高层结构设计第4章 高层建筑结构计算的一般原则及有关规定
高层建筑结构设计-第4章-结构设计基本规定
高层建筑结构设计广西大学土木建筑工程学院贺盛第四章结构设计基本规定4.6 舒适度验算4.7 抗震设防类别4.8 抗震等级4.9 变形缝设置4.1 适用最大高度及高宽比4.2 结构布置的规则性4.3 承载力验算4.4 荷载效应组合4.5 变形验算本章重点➢掌握各类房屋的适用最大高度及高宽比➢掌握各类结构布置原则及规则性判别方法➢掌握荷载效应组合及承载力验算方法➢掌握变形验算方法➢了解舒适度验算方法➢掌握各类建筑抗震等级确定方法➢熟悉各种变形缝的类型及设置原则4.1 适用最大高度及高宽比结构设计首先需根据房屋高度、抗震设防、设防烈度等因素，确定一个与之匹配的、经济且合理的结构体系，以使结构效能得到充分发挥，材料强度得到充分利用。
《建筑结构抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》）、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高混规》）及《高层民用建筑钢结构设计规程》JGJ-2015（以下简称《高钢规》）规定了钢筋混凝土结构、钢结构及混合结构房屋建筑的最大适用高度。
将钢筋混凝土结构房屋划分为A与B级。
当房屋高度满足下表时，为A级。
当钢筋混凝土结构房屋高度不满足上表，但满足下表时，为B级。
当房屋高度不满足下表时，为超限高层建筑。
民用钢结构房屋的最大适用高度如下表所示。
表中筒体不包括钢筋混凝土筒。
混合结构房屋的最大适用高度如下表所示。
4.1.2 房屋建筑适用的高宽比房屋建筑适用的高跨比，是对结构刚度、整体稳定承载能力及经济合理性的宏观控制指标。
当结构设计满足承载力、稳定、抗倾覆、变形及舒适度等基本条件之后，仅从结构安全角度考虑，高宽比限值不是必须满足的。
高宽比主要影响结构设计的经济性。
钢筋混凝土结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
4.1.2 房屋建筑适用的高宽比钢结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
混合结构房屋建筑的适用高宽比如下表。
4.2 结构布置的规则性建筑平面可分为板式和塔式两大类。
高层建筑结构设计 第04章 高层框架结构内力计算
4.2 竖向荷载作用下的内力计算
一、分层法 1．竖向荷载作用下框架结构的受力特点及内力计算
假定 （1）不考虑框架结构的侧移对其内力的影响； （2）每层梁上的荷载仅对本层梁及其上、下柱的内
力产生影响，对其他各层梁、柱内力的影响可忽 略不计。 应当指出，上述假定中所指的内力不包括柱轴力， 因为各层柱的轴力对下部均有较大影响，不能忽 略。
M EH
FQHE
h2 2
3.42kN
3.3 m 2
5.64
kN m
（反弯点位于h/2处）
M EB
FQBE
h1 3
10kN
• 柱截面尺寸
框架柱的截面形式常为矩形或正方形。 有时由于 建筑上的需要， 也可设计成圆形、 八角形、 Ｔ 形、 Ｌ 形、十字形等， 其中 Ｔ 形、 Ｌ 形、十 字形也称异形柱。构件的尺寸一般凭经验确定。 如果选取不恰当， 就无法满足承载力或变形限值 的要求， 造成设计返工。确定构件尺寸时， 首先 要满足构造要求， 并参照过去的经验初步选定尺 寸， 然后再进行承载力的估算， 并验算有关尺寸 限值。
9.53 3.79 12.77 3.79
1.61
2.固端弯矩
下柱 3.79 3.79 1.61 7.11 4.84 3.64
相对线刚 度总和 左梁 11.42 0.000 21.63 0.353 11.82 0.864 20.43 0.000 30.93 0.308 18.02 0.709
分配系数 右梁 上柱 0.668 0.000 0.472 0.000 0.000 0.000 0.466 0.185 0.413 0.123 0.000 0.089
高层建筑结构
（2）风压高度变化系数uz
4.3.2风荷载
b.位于山区的高层建筑，其风压高度变化系数按照平坦 地面的粗糙度类别由于表 4-6确定外，尚应按照现行国 家标准《荷载规范》的有关规定，考虑地形条件加以修 正。
(3)风荷载体形系数us
风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比 值，它表不同体型建 筑物表面风力的大小。当风流经过建 筑物时，通常在迎风由产生压力(此时风荷载体型 系数用+表 示)，在侧风面及背风面产生吸力(此时风荷载体型系数用-表 示)。风压值 沿建筑物表面的分布并不均匀，迎风面的风压 力在建筑物的中部最大，侧风向和背风面 的风吸力在建筑 物的角区最大。风荷载体型系数与高层建筑的体型、平面尺 寸、表面状 况和房屋高宽比等因素有关。
