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，一般宜用于用
2、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，周边间距
3、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）、框筒结构，
4、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。也可由平面中多个剪
5、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用下，不仅平行于水平力作
6、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 研究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其高宽比研
7、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。7 当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁等构件。
8、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 不应大于不应大于2 2。可按下列公式计算：可按下
9、列公式计算：rrrrr211122hhAGAGr)2,1(iACAAciiwii)2,1()(5.22ihhCicii9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
10、；当第当第i i层各柱沿计算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。1G2G1A2AwiAciAihcihih10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
11、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
12、，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
13、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
14、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，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。15AfNc/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0.40.40.5
15、0.50.60.6剪力墙最大平均轴压比剪力墙最大平均轴压比 表表7 71 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。cf16 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
16、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
17、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，形成框架核心筒结构。它与筒中筒结构在平面部时，形成框架核心筒结构。它与筒中筒结构在平面上可能相似，但受力性能却有很大区别。上可能相似，但受力性
18、能却有很大区别。在水平荷载作用下，密柱深梁框筒的翼缘框架柱承受在水平荷载作用下，密柱深梁框筒的翼缘框架柱承受较大的轴力，当柱距加大、裙梁的跨高比加大时，剪力较大的轴力，当柱距加大、裙梁的跨高比加大时，剪力滞后严重，柱轴力将随着框架柱距的加大而减小，但它滞后严重，柱轴力将随着框架柱距的加大而减小，但它们仍然会有一些轴力，也就是还有一定的空间作用。正们仍然会有一些轴力，也就是还有一定的空间作用。正是由于这一特点，有时把柱距较大的周边框架称为是由于这一特点，有时把柱距较大的周边框架称为“稀稀柱筒体柱筒体”。19 不过当柱距增大到与普通框架类似时，除角柱外，不过当柱距增大到与普通框架类似时，除角柱外，
19、其它柱子的轴力将很小，由量变到质变，通常可忽略沿其它柱子的轴力将很小，由量变到质变，通常可忽略沿翼缘框架传递轴力的作用，就直接称之为框架以区别于翼缘框架传递轴力的作用，就直接称之为框架以区别于框筒。框架核心筒结构抵抗水平荷载的受力性能与筒框筒。框架核心筒结构抵抗水平荷载的受力性能与筒中筒结构有很大的不同，它更接近于框架剪力墙结构。中筒结构有很大的不同，它更接近于框架剪力墙结构。由于周边框架柱数量少、柱距大，框架分担的剪力和倾由于周边框架柱数量少、柱距大，框架分担的剪力和倾覆力矩都少，核心筒称为抗侧力的主要构件，所以框架覆力矩都少，核心筒称为抗侧力的主要构件，所以框架核心筒结构必须通过采取措施才
20、能实现双重抗侧力体核心筒结构必须通过采取措施才能实现双重抗侧力体系。系。20 核心筒宜贯通建筑物全高。核心筒的宽度不宜小于核心筒宜贯通建筑物全高。核心筒的宽度不宜小于筒体总高的，当筒体结构设置角筒、剪力墙或增强结构筒体总高的，当筒体结构设置角筒、剪力墙或增强结构整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。整体刚度的构件时，核心筒的宽度可适当减小。核心筒应具有良好的整体性，并满足下列要求：核心筒应具有良好的整体性，并满足下列要求：1 1、墙肢宜均匀、对称布置；、墙肢宜均匀、对称布置；2 2、筒体角部附近不宜开洞；、筒体角部附近不宜开洞；3 3、抗震设计时，核心筒的连梁可通过配置交叉暗柱、抗震设计时
21、，核心筒的连梁可通过配置交叉暗柱、设水平缝或减小梁的高跨比等措施来提高连梁的设水平缝或减小梁的高跨比等措施来提高连梁的 延性。延性。214 4、核心筒的外墙厚度，对一、二级抗震等级的底部加、核心筒的外墙厚度，对一、二级抗震等级的底部加 强部位不应小于层高强部位不应小于层高1/161/16的及的及200mm 200mm，对其余情况，对其余情况 不应小于层高的不应小于层高的1/201/20及及200mm200mm，配筋不应少于双排；，配筋不应少于双排；在满足承载力以及轴压比限值在满足承载力以及轴压比限值(仅对抗震设计仅对抗震设计)时，时，核心筒内墙可适当减薄，但不应小于核心筒内墙可适当减薄，但不应
22、小于160mm;160mm;实践证明，纯无梁楼盖会影响框架实践证明，纯无梁楼盖会影响框架-核心筒结构的核心筒结构的整体刚度和抗震性能，因此，在采用无梁楼盖时整体刚度和抗震性能，因此，在采用无梁楼盖时,仍应仍应在各层楼盖设置周边柱间框架梁。在各层楼盖设置周边柱间框架梁。22 各层框架柱的总剪力各层框架柱的总剪力 应按下述规定予以调整。应按下述规定予以调整。满足满足 楼层，其框架总剪力不必调整，不满楼层，其框架总剪力不必调整，不满足时，其框架总剪力标准值应按足时，其框架总剪力标准值应按 和和 二者二者的较小值采用。的较小值采用。框架核心筒结构中常常在某些层设置伸臂，连接框架核心筒结构中常常在某些层
23、设置伸臂，连接内筒与外柱，以增强其抗侧刚度，称为框架核心筒内筒与外柱，以增强其抗侧刚度，称为框架核心筒伸臂结构。伸臂结构。iVVoVf2.0Vo2.0max,5.1fV23 伸臂是由刚度很大的桁架、空腹桁架、实腹桁架等伸臂是由刚度很大的桁架、空腹桁架、实腹桁架等组成。通常是沿高度选择一层、两层或数层布置伸臂构组成。通常是沿高度选择一层、两层或数层布置伸臂构件。下伸臂的作用原理：在结构侧移时，它使得外柱拉件。下伸臂的作用原理：在结构侧移时，它使得外柱拉伸或压缩，从而使得柱承受较大轴力，迎风柱受拉，背伸或压缩，从而使得柱承受较大轴力，迎风柱受拉，背风柱受压，增大了外柱抵抗的倾覆力矩；由于伸臂本身风
