高层建筑结构体系与布置
高层建筑结构课件第2章(结构体系与结构布置)
六.截面尺寸初估（方案设计和初步设计时）
1.柱截面：
由轴压比控制
N c c f cbh
轴压比限值 P68表4.4
柱负荷面积 表4.4
单位面积荷载：框架、框-剪12～14kN/m2； 框架柱轴压比限值 剪力墙、筒体13～16
N Q S Qn
结1.1 构～ 体 系 系数 1.2
3.适用范围：适用于200m以下的超高层
代表作品及平面：
深圳国贸大厦
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五.结构体系（抗侧力体系）的选择
•建筑使用功能 •建筑平面
•建筑高度
•抗震等级 •地质条件 •施工技术 ……
用 途 住 宅 旅 馆 公 共
≤50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 框架 框架-剪力墙、框架
≥50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 筒体 框架-剪力墙、筒体
竖向抗侧力构件不连 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平 续 转换构件（梁、桁架等）向下传递 楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的 80％
五.设置变形缝的原则
1.设置原则：
1）尽量不设缝，而调整平面形状、尺寸和结构布置， 采取构造和施工措施。 2）设缝时，应形成独立的结构单元，保证足够的缝宽。
框架结构 框架—剪力墙结构、筒体结构 部分框支剪力墙结构 0.7 0.75 0.6
抗震等级
计算截面以上层数 一级 二级
三级 0.9 0.95 ---
0.8 0.85 0.7
2.梁截面：
由高跨比控制：P18表2.9
注意：梁高有减小的趋势。
抵抗温度应力 3.板厚： 加强顶层约束 提高抗风抗震 一般楼层：80-140 顶层现浇板：≥120，宜双层双向配筋 地下室顶板：≥160
高层建筑结构体系与布置原则
高层建筑结构体系与布置原则1. 高层建筑结构体系与布置原则1.1 结构体系选择高层建筑的结构体系选择应考虑建筑的高度、形状、荷载等因素。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、桁架结构、筒状结构等。
选择合适的结构体系可以提高建筑的安全性和经济性。
1.2 结构材料选择高层建筑的结构材料应具备足够的强度和刚度以承受荷载。
常见的结构材料包括钢结构、钢混凝土结构和钢木混凝土结构等。
在选择结构材料时还应考虑材料的可持续性和环保性。
1.3 布置原则高层建筑的布置应考虑结构的均匀性和对外界环境的适应性。
为了提高建筑的整体性能，应采用合理的布置原则，如底部加固、设计布局合理、选择合适的结构系统等。
1.4 开间控制高层建筑的开间控制是指建筑结构中跨度的控制。
合理的开间控制可以提高结构的抗震性能和整体刚度。
开间控制应根据具体的结构形式和荷载条件来确定。
1.5 端部处理高层建筑的端部处理是指建筑结构两端的处理方法。
端部处理应考虑结构的整体刚度和变形性能，采用合适的端部处理方法可以提高结构的抗震性能和稳定性。
1.6 楼层布置高层建筑的楼层布置应根据建筑的功能和使用需求进行合理的规划。
楼层布置应考虑结构的稳定性和对外界环境的适应性，合理确定楼层的数量和高度。
1.7 结构连接高层建筑的结构连接应采用合适的连接方式，确保连接的强度和稳定性。
常见的结构连接方式包括焊接、螺栓连接、预应力等。
1.8 结构维护高层建筑的结构维护是指在使用过程中对结构进行定期检查和维护的工作。
结构维护应根据结构的使用状况和维护需求，制定合理的维护计划和方法，确保结构的安全性和可靠性。
本文档涉及附件：附件1：高层建筑结构体系选择案例分析附件2：高层建筑结构材料选择流程图附件3：高层建筑布置原则实例展示法律名词及注释：1.高层建筑：按照国家标准规定的建筑高度在一定范围内的建筑物。
2.结构体系：指建筑结构的整体布局和组成形式。
3.结构材料：指用于构造建筑结构的材料，如钢材、混凝土等。
超高层建筑的结构体系
1 回顾我们对超高层的定义进行了总结，根据CTBUH的定义，将300米以上的建筑定位为超高层建筑（Supertall），将600m以上的建筑定位超级高层建筑（M egatall）。
我们将超高层建筑结构体系主要划分为筒体结构、束筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、巨型结构、连体结构和其它一些新型结构体系等。