4.3.3地震作用
4.3.3地震作用
4.3.3地震作用
二、设计反应谱
工程抗震设计是针对未来可能遭遇 的地震设防的，因此， 由过去某次已经发 生的地震动记录得出的反应谱实际意义 不大。国家组织专家经过对我国历史上的所有 地震资料的 专题研究，提出能利用抗震计算、曲线形状又相对简单的反 应谱曲线，这就 是设计反应谱。图4-7是我国《抗震规范》 以地震影响系数形式给出的设计反应谱。 也称为《抗震规 范》反应谱曲线。
4.1.1高层建筑结构受力特点
4.1.2正常使用条件下水平位移的限制
在正常使用条件下，应使高层建筑处于弹性状态。《高层 规程》对楼层层间最大位移与层高之比Δu /h小作出了以 下规定： (1)高度不大于150 m的高层建筑，其楼层层间最大位移与 层高之比Δu ／h，不宜大 于表4-1中的数值。
4.1.2正常使用条件下水平位移的限制
钢筋混凝土筒体结构体系中的筒体主要有核心筒和框筒。 1、核心筒 核心筒一般由布置在电梯间、楼梯间及没备管线井道四周的 钢筋混凝土墙所组成。 为底端固定、顶端自由、竖向放置 的薄壁筒状结构，其水平截面为单孔或多孔的箱形截 面， 如图4-3所示。
简化高层复习思考题
第1章绪论（1）我国对高层建筑结构是如何定义的？（2）高层建筑结构的受力及变形特点是什么？设计时应考虑哪些问题？（3）从结构材料方面来分，高层建筑结构有哪些类型？各有何特点？（4）为什么要限制结构在正常情况下的侧移？何谓舒适度？高规采用何种限制来满足舒适度要求？（5）什么是结构的重力二阶效应？高层建筑为什么要进行稳定性验算？如何进行框架结构的整体稳定验算？第2章高层建筑结构体系与布置1. 何为结构体系？高层建筑结构体系大致有哪几类？选定结构体系主要考虑的因素有哪些？各种结构体系的优缺点和受力特点如何？2．如何确定高层建筑的结构方案？3．在抗震结构中为什么要求平面布置简单、规则、对称，竖向布置刚度均匀？怎样布置可以使平面内刚度均匀，减小水平荷载引起的扭转？沿竖向布置可能出现哪些刚度不均匀的情况？高层建筑结构平面、竖向不规则有哪些类型？4.防震缝、伸缩缝和沉降缝在什么情况下设置？各种缝的特点和要求是什么？在高层建筑结构中，特别是抗震结构中，怎么处理好这三种缝？5．框架-筒体结构与框筒结构有何异同？框架结构与框筒结构相比，两者平面结构布置和受力特点有何不同？何谓框筒结构的剪力滞后现象？6高层建筑结构总体布置的原则是什么?7为什么规范对每一种结构体系规定最大的适应高度？实际工程是否允许超过规范规定的最大适应高度？8．高层建筑的基础都有哪些形式？高层建筑的基础为什么埋深要求？采用天然地基时高层建筑的基础埋深不小于多少？第3章高层建筑结构荷载（1）高层建筑结构设计时应主要考虑哪些荷载或作用？（2）高层建筑结构的竖向荷载如何取值？进行竖向荷载作用下的内力计算时，是否要考虑活荷载的不利布置？为什么？（3）结构承受的风荷载与哪些因素有关？和地震作用相比，风荷载有何特点？（4）高层建筑结构风荷载标准值计算式中，基本风压、风载体型系数和风压高度变化系数分别如何取值？（5）什么是风振系数？在什么情况下需要考虑风振系数？如何取值？（6）结构自振周期的计算方法有哪些？为什么要对理论周期值进行修正？如何修正？各类结构基本周期的经验公式是什么？第4章高层建筑结构分析原则（1）在多高层建筑结构计算中，假定楼盖在自身平面内为绝对刚性有何意义？如果楼盖不满足绝对刚性的假定，则计算中应如何考虑？（2）水平荷载的作用方向如何确定？把空间结构简化为平面结构的两个基本假定是什么？楼板起什么作用？第5章 高层建筑结构的近似计算方法框架部分 （1） 简述分层法和迭代法的计算要点及步骤。
第四章设计要求及荷载效应组合共59页文档
4.4 稳定和抗倾覆
4.4.2 高层钢结构的稳定验算
大部分钢结构计算需要考虑P-△效应。
《高钢规》5.2.10条 高层建筑钢结构同时符合下列条件
时，可不验算结构的整体稳定。
一、结构各层柱子平均长细比和平均轴压比满足下式要
求：
Nm m 1 N pm 80
式中，λm—楼层柱的平均长细比； Nm—楼层柱的平均轴压力设计值； Npm—楼层柱的平均全塑性轴压力；
钢结构
除框架结构外的转 换层
各种结构类型
1/120 1/50
4.2 侧移限制
4.2.2 防止倒塌层间位移限制
对框架结构，当轴压比小于0.40时，可提高10%；当柱子全 高的箍筋构造采用比本规程中框架柱最小配箍特征值大30% 时，可提高20%，但累计提高不宜超过25%。
4.3 舒适度要求
高度不小于150m的高层建筑结构应具有良好的使用条 件，满足舒适度要求。按现行国家标准《建筑结构荷载规 范》规定的10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向 结构顶点最大加速度不应超过表4-4的值。必要时，可通过 专门风洞试验结果计算确定顺风向与横风向结构顶点最大 加速度 a m a x。