24、柱受压，增大了外柱抵抗的倾覆力矩；由于伸臂本身刚度较大，伸臂使得内筒产生反向的约束弯距，内筒的刚度较大，伸臂使得内筒产生反向的约束弯距，内筒的弯距图改变，内筒弯距减小；内筒反弯也同时减小了侧弯距图改变，内筒弯距减小；内筒反弯也同时减小了侧移。伸臂加强了结构抗侧刚度，因此把设置伸臂的楼层移。伸臂加强了结构抗侧刚度，因此把设置伸臂的楼层称为加强层或刚性层。称为加强层或刚性层。24 一般情况下，框架核心筒结构的楼盖跨度较大一般情况下，框架核心筒结构的楼盖跨度较大,需要设置楼板梁，那么设置伸臂后，就可以减小楼板梁需要设置楼板梁，那么设置伸臂后，就可以减小楼板梁高度，可采用预应力梁或减小梁间距等各种方法
25、以满足高度，可采用预应力梁或减小梁间距等各种方法以满足竖向荷载要求，这样有利于减小层高或增加净空。竖向荷载要求，这样有利于减小层高或增加净空。伸臂对结构受力性能影响是多方面的，增大框架中伸臂对结构受力性能影响是多方面的，增大框架中间柱轴力、增加刚度、减小侧移、减小内筒弯距是其主间柱轴力、增加刚度、减小侧移、减小内筒弯距是其主要优点，是设置伸臂的主要目的。要优点，是设置伸臂的主要目的。25 伸臂也带来一些不利影响，它使得内力沿高度发生伸臂也带来一些不利影响，它使得内力沿高度发生突变，内力的突变不利于抗震，尤其对柱不利。设置伸突变，内力的突变不利于抗震，尤其对柱不利。设置伸臂时，伸臂所在层的上、下
26、相邻层的柱弯距、剪力都有臂时，伸臂所在层的上、下相邻层的柱弯距、剪力都有突变，不仅增加了柱配筋设计的困难，而且上、下柱与突变，不仅增加了柱配筋设计的困难，而且上、下柱与一个刚度很大的伸臂相连。地震作用下这些柱子容易出一个刚度很大的伸臂相连。地震作用下这些柱子容易出现塑性铰或被剪坏，使得结构沿高度的刚度突变，对抗现塑性铰或被剪坏，使得结构沿高度的刚度突变，对抗震不利。因此在非抗震区，设置伸臂的利大于弊，而在震不利。因此在非抗震区，设置伸臂的利大于弊，而在地震区，必须慎重设计，否则会弊大于利。地震区，必须慎重设计，否则会弊大于利。26 伸臂层柱子内力突变的大小与伸臂刚度有关，伸臂伸臂层柱子内力突变
27、的大小与伸臂刚度有关，伸臂刚度越大，内力突变越大；伸臂刚度与柱子刚度相差越刚度越大，内力突变越大；伸臂刚度与柱子刚度相差越大，则越容易形成薄弱层（柱端出现塑性铰或被剪坏）。大，则越容易形成薄弱层（柱端出现塑性铰或被剪坏）。因此，如何设置和设计伸臂是框架核心筒伸臂结构因此，如何设置和设计伸臂是框架核心筒伸臂结构设计的主要问题。设计的主要问题。27第四节第四节 筒中筒结构筒中筒结构 研究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其平面形研究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其平面形状和构件尺寸等因素有关，选用圆形和正多边形等平面，状和构件尺寸等因素有关，选用圆形和正多边形等平面，能减小外框筒的能减小外框筒的“
28、剪力滞后剪力滞后”现象，使结构更好地发挥现象，使结构更好地发挥空间作用，矩形和三角形平面的空间作用，矩形和三角形平面的“剪力滞后剪力滞后”现象相对现象相对较严重，矩形平面的长宽比大于较严重，矩形平面的长宽比大于2 2时，外框筒的时，外框筒的“剪力滞剪力滞后后”更突出，应尽量避免；三角形平面切角后，空间性更突出，应尽量避免；三角形平面切角后，空间性质也会相应改善。质也会相应改善。28 筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正多边形、椭圆筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正多边形、椭圆形或矩形等，内筒宜居中，设计时要尽可能增大建筑使用形或矩形等，内筒宜居中，设计时要尽可能增大建筑使用面积，内外筒之间一般不
