【正文】 出處： 土木工程英語，科學(xué)出版社，張倩主編 。這種反常的現(xiàn)象是由于兩種體系中的剪切構(gòu)件的剛度不同。 根據(jù)梁的對比分析，如果平面保持原形（例如：厚樓板），那么外層筒中柱的軸心壓力就會與中心筒柱的軸心壓力相差甚遠，而且穩(wěn)定的大于中心筒。在結(jié)構(gòu)筒中，剪切構(gòu)件的偏角和柱、縱梁（例如：結(jié)構(gòu)筒中的網(wǎng)等）的彎曲有關(guān)，同時，彎曲構(gòu)件的偏角取決于柱子的軸心壓縮和延伸 （例如：結(jié)構(gòu)筒的邊緣等）。這些筒體不是同樣的功能，也就是說，有些筒體是結(jié)構(gòu)的，而有些筒體是用來支撐的。“筒中筒”這個名字顧名思義就是在建筑物的核心承重部分又被包圍了第二層的一系列柱子，它們被當(dāng)作是框架和支撐筒來使用。實驗表明：由于這種結(jié)構(gòu)體系的經(jīng)濟性并不十分受桁架位置的影響，所以這些桁架的位置主要取決于機械系統(tǒng)的完善，審美的要求。但是，作為一個性價比較好的結(jié)構(gòu)體系，桁架能充分發(fā)揮它的性能，所以它會得到設(shè)計師們持續(xù)的支持?？蚣芑蛑问酵搀w在 40 層或稍高的建筑中找到了自己的用武之地。這種觀念已經(jīng)影響了筒體結(jié)構(gòu)在 60 層以上建筑中的應(yīng)用。不管應(yīng)用那種方法，都必須考慮剪力滯后的影響。由于這些抵抗側(cè)向荷載的柱子差不多都被設(shè)置在整個系統(tǒng)的中心，所以整體的慣性得到提高，剛度也是很大的。 框架或 支撐式筒體結(jié)構(gòu)： 框架或支撐式筒體最先應(yīng)用于 IBM 公司在 Pittsburgh 的一幢辦公樓，隨后立即被應(yīng)用于紐約雙子座的 110 層世界貿(mào)易中心摩天大樓和其他的建筑中。 由于這些墻內(nèi)必然出同一些大孔，使得剪力墻體系分析變得錯綜復(fù)雜。這種體系實際上比鋼支撐經(jīng)濟，對于使剪切荷載由位于地面正上方區(qū)域內(nèi)比較高的樓層向下移特別有效。在窗戶需要量小的建筑物外墻中明顯地使用了這種確有所需要寬度的體系。由于基礎(chǔ)體系缺少應(yīng)力，任何一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗傾覆彎矩的能力都受到體系的寬度和構(gòu)件承受的重力荷載的限制。該體系的特點是具有相當(dāng)薄的，通常是（而不總是）混凝土的構(gòu)件，這種構(gòu)件既可提供結(jié)構(gòu)強度，又可提供建筑物功能上的分隔。另外，初步分析中常用中心距尺寸。尤其引人關(guān)注的是，在強震區(qū)使用偏心支撐框架。 支撐框架實際上剛度比抗彎矩框架強，在高層建筑中也得到更廣泛的應(yīng)用。這種框架用作獨立的體系，或者和其他體系結(jié)合起來使用，以便提供所需要水平荷載抵抗力。無論如何，要想創(chuàng)造出高層建筑真正非凡的設(shè)計，兩者都需要最好的。這并不是說富于想象力的結(jié)構(gòu)設(shè)計就能夠創(chuàng)造出偉大建筑。 將這些構(gòu)件結(jié)合起來的方法正是高層建筑設(shè)計方法的本質(zhì)。 特別是由于最近趨向于更復(fù)雜的建筑形式，同時也需要增加剛度以抵抗幾力和地震力，大多數(shù)高層建筑都具有由框架、支撐構(gòu)架、剪力墻和相關(guān)體系相結(jié)合而構(gòu)成的體系。 6．核心交互結(jié)構(gòu)。 4．筒中框架。 2．支撐框架，包括偏心支撐框架。例如，在房屋建筑上使用框架，而在另一方向上可以使用剪力墻。盡管這樣，混凝土框架設(shè)計還是具備既經(jīng)濟又實用的特性。新建筑規(guī)范對所謂延性混凝土框架有專門的規(guī)定。因此，很多人認為它不具備鋼框架所具備的超載能力。的確。 另一方面，設(shè)計得好的剪力墻結(jié)構(gòu)也不可能倒塌。例如，如果框架局部出現(xiàn)超應(yīng)力時，那么其延性就會允許整個結(jié)構(gòu)出現(xiàn)倒塌事故。 大多情況下，框架的剛度不如剪力墻，因此對于細長的建筑物將會出現(xiàn)過度變形。同剪力墻結(jié)構(gòu)相比，這種結(jié)構(gòu)更適合在 建筑物的內(nèi)部或者外圍的墻體上開設(shè)矩形孔洞。 框架結(jié)構(gòu) 在建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計中，用于抵抗豎向和水平荷載的框架結(jié)構(gòu)，常作為一個重要且標(biāo)準(zhǔn)的型式而被采用。 對于很多高層建筑，如果墻體和筒架進行合理地安排與連接，會起到很好的抵抗側(cè)向荷載的作用。從強度和變形控制角度來說，桁架有著很好的功效，并且管道可以在構(gòu)件之間穿過。這些桁架上可能布置成蛋單斜撐、 X 斜撐及 K 斜撐。如果所有外部剪力墻都連接起來，整個建筑物就像是一個筒體，將會具有很強的抵抗水平荷載和抵抗扭矩的能力。 