图1 超高层结构的体系分类我们在上一篇中着重分享了筒体（框筒、支撑筒以及斜交网格筒体）结构体系的特点及案例，在本篇中主要着重分享关于束筒和筒中筒（框筒-核心筒、支撑筒-核心筒以及斜交网格筒-核心筒）结构体系的受力特点及案例。
2束筒结构(Bundled Tube)束筒可以认为是由一组筒体组成的结构，这些筒体由共用的内筒壁相互连接以形成一个多孔的多格筒体。
在这个筒体中，水平剪力主要由平行于水平荷载方向的腹板框架来承担，而倾覆力矩则主要由垂直于水平荷载方向的翼缘框架来承担。
并且，筒体的各个筒格可在不同的高度任意截断而不削弱结构的整体性。
各个筒格所形成的封闭筒体在建筑体型收进后，仍具有较好的抗扭性能。
图2 由半圆筒体和矩形筒体组成的束筒结构束筒是在框筒的基础上发展而来。
对于框筒结构，由于剪力滞后的负面影响，较大的平面尺寸中间位置的结构不能充分参与到结构抗侧中去，这也是限制框筒结构适用高度的一个主要原因。
如果利用框筒结构来设计更高的超高层建筑，可能需要采用更小的柱距来减小剪力滞后的不利影响，例如410m高的纽约世贸中心双子塔的柱距达到了惊人的1m左右，即使这么小的柱距依然呈现出明显的剪力滞后效应。
图3 世贸中心双子塔框筒的剪力滞后效应提出筒体结构体系的Fazlur博士在指导学生的论文时发现，如果利用通长的剪力墙将框筒长边一分为三时，由于隔板剪力墙的协同作用，大尺寸筒体的剪力滞后效应明显降低了，其抗侧刚度也可以得到大幅提升。
图4 束筒结构的原型如果横隔剪力墙可以有效降低长边的剪力滞后效应，那么对于大尺寸的框筒结构，在两个方向都引入横隔剪力墙，必然可以提高大尺寸框筒的整体空间作用。
《高层建筑结构设计》第2章_高层建筑结
际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面
风力的大小。 • 当风流经过建筑物时， 通常在迎风面产生压力（风荷
载体型系数用+表示），在侧风面及背风面产生吸力
（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， 如
右图所示， 迎风面的
风压力在建筑物的中
部最大， 侧风面和背
风面的风吸力在建筑
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
三、地震作用
2. 三水准抗震设计目标及一般计算原则
④ 一般计算原则
a) 一般情况下， 应至少在结构两个主轴方向分别考虑水平 地震作用计算；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度 大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震 作用。
b) 质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双 向水平地震作用下的扭转影响。其他情况，应计算单向 水平地震作用下的扭转影响。
周期应根据场地类别和设计地震分组按附表8.5 采用，
计算8、9 度罕遇地震作用时， 特征周期应增加0.05ｓ。
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
三、地震作用 4. 反应谱理论
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
4. 反应谱理论
附表8.4 水平地震影响系数最大值
② 当建筑结构的阻尼比不等于0.05时，地震影响系数曲线
的形状参数和阻尼比调整应符合下列要求：
a) 曲线水平段地震影响系数应取
。
b) 曲线下降段的衰减指数应按下式确定：
γ=0.9+(0.05 - ζ)/(0.3+6ζ)
式中 γ ——曲线下降段的衰减指数；ζ ——阻尼比。
高层结构选型与结构布置ppt课件.pptx
框架侧向变形
2.2.2 剪力墙结构体系
定义：房屋竖向承重结构全部由剪力墙组成。
剪力墙结构平面图
典型剪力墙结构平面布置
剪力墙结构特点
抗侧刚度大，侧移小 室内墙面平整 平面布置不灵活 结构自重大，地震作
我国最高的钢框架结构——北京长富宫，22层，94米
典型框架结构柱网平面布置
典型框架结构剖面示意图
框架结构特点
平面布置灵活，可形成较大的使用空间 施工简便，较经济 抗侧刚度小，侧移大 对支座不均匀沉降较为敏感
框架结构分类
按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和 装配整体式三种。
构的抗扭作用
2.2.4 筒体结构体系
定义：是指由一个或几个筒体作为竖向承重结构的 高层建筑结构体系
筒体结构平面图
筒中筒 多重筒
框架-核心筒 成束筒
特点 筒体结构