Npm fyAm
fy—钢材屈服强度； Am—柱截面面积的平均值。
4.4 稳定和抗倾覆
4.4.2 高层钢结构的稳定验算
二、结构按一阶线性弹性计算所得的各楼层相对侧移值， 满足下列公式要求：
u 0.12 Fh
h
Fv
式中，Δu—按一阶线性弹性计算所得的质心处层间侧移； h—楼层层高； ∑Fh—计算楼层以上全部水平作用之和； ∑Fv—计算楼层以上全部竖向作用之和；
式中，E J d 为结构一个主轴方向的弹性等效侧向刚度，可按倒 三角形分布荷载作用下结构顶点位移相等的原则，将结构的侧
高层建筑结构的计算分析和设计要求
补充内容3：水平力作用方向
实际风荷载及地震作用的方向是任意的，但是在规范 中规定：
结构计算只考虑x、y两个正交方向作用的水平力，各 方向水平地震力全部由该方向抗侧力结构承担，这是一 种简化。
注：x、y 方向通常是指结构的主轴方向。
主轴方向定义：当水平力在主轴方向作用时，只产生 主轴方向的位移，且位移最大。
有时结构主轴不易判断，则应根据经验判断取最接近 主轴的x、y两个方向，或通过计算确定。
补充内容4：计算基本假定
对结构进行分析时，首先分析结构的动力特性，再分析 结构的内力及变形。
首先，按简化方法分析；在必要时，再进行时程分析。 对结构工程师的基本要求：合理运用简化假定，善于 抓住主要的，忽略次要的，正确选用恰当计算方法。 规范中对结构计算作了一些基本假定，不同的方法采 用的假定会有所不同，应根据设计要求，选用符合实际 的假定与方法。
两类调幅(调整)的方法： (1)用弹性计算所得到的内力乘以系数(大于或小于1)； (1)在计算时降低杆件刚度：构件刚度降低愈多，内力愈小。
《高规》中规定的调幅方法: 框架梁(连续梁)在竖向荷载下的调幅，采用方法(1)进行： 框架-剪力墙结构中框架的内力调整，采用方法(1)进行： 框架-剪力墙结构中框架与剪力墙间的联/连系梁的调幅， 采用方法(2)进行： 联肢剪力墙中连梁的调幅，采用方法(1)或方法(2)进行。
/计算与构造的特殊要求）
4.1 高层建筑结构的计算分析
4.1.1 结构计算分析方法
1. 线弹性法：常用的成熟法，计算精度和结构安全性基本可得到保证。 2. 考虑塑性内力重分布法：框架梁和连梁等构件宜对竖向载下内力进
行调整。 3. 非线性分析法：精度高，但复杂，常用于复杂结构整体受力分析。 5. 模型试验法：精度更高，但费用高，常用于复杂结构整体或局部受
高层建筑结构设计4
铰结体系：
刚结体系
剪力墙内力：
框架梁、柱的内力
刚结联系梁的设计弯矩和剪力：
第五章
框架-剪力墙结构协同工作计算
• 剪力墙和框架之间的联系
• 刚度特征值λ
第一节 底层大空间剪力墙结构的计算图和计算方法 底层为框架的剪力墙结构．出于上部墙体与底层框架的不同性质， 给计算带来一些 麻烦。底层为框架的剪力墙结构的计算包含两个方 面的内容： 1)底层为框架的剪力墙 在水平荷载作用下的内力和位移计算以及它 们与落地剪力墙协同工作时的内力和位移 计算问题； 2)底层为框架的剪力墙在坚向和水平荷载作用下墙框交接区的应力 分布问 题。 前一方面的问题，可以把上部墙体视为杆件结构，用杆件结构的计 算理论采解决； 后一方面的问题，涉及到两种不同性质的构件(一 维的杆件结构和两维的平面问题)的 接触问题，必须用弹性力学的 理论来解决。
第二节底层为框架的双肢剪力墙
一、双肢墙混合法的基本方程
第三节剪力墙和框架之间的联系： a.通过楼板。楼板对各平面结构不产生约束弯矩，简化为铰接连杆。
b.通过联系梁。联系梁与剪力墙连端为刚接，与框架相连端为铰接。
近似方法中把所有剪力墙合并为总剪力墙，所有框架合并为总框架， 协同工作计算主要 解决荷载在总剪力墙和总框架之间的分配，得到 总剪力墙和总框架的总内力，并计算侧向位 移。每片剪力墙的内力， 将按各片墙等效抗弯刚度进行再分配。各个柱子的水平剪力也将按 每个柱子的D值进行再分配。
高层5第四章设计计算的基本规定-抗连续倒塌设计介绍
8 钢结构框架梁柱宜刚接；
9 独立基础之间宜采用拉梁连接。
ห้องสมุดไป่ตู้
第3.12.3条：抗连续倒塌的拆除构件方法应符合下列 基本要求： ◦ 1 逐个分别拆除结构周边柱、底层内部柱以及转 换桁架腹杆等重要构件；
◦ 2 可采用弹性静力方法分析剩余结构的内力与变 形；
◦ 3 剩余结构构件承载力应满足下式要求： R≥βS (3.12.3)
新华网北京2011年4月 11日电 （记者卢国强 ）11日上午，北京市 朝阳区和平街12区3号 楼5单元发生爆炸事故 ，造成楼体部分坍塌 。截至10时30分，事 故已导致1人死亡、1 人受伤，北京市公安 、消防部门正对现场 进行全力搜救。
目标：
