筒体结构在现代高层中的应用.docx

筒体结构在现代高层中的应用一、筒体结构的介绍与分类随着社会的发展和科技的进步，越来越多的结构形式被应用于高层建筑，从最开始时的框架结构，剪力墙结构到后来的筒体结构，巨型结构。从某种程度上来讲，人们在建筑结构上的不断革新，就是为了炫耀所拥有的财富而建造越来越高的建筑。 筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，一般来说大多数是用于写字楼类的建筑。 筒体结构是指利用竖向筒体组成的承受水平和竖向作用的高层建筑结构。由于筒体的布置和组成方式不同，筒体结构又可以分成框筒结构、筒中筒结构和束筒结构。框筒结构：是指筒体位于结构的核心部位，周边由间距很密的柱和截面很高的梁组成的密柱深梁框架而形成的结构。框筒结构可看作箱型悬臂构件，具有典型的剪力滞后现象。水平剪力主要由腹板框架承担，与水平力垂直的翼缘框架则与腹板框架共同承受由悬臂作用产生的倾覆力矩。框筒在水平力作用下，截面变形不再符合初等梁理论的平截面假定，应力分布不在保持直线规律。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的：角柱轴力大，靠近中部的柱子轴力小。筒中筒结构：是指由内外筒体组成的结构，通常情况下，内筒为剪力墙的薄壁筒，外筒为密柱组成的框筒（密柱是指间距不大于3米的柱）。筒中筒结构是一种空间作用性能好， 能抵抗较大水平力的结构体系， 因而特别适合在超高层结构中采用。在筒中筒结构中，侧向力所产生的剪力主要由外筒的腹板框架和内筒的腹板部分承担。在侧向力作用下，腹板框架发生剪切型侧向位移变形，翼缘框架及内筒发生弯曲型变形，共同工作的结果将使整个结构的侧向位移曲线呈弯剪型。束筒结构：是指由多个筒体拼接在一起而形成的结构，它具有竖向水平刚度都很大的优点。束筒结构同样具有较强的抗侧刚度，并且具有良好的延性和抗震性能，剪力滞后效应比单筒结构弱，在荷载作用下的变形是以整个束筒轴线的横向位移与整个横截面的纵向翘曲为主。 二、筒体结构要注意的问题（1）钢－混凝土组合筒体结构设计主要应注意两点，一是结构体系的抗震性能（整体设计），二是关键部位的节点设计。 （2）混合结构的整体设计包括两点：筒体延性的增强和结构外框的二道设防。筒体延性的增强措施有以下几点： 1、保证筒体角部的完整性，加强配筋，特别是底部剪力墙角部； 2、通过增加墙厚控制剪力墙的剪应力水平； 　3、筒体剪力墙配置多层钢筋，必要时在楼层标高处设置暗梁； 4、连梁跨高比宜大于2.5，连梁采用交叉配筋方式； 5、筒体剪力墙开洞位置尽量对称均匀。 外框的二道设防即加强筒体外框架，当筒体破坏时分担部分地震剪力，起到二道防线的作用。通常采用钢与混凝土组合构件（如型钢混凝土柱和钢管混凝土柱）来达到以上目的。外层框架柱离筒体尽量远一些，布置二层或多层框架可以提高框架梁刚度，使框架部分承担更多水平力。另外，角柱受力复杂，应采取加强措施，如加大配筋和配箍率，从下到上截面不变等。 关键部位的节点设计应注意：型钢混凝土柱与型钢混凝土梁、钢筋混凝土梁、型钢梁的连接，柱内型钢宜采用贯通型，柱内型钢的拼接构造满足刚接的连接要求。与前两种梁的两柱节点应采用刚性连接。钢管混凝土柱与梁的节点设计应包括梁端剪力传递和弯矩传递。另外，各节点的连接方式及构造要求应满足相关技术条例。三、历史的源远流长筒体结构作为高层建筑的一种结构形式，看似高科技其实在古代就对它早有研究。作为古建筑保留最多的文明古国，我国的古建筑种类就多种多样而其中论年代、高度、抗震不得不提的就是塔。塔就是筒体结构早期的雏形，在现代高层建筑中也有许多筒体结构在一定程度上来说是讲“塔”式发扬光大。山西，古建筑多，塔也不少。从外表看塔给人感觉就是:雄伟、稳固；攀爬内部它的结构更让人震撼。无论木塔、砖塔还是石塔，它们都能在屹立N多年之后依然可以行使它最初的功能，这一切源于塔独特的结构——筒体结构。上海，中国的经济中心，黄浦江边背后的浦东城市天际线已经成为无数游客的背景。我最喜欢的就是在过去十几年间一直是上海第一高楼上海金茂大厦，以前单纯是喜欢它那像它一样的建筑外观，现在是对它的结构成就了解之后更觉得它的神奇，那个年代的神奇。四、框筒结构案例：金茂大厦大厦位于上海浦东新区黄江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高420.5米，大厦于1994年开工，1998年建成，有地上88层，若再加上尖塔的楼层共有93层，地下3层，楼面面积27万8,707平方米，有多达130部电梯与555间客房，现已成为上海的一座地标，是集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体，融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼。主要结构————核心筒外伸桁架结构体系构件连接形式多样在核心筒部位,