多层及高层讲义建筑结构设计
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➢ 现浇楼盖
肋梁楼盖—— 普通、技术经济指标好；结构高度大、不便管线安装 ⇒宽扁梁（用于层高受限时）
密肋楼盖——省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高受限时、当使用 荷载较大时可有较好技术经济指标好；不美观、吊顶处理
无梁楼盖——适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时；冲切问题 非预应力平板楼盖——广泛用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、平整；
预制RC薄板（50-60mm），上现浇RC。省模板、刚度大、整体性好
➢ 组合楼盖
压型钢板上现浇RC。省模板、自重小、厚度小；用钢量大
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0.3结构布置原则
1 抗震设防结构布置原则
（1）选择有利的场地 （2）保证地基基础的承载力、刚度 （3）合理设置抗震缝 （4）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径 （5）多道抗震设防能力 （6）合理选择结构体系 （7）结构应有足够的刚度 （8）结构应有足够的结构承载力 （9）节点的承载力应大于构件的承载力 （10）结构应有足够的变形能力及耗能能力
0.2常用的结构体系
钢筋混凝土结构
框架结构
剪力墙结构 框架-剪力墙结构 筒体结构
悬挂结构
巨型框架结构 应力蒙皮结构
框架-筒体结构 筒中筒结构 成束筒结构
钢 结 构
框 架 筒 体 结 构
组 合 筒 体 结 构
剪 力 桁 架 与 框 桥 架 结 构
交 错 钢 结 构
back
竖向结构体系（抗侧力体系）的选择
–在能规承定受的正时常间施内工，和在正规常定使的用条是件可下能，出完现成的预各定种功作能用的概率 –在正 规常 定使 的用 时时 间具 内—有良—好设的计工基作准性期能（50年） –在正 规常 定维 的护 条下 件具 下—有足—够正的常耐设久计性、能正常施工、正常使用 –在 预偶 定然 功事 能件 —发 —四生项时结及构发功生能后仍能保持必需的整体稳定性
0.1高层结构体系的发展过程
始用年代
1885 1889 1903 20世纪初 二次大战后 20世纪50年代 20世纪六七十年 代 20世纪80年代 20世纪80年代中 期
结构体系和特点
砖墙、铸铁柱、钢梁 钢框柱 钢筋混凝土框架 钢框架＋支撑 钢筋混凝土框架＋剪力墙、钢筋混凝土剪力墙、预制钢筋混凝土 结构 钢框架＋钢筋混凝土核芯筒、钢骨钢筋混凝土结构 框筒、筒中筒、束筒、悬挂结构、偏心支撑和带缝剪力墙板框架 巨型结构、应力蒙皮结构、隔震结构 被动耗能结构、主动控制结构、混合控制结构
精品
多层及高层建筑结构设计
参考资料:
1. 高层建筑混凝土技术规程(JGJ 3-2002) 2. 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001) 3. 高层建筑结构（吕西林 主编）
0、绪论 Fra Baidu bibliotek层建筑结构体系及 布置
常用的结构体系 竖向结构体系（抗侧力体系）的选择 水平承重体系（楼盖体系）及其选择
back
时间变异
位置变异
结构反应
永久作用
固定作用 静态作用
自重、土压力、预应力、基础沉降、焊 接
自重、固定设 备荷载
自重、楼面活 荷载
可变作用
•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
back
水平承重体系（楼盖体系）及其选择
极限状态方程
g(X1,X2,,Xn)=0
极限状态设计表达式
g(X1,X2,,Xn)≥0 Z=R-S≥0
back
1.2 作用及其分类
–直接作用（荷载）——施加在结构上的集中或分布荷载——GBJ68-84 –间接作用（作用）——引起结构外加变形或约束变形的原因（温度变化、焊接、基 础沉降、地震、混凝土收缩等）
back
3 结构平面布置原则
高层建筑结构平面形状宜简单、规则、对称，刚度和承 载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面形状。
4 结构竖向布置原则
第一章 结构极限状态设计的基本原理
结构功能要求 • 结构可靠度 • 极限状态设计 • 可靠指标
•失效概率 •可靠指标
Z=R-S≥0
= Z/ Z
Z= R- S
楼（屋）盖体系的作用
➢ 承受竖向荷载 ➢ 连接抗侧力构件，承受其传来的剪力和轴力
