第4章 高层建筑结构的总体布置
高层建筑的结构设计
浅析高层建筑的结构设计摘要：建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量日渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越复杂，高层建筑结构设计也成为建筑结构工程设计工作的难点与重点。
高层建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计，在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程。
关键词：结构设计 ,高层建筑, 概念abstract: building type and function more and more complicated, the number of high-rise building increasing, the structure of the high-rise building system is also more and more complex, designing high-rise building structure engineering design has become difficult and key. high-rise building structure design is in high-rise building characteristics of the structure design, and to meet safety, applicable, durable, economic and feasible construction, at the request of the provisions of the relevant design according to the standard of building structures overall layout, technical and economic analysis, calculation, structure and drawing work, and seek optimization process.keywords: structure design, high buildings, the concept中图分类号：tu318 文献标识码：a文章编号：高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大，而建筑结构设计方面的变化也越来越多，很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。
高层建筑的结构体系ppt课件
B、构造的优缺陷： 优点 ：
①建筑平面布置灵敏，分隔方便； ②施工简便，设计合理时构造有较好的塑性变形才干； ③外墙采用轻质填充资料时，构造自重小。
缺陷：侧向刚度小，抵抗侧向变形才干差。限制了 框架构造的建造高度。
C、构造的位移特征： 框架构造在程度力作用下的受力变形特点：侧 移两部分组成：梁柱弯曲变形产生的侧移和柱轴向变 形产生的。 程度荷载作用下，框架梁柱中的内力有弯矩、剪 力和轴力，在弯矩作用下，梁柱发生弯曲，且有反弯 点，梁柱弯曲引起框架的整体侧向位移。框架构造下 部的梁柱内力大，层间变形大，愈到上部层间变形愈 小，框架的整体变形呈现剪切型。
剪力墙间距〔m〕(取较小值)
表2－1
抗震设防烈度
楼、屋盖类 型
非抗震设计
6度、7度
8度
9度
现浇
5.0B，60
4.0B，50
3.0B，40
2.0B，30
装配整体
3.5B，50
3.0B，40
2.5B，30
－
注：1.B为楼面宽度，单位为“m〞； 2.现浇层厚度大于60mm的叠合楼板可以作为现浇板思索。
框架－剪力墙构造体系中，剪 力墙布置应留意以下几点：〔分散、 均匀、对称、上下贯穿、带翼缘〕
筒体构造
巨型框架构造
框架-筒体 构造
筒中筒构造 成束筒构造
2.2.3 高层建筑竖向承重构造的 选型 •1、框竖架向构造承体重系构造的类型及特点
• 剪力墙构造体系 • 框架－剪力墙〔框架－筒体〕构造体系 • 筒中筒构造体系 • 多筒体系——成束筒和巨型框架
• 框架构造体系
A、构造构成 框架：梁和柱刚结而成的平面构造体系。框 架接受构造的竖向和程度作用，称为框架构造体 系。从施工方面看，可以是整表达浇也可以是装 配式或装配整体式。
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。
高层建筑结构的受力特征和结构的概念设计
钢柱，用
钢
量
0.7kN/m2
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上海 金贸 大厦