“当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事 件时，结构仍可保持必要的整体稳定性， 不会出现与起因不相称的后果。” “在特定类型的偶然作用发生时或发生后 ，结构体系可能局部破坏（塌垮），但应 具有依靠结构继续承载而避免发生与作用 不相匹配的大范围破坏或连续倒塌的能力 。”
◦ ◦ ◦ ◦ ◦
式中: d R ——构件承载力设计值，按本规程3.8.1条计算； Sd ——构件内力设计值； S GK——永久荷载标准值产生的构件内力； S QK——活荷载标准值产生的构件内力； S BK——侧向偶然作用标准值产生的构件内力。
(3.12.6-1) (3.12.6-2)
◦ 本条参照美国国防部(DOD)制定的《建筑物最低反恐怖主义 标准》（UFC4-010-01）,侧向偶然作用进入整体结构计算， 复核满足该构件截面设计承载力要求。
一般结构用的防倒塌设计要求
防倒塌设计的难度和代价很大，一般结构只 进行防连续倒塌的概念设计：如加强楼梯、避难 室、底层边墙、角柱等重要部位；在关键要害区 域设置缓冲装置（防撞墙、裙房等）或泄能通道 （开敞布置或轻质墙体、轻质屋盖等）；布置分 割缝以控制倒塌范围；增加关键部位的冗余约束 及备用传递途径以定性设计的方法增强结构的防 连续倒塌的能力。
141521高层建筑结构设计复习题_试题卷
一判断题1。
高层结构应根据房屋的高度、高宽比、抗震设防类别、场地类别、结构材料、施工技术等因素，选用适当的结构体系。
（ )A。
TRUEB。
FALSE2. 高层框架-剪力墙结构的计算中，对规则的框架-剪力墙结构，可采用简化方法不一定要按协同工作条件进行内力、位移分析.（ )A。
TRUEB. FALSE3. 异型柱框架结构和普通框架结构的受力性能和破坏形态是相同的。
( )A。
TRUEB. FALSE4。
剪力墙为偏心受力构件，其受力状态与钢筋混凝土柱相似.( )A。
TRUEB. FALSE5。
竖向荷载作用下剪力墙内力的计算,可近似认为各片剪力墙不仅承受轴向力，而且还承受弯矩和剪力。
（ )A. TRUEB。
FALSE6. 当结构单元内同时有整截面、壁式框架剪力墙时，应按框架—剪力墙结构体系的分析方法计算结构内力。
（）A。
TRUEB. FALSE7. 剪力墙类型的判断,除了根据剪力墙工作系数判别外，还应判别沿高度方向墙肢弯矩图是否会出现反弯点。
（）A。
TRUEB。
FALSE8. 框架—剪力墙结构可根据需要横向布置抗侧力构件。
抗震设计时,应按横向布置剪力墙.( )A。
TRUEB。
FALSE9. 高层建筑宜选用对抵抗风荷载有利的平面形状，如圆形、椭圆形、方形、正多边形等。
( ）A。
TRUEB。
FALSE10. 高层结构的概念设计很重要，它直接影响到结构的安全性和经济性.（ )A. TRUEB. FALSE11. 壁式框架的特点是墙肢截面的法向应力分布明显出现局部弯矩，在许多楼层内墙肢有反弯点。
( )A. TRUEB. FALSE12. 剪力墙整体工作系数越大,说明连梁的相对刚度越小。
（ )A. TRUEB. FALSE13。
框架-剪力墙结构中框架的抗震等级划分比纯框架结构的抗震等级低。
( ）A。
TRUEB。
FALSE14。
高层框架—剪力墙结构中,当剪力墙部分承受的地震倾覆力矩等于或小于结构总地震倾覆力矩的50%时，其框架的抗震等级框架部分应按框架结构的抗震等级采用。
高层课后思考题答案
第1章绪论1.我国对高层建筑结构是如何定义的？答：我国规定：10层及10层以上或高度超过28m的住宅以及房屋高度大于24m的其他民用建筑为高层建筑。
2.高层建筑结构的受力及变形特点是什么？设计时应考虑哪些问题？答:特点：水平荷载对结构影响大，随高度的增加除轴力与高度成正比外，弯矩和位移呈指数曲线上升，并且动力荷载作用下，动力效应大，扭转效应大。
考虑：结构侧移，整体稳定性和抗倾覆问题，承载力问题。
3.从结构材料方面来分，高层建筑结构有哪些类型？各有何特点？答：相应的结构分类（以材料分类）：砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土混合结构特点：（1）砌体结构具有取材容易、施工简便、造价低廉等优点，但其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能较差。
（2）钢结构具有强度高，自重轻（有利于基础），延性好，变形能力大，有利于抗震，可以工厂预制，现场拼装，交叉作业但价格高，防火材料（增加造价），侧向刚度小。
（3）钢筋混凝土具有价格低，可浇筑成任何形状，不需要防火，刚度大。
但强度低，构件截面大占用空间大，自重大，不利于基础、抗震，延性不如钢结构。
（4）混合结构与钢构件比：用钢少，刚度大，防火、防锈；与混凝土构件比：重量轻，承载力大，抗震性能好。