框筒-框架 是空间结构， 具有很大的
侧向刚度及
水平承载力，
并具有很好
的抗扭刚度。
目前世界最
高的100幢
高层建筑约
多筒体
有2/3采用 筒体结构。
由于它可以看作是由两级框 架组成，第一级为巨型框架，是 承载的主体；第二级是位于巨型 框架单元内的辅助框架（只承受 竖向荷载），也起承载作用。因 此，这种结构是具有两道抗震防 线的抗震结构，具有良好的抗震 性能。
小框架 巨型梁
巨型柱
上海证券交易所
2.2.6 各种结构体系的 最大适用高度和最大高宽比
平面布置
规则性
平面宜简单、规则 平面长度不宜过长 突出部分宜减小 凹角部分应采取加强措施
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。
高层建筑钢结构-第三章结构体系和布置
偏心支撑的工作性能
采用偏心支撑的主要目的是改变支撑斜杆与梁(耗能梁段) 的先后屈服顺序。 在罕遇地震时，一方面通过耗能梁段的非弹性变形进行 耗能，另一方面使耗能梁段的剪切屈服在先，从而保护 支撑斜杆不屈曲或屈曲在后。 耗能梁端在多遇地震下应保持弹性状态，在罕遇地震下 产生剪切屈服。 必须提高支撑斜杆的受压承载力，使其至少应为耗能梁 段达到屈服强度时相应支撑轴力的1.6倍。
i i
1
i
实例
北京长富宫中心
1.建筑概况
地下2层、地上25层，旅馆建筑，建于1987年。 高91m，层高3.3m，25.8×48m矩形平面，柱网8×9.8m。 外墙采用带面砖的预制混凝土挂板。
2.结构体系及主要计算结果
为钢框架体系，但在2层以下和地下室为钢骨混凝土 结构。 基本周期为3.6s，最大层间位移1/337，小于1/200 的限值。
偏心支撑框架结构 框架-偏心支撑结构（双体系）
框架-剪力墙板结构（也可以是双体系）
剪力墙板类型有：钢板剪力墙、开缝剪力墙和内藏钢板支撑剪力墙
开缝剪力墙的工作原理
内藏钢板支撑剪力墙
2) 框架-支撑结构的工作特点
框架—支撑体系是由框架体系演变来的，即在框架体 系中对部分框架柱之间设置竖向支撑，形成若干榀带 竖向支撑的支撑框架。
对应伸臂桁架的楼层位置，宜沿外框架周边设置腰桁架或 帽桁架，以使外框架的所有柱子能与内筒起到整体抗弯作 用。腰桁架的高度也与设备层的层高相同。
3.5 交错桁架体系(staggered truss
1) 结构构成
systems)
2) 受力特点
3.6 筒体结构(tube structures)
1) 筒体结构的分类 外筒体系 框架筒体 桁架筒体 筒中筒 成束筒
高层建筑结构体系
高层建筑结构体系一，框架结构体系与多层框架结构体系相似，高层建筑中框架结构体系也由，横向框架所组成，形成空间框架结构体系，以承受竖向荷载和水平力的作用。
优点：框架结构具有布置灵活，造型活泼等优点，容易满足建筑使用功能的要求，如会议厅，餐厅等。
框架结构可以具有较好的延性和抗震性能。
缺点：但框架结构构件断面尺寸较小，结构的抗侧刚度较小，水平位移大，在地震作用下容易由于大变形而引起非结构构件的损坏，因此其建设高度受到限制，一般在非地震区不宜超过60m，在地震区不宜超过50m。
二，剪力墙结构体系剪力墙结构是利用建筑物的外墙和永久性内墙的位置布置钢筋混凝土承重墙的结构，剪力墙既能承受竖向荷载，又能承受水平力。
一般来说，剪力墙的宽度和高度与整个房屋的宽度和高度相同，宽大十几米或更大，高达几十米以上。
而它的厚度侧很薄，一般为160——300mm，较厚的可达500mm。
剪力墙结构常被用于高层住宅和旅馆建筑中，因为这类建筑物的隔墙位置较为固定。
三，框架剪力墙结构框架剪力墙结构体系是由于框架和剪力墙共同作为承重结构的受力体系。
它克服了框架结构抗侧力刚度小的缺点，弥补了剪力墙结构开间过小的缺点，即可使建筑平面灵活布置，又能对常见的30层以下的高度建筑提供足够的抗侧刚度。
因而在实际工程中被广泛应用。
四，筒体结构筒体结构体系包括框筒结构，筒中筒结构，框架核心筒结构，多重筒结构和束筒结构等。
1，框筒结构框筒结构是由周边密集柱和高跨比很大的窗裙梁所组成的空腹筒结构。
为保证翼缘框架在抵抗侧向荷载中的作用。
以充分发挥筒的空间工作性能，一般要求墙面上窗洞面积不宜大于墙面总面积的50%，周边柱轴线间距为2.0——3.0m，不宜大于4.5m，窗裙梁截面高度一般为0.6——1.2m，截面宽度为0.3——0.5m，整个结构的高宽比宜大于3，结构平面的长宽比不宜大于2。
为减少楼盖结构的内力和绕度，中间往往要布置一些柱子，以承受楼面竖向荷载，如图2，筒中筒结构在高层建筑中，往往有一定数量的电梯间或楼梯间，及设备井道，这时可把电梯间，楼梯间及设备井道的墙布置成钢筋混凝土墙，它既可以承受竖向荷载，又可承受水平力作用。
高层建筑的结构体系
.