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高层建筑的结构体系
筒体结构的布置原则：减少剪力滞后 密柱深梁：柱中距为1.2m～3.0m，横梁跨高比为
2.5～4 长宽比不宜大<2，接近正方形较好 高宽比宜大，以利于空间作用发挥，高宽比>3，
高度不宜低于60m 选择合适的楼板体系，楼板具有足够的刚度
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高层建筑的结构体系
4、筒体结构 （空间受力体系）
• 一个或多个筒体来抵抗水平力的结构为
筒体结构（筒体由剪力墙组成空间薄壁 筒体或框架柱形成密柱框筒）
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高层建筑的结构体系
4、筒体结构 （空间受力体系）
（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
(2)、竖向荷载一般为定值（除了需考虑竖向地震作用外），水平荷载 （风、地震）均为不确定的因素，且随很多因素（时间、地点、结 构动力特性、周边环境等）变化有较大幅度的变化。
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高层建筑的特点
2、竖向构件的轴向变形不容忽视
(1)、对连续梁弯矩的影响
中柱、边柱轴向应力不同引起压缩变形的差 异
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高层建筑的结构体系
3、框架—剪力墙（筒体）结构
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高层建筑的结构体系
（1）剪力墙数量
• 以满足位移限制为依据设置剪力墙数量
（2）剪力墙的布置及间距
• 宜分散不宜集中 • 满足建筑使用要求和结构刚度的要求 • 纵横向剪力墙布置均应满足要求 • 布置应均匀、对称、周边，使刚度中心和质量中心尽量接
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。
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。
探究高层建筑结构的特点及总体布置方法
探究高层建筑结构的特点及总体布置方法作者：苏茂琦来源：《现代装饰·理论》2013年第06期文章提出了低碳节能方面的建筑设计相关策略，主张以紧凑集约型建筑设计策略和结合自然型建筑设计策略以及节能型建筑设计策略为主要的策略手段，并且从中穿插全寿命周期型建筑设计策略和智能型建筑设计策略以及可适应型建筑设计策略等来提高建筑技术水平，从而适应以低碳经济为主的时代要求。
在高层建筑结构设计中，合理地进行结构布置是非常重要的。
本文介绍高层建筑混凝土结构设计的特点，论述了总体布置的方法。
高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计时，不同的结构体系，关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、施工技术的要求和投资造价的高低等。
其主要特点有：1. 水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。
而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。
因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。
另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
2. 侧移成为控制指标与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。
随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比。
3. 减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。
从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意味着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数。
地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。
结构总体布置在高层建筑结构初步设计阶段，除了应根据房屋高度选择合理的结构体系外，尚应综合考虑房屋的使用要求、建筑美观、结构合理以及便于施工等因素，对结构平面和结构竖向进行合理的总体布置。
结构总体布置的一般原则
