朝花夕拾（第二卷）－40
高層建築結構體系_豎筒懸掛體系preface
最近可能會參與乙個懸掛體系的高層結構體系，特摘錄有關學習筆記如下。希望深入了解該結構體系的抗震效能，並能以效能設計的高度來研究該體系……
人生苦短，如白駒過隙，何妨以書下箸，以狂想為酒，笑看結構人生，恣意縱橫，逍遙自樂……
左手斯圖加特，右手芝加哥，我的夢想……
2009-1-22
1 / 8
高層建築結構體系_豎筒懸掛體系
目錄1.體系的構成 (3)
1.1基本構架 (3)
1.2芯筒 (3)
1.3吊桿 (4)
1.4徑向梁 (4)
2．結構變形特性 (5)
3.耐震效能 (5)
3.1一端吊掛式樓蓋 (5)
3.2兩端吊掛式樓蓋 (5)
4.設計要點 (6)
4.1 適用範圍 (6)
4.2主體結構 (6)
4.3芯筒構造要求 (6)
5.工程例項 (7)
5.1bmw辦公大樓 (7)
5.2標準銀行大樓 (8)
高層建築結構體系_豎筒懸掛體系
1.體系的構成
1.1基本構架
懸掛體系有多種型別，例如多筒—桁架懸掛體系、大拱懸掛體系和巨型框架懸掛體系。這裡著重討論豎筒懸掛體系。
要建立豎筒懸掛體系，首要條件是，建築方面的樓面功能分割槽要採取核心式平面布置方案。這樣，結構上就可以利用樓面中心部位的公用面積做成豎向芯筒，作為結構體系的主要承力構件；然後，在豎筒的頂部，或者再每隔若干層在豎筒的中段，沿徑向伸出若干懸臂桁架，再在每榀桁架的端部懸掛一根吊桿，或者在每榀桁架的根部和端部各懸掛一根吊桿，以吊掛其下備樓層的樓蓋大樑。圖1是在頂部設定懸臂桁架的豎筒懸掛體系的結構示意圖。
具有代表性的建築是西班牙馬德里市的托斯科隆大廈(t orres colon)，圖2為該大樓的外觀。
（a）（b）
圖1 豎筒懸掛體系
1.2芯筒
豎向芯筒可以說是整個結構唯一的抗推構件和承壓構件，為了提供足夠的抗推剛度和受壓、受彎承裁力，芯筒一般都是採用鋼筋混凝土牆筒。芯筒的平面形狀可以是圓形、橢圓形、方形、矩形或多邊形，但它應該與樓面形狀相一致，使各個方向懸臂桁架的懸挑長度大致相等，以達到簡化結構的目標。
高層建築結構體系_豎筒懸掛體系芯筒應延伸至地面以下一定深度，與環狀基礎或整片基礎相連線，基礎底面埋深應符合要求，必要時應作抗傾覆驗算。
圖2 托斯科隆大廈
1.3吊桿
每根吊桿都吊掛十幾層甚至更多樓層的樓蓋，承受著很大的袖向拉力，所以。吊桿一般均採用高強鋼製造的鋼桿或高強鋼絲束。為了克服吊桿在高應力狀態的過量彈性伸長造成樓面傾斜，除了通過拉伸變形計算在吊桿長度上進行調整外，也採取對吊桿施加預應力的辦法來解決。
1.4徑向梁
各層樓蓋一般由樓板、徑向梁和環向梁所組成，徑向梁的支承方式可分為以下兩種：
1) 一端吊掛式。各層樓蓋的徑向梁，一端吊掛在樓面外圈的吊桿上或擱置在由吊桿
懸掛的外環梁上，另一端擱置在鋼筋混凝土筒壁上。
2) 兩端吊掛式。各層樓蓋的徑向梁，一端吊掛在樓面外圈的吊桿上或擱置在由外圍
吊桿懸掛的外環梁上，另一端與芯筒脫開，吊掛在樓面內圈的吊桿上，或擱置在
由內圈吊桿懸掛的內環梁上。
高層建築結構體系_豎筒懸掛體系
2．結構變形特性
豎筒懸掛體系是由芯筒、懸臂桁架、吊桿、各層樓蓋(徑向梁、環梁和樓板)所組成。其中，桁架和樓蓋屬水平構件，對結構抗推剛度基本上不產生影響；吊桿雖屬豎向構件，但它是柔性杆，一般均假定它無側向剛度；唯—對結構抗推剛度起作用的是芯筒。芯筒是彎曲型立體構件，在風或**等水平力作用下，其側移曲線屬彎剪型。
所以，豎筒懸掛體系在水平荷載作用下的側向變形屬於彎剪型。
3.耐震效能
3.1一端吊掛式樓蓋
此種支承方式的樓蓋，因為樓蓋的內圈固定在芯筒上，因此，**時，各樓層與芯筒一起振動，各樓層的水平**力也就全部傳至芯筒，由芯筒來承擔。在整個結構體系中，僅僅芯筒這一道抗震防線，沒有其它構件可充當第二道抗震防線。採用豎筒懸掛體系的樓房，建築體形多為雞腿式建築，與一般建築相比較，重心偏高，此外，芯筒屬彎剪型立體構件，各階振型曲線更接近於彎曲型，水平**作用的合力作用點也就更偏高，**傾覆力矩進一步增大。
所以，與相同高度的採用一般結構體系的樓房相比較，耐震效能要差一些。
3.2兩端吊掛式樓蓋