第2章高层建筑结构体系与布置1. 高层结构体系大致有哪几类？各种结构体系优缺点和受力特点如何？答：高层结构体系类型:框架结构体系剪力墙结构体系框架—剪力墙结构体系筒中筒结构体系多筒体系巨型结构体系框架结构：受力变形特点：框架结构的侧移一般由两部分组成：1）水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形Us；2）由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩）形成框架结构的整体弯曲变形Ub；3）当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。
注：框架结构属于柔性结构，侧移主要表现为整体剪切变形。
高层课后思考题答案
第1章绪论1.我国对高层建筑结构是如何定义的？答：我国规定：10层及10层以上或高度超过28m的住宅以及房屋高度大于24m的其他民用建筑为高层建筑。
2.高层建筑结构的受力及变形特点是什么？设计时应考虑哪些问题？答:特点：水平荷载对结构影响大，随高度的增加除轴力与高度成正比外，弯矩和位移呈指数曲线上升，并且动力荷载作用下，动力效应大，扭转效应大。
考虑：结构侧移，整体稳定性和抗倾覆问题，承载力问题。
3.从结构材料方面来分，高层建筑结构有哪些类型？各有何特点？答：相应的结构分类（以材料分类）：砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土混合结构特点：（1）砌体结构具有取材容易、施工简便、造价低廉等优点，但其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能较差。
（2）钢结构具有强度高，自重轻（有利于基础），延性好，变形能力大，有利于抗震，可以工厂预制，现场拼装，交叉作业但价格高，防火材料（增加造价），侧向刚度小。
（3）钢筋混凝土具有价格低，可浇筑成任何形状，不需要防火，刚度大。
但强度低，构件截面大占用空间大，自重大，不利于基础、抗震，延性不如钢结构。
（4）混合结构与钢构件比：用钢少，刚度大，防火、防锈；与混凝土构件比：重量轻，承载力大，抗震性能好。
第2章高层建筑结构体系与布置1. 高层结构体系大致有哪几类？各种结构体系优缺点和受力特点如何？答：高层结构体系类型:框架结构体系剪力墙结构体系框架—剪力墙结构体系筒中筒结构体系多筒体系巨型结构体系框架结构：受力变形特点：框架结构的侧移一般由两部分组成：1）水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形Us；2）由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩）形成框架结构的整体弯曲变形Ub；3）当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。
注：框架结构属于柔性结构，侧移主要表现为整体剪切变形。
高层建筑结构设计简答题整理版
⾼层建筑结构设计简答题整理版《⾼层建筑结构设计》作业答案第1章概述思考题：1、什么是⾼层建筑和⾼层建筑结构？JGJ3-2002《⾼层建筑混凝⼟结构技术规程》和JGJ99-1998《⾼层民⽤建筑钢结构技术规程》是如何规定的？答：⾼层建筑尚⽆统⼀的严格定义，不同国家、不同时期，对⾼层建筑定义也不同，但原则上是以层数和建筑⾼度来标定的。
如：德国规定22m以上的建筑物为⾼层建筑英国规定24.3m以上的建筑物为⾼层建筑美国规定24.6m以上或7层以上的建筑物为⾼层建筑法国规定居住建筑物⾼度在50m以上，其他建筑物⾼度在28m以上的建筑为⾼层建筑⽇本规定8层以上或者⾼度超过31m的建筑为⾼层建筑，⽽30层以上的旅馆、办公楼和20层以上的住宅为超⾼层；⾼层建筑结构是⾼层建筑中的主要承重⾻架。
2、⾼层建筑结构中结构轴⼒、弯矩和位移与结构⾼度的关系⼤体如何？答：⾼层建筑结构中轴⼒和结构⾼度成线性关系；弯矩和结构⾼度成⼆次⽅关系；位移和结构⾼度成四次⽅关系。
3、按功能材料分，⾼层建筑结构类型主要有哪⼏种？答：按功能材料分：①混凝⼟结构②钢结构③钢和混凝⼟的混合结构型式.4、⾼层建筑的抗侧⼒体系主要有哪⼏类？各有哪些组成和承受作⽤特点？答：⾼层建筑的抗侧⼒类型主要有：框架结构、剪⼒墙结构、框架－剪⼒墙结构、筒体结构、悬臂结构及巨型框架结构。
组成和承受作⽤特点：①框架结构体系架结构体系有线型杆件－梁和柱作为主要构件组成的，承受竖向和⽔平作⽤；②剪⼒墙结构体系：混凝⼟墙体组成，承受全部竖向和⽔平作⽤的；③框架－剪⼒墙结构体系：框架结构中布置⼀定数量的剪⼒墙组成由框架和剪⼒墙共同承受竖向和⽔平作⽤；④筒体结构体系：由竖向筒体为主组成的承受竖向和⽔平作⽤；⑤悬臂结构体系：在钢筋混凝⼟内筒为主要受⼒结构的⾼层建筑中，从内筒不同⾼度处伸出⾦属悬臂杆，并在其端部挂有钢吊杆与内筒共同承受各层楼板的⾃重与附加的活荷载；⑥巨型框架结构体系：由若⼲巨柱以及巨梁组成，承受主要的⽔平⼒和竖向荷载；其余的楼⾯截⾯梁柱组成⼆级结构，只将楼⾯荷载传递到巨型框架结构上去。
