浅议筒体结构在高层建筑中应用

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1、浅议筒体结构在高层建筑中应用　　摘要：由于筒体结构具有更大的强度和刚度，具有更强的抗侧力，在高层建筑、特别是超高层建筑中应用广泛。本文就筒体结构的发展、概念、分类和常用结构体系的特点进行了阐述。根据筒体结构的现有研究和应用现状，提出结构设计的几点注意事项。关键词：高层建筑；筒体结构；结构特点；结构设计Abstract：TubeStructurehasgreaterstrengthandrigidityandbetterresistancetolateralforce.So,itwidelyuse

2、dinhigh-risebuildings,especiallytallbuilding.Thisarticleexpoundedthedevelopment,conceptandclassificationoftubestructureaswellascharacteristicsoftubestructuralsystem.Accordingtotheexistingresearchandapplicationstatusofsomematters,severalpointsofdesign

3、aredescribed.Keywords：high-risebuildings;tubestructure;structuralcharacteristics;structuredesign中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A文章编号：钢筋混凝土筒体结构的发展620世纪30年代的经济萧条终止了巨型摩天楼的时代，一直到第二次世界大战之后与多年，高层建筑的建造才开始复苏，并带来了全新的建筑形式和结构形式[1]。20世纪60年代以来，高层建筑迅速发展。尤其是钢筋混凝土剪力墙在工程中的应用。剪

4、力墙结构、框架剪力墙结构、框架-筒体结构、筒中筒结构、带转换层结构等体系陆续出现。但随着建筑高度的不断增加，剪力墙、框架剪力墙等一些常规剪力墙结构难以满足结构强度、刚度和延性的要求。于是，具有显著优越性的筒体结构得到发展。最具影响力的筒体结构是之前的美国纽约世贸中心大楼，高410多米。我国于20世纪70年代研究并建造了一批筒中筒结构，如深圳国贸中心大厦、广州国际大厦、北京国际贸易中心。今年来我国的超高层建筑，大多是用钢筋混凝土做核心筒，钢骨柱或钢柱做外框筒的混合筒中筒结构，如深圳地王大厦和上海金

5、茂大厦。进入90年代，亚洲成为经济发展最快的地区。日本、朝鲜、韩国、中国内地、中国台湾、新加坡和马来西亚等国家和地区，陆续建成了超过200m或300m的高层建筑。1990年至今，世界上新建的最高建筑，几乎全部集中在这一地区。其中最具代表性的框—筒结构是1996年建成的马来西亚双塔楼，高450m。筒体结构分类及特点6筒体有三种类型（图1）：由剪力墙围城的实腹筒体称为核心筒或薄壁筒；由密柱框架或壁式框架围成的筒状空间框架称为空心框筒或简称框筒；由若干个建筑层高为桁架节间距，若干个建筑开间作为桁架的弦

6、杆间距，形成巨型桁架，四片桁架围成桁架筒。以上三种筒体类型，前两种较常使用，以钢筋混凝土结构为主，适用于一般超高层建筑。而桁架筒通常采用钢结构，用于巨型桁架结构，具有刚度大的特点，比框筒结构更能充分利用建筑材料，适用于更高的建筑[2]，如美国芝加哥的JohnHancock大厦、高332.5m，香港的中国银行大厦，高368m。筒体结构常用体系有框筒结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、束筒结构结构，如图2所示。其中，框筒与实腹筒结合的筒中筒结是筒体结构的代表。图2筒体结构类型2.1框筒结构框筒结构可

7、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6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（图3）。有研究表明，这一现象产生的机理如下[3]：为翼缘框架各柱和窗裙梁的内力是由角柱传来；角柱受拉，使与它相连的裙梁承受剪力，同时又使与裙梁相连的第二根柱受拉；第二根柱子受拉

8、又使与之相连的第二根裙梁承受剪力，同时又使向内的第三根柱子受拉，如此传递。这种传递造成中柱的轴力减小，角柱轴力增大。图3框筒结构的剪力滞后现象2.2框架-核心筒通长框筒结构的外围框架柱布置跨度较大，在8～12m，筒体是主要抗测力构件，承担了大部分弯矩。框架柱离筒体越远，框架梁板刚度越大，外部弯矩通过水平构件的剪切刚度使柱子平衡的弯矩比例越大[4]。当外围柱距较小，柱子较密时，具有筒中筒的特性，产生剪力滞后效应。2.3筒中筒结构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