29、设柱，若跨度过大也可设柱以减面积，内外筒之间一般不设柱，若跨度过大也可设柱以减小水平构件跨度。矩形平面的长宽比不宜大于小水平构件跨度。矩形平面的长宽比不宜大于2 2。内筒的边。内筒的边长一般为外筒边长（或直径）的长一般为外筒边长（或直径）的1/21/2左右，为高度的左右，为高度的1/12 1/12 1/151/15，如有另外的角筒和剪力墙时，内筒平面尺寸还可适，如有另外的角筒和剪力墙时，内筒平面尺寸还可适当减小。内筒宜贯通建筑物全高，竖向刚度宜均匀变化。当减小。内筒宜贯通建筑物全高，竖向刚度宜均匀变化。三角形平面宜切角，外筒的切角长度不宜小于相应边长的三角形平面宜切角，外筒的切角长度不宜小于相
30、应边长的1/8,1/8,其角部可设置刚度较大的角柱或角筒；内筒的切角长其角部可设置刚度较大的角柱或角筒；内筒的切角长度不宜小于相应边长的度不宜小于相应边长的1/101/10，切角处的筒壁宜适当加厚。，切角处的筒壁宜适当加厚。29 除形状外，外框筒的空间作用的大小还与柱距、除形状外，外框筒的空间作用的大小还与柱距、墙面开洞率，以及洞口高宽比及层高与柱距之比等有关墙面开洞率，以及洞口高宽比及层高与柱距之比等有关矩形平面框筒的柱距越接近层高、墙面开洞率越小，洞矩形平面框筒的柱距越接近层高、墙面开洞率越小，洞口高宽比与层高柱距比越接近，外框筒的空间作用越强；口高宽比与层高柱距比越接近，外框筒的空间作用
31、越强；由于外框筒的侧向荷载作用下的由于外框筒的侧向荷载作用下的“剪力滞后剪力滞后”现象，使现象，使角柱的轴向力约为邻柱的角柱的轴向力约为邻柱的1212倍倍,为了减小各层楼盖的翘为了减小各层楼盖的翘曲，角柱的截面可适当放大。外框筒应符合下列要求：曲，角柱的截面可适当放大。外框筒应符合下列要求：301 1、柱距不宜大于、柱距不宜大于4m4m，框筒柱的截面长边应沿筒壁方向布，框筒柱的截面长边应沿筒壁方向布 置，必要时可采用置，必要时可采用T T形截面；形截面；2 2、洞口面积不宜大于墙面面积的、洞口面积不宜大于墙面面积的6060，洞口高宽比宜与，洞口高宽比宜与 层高与柱距之比值相似；层高与柱距之比值
32、相似；3 3、角柱截面面积可取为中柱的、角柱截面面积可取为中柱的1212倍，必要时可采用倍，必要时可采用L L形形 角墙或角筒。角墙或角筒。31 筒中筒结构的外框筒墙面上洞口尺寸，对整体工作筒中筒结构的外框筒墙面上洞口尺寸，对整体工作关系极大，为发挥框筒的筒体效能，外框筒柱一般不宜关系极大，为发挥框筒的筒体效能，外框筒柱一般不宜采用正方形和圆形截面，因为在相同梁柱截面面积情况采用正方形和圆形截面，因为在相同梁柱截面面积情况下，采用正方形截面，梁柱的受力性能远远差于扁宽梁下，采用正方形截面，梁柱的受力性能远远差于扁宽梁柱（表柱（表7 72 2）。）。为了不使斜裂缝过早出现，或混凝土过早破坏，外为
33、了不使斜裂缝过早出现，或混凝土过早破坏，外框筒梁和内筒连梁的截面尺寸同剪力墙连梁一样，应符框筒梁和内筒连梁的截面尺寸同剪力墙连梁一样，应符合一定的要求，见公式（合一定的要求，见公式（5 56262）（）（5 56464）。）。32连梁的构造配筋应符合下列要求：连梁的构造配筋应符合下列要求：(1)(1)、非抗震设计时，箍筋直径不应小于、非抗震设计时，箍筋直径不应小于6mm;6mm;抗震设计时抗震设计时,箍筋直径不应小于箍筋直径不应小于10mm;10mm;(2)(2)、非抗震设计时，箍筋间距不应大于、非抗震设计时，箍筋间距不应大于150mm150mm；抗震设；抗震设 计时，箍筋间距沿梁长不变，且不