1-3 结构总体布置的一般原则百度上找的资料(2006-01-29 10:32:45)转载在高层建筑结构设计中，不仅要根据结构高度，还应根据是否抗震设防及设防烈度等因素选择合理的结构体系。
当结构体系确定后，结构总体布置应当密切结合建筑设计进行，使建筑物具有良好的造型和合理的传力路线。
因此，结构体系受力性能与技术经济指标能否做到先进合理，与结构布置密切相关。
理论与实践均表明，一个先进而合理的设计，不能仅依靠力学分析来解决。
因为对于较复杂的高层建筑，某些部位无法用解析方法精确计算；特别是在地震区，地震作用的影响因素很多，要求精确计算是不可能的。
因此，不能仅仅依赖于计算设计”，还要正确运用概念设计”。
概念设计”是指对一些难以做出精确计算分析，或在某些规程中难以具体规定的问题，应该由设计人员运用概念进行判断和分析，以便采取相应的措施，做到比较合理地进行结构设计。
概念设计要求设计人员应具有多学科知识和实践经验，在设计中处处都要带着清晰的概念和正确的理解去处理理论和构造问题。
以下论述的诸方面均须用概念设计的方法加以正确处理。
一、结构平面布置高层建筑的开间、进深尺寸和选用的构件类型应符合建筑模数，以利于建筑工业化。
在一个独立的结构单元内，宜使结构平面形状和刚度均匀对称。
需要抗震设防的高层建筑，其平面布置应符合下列要求：1.平面宜简单、规则、对称、减少偏心；2.平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过长，值宜满足教材表1-3的要求；3.不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。
二、结构竖向布置高层建筑中控制侧向位移常常成为结构设计的主要控制因素。
而且随着高度增加，倾覆力矩也相应迅速增大。
因此，高层建筑的高宽比不宜过大。
一般将高宽比控制在5〜6以下，是指建筑物地面到檐口高度，是指建筑物平面的短方向总宽。
当设防烈度在8度以上时，限制应更严格一些。
高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收，这些应遵循《高层规程》中的具体规定。
高层建筑部分框支剪力墙结构布置方法
高层建筑部分框支剪力墙结构布置方法高层建筑的结构设计是现代建筑技术的重要标志，其结构类型和布置方法在建筑的强度、稳定性、经济性等方面起着至关重要的作用。
其中，框支剪力墙结构是当前建筑结构设计中广泛应用的一种方法，其优良的受力性能和适应性能使之成为高层建筑结构设计中的佼佼者。
框支剪力墙结构的布置方法是建立在框架结构的基础上，其核心是墙体结构的布置。
具体而言，高层建筑框支剪力墙结构的墙体一般分为外墙、内墙和隔墙三种类型。
外墙是建筑的外立面，需要考虑视觉效果和采光等因素，在布置上在尽可能的减少墙体厚度的前提下，要保持一定的强度和刚度。
内墙一般是室内隔断墙，需要兼顾隔声、隔热等因素，其厚度一般较小。
隔墙是用于分隔不同功能区域的，其布置一般和内墙相似。
框支剪力墙结构的墙体布置需要考虑许多因素。
首先，它需要根据建筑的不同功能和重要性来进行合理的布置，以保证建筑的稳定性和安全性。
其次，需要根据墙的位置和面积确定墙的材料选用，以及需要的承载能力和刚度等因素。
同时，还需要考虑墙面的装修和防火隔离等问题。
在框支剪力墙结构中，墙体的布置和连接也是至关重要的。
如何增强墙体连接和支撑，防止结构破坏和坍塌，是整个结构设计和施工阶段的重中之重。
因此，在墙体布置时，需要考虑墙与桥架的连接方式和墙体的角部设计，以确保墙体能够承担好力学的作用，同时还能够满足建筑的外观效果和美观性。
除了墙体的布置和连接问题，框支剪力墙结构的另一个关键问题是框架结构的选用。
框架结构需要根据建筑的使用性质、高度、输电线路等因素综合考虑。
在框架结构的选用和布置上，需要注意三个方面：首先，需要追求更为严谨的计算和设计方法，以确保框架结构的稳定性和安全性。
其次，需要考虑框架结构的材料和质量，选用合适的质量和规格的建材。
最后，需要注重建筑的外观效果和采光效果，使框架结构与墙体结构相协调。
总体来说，高层建筑框支剪力墙结构的布置方法需要综合考虑许多因素。
在建筑结构设计过程中，需要注重从理论上和实践上精确、合理地计算和设计，以使成品建筑的稳定性和安全性得到充分的保证。
高层建筑结构设计教案
