解析高层钢结构的三种筒体体系

一、框筒结构

高层钢结构可以采用密柱深梁方式构成框筒结构。在水平力作用下，框筒的梁以剪切变形为主或为剪弯变形，有较大的刚度，而框筒的柱主要产生与结构整体弯曲相适应的轴向变形，即基本为轴力构件。由于框筒梁的剪切变形，使得框筒柱的轴力分布与实体筒体不完全一致，而出现“剪力滞后”现象。“剪力滞后”会削弱框筒结构的筒体性能，降低结构的抗侧刚度。一般框筒结构的柱距越大，剪力滞后效应越大。

二、束筒结构

在框筒垂直于水平力的翼缘的宽度过大时，由于剪力滞后效应，筒体的整体抗弯将较大地减弱，筒体效果显著降低，为解决这一问题，可以将一个大框筒分割成若干个小框筒，构成框筒束结构。由于小框筒翼缘的宽度减小，剪力滞后效应大大降低，筒体的整体抗侧刚度将大大提高。

三、筒中筒结构

在框筒结构内部，利用高层钢结构中心部位电梯竖井的可封闭性，将其周围的一般框架改成密柱内框筒或采用混凝土芯筒，可构成筒中筒结构。

筒中筒结构与框筒结构相比，不仅增加了一个内筒曲提高了结构的抗侧刚度，而且还有以下两方面的优点：

1、内筒轮廓尺寸比外筒小，剪力滞后效应弱，故更接近于弯曲型构件，因此高层钢结构下部各层的层间侧移将因增设了内筒也显著减小。

2、在顶层及中部设备层沿内筒的四个面可设置伸臂桁架，以加强内外筒连接，使外框筒柱发挥更大的作用，弥补外框筒剪力滞后效应所带来的不利影响。