建筑筒体结构分析.doc

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高层建筑筒体结构分析

——浅谈筒体结构在现代高层中的应用

姓名：

朱修敏

学号：

2011005956

日期：

2014.3.15

班级：

建筑1103班

浅谈筒体结构在现代高层中的应用

说实话，我对筒体剪力墙结构的了解还真是不多，书本上只是简单的介绍了下，生活中也没真正见到过，不得已，专门上网查了好多资料，又去图书馆查了点文献，总算对其有进一步的了解了，但也大多是仅限于理论上的了解。

下面，我就结合这几天的辛勤耕耘，比较肤浅的谈谈我对筒体剪力墙在现代高层中应用的认识，其中，有不少东西是上网百度的，但也有不少我自己的见解和看法。

要谈筒体结构在生活中的应用，首先要了解一下筒体结构的定义,由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称为筒体。

由一个或数个筒体作为主要抗侧力构件而形成的结构称为筒体结构，它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。

主要抗侧力，四周的剪力墙围成竖向薄壁筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒，形成整体，整体作用抗荷。

这不难理解，就像一个人站在冰上很容易摔倒，五个人抱成团站在冰上想摔倒就不容易了，筒体结构就像把一捆柱子抱成团，肯定比较稳定，所以，：

正是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才能广泛应用。

筒体结构包括框筒结构，筒中筒结构，束筒结构等好多种，筒体结构在现代高层中应用的例子，也是数不胜数，就太原市而言，身边的好多高层超高层建筑用的就是筒体结构，例如离学校也不算远的和信商座啊，金港大酒店啊，山西广播电视中心啊等等多的去了。

这偏文章我着重介绍的是筒体结构中的框筒结构类型，对筒中筒结构也有少量篇幅的介绍，首先来说框筒结构，顾名思义，框筒结构就是外面用框架，里面套个筒体的结构。

框筒结构中我比较熟悉的建筑是上海经贸大厦。

大学两年以来，我曾在多次作业中引用这座建筑，所以介绍起来还是比较熟练的。

上海金茂大厦的设计师是美国芝加哥著名的SOM设计事务所。

设计师以创新的设计思想，巧妙地将世界最新建筑潮流与中国传统建筑风格结合起来，成功设计出世界级的，跨世纪的经典之作，成为海派建筑的里程碑，并已成为上海著名的标志性建筑物。

金茂大厦的设计令人联想起中国古代的宝塔造型，随着楼高往上，一步步渐渐地向里退缩，构成一个有韵律的构图，既是中国古老塔式建筑的延伸和发展，又是海派建筑风格在浦东的再现，可以说是一个中西合璧的产物。

像许多高层超高层建筑一样，上海经贸大厦主要采用了筒体结构来抵抗测力，保持稳定。

该工程主楼结构形式是框筒结构，中间的核心筒为八角形的现浇钢筋混凝土，在53层下内设井字型隔墙，外侧有8根钢巨形柱和8根复合式巨形柱，在24～26层、51～53层、85～87层设3道钢结构的外伸桁架将核心筒与复合巨形柱连成整体以提高塔楼侧向刚度。

5层裙房采用一般的多层框架钢结构体系.整体结构高宽比达9:

1,总用钢量18500吨。

本工程主楼、裙房与广场地面之下都为3层地下室，地下室为钢筋混凝土结构，主楼下部为满堂4m厚基础板，裙房及广场下部为普通筏式基础。

由于本工程基础底部采用盲沟集流，人工排水系统，因此基底不考虑浮力，基础板相对较薄。

本工程主楼桩采用900mm钢管桩一直打到地质构造中的第9层土，即地下83m处，裙房采用小型钢管桩。

下面我们来具体分析一下他的结构体系，结构这方面我也是不太懂，好多专业术语闹不清，所以网上抄的东西比较多。

上海中心大厦结构采用了“巨型框架2核心筒2伸臂桁架”抗侧力结构体系。

其特点如下:

（1）巨型框架结构由8根巨型柱、4根角柱以及8道位于设备层两个楼层高的箱形空间环带桁架组成,巨型柱和角柱均采用钢骨混凝土柱

（2）核心筒为钢筋混凝土结构,截面平面形式根据建筑功能布局由低区的方形逐渐过渡到高区的十字形,墙体截面规格见表1,为减小底部墙体的轴压比,增加墙体的受剪承载力以及延性,在地下室以及1～2区核心筒翼墙和腹墙中设置钢板,形成了钢板组合剪力墙结构,墙体中含钢率为115%～410%。