34、应大于计时，箍筋间距沿梁长不变，且不应大于100mm100mm，当梁内设置交叉暗撑时，箍筋间距不应大于当梁内设置交叉暗撑时，箍筋间距不应大于150mm;150mm;(3)(3)、框筒梁上、下纵向钢筋的直径均不应小于、框筒梁上、下纵向钢筋的直径均不应小于16mm16mm，腰，腰 筋的直径不应小于筋的直径不应小于10mm10mm，腰筋间距不应大于，腰筋间距不应大于200mm200mm。33柱和裙梁柱和裙梁的截面形的截面形状和尺寸状和尺寸(单位单位mm)mm)柱梁均为长柱梁均为长方形，长宽方形，长宽(高高)分别为分别为10001000和和250250型型(750,250,(750,250,250)2
35、50)梁长高梁长高分别为分别为10001000和和250250 柱宽柱宽250,250,长长500500，梁长高，梁长高分别为分别为10001000和和250250柱梁均为柱梁均为正方形，正方形，边长为边长为500500类类 型型1 12 23 34 4开孔率开孔率%4444505055558989框筒顶水框筒顶水平位移平位移100100142142232232313313 轴压比轴压比 N N1 1/N/N2 24.34.34.94.96.06.014.114.1框筒受力性能与梁、柱截面形状的关系比较框筒受力性能与梁、柱截面形状的关系比较 表表7 72 2注：注：N N1 1为角柱轴力：为角
36、柱轴力：N N2 2为中柱轴力。为中柱轴力。N N1 1/N/N2 2越大剪力滞后越明显，结构难以发越大剪力滞后越明显，结构难以发 挥空间整体作用。也就是说，我们如果要充分发挥筒体的空间整体挥空间整体作用。也就是说，我们如果要充分发挥筒体的空间整体 作用，我们尽可能的使轴力比作用，我们尽可能的使轴力比N N1 1/N/N2 2小点，不要过大。小点，不要过大。34 跨高比不大于跨高比不大于2 2的框筒梁和内筒连梁宜采用交叉暗的框筒梁和内筒连梁宜采用交叉暗撑；跨高比不大于撑；跨高比不大于1 1的框筒梁和内筒连梁应采用交叉暗的框筒梁和内筒连梁应采用交叉暗撑，且应符合下列规定：撑，且应符合下列规定：1
37、 1、梁的截面宽度不宜小于、梁的截面宽度不宜小于300mm300mm；2 2、全部剪力应由暗撑承担。每根暗撑应由、全部剪力应由暗撑承担。每根暗撑应由4 4根纵向钢筋根纵向钢筋 组成，纵筋直径不应小于组成，纵筋直径不应小于14mm,14mm,其总面积其总面积A As s应按公式应按公式 （5 56565）、（）、（5 56666）计算。）计算。353 3、两个方向的斜筋均应用矩形箍筋或螺旋箍筋绑扎成小、两个方向的斜筋均应用矩形箍筋或螺旋箍筋绑扎成小 柱，箍筋直径不应小于柱，箍筋直径不应小于8mm8mm，加密区长度不应大于，加密区长度不应大于200200 mm mm及及 (梁截面宽度的一半梁截面宽
38、度的一半)；端部加密区的箍筋；端部加密区的箍筋 间距不应大于间距不应大于100mm100mm，加密区长度不应小于，加密区长度不应小于600mm600mm及及 (梁截面宽度的梁截面宽度的2 2倍倍)；4 4、纵筋伸入竖向构件的长度、纵筋伸入竖向构件的长度 ,非抗震设计时非抗震设计时 可取可取 ；抗震设计时抗震设计时 宜取宜取 ；5 5、梁内普通箍筋的配置应符合框架结构梁的构造要求。、梁内普通箍筋的配置应符合框架结构梁的构造要求。2/bbbb21al1alal1alal15.136 下面是关于框架核心筒结构与筒中筒结构的一点下面是关于框架核心筒结构与筒中筒结构的一点简单比较。简单比较。与筒中筒相比
39、，框架核心筒结构的自振周期长，与筒中筒相比，框架核心筒结构的自振周期长，顶点侧移及层间位移都大，框架核心筒的抗侧刚度远顶点侧移及层间位移都大，框架核心筒的抗侧刚度远远小于筒中筒结构。远小于筒中筒结构。框架核心筒翼缘框架的柱子不仅轴力小，柱数量框架核心筒翼缘框架的柱子不仅轴力小，柱数量又较少，翼缘框架承受的总轴力要比框筒小得多，轴力又较少，翼缘框架承受的总轴力要比框筒小得多，轴力形成得倾覆力矩也小得多。框架核心筒结构中实腹筒形成得倾覆力矩也小得多。框架核心筒结构中实腹筒称为主要得抗侧力部分，而筒中筒结构中抵抗剪力以实称为主要得抗侧力部分，而筒中筒结构中抵抗剪力以实腹筒为主，抵抗倾覆力矩则以外框筒