剪力墙结构体系
剪力墙即混凝土墙，能较好抵抗水平荷载。 在钢筋混凝土结构中，用实心的钢筋混凝土墙作为 抗侧力单元---剪力墙结构体系。我国《建筑抗震设 计规范》（GB50011-2001）称为抗震墙，也称其为 结构墙。
纯剪力墙结构中，剪力墙要承受房屋的竖向荷 载，所以，墙体的间距受到楼板跨度的影响，一般 为3～8m，适用于旅馆、住宅类较小开间的建筑。
1）具有必要的承载力、刚度和延性； 2）避免因局部破坏而导致整个结构破坏； 3）对可能的薄弱部位采取加强措施； 4）避免局部突变和扭转效应形成的薄弱部位； 5）宜具有多道抗震防线。
.
概念设计：根据理论与试验研究结果和工程经验 等形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构 的总体布置并确定细部构造的过程。
.
•
目前世界上最高的钢筋混凝土高层建筑是
朝鲜平壤市的柳京饭店，地面以上是101层，高
305.4m；芝加哥的水塔广场大厦（Water Plaza
Tower）位居其次，76层，262m高。
3、钢—钢筋混凝土组合结构
吸收了钢结构和混凝土结构两种结构的优
点，克服两种结构的缺点，根据工程需要，进
行不同方式组合。有以下几种组合方式：
主要承担竖向荷载。
.
高层建筑的基础结构：独立基础、条形基础、 筏形基础、箱形基础、桩基础等多种形式。
高层建筑应根据房屋高度、高宽比、抗震设 防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和 施工技术等因素选择适宜的结构体系。
.
常用结构体系分类
钢结构
框架筒体结构 组合筒体结构
剪力桁架
钢筋混凝土结构
框架结构 剪力墙结构 框架-剪力墙结构
高层建筑结构设计第2章 高层建筑结构体系和布置原则
4 变形缝的设置
在未采取措施的情况下，伸缩缝的间距不宜超出 表1—8的限制。当有充分依据、采取有效措施时， 表中的数值可以放宽。
高层建筑结构伸缩缝的最大间距 表1—8
注： ①框架—剪力墙的伸缩缝间距可根据结构具体布置取表中框架结构与 剪力墙结构之间的数值； ②当屋面无保温或隔热层措施、混凝土的收缩较大或室内结构因施工 外露时间较长时，伸缩缝间距应适当减少； ③位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构，伸缩缝的间 距宜适当减少。
多年的高层建筑结构设计和施工经验表明：高层建 筑结构宜调整平面形状、尺寸和结构布置，采取构造 和施工措施，尽量不设变形缝；当需要设缝时，则应 将高层建筑结构划分为独立的结构单元，并设置必要 的变形缝。
4 变形缝的设置
温度缝：防止结构因温度变化和混凝土干缩变形 产生裂缝（基础以上上部结构断开） 不设温度缝的措施： 1. 温度影响较大部位提高配筋率； 2. 加厚屋面隔热保温层，或架空通风屋面； 3. 顶层局部设温度缝后浇带；即高强度等级的混凝 土；主体混凝土浇注后两个月；贯通结构的横截 面；位置应为结构受力影响最小，且曲折延伸避 免全部钢筋同截面搭接 ；一般每隔30～40m设一 道，后浇带宽800～1000mm。
适用30层以上 。
长/宽<2，截面尺寸接近正方形、圆形、正多边 形较好。
4、筒体结构体系
（1）框筒结构：内筒承受 竖向荷载，外筒承受水平 荷载，柱距一般在3m以内， 框筒梁比较高，开洞面积 在60%以下 1931年102层帝国大厦： 钢框架－剪力墙体系，用 钢量2.06kN/m2 1972年110层世界贸易中心：筒中筒结构体系，用 钢量1.81kN/m2
1974年110层西尔斯大楼：钢成束筒结构体系，用 钢量1.61kN/m2
高层建筑结构体系与结构布置概述
高层建筑结构体系与结构布置概述1. 引言高层建筑作为城市的地标性建筑之一，在城市发展中起到了重要的作用。
其设计与施工需要特别关注结构体系与结构布置，以确保建筑的稳定性和安全性。
本文将对高层建筑结构体系与结构布置进行概述，以便了解高层建筑结构设计的基本原理和方法。
2. 高层建筑结构体系概述高层建筑结构体系是指建筑物整体结构的组成方式和布置方式。
常见的高层建筑结构体系有框架结构、框剪结构、筒状结构和塔式结构等。
下面将对各种高层建筑结构体系进行简要介绍。
2.1 框架结构框架结构是一种常见的高层建筑结构体系，其特点是在垂直方向上由多层楼板和柱连接形成一个框架。
框架结构通常采用钢结构或混凝土结构。
在地震和风荷载下，框架结构通过柱和墙的竖向作用力将水平荷载传递到地基，具有较好的抗震性能和承载能力。
2.2 框剪结构框剪结构是在框架结构的基础上增加了剪力墙，以提高结构的抗震性能。
剪力墙通过对结构的水平荷载进行吸能和分散，减小了结构的位移和应力，提高了结构的稳定性。