高层建筑结构设计教案目录第一章：高层建筑结构体系及布置 (2)§1-1 概述 (2)§1-2 高层建筑的结构体系 (7)§1-3 结构总体布置原则 (9)第二章：荷载及设计要求 (12)§2-1 风荷载 (12)§2-2 地震作用 (13)§2-3 荷载效应组合及设计要求 (14)第三章：框架结构的内力和位移计算 (15)§3-1 框架结构在竖向荷载作用下的近似计算—分层法 (15)§3-2 框架结构在水平荷载作用下的近似计算（一）—反弯点法 (16)§3-3 框架结构在水平荷载作用下的近似计算（二）—改进反弯点（D值）法 (17)§3-4 框架在水平荷载作用下侧移的近似计算 (18)第四章：剪力墙结构的内力和位移计算 (20)§4-1 剪力墙结构的计算方法 (20)§4-2 整体墙的计算 (22)§4-3 双肢墙的计算 (23)§4-4 关于墙肢剪切变形和轴向变形的影响以及各类剪力墙划分判别式的讨论 (24)§4-5 小开口整体墙的计算 (29)§4-6 多肢墙和壁式框架的近似计算 (30)第五章：框架—剪力墙结构的内力和位移计算 (30)§5-1 框架—剪力墙的协同工作 (30)§5-2 总框架的剪切刚度 (31)§5-3 框—剪结构铰结体系在水平荷载下的计算 (32)§5-4 框—剪结构刚结体系在水平荷载下的计算 (33)§5-5 框架—剪力墙的受力特征及计算方法应用条件的说明 (36)§5-6 结构扭转的近似计算 (36)第六章：框架截面设计及构造 (36)§6-1 框架延性设计的概念 (36)§6-2 框架截面的设计内力 (37)§6-3 框架梁设计 (39)§6-4 框架柱设计 (42)§6-5 框架节点区抗震设计 (47)第七章：剪力墙截面设计及构造 (49)§7-1 墙肢截面承载力计算 (49)§7-2 连梁的设计 (53)第一章高层建筑结构体系及布置本章重点：①高层结构体系的受力特点；②高层结构体系的种类及应用范围；③高层结构体系的总体布置原则。
建筑结构抗震设计课后习题答案
建筑结构抗震设计课后习题答案《建筑结构抗震设计》课后习题解答第1章绪论1、震级和烈度有什么区别和联系？震级是表示地震大小的一种度量，只跟地震释放能量的多少有关，而烈度则表示某一区域的地表和建筑物受一次地震影响的平均强烈的程度。
烈度不仅跟震级有关，同时还跟震源深度、距离震中的远近以及地震波通过的介质条件等多种因素有关。
一次地震只有一个震级，但不同的地点有不同的烈度。
2.如何考虑不同类型建筑的抗震设防？规范将建筑物按其用途分为四类：甲类（特殊设防类）、乙类（重点设防类）、丙类（标准设防类）、丁类（适度设防类）。
1 ）标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及生命安全的严重破坏的抗震设防目标。
2 ）重点设防类，应按高于本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
同时，应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
3 ）特殊设防类，应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施；但抗震设防烈度为9度时应按比9度更高的要求采取抗震措施。
同时，应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。
4 ）适度设防类，允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低其抗震措施，但抗震设防烈度为6度时不应降低。
一般情况下，仍应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
3.怎样理解小震、中震与大震？小震就是发生机会较多的地震，50年年限，被超越概率为63.2%；中震，10%；大震是罕遇的地震，2%。
4、概念设计、抗震计算、构造措施三者之间的关系？建筑抗震设计包括三个层次：概念设计、抗震计算、构造措施。
概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则；抗震计算为建筑抗震设计提供定量手段；构造措施则可以在保证结构整体性、加强局部薄弱环节等意义上保证抗震计算结果的有效性。
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。
高层建筑结构总体布置方法及原则
高层建筑结构总体布置方法及原则摘要：文章介绍了高层建筑结构体系的总体布置原则，对建筑体型、结构平面、结构竖向布置、变形缝设置及楼盖结构等设计要求进行分析，提出了水平位移限制和舒适度要求，强调高层建筑抗震设计的重要性。
关键词：高层建筑；水平位移；抗震设计高层建筑在初步设计阶段时，应综合考虑使用要求、建筑美观、结构合理及施工方便等因素。
高层建筑承受的竖向荷载较大，同时还承受控制作用水平力，因此，结构布置的合理性对高层结构的经济性及施工合理性影响较大。
因此，高层建筑结构设计应注重概念设计、重视结构选型与建筑平面、立面布置的规律性，选择最佳结构体系，加强构造措施以保证建筑结构的整体性，使整个结构具有必要的承载力、刚度和变形能力。
因此，高层建筑结构总布置工作中应遵循以下的原则：一、选择有利的场地高层建筑的基础设计，应综合分析考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求，确保建筑物不致发生过量沉降或倾斜，满足建筑物正常使用要求，尽量避开不利地形。