40、为主。腹筒为主，抵抗倾覆力矩则以外框筒为主。37 一般情况下，筒中筒结构的外框筒都能承担较多剪一般情况下，筒中筒结构的外框筒都能承担较多剪力和倾覆力矩，筒中筒结构都可以达到双重抗侧力体系力和倾覆力矩，筒中筒结构都可以达到双重抗侧力体系的要求，因此现行的要求，因此现行“混凝土高规混凝土高规”中没有再提出框筒与中没有再提出框筒与实腹筒剪力分配比例的要求。但对于框架核心筒结构，实腹筒剪力分配比例的要求。但对于框架核心筒结构，当外框架的柱距大，或柱子数量很少时，框架分担的剪当外框架的柱距大，或柱子数量很少时，框架分担的剪力和倾覆力矩都很小，往往不能达到双重抗侧力体系的力和倾覆力矩都很小，往往不能达到双
41、重抗侧力体系的要求，这就是为什么要求，这就是为什么“混凝土高规混凝土高规”中要对框架核心中要对框架核心筒提出剪力分配比例要求的原因，规程规定与钢筋混凝筒提出剪力分配比例要求的原因，规程规定与钢筋混凝土框架剪力墙结构的要求相同，即钢筋混凝土外框架土框架剪力墙结构的要求相同，即钢筋混凝土外框架抵抗的剪力必须调整增大到抵抗的剪力必须调整增大到 、二者中较小值。二者中较小值。02.0 Vmax,5.1fV38第五节第五节 底层大空间剪力墙结构设计的基本要求底层大空间剪力墙结构设计的基本要求一、结构类型一、结构类型 底部大空间剪力墙结构，系指上部剪力墙结构，底底部大空间剪力墙结构，系指上部剪力墙结构，底
42、部数层为落地剪力墙或筒体和支承上部剪力墙的框架部数层为落地剪力墙或筒体和支承上部剪力墙的框架(简简称框支称框支)组成的协同工作结构体系。这种结构类型由于底组成的协同工作结构体系。这种结构类型由于底部有较大的空间，能适用于各种建筑的使用功能要求，部有较大的空间，能适用于各种建筑的使用功能要求，因此，目前已被广泛应用于底部为商店、餐厅、车库、因此，目前已被广泛应用于底部为商店、餐厅、车库、机房等用途，上部为住宅、公寓、饭店和综合楼等高层机房等用途，上部为住宅、公寓、饭店和综合楼等高层建筑。建筑。39 由于这种结构的侧向刚度在底层楼盖处发生突变，由于这种结构的侧向刚度在底层楼盖处发生突变，在地震作用
43、下，底层框架易遭受较大震害。为改善结构在地震作用下，底层框架易遭受较大震害。为改善结构的受力性能，提高抗震性能，在结构平面布置中可以将的受力性能，提高抗震性能，在结构平面布置中可以将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，称为落地剪力墙；一部分剪力墙落地，并贯通至基础，称为落地剪力墙；而另一部分剪力墙则在底层改为框架，底层为框架的剪而另一部分剪力墙则在底层改为框架，底层为框架的剪力墙称为框支剪力墙。这种体系在水平力作用下，可形力墙称为框支剪力墙。这种体系在水平力作用下，可形成落地剪力墙与框支剪力墙协同工作的体系。借助于框成落地剪力墙与框支剪力墙协同工作的体系。借助于框支剪力墙，可形成较大的使用空间；依
44、靠落地剪力墙，支剪力墙，可形成较大的使用空间；依靠落地剪力墙，可以增强和保证水平荷载的传递，增强抗震能力。可以增强和保证水平荷载的传递，增强抗震能力。40 下图为框支剪力墙和落地剪力墙协同工作体系的底下图为框支剪力墙和落地剪力墙协同工作体系的底层结构平面示意图和协同工作体系的计算简图。层结构平面示意图和协同工作体系的计算简图。框支剪力墙落地剪力墙图图7 72 2 框支剪力墙与落地剪力墙底层结构平面示意图框支剪力墙与落地剪力墙底层结构平面示意图 41刚性链杆框支剪力墙落地剪力墙图图7 73 3 框支剪力墙与落地剪力墙底层结构立面示意图框支剪力墙与落地剪力墙底层结构立面示意图42 底部大空间剪力墙
45、结构，从底部平面布置可分为下底部大空间剪力墙结构，从底部平面布置可分为下列三种类型：列三种类型：1、上部楼层和底部大空间建筑外形尺寸基本一致的一、上部楼层和底部大空间建筑外形尺寸基本一致的一 般底部大空间剪力墙结构；般底部大空间剪力墙结构；2、上部楼层和底部大空间建筑平面外形尺寸不一致，、上部楼层和底部大空间建筑平面外形尺寸不一致，底部在高层主楼的一侧或两边具有多层裙房的底部底部在高层主楼的一侧或两边具有多层裙房的底部 大空间剪力墙结构；大空间剪力墙结构；3、底部为多层裙房，上部有两个或多个高层塔楼的大、底部为多层裙房，上部有两个或多个高层塔楼的大 底盘大空间剪力墙结构。底盘大空间剪力墙结构。
