柱间的中距大于的外墙与外框柱间的中距大于12m12m时，宜另设内柱或时，宜另设内柱或 采用预应力混凝土楼盖等措施。采用预应力混凝土楼盖等措施。12角区楼板双向受力，梁可以采用三种布置方式：角区楼板双向受力，梁可以采用三种布置方式：1 1、角区布置斜梁，两个方向的楼盖梁与
12、斜梁相交，受、角区布置斜梁，两个方向的楼盖梁与斜梁相交，受 力明确。此种布置力明确。此种布置 ，斜梁受力较大，梁截面高，不，斜梁受力较大，梁截面高，不 便机电管道通行；楼盖梁的长短不一，种类多。便机电管道通行；楼盖梁的长短不一，种类多。2 2、单向布置，结构简单，但有一根主梁受力大。单向、单向布置，结构简单，但有一根主梁受力大。单向 平板布置，角部沿一方向设扁宽梁，必要时设部分平板布置，角部沿一方向设扁宽梁，必要时设部分 预应力筋。预应力筋。3 3、双向交叉梁布置，此种布置结构高度较小，有利降、双向交叉梁布置，此种布置结构高度较小，有利降 低层高。低层高。13 楼盖外角板面宜设置双向或斜向附加
13、钢筋，防止角楼盖外角板面宜设置双向或斜向附加钢筋，防止角部面层混凝土出现裂缝。附加钢筋的直径不应小于部面层混凝土出现裂缝。附加钢筋的直径不应小于8mm8mm，间距不宜大于间距不宜大于150mm150mm。 筒体墙的正截面承载力宜按双向偏心受压构件计算；筒体墙的正截面承载力宜按双向偏心受压构件计算；截面复杂时，可分解为若干矩形截面，按单向偏心受压截面复杂时，可分解为若干矩形截面，按单向偏心受压计算；斜截面承载力可取腹板部分，按矩形截面计算；计算；斜截面承载力可取腹板部分，按矩形截面计算；当承受集中力时，尚应验算局部受压承载力。当承受集中力时，尚应验算局部受压承载力。14 筒体墙的配筋和加强部位，
14、以及暗柱等设置，与剪筒体墙的配筋和加强部位，以及暗柱等设置，与剪力墙相同。一级和二级框架等于核心筒结构的核心筒、力墙相同。一级和二级框架等于核心筒结构的核心筒、筒中筒结构的内筒，其底部加强部位在重力荷载作用下筒中筒结构的内筒，其底部加强部位在重力荷载作用下的墙体平均轴压比不宜越过下表的规定，并应按规定设的墙体平均轴压比不宜越过下表的规定，并应按规定设置约束边缘构件或构造要求的边缘构件。置约束边缘构件或构造要求的边缘构件。15轴压比轴压比一级（一级（9 9度）度） 一级（一级（7 7、8 8度）度）二级二级0.40.40.50.50.60.6剪力墙最大平均轴压比剪力墙最大平均轴压比 表表7 71
15、 1注：注：1 1、N N为重力荷载作用下剪力墙肢的轴力设计值；为重力荷载作用下剪力墙肢的轴力设计值； 2 2、A A为剪力墙墙肢截面面积；为剪力墙墙肢截面面积； 3 3、 为混凝土轴心抗压强度设计值。为混凝土轴心抗压强度设计值。 16 核心筒或内筒的外墙不宜连续开洞。个别小墙肢的核心筒或内筒的外墙不宜连续开洞。个别小墙肢的截面高度不宜小于截面高度不宜小于1.2m1.2m，其配筋构造应按柱进行。，其配筋构造应按柱进行。 结构的角柱承受大小相近的双向弯矩，其承载力按结构的角柱承受大小相近的双向弯矩，其承载力按双向偏心受压构件计算较为合理双向偏心受压构件计算较为合理 。由于角柱在结构整。由于角柱在
16、结构整体受力中起重要作用，计算内力有可能小于实际受力情体受力中起重要作用，计算内力有可能小于实际受力情况，为安全计算，角柱的纵向钢筋面积宜乘以增大系数况，为安全计算，角柱的纵向钢筋面积宜乘以增大系数1.31.3。17 在筒体结构中，大部分水平剪力由核心筒或内筒承在筒体结构中，大部分水平剪力由核心筒或内筒承担，框架柱或框筒柱所受剪力远小于框架结构的剪力，担，框架柱或框筒柱所受剪力远小于框架结构的剪力，由于剪跨比明显增大，其轴压比限值可适当放松。抗震由于剪跨比明显增大，其轴压比限值可适当放松。抗震设计时，框筒柱和框架柱的轴压比限值可沿用框架设计时，框筒柱和框架柱的轴压比限值可沿用框架- -剪力剪力墙结构的规定。墙结构的规定。 楼盖梁搁置在核心筒或内筒的连梁上，会使连梁产楼盖梁搁置在核心筒或内筒的连梁上，会使连梁产生较大剪力和扭矩，容易产生脆性破坏，宜尽量避免。生较大剪力和扭矩，容易产生脆性破坏，宜尽量避免。18第三节第三节 框架框架- -核心筒结构、框架核心筒伸臂结构核心筒结构、框架核心筒伸臂结构 结构的周边为柱距较大的框架，而实腹筒布置在内结构的周边为柱距较大的框架，而实腹筒布置在内部时