同时，应注意与相邻建筑的相互影响，了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高，确保施工安全。
高层建筑首先应选择有利（稳定基岩、坚硬土、开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等）的场地，避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利的地段时，应采取可靠措施，使建筑物在地震时不致由于地基失稳而被破坏，或者产生过量下沉或倾斜。
二、选择合理的基础形式高层建筑应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。
宜采用筏形基础，必要时可采用选用箱形基础。
当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁基础或其他基础形式。
当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可采用桩基础或复合地基。
一般情况下，高层框架结构多采用条形基础、筏板基础或柱下独立承台基础。
高层框一剪结构多采用筏板基础或柱下独立承台基础、剪力墙部位采用条形承台基础。
房屋建筑学第四章建筑体型和立面设计
落成时间：1923年
（3）利用形象变化突出主体
在建筑造型上运用圆形、折线形或比较复杂的轮廊线 都可取得突出主体、控制全局的效果。
上海大剧院
1998年
整幢建筑物晶莹、透明、 典雅、壮观，其屋顶的 天空展开，象征着上海 对世界文化艺术的热情 追求，建筑平面采用中 国传统环绕观众厅、舞 台组合成"＃"字型，充 满活力和梦幻，反映了 四个世纪以来的剧院建 设形象。
建筑不仅要满足人们生产、生活等物质功能的要 求，而且要满足人们精神文化方面的要求，为此， 不仅要有实用属性，同时也要给人以美的感受。 建筑美观主要是通过内部空间及外部造型的艺术 处理来体现，同时也涉及到建筑的群体空间布局， 而其中建筑的外观形象经常地、广泛地被人们所 接触，对人的精神感受上产生的影响尤其深刻。 轻巧、幽雅、通透的———园林建筑 雄伟、庄严、肃穆的——纪念性建筑 朴素、亲切、宁静的——居住建筑 简洁、完整、挺拔的——高层公共建筑
国家大剧院
流 水 别 墅
第一节 建筑体型和立面设计的要求
4.1.1、反映建筑功能要求和建筑个性特征
不同功能要求的建筑类型具有不同的内部空间组合特 点，房屋的外部形象也应相应地表现出这些建筑类型 的特征。
住宅：房小人少，浅 进深，小窗小入口， 多阳台、楼梯
深圳百仕达花园
（4）交错的韵律
指在建筑构图中，运用各 种造型（体型大小、空间 的虚实、细部的疏密等手 法），作有规律的纵横交 错，相互穿插的处理，形 成丰富的韵律感。 利用突凹的小窗构成交错 的韵律。
（四）对比与变化
在体型及立面设计中，对比指的是建筑物各部
分之间显著的差异，对比可以借助相互之间烘
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。
高层建筑结构总体布置方法及原则
高层建筑结构总体布置方法及原则分析Analysis of Overall Arrangement Method of High-rise Building Structure and Principle ■ 史艳胜 ■Shi Yansheng[摘 要] 目前高层建筑甚至超高层建筑已经随处可见，高层建筑结构布置是高层建筑结构设计的重要组成部分，直接影响到建筑物安全。
本文分析高层建筑结构布置方法以及原则，提出高层建筑结构布置的设计方法，为相关人士提供一些实践经验以及参考。
[关键词] 高层建筑 结构布置 布置方法 布置原则[Abstract] Nowadays the high-rise buildings and super high- rise buildings can be seen everywhere, layout of high-rise buil- ding structure is an important part of the structural design of high-rise buildings, directly affect the safety of the building. In this paper, author the layout of high-rise building structures and principles tall building, puts forward the design method of layout of high-rise building structure, provide some experien- cees and references for the relevant personage.[Keywords]high-rise building, structure layout, arrangement method, layout principles引言随着科学的不断向前发展，高层建筑已经不是稀奇的，甚至超高层建筑也在不断的刷新着建筑的记录，并无论是从外观结构，还是建筑内部结构都在不断的发展变化，高层建筑的结构布置方法直接影响到建筑物安全性能，关乎生命财产安全，因此，建筑结构设计与布置不科学，布置方法违反设计原则，都会是一个失败的建筑。