框剪结构适用于高层建筑的抗震设计，并广泛应用于地震活跃地区。
2.3 筒状结构筒状结构是指通过设置筒状墙体或筒状柱体来构成建筑物的结构体系。
筒状结构具有较好的抗震性能和刚度，能够有效降低结构的位移和应力，对于高层建筑的抗震设计具有重要作用。
筒状结构还可以提供大空间的使用，减少结构支撑点的数量，提高建筑物的使用效率。
2.4 塔式结构塔式结构是一种利用塔式柱或塔式墙来支撑建筑物的结构体系。
塔式结构通常应用于超高层建筑的设计中，具有较高的抗风性能和抗震性能。
塔式结构的设计需要考虑结构的刚度和稳定性，并且对结构材料和施工工艺有较高要求。
3. 高层建筑结构布置概述高层建筑结构布置是指将各种结构体系按照一定的原则和要求进行合理布置。
结构布置不仅要考虑建筑的稳定性和安全性，还要考虑建筑的经济性和可行性。
下面将介绍几种常见的结构布置方法。
3.1 中心布置中心布置是指将结构的重心和承载力集中在建筑物的中心部位。
高层建筑的四大结构体系
高层建筑的四大结构体系目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。
一、框架结构体系：框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。
由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。
一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，使用较方便。
钢筋混凝土框架按施工方法的不同。
又可分为：①梁、板、柱全部现场浇筑的全现浇框架；②楼板预制，梁、柱现场浇筑的部分现浇框架；③梁、板预制，柱现场浇筑的半装配式框架；④梁、板、柱全部预制的全装配式框架。
优点：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。
缺点：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。
适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。
由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
二、剪力墙结构体系在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分隔构件。
优点：由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。
历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。
缺点：剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。
抗侧力结构与布置
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四、结构总体布置
竖向规则建筑要求： 当结构上部楼层收进部位到室外地面的高度H1与房屋高度H之比大于0.2 时，上部楼层收进后的水平尺寸B1不宜小于下部楼层水平尺寸B的 0.75 倍。 下部楼层的水平尺寸B不宜小于上部楼层水平尺寸B1的 0.9倍,且水平外 挑尺寸a不宜大于4m。
主要的抗侧力构件，框架承担竖向荷载，提供较大的空 间，既具有框架结构布置灵活、方便使用的特点，又有 较大的刚度和较强的抗震能力。
优点：
受力合理，各层层间变形均匀，可形成较大使用空间。
适用范围：
10~25层各类公共建筑。框架-筒体可到30—40层
3、框架--剪力墙结构体系
在侧向荷载作用下的框架-剪力墙 变形
4、筒体结构体系
筒体结构：
一个或多个筒体来抵抗水
平力的结构
筒体的构成：
剪力墙组成空间薄壁筒体
框架柱形成密柱框筒
特点：
空间抗刚度,抗扭性很好
适用30层以上 长/宽<2，截面尺寸接近
正方形、圆形、正多边形 较好
4、筒体结构体系
分类
框筒结构 桁架筒结构 框架—筒体结构 筒中筒结构 多筒结构
第 2章抗侧力结构与布置
一、高层建筑的结构体系
（1）结构体系 －－结构抵抗外部作用的构件 组成方式 （2）高层建筑的基本的抗侧力单元
框架
剪力墙
筒体
剪 力 墙 结 构 体 系
框架体系（含板柱体系） 剪力墙体系 全落地剪力墙体系 部分框支剪力墙体系
现代高层建筑
结构体系分类
框架－剪力墙体系（含框架－筒体体系） 框筒体系 筒体体系 其他结构 筒中筒体系 多筒体系
高层建筑结构体系及布置原则
