建筑力學(xué) 與結(jié)構(gòu)-筒體結(jié)構(gòu)體系的 類型及應(yīng)12課件講解

主講丨秦鴻佩建筑力學(xué)與結(jié)構(gòu)筒體結(jié)構(gòu)體系的類型及應(yīng)用筒體結(jié)構(gòu)體系的組成PATR

01一、筒體結(jié)構(gòu)體系的組成（一）筒體結(jié)構(gòu)體系的定義筒體結(jié)構(gòu)體系承受豎向水平作用一、筒體結(jié)構(gòu)體系的組成（一）筒體結(jié)構(gòu)體系的定義

筒體是由多片平面構(gòu)件或多根線形構(gòu)件圍合而成的封閉井筒式結(jié)構(gòu)，其受力與一個(gè)固定于基礎(chǔ)上的筒形懸臂構(gòu)件（箱型懸臂梁）相似，比單片平面結(jié)構(gòu)具有更大的抗側(cè)移剛度和承載能力；（一）筒體結(jié)構(gòu)體系的定義一、筒體結(jié)構(gòu)體系的組成筒體的對(duì)稱性，筒體結(jié)構(gòu)具有很好的抗扭剛度。適宜建造高度更高的超高層建筑，特別適用于30層以上或100m以上的超高層建筑。一、筒體結(jié)構(gòu)體系的組成（二）筒體的分類實(shí)腹筒一般由電梯井、樓梯間、管道井等形成，開(kāi)孔少，因其常位于房屋中部，故又稱核心筒。1實(shí)腹筒圖1實(shí)腹筒（核心筒）一、筒體結(jié)構(gòu)體系的組成（二）筒體的分類2空腹筒圖2空腹筒空腹筒(框筒)布置在房屋四周的密排立柱截面高度很大的橫梁立柱柱距一般1.22～3.0m，橫梁（稱為窗裙梁）梁高一般0.6～1.22m。一、筒體結(jié)構(gòu)體系的組成（二）筒體的分類3筒體體系的組成筒體體系就是由核心筒、框筒等基本單元組成的結(jié)構(gòu)體系。（a）框-核結(jié)構(gòu)（b）框筒結(jié)構(gòu)（c）筒中筒結(jié)構(gòu)（d）多筒結(jié)構(gòu)（e）成束筒結(jié)構(gòu)圖5幾種筒體結(jié)構(gòu)透視圖二、筒體結(jié)構(gòu)類型（一）框筒結(jié)構(gòu)框筒結(jié)構(gòu)周邊密集柱高跨比很大的窗裙梁二、筒體結(jié)構(gòu)類型（一）框筒結(jié)構(gòu)

立面孔洞面積不宜大于立面總面積60％柱軸線間距不宜大于4.5m窗裙橫梁高0.6～1.2m框筒可單獨(dú)使用（較少采用）二、筒體結(jié)構(gòu)類型（一）框筒結(jié)構(gòu)為了減小樓板和梁的跨度，在筒中部可設(shè)置一些柱子，這些柱子僅用來(lái)承受豎向荷載，不考慮其承受水平荷載。圖7框筒結(jié)構(gòu)平面示意二、筒體結(jié)構(gòu)類型（一）框筒結(jié)構(gòu)角柱對(duì)框筒結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度和整體抗扭具有十分重要的作用。在側(cè)向力作用下，角柱內(nèi)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，因此應(yīng)使角柱具有較大的截面面積和剛度，有時(shí)要在角柱位置上布置實(shí)腹筒（或稱為角筒）?？蛲步Y(jié)構(gòu)框筒二、筒體結(jié)構(gòu)類型（一）框筒結(jié)構(gòu)框架和筒體（空腹筒）結(jié)構(gòu)單元組成的結(jié)構(gòu)，其中的框架與筒體是平行的受力單元。1框筒結(jié)構(gòu)后者指的是由密柱深梁組成的空腹筒（空間），一般作為結(jié)構(gòu)基本單元；2框筒二、筒體結(jié)構(gòu)類型（二）筒中筒結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu)體系是由內(nèi)、外兩個(gè)筒體組成的結(jié)構(gòu)體系，內(nèi)筒通常是由剪力墻圍成的實(shí)腹筒（開(kāi)洞很少），而外筒一般采用框筒。圖8筒中筒結(jié)構(gòu)平面示意二、筒體結(jié)構(gòu)類型（二）筒中筒結(jié)構(gòu)電梯間、樓梯間等服務(wù)設(shè)施布置在核心筒內(nèi)；內(nèi)筒與外筒之間的距離不大于12m；有較大的環(huán)形空間，適用于商務(wù)辦公樓等。二、筒體結(jié)構(gòu)類型（二）筒中筒結(jié)構(gòu)筒中筒結(jié)構(gòu)雙向剛度較大筒中筒結(jié)構(gòu)的空間受力性能與其高度和高寬比有關(guān)框筒的側(cè)向變形以剪切變形為主，內(nèi)筒一般以彎曲變形為主，二者通過(guò)樓板聯(lián)系，共同抵抗水平荷載，協(xié)同工作原理與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)類似。框筒結(jié)構(gòu)或筒中筒結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下的側(cè)移曲線呈彎剪型。二、筒體結(jié)構(gòu)類型（三）框架-核心筒結(jié)構(gòu)