高层建筑的结构体系
优点：材料来源丰富，造价低，混凝土 的可塑性强，易于建造各类形式的构件或房 屋；混凝土材料强度虽然较低于钢材，但混 凝土构件的截面大、刚度大，有利于抵抗结 构的侧向位移。
缺点：钢筋混凝土结构的施工工期长， 结构自重大、承载力低，建造高度受到限制。
•
3、钢—钢筋混凝土组合结构
这种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，取得了经济合理、技术性能
筒体结构；筒中筒结构；框架－筒结构； 多筒结构
（5）巨型结构体系
2.2 结构布置原则 一、 建筑体形和结构总体布置
高层建筑结构设计，除了要根据建筑高度、 抗震设防烈度等合理选择结构材料、抗侧力结构 体系外，还要特别重视建筑体形和结构总体布置
建筑体形：由建筑平面和立面的空间构成 结构总体布置：结构构件的平面布置和竖 向布置 建筑体形和结构总体布置对结构的抗震性能 有决定性的作用。
钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
《高规3.3.1》A级、B级高度合并
结构体系
非抗震设 计
抗震设防烈度 6度、7度 8度
9度
框架
5
4
3
--
板柱-剪 力墙
6
5
4
--
框架-剪
力墙、剪
7
6
5
4
力墙
框架-核 心筒
8
7
6
4
筒中筒
8
8
7
5
若结构高宽比大，则倾覆力矩也大。 因此，设计者在初步设计阶段根据结构高 度和结构体系确定比较合理而经济的平面 尺寸，宏观控制结构的刚度、稳定性、承 载力。
1、结构的总体布置内容 结构总体布置的主要内容有： （1）正确进行场地选择； （2）选择合理的建筑体形； （3）选择合理的结构体系； （4）合理进行结构构件的平面布置和竖向布 置（包括柱网、墙、楼盖的布置）； （5）合理选择基础形式； （6）妥善设置变形缝。
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1、A 级高度 钢筋混 凝土乙 类和丙 类高层 建筑的 最大适 用高度
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2、B 级高度 钢筋混 凝土乙 类和丙 类高层 建筑的 最大适 用高度
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二、适用的最大高宽比
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最为典型的例子是1972年2月23日南美洲的 马那瓜地震。
马那瓜中央银行大厦
马那瓜美洲银行大厦
马那瓜中央银行大厦
马那瓜美洲银行大厦
一幢是平面严重不规则，结构体系不合理的15层高的 “中央银行大厦”、有1层地下室，采用框架体系，2个 钢筋混凝土电梯井和2个楼梯间集中布置在平面一端，同 时这一端山墙还砌有填充墙，造成很大的偏心。于是地震 时的强烈扭转振动便造成较严重的破坏，一些框架节点损 坏，个别柱子屈服，围护墙等非结构构件破坏严重。
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一个好的抗震结构体系，一定要从概念 角度去把握，保证其具有足够多的冗余度。
框 架 结 构
第一道保护
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结构不倒塌。
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3、什么是高层建筑结构的规则性？ 一幢建筑物的抗震性能基本上取决于它 的建筑布局和结构布置。 建筑布局简单合理，结构布置符合抗震 原则，就能从根本上保证房屋具有良好的抗 震性能。 反之，建筑布局奇特、复杂，结构布置 存在薄弱环节，即使进行精细的地震反应分 析，在构造上采取补强措施，也不一定能达 到减轻震害的预期目的。
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2、什么是多道抗震防线？
（1）多道抗震防线的必要性 一次强烈地震产生的地面运动，能造成 建筑物破坏的强震持续时间，少则几秒，多 则几十秒，有时甚至更长，比如汶川地震的 强震持续时间达到80S以上。 如此长时间的震动，一个接一个的强脉 冲对建筑物产生往复式的冲击，造成积累式 的破坏。
《高规》第1章总则 1.0.4条规定