高层建筑结构体系及布置原则随着城市化进程的加速，高层建筑如雨后春笋般在城市中崛起。
高层建筑不仅是城市现代化的象征，更承载着人们对高效、舒适生活和工作环境的需求。
而要确保高层建筑的安全、稳定和功能性，合理的结构体系选择及布置原则至关重要。
一、高层建筑结构体系1、框架结构体系框架结构是由梁和柱组成的框架来承受竖向和水平荷载的结构体系。
这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，可形成较大的空间，便于建筑功能的灵活划分。
然而，其侧向刚度较小，在水平荷载作用下，侧向位移较大，因此一般适用于层数较少、高度较低的高层建筑。
2、剪力墙结构体系剪力墙结构是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构。
剪力墙的侧向刚度大，在水平荷载作用下，侧向位移小，能够有效地抵抗风荷载和地震作用。
但剪力墙结构的建筑平面布置不够灵活，难以形成较大的空间。
3、框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构的结合，它既具有框架结构平面布置灵活的优点，又具有剪力墙结构侧向刚度大的优点。
在框架剪力墙结构中，框架主要承受竖向荷载，剪力墙主要承受水平荷载。
这种结构体系适用于层数较多、高度较高的高层建筑。
4、筒体结构体系筒体结构包括框筒结构、筒中筒结构和束筒结构等。
筒体结构的空间受力性能好，具有很大的侧向刚度和抗扭刚度，能够有效地抵抗水平荷载。
框筒结构是由周边密集的框架柱和深梁形成的筒体；筒中筒结构是由外筒和内筒组成，外筒一般为框筒，内筒可以是剪力墙筒或框架筒；束筒结构是由若干个筒体组合在一起形成的结构。
筒体结构适用于高度很高的高层建筑。
5、巨型结构体系巨型结构是由大型构件（巨型梁、巨型柱和巨型支撑）组成的主结构与常规结构构件组成的次结构共同工作的一种结构体系。
巨型结构具有很大的承载能力和侧向刚度，能够适应复杂的建筑造型和功能要求。
二、高层建筑结构布置原则1、结构平面布置（1）平面形状宜简单、规则，尽量避免过大的外伸、内收或不对称。
这样可以减少水平荷载作用下结构的扭转效应。
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第一章绪论学习要求：1．了解高层建筑的定义2．了解高层建筑的特点3．了解国内外高层建筑发展概况及趋势要点、难点分析：学习高层建筑的特点时注意从其建筑功能和结构受力两方面来了解，尤其注意水平力的作用的影响。
第二章高层建筑结构体系与布置学习要求：1．熟悉高层建筑常用的各类结构体系的优缺点和变形特点以及适用范围；2．了解水平力对结构内力及变形影响；3．了解结构总体布置的原则及需要考虑的问题；4．了解各种结构缝的处理及地基基础选型等；5．了解各类楼盖结构形式及适用范围。
要点、难点分析一、高层建筑常用的各类结构体系的优缺点和变形特点以及适用范围。
目前国内的高层建筑结构以钢筋混凝土结构为主，其结构体系主要有：框架结构、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构(筒体)体系、筒体结构和巨型结构等。
在学习过程中，注意从各个结构体系的概念、优缺点、受力变形特点及适用范围几方面来考虑；主要掌握框架结构体系、剪力墙结构体系和框架—剪力墙结构(筒体)体系1、框架结构概念：框架由杆件——梁、柱所组成的结构；优点：框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，使用比较方便；缺点：由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制；变形特点：剪切型变形，即层间侧移随着层数的增加而减小；适用范围：框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。
在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m以下。
2、剪力墙结构体系概念：利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。
优点：现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足；缺点：主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。
此外，结构自重往往也较大。
变形特点：当剪力墙的高宽比较大时，是一个受弯为主的悬臂墙，侧向变形是弯曲型，即层间侧移随着层数的增加而增大。
