高层建筑钢筋混凝土结构概念设计要点及应用

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：框筒、筒中筒、束筒结构的布置应符合高层建筑的一般布置原则。同时要考虑如何合理布置，减小剪力滞后，以便高效而充分发挥所有柱子的作用。在了解了剪力滞后的影响因素后，就很容易理解框筒和筒中筒结构方案设计及布置要点，下面列出了需要注意的一些问题。图8-10给出了几种筒中筒结构的楼盖布置形式。图8-10 筒中筒结构楼盖布置示例7）框筒结构的柱截面宜做成正方形、扁矩形或T形。

框筒、筒中筒、束筒结构的布置应符合高层建筑的一般布置原则。同时要考虑如何合理布置，减小剪力滞后，以便高效而充分发挥所有柱子的作用。

在了解了剪力滞后的影响因素后，就很容易理解框筒和筒中筒结构方案设计及布置要点，下面列出了需要注意的一些问题。但是应当强调，以下各项要点是形成高效框筒的重要概念，但给出的值并不是形成框筒的必要条件，是一般设计的经验值，不符合这些数据条件，空间作用仍然存在，只是剪力滞后会大一些。要灵活运用概念，是否达到设计要求（侧移限制、周期、抗扭，等等）可以通过计算检验，不必拘泥于是否符合“框筒”的定义。

1）框筒宜做成密柱深梁，一般情况下，柱距为1～3m，不超过4.5m，裙梁净跨度与截面高度之比不大于3～4。一般窗洞面积不超过建筑面积的60%。如果密柱深梁的效果不足，可以沿结构高度，选择适当楼层，设置整层高的环向桁架，可以减小剪力滞后。

2）框筒平面宜接近方形、圆形或正多边形，如为矩形平面，则长短边的比值不宜超过2。如果建筑平面与上述要求不符，或边长过大时，可以增设横向加劲框架（减小框筒边长），形成束筒结构。束筒的平面可以有多样，见图8-9，可以由方形、短矩形、三角形、多边形等组成，第2章图2-3也是束筒结构。当平面形状由一些规则的几何图形组成时，应用束筒的概念可以得到理想的结构布置。

3）结构总高度与宽度之比（H/B）大于3，才能充分发挥框筒作用，在矮而胖的结构中不宜、也不必要采用框筒、筒中筒或束筒结构体系。

4）筒中筒结构的内筒面积不宜过小，通常，内筒边长为外筒边长的1/2～1/3较为合理，内筒的高宽比大约为12左右，一般不宜超过15。

5）框筒结构中楼盖构件（包括楼板和梁）的高度不宜太大，要尽量减小楼盖构件与柱子之间的弯矩传递。采用钢结构楼盖时可将楼板梁与柱的连接处理成铰接，在钢筋混凝土筒中筒结构中，可将楼盖做成平板或密肋楼盖；没有内筒的框筒或束筒结构可设置内柱，以减小楼盖梁的跨度，内柱只承受竖向荷载而不参与抵抗水平荷载，但设计内柱时应考虑侧移对它的影响；筒中筒结构内、外筒间距（即楼盖跨度）通常取10～12m，间距再大则宜增设内柱或采用预应力楼盖等适用于大跨度而梁高度不增加的楼盖体系。

为了使框筒柱在框架平面外减小弯矩，避免柱成为双向受弯构件，一般尽可能不设大梁，使框筒结构的空间传力体系更加明确；由于筒中筒结构抗侧刚度已经很大，设置大梁对增加刚度的作用较小；此外，两端刚接的楼板大梁也会使内筒剪力墙平面外受到较大弯矩，此时要注意梁端弯矩对剪力墙的不利作用（如果有大梁应支承在纵横剪力墙的交点处）。

在筒中筒结构的楼盖中尽量不采用楼板大梁，而采用平板或密肋楼盖的另一原因是，在保证建筑净空的条件下，可以减小楼层层高。在高层建筑中减小层高可以减小建筑总高度，对减少造价有明显效果。

6）楼盖梁系的布置方式，宜使角柱承受较大竖向荷载，以平衡角柱中的拉力。图8-10给出了几种筒中筒结构的楼盖布置形式。

图8-10 筒中筒结构楼盖布置示例

7）框筒结构的柱截面宜做成正方形、扁矩形或T形。框筒空间作用产生的梁、柱弯矩主要是在腹板框架和翼缘框架的平面内，矩形柱截面的长边应沿外框架的平面方向布置。当内、外筒之间有较大的梁时，柱在两个方向受弯，可做成正方形或T形柱。

8）角柱截面要适当增大，截面较大可减少压缩变形，角柱截面过大也不利，它会导致过大的柱轴力，特别是当重力荷载不足以抵消拉力时，柱将承受拉力。一般情况下，角柱面积宜取为中柱面积的1.5倍左右。

9）筒中筒结构中，框筒结构的各柱已经承受了较大轴力，可抵抗较大倾覆弯矩，因此没有必要再在内外筒之间设置伸臂。在筒中筒结构中设置伸臂层的效果并不明显，反而带来柱受力突变的不利因素（第9章9.1节将讨论）。

10）由于框筒结构柱距较小，在底层往往因设置出入通道而要求加大柱距，必须布置转换结构（见9.2节）。转换结构的主要功能是将上部柱荷载传至下部大柱距的柱子上，一般内筒应一直贯通到基础底板（第9章9.2节将介绍）。

高层建筑钢筋混凝土结构概念设计要点及应用

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