46、43底部大空间剪力墙结构，从剪力墙布置可分为下列三类：底部大空间剪力墙结构，从剪力墙布置可分为下列三类：1 1、底部由落地剪力墙或筒体和框架组成大空间，上部为、底部由落地剪力墙或筒体和框架组成大空间，上部为 一般剪力墙、鱼骨式（仅有内纵墙而外墙预制）剪力一般剪力墙、鱼骨式（仅有内纵墙而外墙预制）剪力 墙的底部大空间剪力墙结构；墙的底部大空间剪力墙结构；2 2、底部由落地筒体、少数横墙和框架组成大空间，上部、底部由落地筒体、少数横墙和框架组成大空间，上部 为筒体、小开间或大开间横墙、少纵墙组成的底部大为筒体、小开间或大开间横墙、少纵墙组成的底部大 空间上部少纵墙剪力墙结构；空间上部少纵墙剪力墙结
47、构；3 3、底部为高层部分的落地剪力墙、筒体、框架和裙房的、底部为高层部分的落地剪力墙、筒体、框架和裙房的 框架、剪力墙组成底部大底盘大空间，上部塔楼一般框架、剪力墙组成底部大底盘大空间，上部塔楼一般 剪力墙的大底盘剪力墙结构。剪力墙的大底盘剪力墙结构。44二、一般规定二、一般规定 在高层建筑结构的底部，当上部楼层分竖向构件在高层建筑结构的底部，当上部楼层分竖向构件(剪力墙、框架柱剪力墙、框架柱)不能直接连续贯通落地时，应设置结不能直接连续贯通落地时，应设置结构转换层，在结构转换层布置转换结构构件。转换结构构转换层，在结构转换层布置转换结构构件。转换结构构件可采用梁、桁架、空腹桁架、箱形结构、
48、斜撑等。构件可采用梁、桁架、空腹桁架、箱形结构、斜撑等。非抗震设计和非抗震设计和6 6度抗震设计时转换构件可采用厚板，度抗震设计时转换构件可采用厚板，7 7、8 8度抗震设计的地下室的转换构件可采用厚板。度抗震设计的地下室的转换构件可采用厚板。45 底部大空间部分框支剪力墙高层建筑结构在地面底部大空间部分框支剪力墙高层建筑结构在地面以上的大空间层数，以上的大空间层数，8 8度时不宜超过度时不宜超过3 3层，层，7 7度时不宜超度时不宜超过过5 5层，层，6 6度时其层数可适当增加；底部带转换层的框度时其层数可适当增加；底部带转换层的框架架-核心筒结构和外筒为密柱框架的筒中筒结构，其转核心筒结构
49、和外筒为密柱框架的筒中筒结构，其转换层位置可适当提高。换层位置可适当提高。底部带转换层的高层建筑结构的布置应符合以下底部带转换层的高层建筑结构的布置应符合以下要求：要求：461 1、落地剪力墙和筒体底部墙体应加厚；、落地剪力墙和筒体底部墙体应加厚；2 2、转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比应符合、转换层上部结构与下部结构的侧向刚度比应符合高高 规规附录附录E E的规定；底部大空间为的规定；底部大空间为1 1层时，可近似采用层时，可近似采用 转换层上、下层结构等效剪切刚度比转换层上、下层结构等效剪切刚度比表示转换层上、表示转换层上、下层结构刚度的变化，下层结构刚度的变化，宜接近宜接近1 1，非
50、抗震设计时，非抗震设计时 不应大于不应大于3 3，抗震设计时，抗震设计时不应大于不应大于2 2。宜接近宜接近1 1，非抗震设计时非抗震设计时 不应大于不应大于2 2，抗震设计时，抗震设计时 不应大不应大 于于1.31.3。ererer473 3、框支层周围楼板不应错层布置；、框支层周围楼板不应错层布置；4 4、落地剪力墙和筒体的洞口宜布置在墙体的中部；、落地剪力墙和筒体的洞口宜布置在墙体的中部；5 5、框支剪力墙转换梁上一层墙体内不宜设边门洞，不宜、框支剪力墙转换梁上一层墙体内不宜设边门洞，不宜 在中柱上方设门洞；在中柱上方设门洞；6 6、长矩形平面建筑中落地剪力墙的间距、长矩形平面建筑中落地