适用范围：剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。
因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑。
3、框架—剪力墙结构(框架—筒体结构)体系概念：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，就组成了框架—剪力墙结构体系。
如果把剪力墙布置成筒体，又可称为框架—简体结构体系。
优点：综合了框架结构和剪力墙结构的优点，避开两种结构的缺点，应用较广。
受力特点：框架—剪力墙(筒体)结构中，由于剪力墙刚度大，剪力墙将承受大部分水平力(有时可达80一90％)，是抗侧力的主体，整个结构的侧向刚度大大提高．框架则承担竖向荷载，提供了较大的使用空间，同时也承担少部分水平力。
变形特点：框架本身在水平荷载作用下呈剪切型变形，剪力墙则呈弯曲型变形。
当两者通过楼板协同工作，共同抵抗水平荷载时；侧向变形将呈弯剪型。
其上下各层层间变形趋于均匀，并减小了顶点侧移。
同时，框架各层层剪力趋于均匀，各层梁柱截面尺寸和配筋也趋于均匀。
适用范围：框架—剪力墙(筒体)结构比框架结构的刚度和承载能力都大大提高了,在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件(隔墙及外墙)的损坏，这样无论在非地震区还是地震区，这种结构型式都可用来建造较高的高层建筑，目前在我国得到广泛的应用。
4．筒体结构单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。
平面剪力墙组成空间薄壁筒体，即为实腹筒；框架通过减小肢距，形成空间密柱框筒，即框筒；筒壁若用空间桁架组成，则形成桁筒。
实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架—筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现，感兴趣的同学可以查阅相关参考书学习。
5．巨型结构。
巨型结构一般由两级结构组成。
第一级结构超越楼层划分，形成跨若干楼层的巨梁、巨柱(超级框架)或巨型衍架杆件(超级衍架)，以这巨型结构来承受水平力和竖向荷载，楼面作为第二级结构，只承受竖向荷载并将荷载所产生的内力传递到第一级结构上。
常见的巨型结构有巨型框架结构和巨型桁架结构。
不同的结构体系所具有的强度和刚度是不一样的，因而它们适合应用的高度也不同。
一般说来，框架结构适用于高度低，层数少，设防烈度低的情况；框架—剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求；在层数很多或设防烈度要求很高时，可用筒体结构。
二、结构总体布置及变形缝在进行结构总体布置时，在遵循结构布置原则的前提下，还应根据相关规范的要求，考虑各类结构缝的布置或处理。
结构的平面布置必须有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，受力明确，传力途径清楚；平面形状宜简单、规则、对称、尽量避免过大的外伸、内收，以减少地震层害的影响。
一般从控制结构高宽比，结构平面形状和结构竖向布置等方面来考虑，另外要考虑缝的设置。
这部分的内容在教材中有比较详细的论述，但在学习过程中一定要把握是结构布置，而不是建筑布置。
关于温度缝、沉降缝、防震缝的设置，要注意设缝的原则是尽量少设缝或不设缝。
在缝的设置的学习中注意掌握以下几个方面：1）在什么情况下要考虑设缝；2）设缝要遵循哪些原则；3）如果不设缝，如何消除由结构不对称、高差和温差引起的不良影响。
三、楼盖结构的布置常见的楼盖结构体系有梁板式楼盖、密肋楼盖、无梁楼盖、非预应力平板、预应力平板、等在学习中注意各类楼板的结构布置，优缺点和适用范围。
四、基础埋置深度及基础型式高层建筑高度大、重量大，在水平力作用下有较大的倾覆力矩及剪力，因此对基础及地基的要求也较高：要求有承载力较大的、沉降量较小的、稳定的地基；有稳定的、刚度大而变形小的基础；要防止倾覆和滑移，也要尽量避免由地基不均匀沉降引起的倾斜。
与低层和多层建筑相比，高层建筑的基础埋深应当大一些。
在《高层规程》中对基础埋深作了详细的规定。
在高层建筑中常采用基础有箱形基础、筏形基础和桩基。
如果天然地基可以满足承载力及沉降差限制的要求，选择天然地基比较经济。
在基础选择时，也要主要各类基础的特点和适用范围，同时要考虑建筑的功能要求和地基条件，例如是否有地下室，是否为软弱地基等。
