在建筑学中除了三角形结构外,筒体结构应该是复杂结构中最稳定的结构。目前所有高层都是采用这种结构体系,它相当于插入地下的一根悬臂结构。最常见的便是目前城市的塔楼,全部为筒体结构。 (见下图)
除了筒体结构外,还有混合结构、框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、桁架结构、拱形结构、网架结构、空间薄壁结构等。
筒中筒结构由心腹筒、框筒及桁架筒组合,一般心腹筒在内,框筒或桁架筒在外,由内外筒共同抵抗水平力作用。由剪力墙围成的筒体称为实腹筒,在实腹筒墙体上开有规则排列的窗洞形成的开孔筒体称为框筒;筒体四壁由竖杆和斜杆形成的桁架组成则称为桁架筒。
结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。在高层建筑中,抵抗水平力是设计的主要矛盾,因此抗侧力结构体系的确定和设计成为结构设计的关键问题。高层建筑中基本的抗侧力单元是框架、剪力墙、实腹筒(又称井筒)、框筒及支撑由这几种单元可以组成多种结构体系。
1.框架结构体系。由梁、柱构件组成的结构称为框架。整幢结构都由梁、柱组成就称为框架结构体系(或称纯框架结构)。
2.剪力墙结构体系。利用建筑物墙体作为承受竖向荷载和抵抗水平荷载的结构,称为剪力墙结构体系。
3.框架-剪力墙结构(框架-筒体结构)体系。在框架结构中,设置部分剪力墙,使框架和剪力墙两者结合起来,取长补短,共同抵抗水平荷载,这就是框架-剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体,可称为框架-筒体结构体系。
4.多筒体系——成束筒及巨型框架结构。由两个以上框筒或其他筒体排列成束状,称为成束筒。巨形框架是利用筒体作为柱子,在各筒体之间每隔数层用巨型梁相连,这样的筒体和巨型梁即形成巨型框架。这种多筒结构可更充分发挥结构空向作用,其刚度和强度都有很大提高,可建造层数更多、高度更高的高层建筑。