高层建筑结构设计第4章剪力墙结构设计
4.1剪力墙结构布置与计算基本假定
剪力墙是由纵横两 个方向均由钢筋 凝土墙组成的空 间结构体系。除 了承受楼板的竖 向荷载外，还要 承受风荷载、水 平地震作用等水 平作用。
4.1剪力墙结构布置与计算基本假定
4.1.1剪力墙结构布置与设计要点 4.1.2剪力墙结构的承重方案 4.1.3计算基本假定 4.1.4剪力墙内力计算
⑴简化连杆的计算法
4.2.3剪力墙的计算方法
⑵带刚域框架的计算法 将剪力墙简化为一个等效多层框架。由于墙肢 和连梁都较宽，在墙梁相交处形成一个刚性区域 ，在这区域内，墙梁的刚度为无限大。因此，这 个等效框架的杆件便成为带刚域的杆件。 ⑶有限元及有限条法 ⑷矩阵位移法
4.2.3剪力墙的计算方法
⑵带刚域框架的计算法
4.3.1 整体墙的计算
（2）有洞口情况 （a）洞口截面面积的削弱： 等效截面面积：
Aw 0 A
洞口削弱系数：
0 1 1.25 A0 p / A f
Aop
剪力墙洞口总立面面积 Af 剪力墙立面总墙面面积
简述高层建筑结构布置的一般原则
简述高层建筑结构布置的一般原则高层建筑结构布置的一般原则包括以下几个方面。
首先，高层建筑的结构布置应考虑建筑的整体稳定性和安全性。
高层建筑结构的承载力需满足建筑自身负荷和外部荷载的要求，确保建筑物的稳定性和抗震性。
这包括考虑建筑物的重力荷载、风荷载、地震荷载等，通过合理的结构设计和布置，确保建筑能够承担这些荷载。
其次，高层建筑的结构布置应考虑建筑的空间利用效率。
高层建筑往往需要提供大量的使用空间，因此结构布置需要合理利用空间，最大限度地提供可用面积，并确保使用空间的灵活性和功能性。
在布置结构时，可以考虑采用合理的楼板跨度、柱网格和跨径等，以提高空间利用效率。
同时，高层建筑的结构布置应考虑建筑的施工和维护便利性。
高层建筑的施工过程复杂，因此结构布置应尽量减少施工难度，降低施工成本。
此外，结构布置还应便于建筑物的维护和修复，方便检修设备、更换材料等。
此外，高层建筑的结构布置还应考虑建筑的节能性和环境可持续性。
高层建筑的能耗较大，因此结构布置应考虑建筑物的节能需求，采用合理的隔热材料、节能设备等措施，提高建筑物的能效性能。
此外，结构布置还应注重环境保护，减少对土地和资源的消耗，遵循可持续发展的原则。
最后，高层建筑的结构布置应注重美观性和人性化。
作为城市的标志性建筑，高层建筑的外观设计和结构布置应考虑建筑的美观性，并与周边环境和谐协调。
此外，结构布置还应考虑建筑对居民的舒适性和便利性，如通风、采光、景观设计等，提供良好的使用体验。
综上所述，高层建筑结构布置的一般原则包括稳定性和安全性、空间利用效率、施工和维护便利性、节能性和环境可持续性、美观性和人性化等方面，以实现高层建筑的功能需求和可持续发展的目标。
高层建筑结构设计教案A简化
高层建筑结构设计教案A简化第一章：高层建筑结构概述1.1 教学目标了解高层建筑结构的定义和发展历程。
掌握高层建筑结构的分类及其特点。
理解高层建筑结构设计的基本原则。
1.2 教学内容高层建筑结构的定义和发展历程。
高层建筑结构的分类及其特点。
高层建筑结构设计的基本原则。
1.3 教学方法采用讲授法，介绍高层建筑结构的定义和发展历程。
采用案例分析法，分析高层建筑结构的分类及其特点。
采用讨论法，探讨高层建筑结构设计的基本原则。
第二章：高层建筑结构设计规范2.1 教学目标熟悉我国高层建筑结构设计规范的主要内容。
掌握高层建筑结构设计规范的应用方法。
了解高层建筑结构设计规范的发展趋势。
2.2 教学内容我国高层建筑结构设计规范的主要内容。
高层建筑结构设计规范的应用方法。
2.3 教学方法采用讲授法，介绍我国高层建筑结构设计规范的主要内容。
采用案例分析法，讲解高层建筑结构设计规范的应用方法。
采用讨论法，探讨高层建筑结构设计规范的发展趋势。
第三章：高层建筑结构体系3.1 教学目标了解高层建筑结构体系的分类及其特点。
掌握高层建筑结构体系的设计方法。
理解高层建筑结构体系的经济性和安全性。
3.2 教学内容高层建筑结构体系的分类及其特点。
高层建筑结构体系的设计方法。
高层建筑结构体系的经济性和安全性。
3.3 教学方法采用讲授法，介绍高层建筑结构体系的分类及其特点。
采用案例分析法，分析高层建筑结构体系的设计方法。
采用讨论法，探讨高层建筑结构体系的经济性和安全性。
第四章：高层建筑结构材料4.1 教学目标熟悉高层建筑结构常用材料的特性和应用。
掌握高层建筑结构材料的选择方法。
4.2 教学内容高层建筑结构常用材料的特性和应用。
高层建筑结构材料的选择方法。
高层建筑结构材料的发展趋势。
4.3 教学方法采用讲授法，介绍高层建筑结构常用材料的特性和应用。
采用案例分析法，讲解高层建筑结构材料的选择方法。