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高层建筑不应采用严重不规则的结构体系，并应符 合下列要求： （1）应具有必要的承载能力、刚度和延性； （2）应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧 失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力； （3）对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强。
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（2）塔式：塔式是指建筑物的长度和宽度相近 的平面形状。 在塔式结构中，两个方向抗侧移刚度相近。尤 其是平面形状对称时，扭转效应相对要小的多。在 高层建筑、尤其是超高层建筑中，多采用塔式平面 形状。
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从能量耗散的角度看，在一定地震强度 和场地条件下，输入结构的地震能量大体上 是一定的。 在地震作用下，结构上每出现一个塑性 铰，即可吸收和耗散一定数量的地震能量。 在整个结构变成机动体系之前，能够出 现的塑性铰越多，耗散的地震输入能量就越 多，就更能经受住较强地震而不倒塌。 从这个意义上来说，结构冗余度越多， 抗震安全度就越高。
《高规》第3章结构设计
基本规定3.1.4条规定
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高层建筑的结构体系尚宜符合下列要求： （1）结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力 分布，避免因刚度和承载力局部突变或结构扭转效应而形 成薄弱部位； （2）抗震设计时宜具有多道抗震防线。
《高规》第3章结构设计
基本规定3.1.5条规定
第4 章
高层建筑结构的 总体布置
本章引言
在第2章和第3章内容，我们讨论了各种 高层建筑的结构体系，接下来需要考虑的问 题是如何选择高层建筑的结构体系？？ 当结构体系确定后，结构受力性能与技 术经济指标能否做到先进合理，与结构总体 布置密切相关，如何结合建筑设计进行结构 总体布置？
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因此，设置合理的多道抗震防线，是提 高建筑物抗震能力、减轻地震破坏的必要手 段。
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（2）所谓多道防线的概念，通常指的是： 第一，整个抗震结构体系有若干个延性 较好的分体系组成，并由延性较好的结构构 件连接起来协同工作。
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例如框架—剪力 墙结构体系是由延性 框架和抗震墙两个系 统组成。
房屋的高宽比愈大，抗倾覆作 用的能力愈小，水平荷载作用下 的侧移愈大，因此，应控制房屋 的高宽比，避免设计高宽比很大 的建筑物。 高宽比实际上反映了建筑物 的“苗条”程度。
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适用的最大高宽比见下表所示，这是对高层建 筑结构的侧向刚度、整体稳定性、抗倾覆能力、承 载能力和经济合理性的宏观控制。
（3）结构体系应具备必要的承载能力，良好 的变形能力和消耗地震能量的能力。 足够的承载力和变形能力是需要同时满足的。
有较大的变 形能力而缺少较 高的抗侧向力的 能力如钢或钢筋 混凝土纯框架， 由于在不大的地 震作用下会产生 较大的变形，导 致非结构构件的 破坏或结构本身 的失稳。
有较 高的承载 能力而缺 少较大变 形能力如 砌体结构， 很容易引 起脆性破 坏而 倒塌。 必要的承载能力和良好的变形能力的结 合便是结构在地震作用下具有的耗能能力。
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国内外历次地震建筑的震害也表明，凡 是房屋体形不规则，平面上凸出凹进，立面 上高低错落，破坏程度均比较严重；房屋体 形简单整齐的，震害都比较轻。 因此，对建筑师和结构工程师来说，在 抗震设防区进行高层建筑结构设计时，应优 先采用简单、均匀、规则、对称的建筑结构 方案。
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四、结构平面布置
建筑物的平面形状一般可以分为以下两类： （1）板式：板式是指建筑物宽度较小、长度 较大的平面形状。 在板式结构中，因为宽度较小，宽度方向抗 侧移刚度较弱。在地震作用下，结构会产生较大的 扭转效应。 因此，应对板式结构的长宽比加以限制，同 时，板式结构的高宽比也需控制的更严格一些。