此種支承方式的樓蓋，由於各層樓蓋的重力荷載全部通過內、外兩圈吊桿懸掛在屋頂層的鋼桁架上，樓蓋內因與鋼筋混凝土芯筒完全脫開，並在樓蓋內環梁與鋼筋混凝土芯筒之間安裝粘彈性阻尼器，形成懸吊隔震體系。**時，各層樓蓋自由擺動．而且各樓層的擺動方向不一致；與一般結構不同，各層樓蓋的振動加速度與地面運動加速度的比值不是放大，而是縮小，傳遞到芯筒上的水平**作用得以減少很多。所以，這類構造方式已使整個結構轉變為減震體系，耐震效能大大改善。
高層建築結構體系_豎筒懸掛體系
4.設計要點
4.1 適用範圍
（1）非**區的高樓。
（2）採用一端吊掛式樓蓋的樓房，抗震設防烈度為6度或7度時，樓房的高度應分別不超過80m和60m。
（3）採用兩端吊掛式樓蓋的樓房，可用於高烈度區，樓房高度也可適當增高。
4.2主體結構
（1）需作抗震設防的樓房，有條件時，各層樓蓋應採用兩端懸吊式方案。
（2）位於**區的採用兩端吊掛式樓蓋的樓房，宜採用多層懸掛方案，除頂層設定懸臂桁架外，宜每隔不多於20層增設一層懸臂桁架，即每層懸臂衍架吊掛的樓層不多於20層。（3）採用一端吊掛式樓蓋的樓房，其豎向芯筒的高寬比不宜大於8(非**區)、6(6度設防)或5(7度設防)。
（4）採用兩端吊掛式樓蓋的樓房，各種抗震設防烈度時，芯筒的高寬比值均可比上述限值適當放寬，但任何情況均不得大於8。
4.3芯筒構造要求
（1）筒壁應雙面雙向配筋，環向和豎向配筋串應分別不小於0.25％和0.4％。
（2）筒壁內外兩層鋼筋網之間應設定水平拉筋，直徑不小於φ6，水平和豎向間距均不應大於500mm；拉筋兩端彎釣的彎轉角度取135度，彎釣端頭的直線段不小於10d。
（3）筒壁下段應少開洞，開小洞，而且洞口周邊應採取加厚的鋼筋混凝土邊框或型鋼混凝土邊框來補強。
（4）混凝土的強度等級不宜低於c40。
高層建築結構體系_豎筒懸掛體系
5.工程例項
5.1bmw辦公大樓
德國慕尼黑市bmw公司辦公大樓建於2023年，由底層的公共用房、碗狀的陳列館和高層辦公樓三部分所組成。高層辦公樓共22層，頂部和中部各有乙個裝置層。為了增加天然採光面積，辦公樓採用由四個花瓣組成的平面，整個樓面空間是連通的、開敞的；每片花瓣為樓面的乙個小單元，供40人辦公，高層辦公樓的結構是採用豎筒懸掛體系，利用樓面中心部位的公用面積做成鋼筋混凝土芯簡，作為最主要的承重和抗推構件，四個樓面單元的各層樓蓋分別懸掛在4根預應力鋼筋混凝土吊桿上，4根吊桿則連線在由芯筒挑出的支架上。
圖3（a）和（b）分別為該辦公大樓的結構平面和剖面。
圖3 德國慕尼黑市bmw辦公大樓
（a）結構平面（b）結構剖面
高層建築結構體系_豎筒懸掛體系
5.2標準銀行大樓
南非共和國約翰尼斯堡市的標準銀行大樓(standard bank)，地面以上共37層，主體結構採用豎筒懸掛體系。整座大樓共設定三道懸挑結構，每一懸挑層均是由樓面中心部位的鋼筋混凝土豎筒，向四面懸挑出桁架，然後通過鋼吊桿，懸掛其下的12層樓板。鋼筋混凝土豎筒是整個結構的主要承力構件，承擔著整個大樓的全部水平荷載和重力荷載。
圖4是該大樓的結構平面和結構立面示意圖。
圖4 南非標準銀行
（a）結構平面（b）結構立面
高層 超高層建築結構體系
本文簡要介紹了高層 超高層建築的結構體系，並結合 科技研發中心 超高層全鋼結構的製作與安裝及鋼結構主要構件的翻樣 下料 製作等各個重要環節的質量控制和材料選用提供一些粗淺的意見。超高層 智慧型大樓 節點域 mst組合梁 中圖分類號 tu355 文獻標識碼 b文章編號 1673 8500 2012 1...
試論高層建築結構體系及其特點
摘要 隨著我國經濟的告訴發展，高層建築在大中城市不斷湧現，高層建築的結構體系是隨著社會生產的發展和科學技術的進步而不斷發展的，本文介紹了目前國內高層建築的框架結構 剪力牆結構 框架剪力牆結構和筒體結構主要四大結構體系，主要分析了高層建築結構的幾個特點，以供參考。關鍵詞 高層建築結構特點結構體系 高層...
高層建築結構設計與高層建築結構方案選擇
摘要 本文針對高層建築結構設計方面問題展開的一系列 主要介紹高層建築結構設計的特點，與經常會用到的一些結構體系以及新興高層建築結構體系的發展趨勢 合理的結構體系對高層建築結構設計重要的意義。關鍵詞 結構方案 高層建築 合理性 中圖分類號 tu3 文獻標識碼 a 文章編號 一般對於高層的建築結構來說，...