框筒结构在水平荷载的作用下，同一横截面各竖向构件的轴力分布，与按平截面假定的轴力分布有较大的出入。图5.3.6是某框筒在水平荷载下各竖向构件的轴力分布图。其中，角柱的轴力明显比按平截面假定的轴力大，而其他柱的轴力则比按平截面假定的轴力小，且离角柱越远，轴力的减小越明显。这种现象即为“剪力滞后”现象。
图 5.3.6
《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.3.1～9.3.5条的条文说明讨论了“剪力滞后”的问题。
9.3.1～9.3.5 研究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其平面形状和构件尺寸等因素有关，选用圆形和正多边形等平面，能减小外框筒的“剪力滞后”现象，使结构更好地发挥空间作用，矩形和三角形平面的“剪力滞后”现象相对较严重，矩形平面的长宽比大于2时，外框筒的“剪力滞后”更突出，应尽量避免；三角形平面切角后，空间受力性质会相应改善。
筒中筒结构在侧向荷载作用下，其结构性能与外框筒的平面外形有关。表5.3.2列出五种平面形状不同的框筒结构的性能比较。
表5.3.2 规则平面框筒的性能比较
从表中得到的信息是：对正多边形，边数越多，剪力滞后现象越不明显，结构的空间作用越大；边数越少，结构的空间作用越差。
根据这现象，《高层建筑混凝土结构技术规程》规定：
9.3.1 筒中筒结构的平面外形宜选用圆形、正多边形、椭圆形或矩形等，内筒宜居中。
9.3.2 矩形平面的长宽比不宜大于2。
《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.3.1～9.3.5条的“条文说明”又指出。
除平面形状外，外框筒的空间作用的大小还与柱距、墙面开洞率，以及洞口高宽比与层高和柱距之比等有关，矩形平面框筒的柱距越接近层高、墙面开洞率越小，洞口高宽比与层高和柱距之比越接近，外框筒的空间作用越强；在第9.3.5条中给出了矩形平面的柱距，以及墙面开洞率的最大限值。由于外框筒在侧向荷载作用下的“剪力滞后”现象，角柱的轴向力约为邻柱的1～2倍，为了减小各层楼盖的翘曲，角柱的截面可适当放大，必要时可采用L形角墙或角筒。
现对条文说明所述问题再作些分析。
（1）框筒的开孔率
当框筒孔洞的双向尺寸分别等于柱距和层高的40%（即开孔率为16%）时，墙面应力分布接近实体墙，在侧向荷载作用下，框筒同一横截面竖向应力分布接近平截面假定；当孔洞的双向尺寸分别等于柱距和层高的80%（即开孔率为64%）时，框筒的剪力滞后现象相当明显。
（2）孔洞的形状
框筒的刚度与孔洞的形状（即梁高和柱宽的取值）也有很大关系，洞口高宽比和层高与柱距之比相似。框筒顶部侧移最小，刚度最大。
（3）柱距
计算分析表明，框筒的刚度以柱距等于层高时最佳，考虑到高层建筑的标准层层高大多在4m以内，因此，在一般情况下，柱距不宜大于4m。
（4）角柱截面面积
在侧向力的作用下，框筒角柱的轴向力明显大于端柱，为了减小各层楼盖的翘曲，角柱的截面面积可适当放大，必要时可采用
形角墙或角筒。
根据这种现象，《高层建筑混凝土结构技术规程》规定：
9.3.3 内筒的宽度可为高度的1/12～1/15，如有另外的角筒或剪力墙时，内筒平面尺寸可适当减小。内筒宜贯通建筑物全高，竖向刚度宜均匀变化。
9.3.4 三角形平面宜切角，外筒的切角长度不宜小于相应边长的1/8，其角部可设置刚度较大的角柱或角筒；内筒的切角长度不宜小于相应边长的1/10，切角处的筒壁宜适当加厚。
9.3.5 外框筒应符合下列规定：
1 柱距不宜大于4m，框筒柱的截面长边应沿筒壁方向布置，必要时可采用T形截面；
2 洞口面积不宜大于墙面面积的60%，洞口高宽比宜与层高和柱距之比值相近；
3 外框筒梁的截面高度可取柱净距的1/4；
4 角柱截面面积可取中柱的1～2倍。(www.xing528.com)
【例5.3.7】 高层建筑采用筒中筒结构时，下列四种平面形状中，受力性能最差的是哪个？
（A）圆形 （B）三角形 （C）正方形 （D）正多边形
正答：（B）
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.3.1条，高层建筑采用筒中筒结构时，为了防止产生显著的扭转，最好采用具有双对称轴的平面。首选圆形，其次是正多边形（如六边形）、正方形和矩形。相对上述平面，三角形平面的性能较差。
三角形平面以正三角形为宜，因具有三根对称轴；有时也将正三角形演化为曲线三角形。直角三角形只有一根对称轴，且直角处的角柱受力过分集中，为了避免应力过分集中，三角形平面常将角部分切去，角部常设刚度较大的角柱或角筒。
【例5.3.8】 钢筋混凝土筒中筒结构应符合下列哪个要求？
（A）长宽比不宜大于2 （B）长宽比不宜大于3
（C）长宽比不宜大于4 （D）长宽比不宜大于5
正答：（A）
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.3.2条，“矩形平面的长宽比不宜大于2”，选（A）。
【例5.3.9】 下列是关于高层建筑筒中筒结构的叙述，其中不正确的是哪项？
（A）筒中筒结构宜采用对称平面 （B）当为矩形平面时，长宽比不宜大于2
（C）筒中筒结构的高宽比不宜大于3 （D）外筒的柱距应接近层高
正答：（C）
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.3.1条规定，（A）正确。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.3.2条规定，（B）正确。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.1.2条规定，（C）不正确。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.3.5条的条文说明，（D）正确。
【例5.3.10】 下列关于高层建筑筒中筒结构的叙述，哪些是不正确的？
Ⅰ.筒中筒结构宜优先采用圆形或多边形平面；
Ⅱ.外筒密柱必须直落至基础，底层部分不得采用转换结构扩大柱距；
Ⅲ.外筒柱距应大于4m；
Ⅳ.内筒与外筒距离对非抗震结构不宜大于15m
（A）Ⅰ、Ⅱ （B）Ⅱ、Ⅲ （C）Ⅲ、Ⅳ （D）Ⅰ、Ⅳ
正答：（B）
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.3.1条规定，Ⅰ正确。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.1.3条规定，Ⅱ不正确。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.3.5条第1款规定，Ⅲ不正确。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第9.1.5条规定，Ⅳ正确。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