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马那瓜地震中央银行
剖面图
4层平面图
底层平面图
马那瓜中央银行大厦
马那瓜美洲银行大厦
林同炎设计于1963年，高61m，地上18 层，地下2层。1972年12月23日6.5级强烈地 震后所摄。
马那瓜中央银行大厦
马那瓜美洲银行大厦
另一幢是结构体系合理，平面布置规则均匀对称的18 层高的“美洲银行大厦”，有2层地下室，采用对称布置 的钢筋混凝土芯筒，地震后仅13～17层边梁上有细微裂 缝，其余非结构部件则几乎没有损坏，稍加修理后便可使 用。
概念先行，辅以计算，才是正确的设计理念！！
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所谓“概念设计”，即根据地震灾害和工程经 验等形成的基本原则、设计理念和设计思想，进行 建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。
所谓“计算设计”是将概念设计所提供的结构 模型化，并依据现有的计算手段作进一步的“精确” 分析，论证概念设计的正确性，并对概念设计进行 补充和完善。
当结构体系确定后，结构受力性能与技 术经济指标能否做到先进合理，与结构总体 布置密切相关，如何结合建筑设计进行结构 总体布置？
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高层建筑结构总体布置的基本原则是：应 注重概念设计，重视结构选型与平、立面布 置的规则性，加强构造措施，择优选用抗震 和抗风性能好且经济合理的结构体系；在抗 震设计中，应保证结构的整体性能，使整个 结构具有必要的承载力、刚度和延性。
马那瓜地震美洲银行
标准层平面图
剖面图
马那瓜地震美洲银行
（1）结构体系应具有明确的计算简图和合理 的地震作用传递途径。 抗震结构体系要求受力明确、传力途径合理且 传力路线不间断，使结构的抗震分析更符合结构在 地震时的实际表现，对提高结构的抗震性能十分有 利。
（2）应避免因部分结构或构件破坏而导致整 个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。
=
+
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第一道防线
第二道防线
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特别是建筑物的基本周期与地震动卓 越周期相近的情况时，多道防线就显示出其 良好的抗震性能。 当第一道防线因共振破坏后，第二道 防线接替工作，建筑物的自振周期就会出现 大幅度的变化，与地震动的卓越周期错开， 避免出现持续的共振，从而减轻地震的破坏 作用。
从上述两个案例的分析，我们可以得出什么结论？ 一个合理的建筑结构设计，不能仅依靠力学的 计算分析来解决，对于复杂结构，某些部位无法进 行精确计算，特别是地震作用的的复杂性和不确定 性，很难准确预测建筑结构所遭遇地震的特性和参 数，要求精确计算更是不可能的。
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因此，不能仅仅依赖于“计算设计”，还要正 确运用“概念设计” 。 因此，我们可以给出一个简单的公式来表达： 结构设计=“结构概念设计”+“结构计算分析”
案例二：CCTV大楼
大楼造形独特，很有创 意，但从结构受力特点来看， 却选择了不合理的受力状态。
(1) 典型的不对称结构，无论平 面还是立面都不对称。 (2)大楼高234m，塔楼倾斜6度， 在162.2m 标高处开始悬挑， 最大悬挑达75.165m,存在竖 向抗震问题; (3)特殊体形将引起风涡流，会 使局部风荷载增加好几倍； (4)万一遭受强烈地震（北京是 地震8度设防区），将产生非 常大的扭矩效应。
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“概念设计”的核心是结构的规则性和整体 性，强调在结构设计方案阶段就应把握好建筑形 体、结构体系、刚度与承载力分布、延性等，从 根本上消除建筑结构中的抗震薄弱部位，再辅以 必要的“计算分析”和构造措施，就有可能使设 计出来的建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震 可靠度。
在高层建筑设计中，必须运用概念设计进 行分析。
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如果建筑物采用的是仅有一道防线的结构 体系，一旦该防线破坏后，在后续地面运动 的作用下，就会导致建筑物的倒塌。
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