采用讨论法，探讨高层建筑结构材料的发展趋势。
第五章：高层建筑结构分析方法5.1 教学目标掌握高层建筑结构分析的基本方法。
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1、简化计算方法 （1）薄弱层的位置 （ a ）楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构，可取 底层 （ b ）楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构，可 取屈服系数最小的楼层及相对较小的楼层，一般不超 过2～3处
屈服系数：
y
按构件实际配筋和材料标准强度计算的楼层受剪承载力 大震作用下由弹性计算得到的楼层剪力
§4.4
整体倾覆验算
《高规》规定：高宽比大于4的高层建筑，基础底 面不宜出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑， 基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础 底面面积的15%。
§4.4 高层建筑水平位移限值及舒适度要求
一、水平位移限值
弹性方法计算的楼层层间最大 位移与层高之比
/ h / h
2、下列结构宜进行弹塑性变形验算： （1）高度属于应采用时程分析方法范围并 且属于竖向不规则类型的高层建筑结构： （2）7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度时乙类建筑中 的钢筋混凝土结构和钢结构； （3）板柱-抗震墙结构和底部框架砖房； （4）高度不大于150m的高层钢结构。
二、弹塑性变形计算方法（罕遇地震作用下薄弱层弹塑
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（2）层间弹塑性变形可按下列公式计算
U P P U e
式中 U P ——大震下薄弱层层间弹塑性位移
U e ——大震下薄弱层的层间弹性位移 U e V大震 / D
平均的80％时，按照表4.8采用，当薄弱层y小于相邻层平均 y的50％时，取表中数值的1.5倍，其余情况可用内插法 说明：薄弱层弹塑性侧移验算应在截面设计完成之后进行
三、平面抗侧力结构假定
一片框架或简力墙在自身平面内刚度很 大， 可以抵抗在本身平面内的侧向力； 而在平面外的刚度很小，可忽略， 即垂直该平面的方向不能抵抗侧向力 ——整个结构可分不同方向的平面抗侧 力结构，共同抵抗结构承受的水平荷载
计算图形的简化 简化计算方法或手算：高层建筑可以划分为若干平面结构
高层建筑结构构件承载力按下式计算
不考虑地震作用组合：
0S R
考虑地震作用组合：
S E RE / RE
0 结构重要性系数，分别取1.1、1.0、0.9
RE 承载力抗震调整系数
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§4.4
重力二阶效应和结构稳定
一、重力二阶效应（即重力P – △效应） 二、结构稳定验算
第4章 高层建筑结构计 算的一般原则及有关规定
§4.1高层建筑结构计算的基本假定
高层建筑结构分析解决问题： （1）总水平荷载在各片平面抗侧力结构间的 分配——按刚度和变形分配 （2）计算每片平面抗侧力结构分到的水平作 用下的内力和位移
基本假定
弹性工作状态的假定 刚性楼板假定 平面结构假定 水平荷载作用方向
二、有地震作用效应组合时
S G SGE Eh SEhK Ev SEvk w w Swk
. w——风荷载的组合值系数＝0.2
荷载分项系数的取值 （位移计算取1.0） Eh Ev W 组合 G
重力荷载及水平地震作用 重力荷载及竖向地震作用 重力荷载、水平地震及竖 向地震作用 重力荷载、水平地震作用 及风荷载 重力荷载、水平地震作用 、竖向地震作用及风荷载
P ——弹塑性位移增大系数。当薄弱层y不小于相邻层
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2、弹塑性分析方法
3、重力二阶效应
三、弹塑性变形验算
U P [ P ]h
式中 h——薄弱层层高 U P ——大震下薄弱层层间弹塑性位移 U P P U e
U e ——大震下薄弱层的层间弹性位移 U e V大震 / D
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说明
1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
1.3 — 1.3 1.3 1.3
— 1.3 0.5 — 0.5
— — — 1.4 1.4 9度；水平长悬臂8、9度 9度；水平长悬臂8、9度 60m以上的高层建筑 60m以上的高层建筑；9度 ；水平长悬臂8度、9度
