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Chapter 8 筒体结构设计 一、概 述 （一）? 实腹筒结构（图1a） （二）?? 框筒结构（图1b） （三）?筒中筒结构（图1c） (四)框架-筒体结构（图2a） (五)成束筒（图2b） (六)筒中筒结构模型试验 试验结果： 二、结构布置 （一）筒中筒结构布置 （二）框架-筒体结构布置 三、筒体结构内力与位移计算方法 （一）框筒在水平荷载作用下的内力 和位移计算方法 （二）筒中筒结构在水平荷载下的 内力位移计算 四、筒体结构截面设计与构造要求 （一）外框筒梁和内筒连梁应符合以下要求： （二）楼盖 （三）框架-核心筒结构 图16 板角配筋 筒体结构的楼盖外角宜设置双层双向钢筋（图16），单层单向配筋率不宜小于0.3%，钢筋的直径不应小于8㎜，间距不宜大于150㎜，配筋范围不宜小于外框架（或外筒）至内筒外墙中距的1/3和3m。 * * 筒体是一种双向具有抗侧能力的空间受力结构，具有很大的刚度和承载力，适合在高层和超高层建筑中采用，其混凝土强度等级不宜低于C30。筒中筒结构的高度不宜低于60m，高宽比不应小于3。 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1/6。 图1(a)实腹筒 理想的实腹筒体在水平力作用下，截面变形保持平面，腹板应力按直线分布，翼缘应力相等。 图1(b)框筒轴力分布 框筒在水平力作用下，由于剪力滞后影响，腹板框架柱的轴力是曲线分布的，而翼缘框架的轴力也是不均匀分布的，角柱受力最大。 (c)筒中筒 筒中筒结构在水平荷载作用下，由柱及墙肢的轴力形成的整体弯矩很大,由柱和墙肢的弯曲所形成的弯矩很小；核心筒承担的剪力很大，外框筒承担的剪力很小。 深圳国贸中心一层弯矩分配比例 由柱及墙肢轴力形成的整体弯矩 由柱及墙肢的弯曲所承担的弯矩 外框筒 内筒 外框筒 内筒 50.4% 40.3% 2.7% 6.6% 深圳国贸中心底层剪力分配比例 外框筒 内筒 27% 73% 受力接近于框架-剪力墙结构。 截面应力分布大体上与整体截面筒体相似，但在隔板处有剪力滞后现象。它的受力比同样平面尺寸的单个框筒要均匀一些。 (a) (b) 图2 参照现有的工程经验、规程以及模型试验方法，设计了一个14层钢筋混凝土筒中筒原型结构(如图3、4)，按8度设防，Ⅱ类场地土，模型按1/10几何比例系数制作。模型采用配筋砂浆浇筑，水泥标号为525，设计强度等级为C30。试验研究包括三个部分：结构模型在水平荷载和平扭耦合荷载作用下的静力弹性试验、等效两个自由度体系的拟动力试验、模型在整个试验过程中的动力特性研究。试验工作在湖南大学结构试验试验室完成。 (a )模型结构平面图 (b )模型结构侧立面及加载简图 图3 筒中筒模型试验 图4 钢筋混凝土筒中筒模型照片 图5 中部、顶部同时加载下的水平位移对比图 (a) 外框筒第二层应变片布置 (b) 框筒第二层应变值 图6 应变测量值 1.平面形状：宜为圆形、正多边形、椭圆形或矩形等，矩 形平面的长宽比不宜大于2。 2.高宽比：H/B宜大于6，不应小于3。 3.框筒开孔：开孔率不宜大于60%。 4.洞口形状：洞口高宽比宜与框筒梁柱轴线网格高宽比相似。 5.柱距：框筒柱距为2.0～3.0m，不宜大于4m。 6.柱截面：扁柱，高宽比约为4。角柱截面面积一般可取为 中柱截面面积的1～2倍。 7.裙梁截面：扁而高梁，h=600～1500，梁宽等于墙厚，一 般不小于250mm。 8.内筒尺寸：内筒的边长可为高度的1/12～1/15。 1.??平面形状：较自由，但要简单、规则、均匀、 对称。 2. 高宽比：2.5～4.0。 3. 内筒尺寸：较自由 4. 外柱柱距：4m～9m。 1. 等代角柱法 框筒结构在水平荷载作用下，角柱受力最大，腹板框架的角柱有轴力、剪力和弯矩。剪力和弯矩对翼缘框架平面外的影响可忽略不计，轴力将使角柱产生轴向变形，从而带动整个翼缘框架在其平面内产生影响。等代角柱法用一个等代角柱来代替原框筒结构角柱和翼缘的作用，得到一个能代替原框筒结构的等效平面框架（图7）。这样，问题便变为平面框架的计算问题。 图 7 此法的关键是找到每层的恰当的等代角柱截面。方法是要使等代后角柱的轴向变形与等代前角柱的轴向变形相等。 设框筒第j层原角柱面积为Ac，所受轴力为N1；等代角柱的截面面积为 ，所受轴力为 ，则各自的轴向