（3）在初步设计阶段,从结构整体受力、变形、用钢量以及施工过程等因素综合考虑,研究设置5道、6道和8道伸臂桁架等不同方案对结构的影响,最终确定了沿结构竖向共布置6道伸臂桁架,分别位于2区、4区、5～8区的加强层,结构剖面图见图5所示。

伸臂桁架在加强层处贯穿核心筒的腹墙,并与两侧的巨型柱相连接,增加了巨型框架在总体抗倾覆力矩中所占的比例。

（4）竖向荷载的传递,通过每道加强层处的环带桁架将周边次框架柱的重力荷载传至巨型柱和角柱,从而减小了巨型柱由于水平荷载产生的上拔力。

另外,在每个加强层的上部设备层内,设置了多道沿辐射状布置的径向桁架,径向桁架不仅承担了设备层内机电设备以及每区休闲层的竖向荷载,而且承担了外部悬挑端通过拉索悬挂起下部每个区的外部玻璃幕墙的荷载,并将荷载传至环带桁架、巨型柱以及核心筒。

最后，来总结一下上海经贸大厦的：

上海中心大厦超高层建筑采用了“巨型框架2核心筒2伸臂桁架”抗侧力结构体系。

巨型柱自身受力的合理性是保证结构完整性以及充分发挥抗侧力结构体系特点的关键。

通过对巨型柱钢骨布置、承载力以及延性的分析与比较,确保巨型柱的安全性。

核心筒是整个结构最重要的抗震防线,其底部加强区的安全关系到整个结构体系的安全性。

我还想说的一个例子就是在中国乃至全球都算出名的被公众号称“大裤衩”的首都央视大楼。

和许多人一样，虽然人们对这座建筑褒贬不一，就我个人而言，我还是比较喜欢它的新意，比较喜欢他的霸气。

建筑师就应该敢于创新，大胆尝试，就是这一尝试，给了世人一个惊喜，但同时也给结构工程师处理一个巨大的难题，正是由于它奇特的外形，要建成可谓是在结构上下了一番功夫，也难怪人们说它是个烧钱的建筑。

下面，我来简单分析一下它的结构体系，我认为他大致上是个筒中筒结构，主楼主体结构采用钢支撑筒体结构体系，形象点说是由外面的斜着的筒体和里面的竖直套筒组成。

CCTV主楼采用钢支撑筒体结构体系。

带斜撑的钢结构外筒体提供结构的整体刚度，部分钢结构外筒体表面延续至筒体内部，以加强塔楼角部及保持钢结构外筒体作用的连续性。

外筒体由水平边梁、外柱及斜支撑组成，筒体在两个平面都倾斜6°。

外筒框架柱采用钢柱、型钢混凝土柱。

斜支撑截面尺寸及分布根据受力需要而变化。

外筒体由两层高的三角形模块构成，即每隔两层柱、边梁和支撑交于一点，因而楼面结构也分为“刚性层”和“非刚性层”。

包括塔楼在内，所有心筒及内柱都是竖直的，它们与外筒柱—起作用，为“刚性层”之间的楼板提供稳定性。

塔楼的核心筒为钢框架结构体系，核心筒体横向布置一定数量的柱间支撑，而纵向主要依靠抗弯框架的作用。

核心筒内两个楼层平面之间的侧向约束可以保证两“刚性层”楼板之间楼层的侧向稳定，并将有关荷载传递下去。

塔楼内设置了一系列的转换桁架以支承由于垂直内筒与倾斜外柱之间的跨距加大而增加的内柱。

这些转换桁架将柱的荷载传递到核心筒和外部筒体上，通常布置于机电层。

两塔楼之间悬臂部分的底下两层也设有转换桁架，悬臂部分的柱荷载通过这些桁架传递至周边筒体。

在裙楼处，为了形成演播厅和中央控制区的开敞空间，也设有转换桁架用以支承上部楼面的内柱。

关于筒体结构的例子还有好多，我只是挑了我比较熟悉的两个例子简单的说了一下，通过这篇论文，我学到了好多课堂上没有的知识，对筒体结构的受力分析，优缺点有了更深层次的认识。

俗话说，“生活中不是缺少美，而是去缺少发现美的眼睛。

”我们应学会留心身边的事物，生活处处皆学问，建筑就在我们身边！

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建筑1103班

朱修敏

2011005956