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§4.3
构件承载力计算
—— 弹塑性位移增大系数。当薄弱层 y 不小于相邻层 平均的80％时，按照表4.8采用，当薄弱层y小于相邻层平均 y的50％时，取表中数值的1.5倍，其余情况可用内插法 说明：薄弱层弹塑性侧移验算应在截面设计完成之后进行
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P
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（恒荷载起控制，无风）
S 1.35SGK 0.7 1.4SQK
（活荷载起控制，有风）
S 1.2SGK 1.0 1.4SQK 0.6 1.4SWK
（风荷载起控制，有风）
S 1.2SGK 1.0 1.4SWK 0.7 1.4SQK
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荷载分项系数的取值： 承载力计算 G (1) 永久荷载分项系数： 对结构不利： 可变荷载效应控制的组合： G ＝1.2 永久荷载效应控制的组合： ＝1.35 G G ＝1.0 对结构有利： Q ＝1.4 (2) 楼面活荷载分项系数 (3) 风荷载分项系数 Q ＝1.4 位移计算 以上各分项系数取值为1.0
二、楼板在自身平面内的刚性假 定
水平放置的楼板，在自身平面内的刚度很 大，可以视为刚度无限大； 平面外刚度很小，可以忽略 刚性楼板将各平面抗侧力结构连接在一起 共同承受水平荷载
高层楼板平面内刚度很大，几乎不变形，同层各构件 水平位移相同，框架结构的各片框架的水平力可以按照抗 侧刚度分配，剪力墙结构中各片剪力墙的水平力大致按照 等效刚度分配。 楼板平面外刚度不考虑，要满足楼板刚度无限大的计 算假定，楼面构造要保证楼板刚度无限大——现浇楼盖
——层间侧移
二、舒适度的验算：
高度超过150m的高层建筑 ，规范规定按10年一遇的风荷载 取值计算顺风向和横风向结构顶点最大加速度
结构顶点最大加速度值满足：
max max
§4.7罕遇地震作用下的薄弱层弹塑性变形验算
一、弹塑性变形验算范围 1、 下列结构应进行弹塑性变形验算： （1）8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，高大的单层钢筋 混凝土柱厂房的横向排架； （2）7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋 混凝土框架结构； （3）高度大于150m的钢结构； （4）甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土 结构和钢结构； （5）采用隔震和消能减震设计的结构。
（1）总水平荷载在各片平面抗侧 力结构间的分配按刚度和变形分 配 （2）计算每片平面抗侧力结构分 到的水平作用下的内力和位移
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§4.2
荷载效应和地震作用效应的组合
荷载效应： 指结构或构件在某种荷载作用下的结构的内力和位移。 荷载效应组合： 指在所有可能同时出现的诸荷载组合下，确定结构或构 件内产生的效应。其中最不利组合是指所有可能产生的荷载组 合中，对结构构件产生总效应为最不利的一组
一、结构分析的弹性假定
1、非抗震设计时（竖向和风） 2、抗震设计，多遇地震计算 计算的基本假定：高层建筑结构的内力和位移均按照弹性 方法计算，一般构件均采用弹性刚度，不必折减；一般不 考虑塑性变形影响。 非抗震设计：在竖向荷载和风荷载作用下，结构构件处于 弹性工作阶段 抗震设计：针对多遇地震作用，结构处于不裂的弹性阶段 注明：对于弹性计算内力较大的构件，截面配筋困难时， 可以考虑塑性重分布，大震不倒的要求主要靠构造措施保 证
满足：承载能力极限状态 正常使用极限状态
一、无地震作用效应组合时：
S G S GK Q Q S QK w w S wk
Q . w ——楼面活荷载组合值系数、风荷载组合值系数
永久荷载效应起控制作用时分别取值：0.7、0.0 可变荷载效应起控制作用时分别取值：1.0、0.6 0.7、 (0.9) 1.0 对书库、档案库、储藏室、通风机房、电梯机房
在自身平面内的刚度很大
平面外刚度很小， 可以忽略
平面外的刚度很 小，可忽略，
可平面内刚度很大，可以抵 抗在本身平面内的侧向力；而在平面外的刚度很小， 可忽略，即垂直该平面的方向不能抵抗侧向力 整个结构可分不同方向的平面抗侧力结构，共同抵 抗结构承受的水平荷载 水平放置的楼板，在自身平面内的刚度很大，可以 视为刚度无限大，平面外刚度很小，可以忽略；刚 性楼板将各平面抗侧力结构连接在一起共同承受水 平荷载