由核心筒與外圍的稀柱框架組成的高層建筑結(jié)構(gòu)稱為框架-核心筒結(jié)構(gòu)。圖9框架-核心筒結(jié)構(gòu)平面示意二、筒體結(jié)構(gòu)類型（三）框架-核心筒結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)兼有框架結(jié)構(gòu)與筒體結(jié)構(gòu)兩者的優(yōu)點(diǎn)，建筑平面布置靈活，便于設(shè)置大房間，又具有較大側(cè)向剛度和水平承載力，其受力和變形特點(diǎn)與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)類似，但柱子比框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的少而斷面大。二、筒體結(jié)構(gòu)類型（三）框架-核心筒結(jié)構(gòu)區(qū)別筒中筒結(jié)構(gòu)：框架-核心筒結(jié)構(gòu):具有良好的空間性能；抵抗剪力以實(shí)腹筒為主，抵抗傾覆力矩則以外框筒為主。外圍框架一般按平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析；抗側(cè)剛度遠(yuǎn)小于筒中筒結(jié)構(gòu);核心筒結(jié)構(gòu)中核心筒（實(shí)腹筒）成為主要抗側(cè)力部分。二、筒體結(jié)構(gòu)類型（四）多重筒體結(jié)構(gòu)當(dāng)建筑平面尺寸很大或當(dāng)內(nèi)筒較小時(shí)，內(nèi)外筒之間的距離較大，使樓板加厚或樓面大梁加高，可在中間加設(shè)一圈柱子或剪力墻，形成多重筒結(jié)構(gòu)。圖10多重筒體結(jié)構(gòu)平面示意二、筒體結(jié)構(gòu)類型（五）束筒結(jié)構(gòu)

兩個(gè)或兩個(gè)以上的框筒緊靠在一起成“束”狀排列，成為束筒。圖11束筒結(jié)構(gòu)平面示意二、筒體結(jié)構(gòu)類型（五）束筒結(jié)構(gòu)束筒的腹板框架數(shù)量多，也就使翼緣框架與腹板框架相交的“角柱”增加，這樣可以大大減小剪力滯后效應(yīng)。圖11束筒結(jié)構(gòu)平面示意二、筒體結(jié)構(gòu)類型（五）束筒結(jié)構(gòu)當(dāng)建筑高度或平面尺寸進(jìn)一步加大，以至于框筒或筒中筒結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足抗側(cè)剛度要求時(shí)，可采用成束筒結(jié)構(gòu)。圖11束筒結(jié)構(gòu)平面示意二、筒體結(jié)構(gòu)類型（五）束筒結(jié)構(gòu)束筒結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：束筒結(jié)構(gòu)內(nèi)立柱受力性能的改善，允許在筒壁中有較大的柱間距，能增加開(kāi)窗面積，布置內(nèi)部框架軸線時(shí)不致?lián)p害室內(nèi)的空間設(shè)計(jì)；束筒的抗側(cè)剛度大于單框筒，它的抗剪和抗扭能力都大加強(qiáng)，可以建造得比單個(gè)框筒更高；束筒的各個(gè)筒格在不同高度處截?cái)喽幌魅踅Y(jié)構(gòu)的整體，使結(jié)構(gòu)受扭的荷載可以為各封閉筒格所抵抗；由于束筒的筒格不斷沿高度被截?cái)啵菇ㄖ镯敳克艿娘L(fēng)載大大減小。二、筒體結(jié)構(gòu)類型（六）多筒結(jié)構(gòu)將幾個(gè)筒體組合成一個(gè)整體，共同承擔(dān)豎向和水平荷載的結(jié)構(gòu)承重體系，稱為多筒，也稱組合筒體結(jié)構(gòu)。常用于75層左右的高層建筑中。圖13多筒結(jié)構(gòu)平面示意筒體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用PATR

03工程案例1-南京金陵飯店南京金陵飯店于1983年建成，地面以上不包括屋頂設(shè)備層為37層，地下室為一層。標(biāo)準(zhǔn)層層高為2.7米，地下室高4.50米，整個(gè)建筑的高度為110.6米，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。塔樓平面為31.5×31.5米方形,中央有12.8×12.8米電梯中心筒，四角有2.97×5.24米的四個(gè)角筒，由52根柱及無(wú)梁樓板組成，板柱柔性框架及抗側(cè)力豎井(電梯中心筒)構(gòu)成框架-核心筒結(jié)構(gòu)。三、筒體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用工程案例2-美國(guó)西爾斯大廈西爾斯大廈位于美國(guó)伊利諾伊州的芝加哥市，是上個(gè)世紀(jì)世界最高的建筑之一。于1973年竣工，束筒結(jié)構(gòu)，大廈高443米，