在設(shè)計過程中，兩片或者更多的剪力墻會布置成 L 型或者槽形。因此有必要經(jīng)常在兩個相互垂直的方向設(shè)置剪力墻，或者在盡可能多的方向布置，以用來抵抗各個方向的 側(cè)向荷載。如果給與足夠的寬度，剪力 墻能夠有效地抵抗 3040 層甚至更多的側(cè)向荷載。例如，住宅樓需要很多隔墻，如果這些隔墻都設(shè)計為實例的，那么他們可以起到剪力墻的作用，既能抵抗側(cè)向荷載，又能承受豎向荷載。本文后面將對這些原理的應(yīng) 用做介紹。 應(yīng)當(dāng)注意的是，所有高層建筑的本質(zhì)都是地面支撐的懸臂結(jié)構(gòu)。但是必須保證加寬后的豎向承重構(gòu)件非常有效地連接。增加抗彎構(gòu)件的有效寬度。在地震荷載作用下，頂部質(zhì)量的增加將會使側(cè)向荷載劇增。應(yīng)當(dāng)注意的是，因混凝土材料的質(zhì)量增加而帶來的建筑物自重增加，要比鋼結(jié)構(gòu)增加得多，而為抵抗風(fēng)荷載的能力而增加的材料用量卻不是呢么多，因為混凝土自身的重量可以抵抗傾覆力矩。對于現(xiàn)代的鋼架系統(tǒng)支撐設(shè)計，如無特殊承載需要，無需加大柱和梁的尺寸，而通過增加板就可以實現(xiàn)。 對于低層和多層建筑物設(shè)計只需考慮恒荷載和部分動荷載時，建筑物的柱、墻、樓梯或電梯等就自然能承受大部分水平力。例如，在其他條件都相同 時，風(fēng)荷載在建筑物底部引起的傾覆力矩隨建筑物高度近似地成平方規(guī)律變化，而在頂部的側(cè)向位移與其高度的四次方成正比。同時，這些構(gòu)件還要將風(fēng)荷載及地震荷載等側(cè)向荷載傳給基礎(chǔ)。本文后面將對這些原理的應(yīng)用做介紹。 應(yīng)當(dāng)注意的是，所有高層建筑的本質(zhì)都是地面支撐的懸臂結(jié)構(gòu)。這樣就會使各種抗力構(gòu)件更好地在一起工作，而不是單獨工作。但僅僅通過豎向構(gòu)件進行抗剪是不經(jīng)濟的，因為使柱及梁有足夠的抗彎能力，比用墻或斜撐需要更多材料和施工工作量。這樣通過預(yù)壓主要的抗傾覆構(gòu)件，可以使建筑物在傾覆拉力的作用下保持穩(wěn)定。例如，增加較低層柱以及連接大梁的翼緣截面，將可直接減少側(cè)向位移和增加抗彎能力，而不會加大上層樓面的質(zhì)量，否則，地震問題將更加嚴(yán)重。例如，可以采用具有有效應(yīng)力狀態(tài)的弦桿和桁架體系；也可在墻的關(guān)鍵位置加置鋼筋；以及最優(yōu)化鋼架的剛度比等措施。但是必須保證加寬后的豎向承重構(gòu)件非常有效地連接。 1. 增加抗彎構(gòu)件的有效寬度。在地震荷載作 用下，頂部質(zhì)量的增加將會使側(cè)向荷載劇增。應(yīng)當(dāng)注意的是，因混凝土材料的質(zhì)量增加而帶來的建筑物自重增加，要比鋼結(jié)構(gòu) 增加得多，而為抵抗風(fēng)荷載的能力而增加的材料用量卻不是呢么多，因為混凝土自身的重量可以抵抗傾覆力矩。用于抵抗側(cè)向荷載的材料要求更多。 如前所述，在高層建筑中每平方英尺建筑面積結(jié)構(gòu)材料的用量要高于低層建筑。 不幸的是，對于高層建筑首先要解決的不僅僅是抗剪問題，還有抵抗力矩和抵抗變形問題。所考慮的問題主要是抗剪問題。地震荷載的效應(yīng)更為明顯。但是，側(cè)向荷載的分布不同于豎向荷載，它們是非線性的，并且沿著建筑物高度的增加而迅速地增加。 高層建筑的豎向構(gòu)件從上到下逐層對累積的重力和荷載進行傳遞，這就要有較大尺寸的墻體或者柱體來進行承載?？梢哉f 23 層的建筑物為底層建筑，而從 34 層地 10 層或 20 層的建筑物為中層建筑，高層建筑至少為 10 層或者更多。 the trusses are placed often at mechanical floors, mush to the disapproval of the designers of the mechanical systems. Nevertheless, as a costeffective structural system, the belt truss works well and will likely find continued approval from designers. Numerous studies have sought to optimize the location of these trusses, with the optimum location very dependent on the number of trusses provided. Experience would indicate, however, that the location of these trusses is provided by the optimization of mechanical systems and by aesthetic