解析高层钢结构的三种筒体体系
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cof_86269 Lv.2
2023年09月01日 15:50:55
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一、框筒结构 高层钢结构可以采用密柱深梁方式构成框筒结构。在水平力作用下,框筒的梁以剪切变形为主或为剪弯变形,有较大的刚度,而框筒的柱主要产生与结构整体弯曲相适应的轴向变形,即基本为轴力构件。由于框筒梁的剪切变形,使得框筒柱的轴力分布与实体筒体不完全一致,而出现“剪力滞后”现象。“剪力滞后”会削弱框筒结构的筒体性能,降低结构的抗侧刚度。一般框筒结构的柱距越大,剪力滞后效应越大。

一、框筒结构

高层钢结构可以采用密柱深梁方式构成框筒结构。在水平力作用下,框筒的梁以剪切变形为主或为剪弯变形,有较大的刚度,而框筒的柱主要产生与结构整体弯曲相适应的轴向变形,即基本为轴力构件。由于框筒梁的剪切变形,使得框筒柱的轴力分布与实体筒体不完全一致,而出现“剪力滞后”现象。“剪力滞后”会削弱框筒结构的筒体性能,降低结构的抗侧刚度。一般框筒结构的柱距越大,剪力滞后效应越大。

二、束筒结构

在框筒垂直于水平力的翼缘的宽度过大时,由于剪力滞后效应,筒体的整体抗弯将较大地减弱,筒体效果显著降低,为解决这一问题,可以将一个大框筒分割成若干个小框筒,构成框筒束结构。由于小框筒翼缘的宽度减小,剪力滞后效应大大降低,筒体的整体抗侧刚度将大大提高。

三、筒中筒结构

在框筒结构内部,利用高层钢结构中心部位电梯竖井的可封闭性,将其周围的一般框架改成密柱内框筒或采用混凝土芯筒,可构成筒中筒结构。

筒中筒结构与框筒结构相比,不仅增加了一个内筒曲提高了结构的抗侧刚度,而且还有以下两方面的优点:

1、内筒轮廓尺寸比外筒小,剪力滞后效应弱,故更接近于弯曲型构件,因此高层钢结构下部各层的层间侧移将因增设了内筒也显著减小。

2、在顶层及中部设备层沿内筒的四个面可设置伸臂桁架,以加强内外筒连接,使外框筒柱发挥更大的作用,弥补外框筒剪力滞后效应所带来的不利影响。

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