高楼钢结构体系的框筒束特点

水平荷载作用下框筒束的受力状态有如下特点：

1.外力在构件间的分配

（1）水平荷载作用下的框筒束，水平剪力由平行于剪力方向的各棍内、外腹板框架承担，倾覆力矩则由各棍腹板框架和翼缘框架共同承担。

（2）框筒束各个框筒单元内部的框架柱，仅承担其荷载从属面积范围的竖向荷载。除了抗震设防烈度为9度的高层钢结构房屋需要考虑竖向地震作用外，通常情况下，竖向荷载仅是重力荷载。

（3）水平荷载倾覆力矩使框筒束腹板框架、翼缘框架的各层窗裙梁中产生竖向剪力，若窗裙梁截面高度较小而产生较大竖向剪弯变形时，将导致框筒束的剪力滞后效应，使各框架柱的轴力数值呈曲线分布，而不再与各根钢柱到框筒束水平截面中和轴的距离成正比。

2.柱的轴向应力分布

（1）最典型的框筒束体系是美国芝加哥市的西尔斯塔楼，结构平面如图4-76a所示。其框筒束是由九个“子框筒”所组成，H形柱截面的强轴方向位于各棍框架平面内。由于每个“子框筒”的边长较小，仅为23m，所以剪力滞后效应甚弱，框筒各柱的轴向压应力和拉应力的分布，比较接近于实腹墙筒的应力分布（图4-76b），从图中可以看出，各柱轴向应力分布曲线的弯曲度甚小。

图4-76 框筒束的结构布置和受力状态

a）结构平面与柱截面强轴方向 b）各柱轴向应力分布曲线(www.xing528.com)

（2）框筒束的内、外翼缘框架和内、外腹板框架中的各柱，其轴压（拉）应力与该柱到中和轴的距离大致成正比，外圈翼缘框架的轴向应力大，内部翼缘框架的应力小，前者约为后者的三倍。

3.柱的剪力

（1）与水平荷载方向相垂直的外圈和内部翼缘框架中的各柱，基本上仅承受轴向力，而不承担水平剪力；但柱的强轴顺垂直于所在框架平面方向布置时的情况除外。

（2）与水平荷载方向平行的外圈和内部腹板框架的各柱，除承受轴力外，还按其层间抗推刚度比例分担水平剪力及由此引起的柱端弯矩。

4.柱截面方位布置

（1）当框筒柱采用H形截面钢柱时，因其截面特性存在着强轴和弱轴，两个主轴方向的截面惯性矩和受剪、受弯承载力差别较大。

（2）为提高框筒束中腹板框架的层间抗推刚度和受剪承载力，H形截面钢柱的腹板，应顺框架所在平面的方向布置（图4-76a）。

（3）考虑到风或地震可能沿另一主轴方向作用，翼缘框架和腹板框架的位置将互换，所以，框筒束中的各根钢柱，其H形截面的腹板均应顺框架所在平面的方向布置。