基本介紹
- 中文名：筒體結構建築
- 外文名：tube structure
- 特點：剛度好和防震能力強
- 材料：鋼筋混凝土結構等
- 性質：建築
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簡介
特點
筒體結構建築的特點是不僅能承受豎向荷載，而且能承受很大的水平荷載。形成很多，分單筒、套筒、束筒三種，筒體形式有實腹筒體和空腹筒體，前者如電梯井和設備管井的鋼筋混凝土牆形成的封閉筒體，後者為房屋四周密集柱和高跨比很大的窗裙梁形成的多孔筒體。
在高層建築中，特別是超高層建築中，水平荷載越來越大，起著控制作用。筒體結構便是抵抗水平荷載的最有效力的結構體系。它的受力特點是，整個建築猶如固定於基礎上的封閉空心的茼式懸臂樑來抵抗水平力。
歷史沿革
筒體結構作為高層建築的一種結構形式，古已有之，如建於公元 2 世紀的印度佛祖塔,平面為正方形，磚砌塔身高55米；1055 年建成的中國定縣開元寺塔，塔身為磚砌筒中筒，共 11 層，高 84 米。
筒體結構在現代高層建築中廣泛套用。目前世界上的高層建築多是筒體結構，如美國芝加哥的約翰·漢考克大廈、西爾斯大廈、標準石油公司大廈和紐約的世界貿易中心大廈等。
形式
按布置方式和構造可分為三種基本形式。
單筒結構
單筒結構有框架單筒結構和桁架單筒結構。
① 框架單筒結構。最早套用於現代高層建築中的筒體結構，適用於平面為圓形、正方形或接近正方形的建築。外牆採用間距為1～3米的密柱，由0.6～1.2米高的梁把柱子剛性連線起來，成為一個多孔的筒體。剛性樓層把側向力傳到周邊牆上，外牆的所有柱子如同懸臂樑一樣，承受軸向拉力或軸向壓力，整個筒體具有良好的整體剛度。美國紐約110層的世界貿易中心大廈,就是這種單筒建築的。
② 桁架單筒結構。在框架單筒結構中由梁和柱組成的矩形格線內加上對角斜撐,即成為桁架單筒結構。其剛度和強度都比框架單筒結構高，可建造比框架單筒結構更高的建築。
筒中筒結構
筒中筒結構由內筒和外筒共同組成，公共服務部分集中在中心部位的內筒內。這種結構用內筒作為承受重力荷載和側向荷載的核心，通過樓層的樓板將內外筒連結成為整體，共同抵禦側向力。筒中筒結構的優點是內筒和外筒間不設柱子，空間分隔靈活。中國深圳的國際貿易中心大廈共50層，高160米,就使用這種結構。日本東京的新宿住友大廈，考慮防震要求，採用了內外三層的筒中筒結構。
束筒結構
束筒結構即組合筒結構。建築平面較大時，為減小外牆在側向力作用下的變形，將建築平面按模數格線布置，使外部框架式筒體和內部縱橫剪力牆（或密排的柱）成為組合筒體群。這就大大增強了建築物的剛度和抗側向力的能力。束筒結構可組成任何建築外形，並能適應不同高度的體型組合的需要,豐富了建築的外觀。美國芝加哥110層的西爾斯大廈就是套用束筒結構的。
材料
現代筒體結構按材料區分有鋼筋混凝土結構和鋼結構，以及兩者相結合的結構。鋼筋混凝土結構筒體的合理高度為60層左右，比一般框架結構可節省一半材料。目前世界上最高的鋼筋混凝土建築是1976年建於美國芝加哥的水塔廣場大廈,共76層,高260米,為筒中筒結構。鋼結構筒體的合理高度達80層，比傳統的鋼框架結構可節省鋼材60%左右。美國芝加哥 100層的約翰·漢考克大廈，用鋼量只相當於鋼框架結構35層的用鋼量。鋼和鋼筋混凝土混合結構中，有的用鋼筋混凝土以滑升法建核心心環，而外筒用鋼材；有的則用鋼材建核心心和樓層，而以預應力鋼筋混凝土構築外筒。
