一級建筑師考試建筑結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)講義13
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五、簡體結(jié)構(gòu)
當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)層數(shù)多，高度大時，由平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的框架，剪力墻和框剪結(jié)構(gòu)已不能滿足建筑和結(jié)構(gòu)的要求，而開始采用具有空間受力性能的筒體結(jié)構(gòu)。
筒體結(jié)構(gòu)的基本特征是：水平力主要是由一個或多個空間受力的豎向筒體承受。簡體可以由剪力墻組成，也可以由密柱框筒構(gòu)成。
(一)簡體結(jié)構(gòu)的類型有
1．筒中筒結(jié)構(gòu)――由中央剪力墻內(nèi)筒和周邊外框筒組成；框筒由密柱(柱距
2．簡體―框架結(jié)構(gòu)[圖10-26(b)]，亦稱框架―核心筒結(jié)構(gòu)，由中央剪力墻核心筒和周邊外框架組成；
3．框筒結(jié)構(gòu)[圖10-26(c)]；
4．多重筒結(jié)構(gòu)[圖10-26(d)]；
5．成束筒結(jié)構(gòu)[圖10-26(e)]；
6．多筒體結(jié)構(gòu)[圖10-26(f)]。
(二)筒體結(jié)構(gòu)的受力性能和工作特點
1．簡體是空間整截面工作的，如同一豎在地面上的懸臂箱形梁。框筒在水平力作用下不僅平行于水平力作用方向上的框架(稱為腹板框架)起作用，而且垂直于水平方向上的框架(稱為翼緣框架)也共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁桿件，產(chǎn)生整體彎曲和扭轉(zhuǎn)。
2．框筒雖然整體受力，卻與理想筒體的受力有明顯的差別。理想簡體在水平力作用下，截面保持平面，腹板應(yīng)力直線分布，翼緣應(yīng)力相等，而框筒則不保持平截面變形，腹框架柱的軸力是曲線分布的，翼緣框架柱的軸力也是而均勻分布；靠近角柱的柱子軸力大，遠(yuǎn)離角柱的柱子的軸力小。這種應(yīng)力分布不再保持直線規(guī)律的現(xiàn)象稱為剪力滯后。由于存在這種剪力滯后現(xiàn)象，所以簡體結(jié)構(gòu)不能簡單按平面假定進行內(nèi)力計算。
3．在簡體結(jié)構(gòu)中，剪力墻筒的截面面積較大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很小；而由水平力產(chǎn)生的傾覆力矩，則絕大部分由框筒柱的軸向力所形成的總體彎矩來平衡，剪力墻和柱承受的局部彎矩很小。由于這種整體受力的特點，使框筒和薄壁筒有較高的承載力和側(cè)向剛度，而且比較經(jīng)濟。
4．當(dāng)外圍柱子間距較大時，則外圍柱子形不成框筒，中央剪力墻內(nèi)筒往往將承受大部分外力產(chǎn)生的剪力和彎矩，外柱只能作為等效框架，共同承受水平力的作用，水平力在內(nèi)筒與外柱之間的分配，類似框剪結(jié)構(gòu)。
5．成束筒由若干個筒體并聯(lián)在一起，共同承受水平力，也可以看成是框筒中間加了一框架隔板。其截面應(yīng)力分布大體上與整截面簡體相似，但出現(xiàn)多波形的剪力滯后現(xiàn)象，這樣，它比同樣平面的單個框筒受力要均勻一些。
(三)筒體結(jié)構(gòu)布置
1．以方形圓形平面為好。
2．可用對稱形的三角形或人字形。
3．外框筒柱的柱距以不大于3．
4，矩形平面時，長寬比不宜大于1．5。
5．四角的柱子宜適當(dāng)加大，一般截面加大2-3倍?？勺龀?/SPAN>L形，八字形。
6，筒體結(jié)構(gòu)只有在細(xì)高的情況下才能近似于豎向懸臂箱形斷面梁，發(fā)揮其空間整體作用，一般情況下H／B宜大于4。
7．由于框筒是空間整體受力，主要內(nèi)力沿框架平面內(nèi)分布，所以，框筒宜采用扁寬矩形柱，柱的邊長位于框架平面內(nèi)。也可采用一字形柱。一般不宜采用圓形柱和方形柱，因為加大框筒柱壁厚對受力和剛度的增大效果遠(yuǎn)不如加大柱寬有效。
8．裙梁的截面，宜采用窄而高的梁。梁高一般為0．6―1．
注：三角形平面的L、B均取實際切角后的邊長。
9．內(nèi)筒的尺寸
一般應(yīng)爭取內(nèi)筒邊長為外筒邊長的1／3為好。
10．可以在框筒頂部設(shè)置1-2層高的剛性環(huán)梁來提高整個框筒的空間整體性。
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