considerations, as the economics of the structural system is not highly sensitive to belt truss location. The tubular framing system mobilizes every column in the exterior wall in resisting overturning and shearing forces. The term?tubeintube?is largely selfexplanatory in that a second ring of columns, the ring surrounding the central service core of the building, is used as an inner framed or braced tube. The purpose of the second tube is to increase resistance to over turning and to increase lateral stiffness. The tubes need not be of the same character。 Of course , it is also possible to bine rigidframe construction with shearwall systems in one buildings ， For example , the buildings geometry may be such that rigid frames can be used in one direction while shear walls may be used in the other direction。 HighRise Buildings Introduction It is difficult to define a highrise building . One may say that a lowrise building ranges from 1 to 2 stories . A mediumrise building probably ranges between 3 or 4 stories up to 10 or 20 stories or more . Although the basic principles of vertical and horizontal subsystem design remain the same for low , medium , or highrise buildings , when a building gets high the vertical subsystems bee a controlling problem for two reasons . Higher vertical loads will require larger columns , walls , and shafts . But , more significantly , the overturning moment and the shear deflections produced by lateral forces are much larger and must be carefully provided for . The vertical subsystems in a highrise building transmit accumulated gravity load from story to story , thus requiring larger column or wall sections to support such loading . In addition these same vertical subsystems must transmit lateral loads , such as wind or seismic loads , to the foundations. However , in contrast to vertical load , lateral load effects on buildings are not linear and increase rapidly with increase in height . For example under wind load , the overturning moment at the base of buildings varies approximately as the square of a buildings may vary as the fourth power of buildings height , other things being equal. Earthquake produces an even more pronounced effe