五、结构方案的确定通过以上各部分的学习，在确定建筑方案后，要确定结构方案需考虑以下几个方面：1）抗侧力结构体系的选择，根据建筑高度、功能要求和各结构体系的适用范围选择出较经济合理的抗侧力结构体系；2）初步确定结构的平面布置和立面布置；3）选择合适的楼盖体系；4）确定基础埋深和基础型式；5）初估结构构件的截面尺寸。
一般结构的方案确定需要反复考虑，协调建筑和结构之间、结构各部分之间的关系，并且要传力明确，经济合理，因而在高层建筑结构设计中要对结构方案的确定给予足够的重视。
第三章 荷载作用与结构设计原则学习要求：1．掌握高层结构总风荷载和局部风荷载的计算；2．掌握用反应谱法计算等效地震作用的方法； 3．学会用实用方法计算结构的自振周期；4．了解结构简化计算的原则；了解质量中心和刚度中心的概念； 5．掌握荷载效应组合的原则与方法。
要点、难点分析：一、单位面积上风荷载的计算要掌握风荷载标准值的计算公式及式中各参数的含义和取值式中的体型系数u s ，风压高度系数u z 和风振系数βz 在学习中可能会出现问题，现说明如下：体型系数表中的正号表示作用在该建筑表面上的风荷载为压力，即力的作用方向指向作用表面，负号表示作用在该建筑表面上的风荷载为吸力，即力的作用方向远离作用表面。
风压高度系数u z 主要反映风速随高度变化的特点，具体值已在《荷载规范》或相关教材中给出，要注意采用2002版的新规范，指定教材仍采用的是89版的规范。
对风振系数βz 的理解主要要清楚风作用在结构上时对结构产生了动力效应，但在一般情况中，为简化计算，将其等效为静力作用，但考虑动力影响，在风荷载计算时引入风振系数。
二、高层结构总风荷载的计算要学会使用该公式计算结构的总风荷载，注意由该式计算的W Z 为沿高度变化的线荷载，方向与风作用方向一致，注意式中体型系数的取值，夹角αi 为各表面法线与风作用方向的夹角，该角度为矢量。
例题1：图示为一高层剪力墙结构平面外轮廓图，该地区标准风压0.3kN/m2，B 类粗糙度，各层层高均为3m ，共30层，试求第20层的总风荷载值（假定其基本周期计算公式为 T=0.06N ，N 为层数）。
（15分）ωμμβωs z z k =)cos cos cos (2221110n n sn s s z Z a B a B a B w W μμμβμ+⋅⋅⋅++=解：基本风压：对C 类粗糙度，高度为60m 处的风压高度系数为1.77因结构总高为90m ，T=0.06N ＝1.8，020=T w ,查表的44.1=ξ，v=0.49所以因此第九层的总风荷载为（9分） 注意上式中α1为迎风面与风作用方向的夹角，为0度，α2为背风面与风作用方向的夹角，为180度，所以其余弦值为－1，背风面的体型系数为－0.5，因而括号中的两项相加。
三、地震作用的计算高层建筑结构的抗震设计更加重要，因而大家应该重视地震作用的计算。
由于在抗震结构设计中，已经将地震作用的计算作为重点进行了学习，在此不再冗述，考试也不作要求，但大家必须掌握底部剪力法和振型分解反应谱法。
四、荷载效应组合荷载效应组合中大家要注意两点——控制截面的概念、抗震组合及非抗震组合时恒载活载的分项系数和组合系数的取值。
第四章 框架结构设计学习要求：1. 掌握框架结构设计的全过程，包括计算简图的确定、竖向荷载作用下的内力计算、水平荷载作用下的内力计算、框架结构的内力组合以及框架梁、柱和框架节点的设计。
2. 了解框架在竖向荷载作用下的内力计算方法——分层法3. 重点掌握用反弯点法、D 值法计算框架结构内力及位移；并理解这两种方法的区别及应用范围。
4. 掌握框架柱和框架梁的截面设计，了解框架节点的设计过程要点、难点分析：KNh a B a B w W s s z Z 28.783)305.0308.0(3.077.126.1)cos cos (2221110=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⨯+=μμβμ20/3.0m KN =ω77.1=z μ本章是这门课重点掌握的内容，为了让大家便于理解和掌握框架结构设计的全过程，现将其设计步骤总结如下：1）根据建筑设计进行结构布置，结构布置时注意第一章介绍的结构布置原则；2）选取恰当的平面框架作为计算单元，并由此得到计算简图，注意计算简图为平面刚架；3）计算该刚架上所作用的恒载、活载、风荷载和地震作用，方法见第三章；4）用分层法或弯矩分配法对框架在竖向荷载作用下的内力进行计算；框架结构的内力组合以及框架梁、柱和框架节点的设计。
5）用反弯点法或D值法对框架在水平荷载作用下的内力进行计算，并进行变形验算；6）对控制截面的内力值按荷载效应组合方式进行组合；7）用在混凝土结构基本理论中所学的知识，并结合框架梁柱节点的构造要求对各构件进行截面配筋设计。