选择原则
➢ 结构整体性、面内刚度 ➢ 结构高度小、质量轻 ➢ 建筑使用功能、装饰要求、设备安装、施工技术等
常用楼盖体系及其适用性
➢ 现浇楼盖 ➢ 预制板楼盖 ➢ 预应力叠合板楼盖 ➢ 组合楼盖
back
常用楼盖体系及其适用性
fZ(Z)
Z
0
Z =Z
2 Z=
R2+
2 S
Z
back
1.1 极限状态设计 定义
整个（或部分）结构超过某特定状态就不能满足设计规定的某一功 能要求
两类极限状态
承载能力极限状态——结构或构件达到最大承载能力或不适于继续 承载的变形（如倾覆、疲劳、机构、失稳等） 正常使用极限状态——结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项 规定限值（如影响正常使用或外观的变形、局部损坏、振动或其它 特定状态）
2 房屋适用高度和高宽比
适用的房屋最大高度（m）
结构类型
非抗震
6度
7度
8度
9度
框架
70
框架-剪力墙
140
剪力墙
全部落地剪力墙 150 部分框支剪力墙 130
筒体
框架-核芯筒
160
筒中筒
200
板柱-抗震墙
70
60
55
45
25
130
120
100
50
140
120
100
60
120
100
80
不应采用
150
130
跨度大时自重大、不经济⇒现浇非预应力空心板楼盖 无粘结预应力平板楼盖——适用于大跨且梁高受限时、平面布置灵活
➢ 预制板楼盖
预应力空心板楼盖——适用于高度50m以下时，但要求严格（缝内设钢筋、 设现浇 面层、加强板端连接）
预应力大楼板楼盖——与房间同尺寸，双向先张法预应力筋，板边齿槽；吊装问题
➢ 预应力叠合板楼盖
100
70
180
150
120
80
40
35
30
不应采用
注： 1 房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）； 2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构； 3 部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构； 4 9度抗震设防、超过表内高度的房屋，应进行专门研究，采取必要的加强措施。
肋梁楼盖—— 普通、技术经济指标好；结构高度大、不便管线安装 ⇒宽扁梁（用于层高受限时）
密肋楼盖——省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高受限时、当使用 荷载较大时可有较好技术经济指标好；不美观、吊顶处理
无梁楼盖——适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时；冲切问题 非预应力平板楼盖——广泛用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、平整；
预制RC薄板（50-60mm），上现浇RC。省模板、刚度大、整体性好
➢ 组合楼盖
压型钢板上现浇RC。省模板、自重小、厚度小；用钢量大
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0.3结构布置原则
1 抗震设防结构布置原则
（1）选择有利的场地 （2）保证地基基础的承载力、刚度 （3）合理设置抗震缝 （4）应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径 （5）多道抗震设防能力 （6）合理选择结构体系 （7）结构应有足够的刚度 （8）结构应有足够的结构承载力 （9）节点的承载力应大于构件的承载力 （10）结构应有足够的变形能力及耗能能力
0.2常用的结构体系
钢筋混凝土结构
框架结构
剪力墙结构 框架-剪力墙结构 筒体结构
悬挂结构
巨型框架结构 应力蒙皮结构
框架-筒体结构 筒中筒结构 成束筒结构
钢 结 构
框 架 筒 体 结 构
组 合 筒 体 结 构
剪 力 桁 架 与 框 桥 架 结 构
交 错 钢 结 构
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竖向结构体系（抗侧力体系）的选择
–在能规承定受的正时常间施内工，和在正规常定使的用条是件可下能，出完现成的预各定种功作能用的概率 –在正 规常 定使 的用 时时 间具 内—有良—好设的计工基作准性期能（50年） –在正 规常 定维 的护 条下 件具 下—有足—够正的常耐设久计性、能正常施工、正常使用 –在 预偶 定然 功事 能件 —发 —四生项时结及构发功生能后仍能保持必需的整体稳定性
0.1高层结构体系的发展过程
始用年代
1885 1889 1903 20世纪初 二次大战后 20世纪50年代 20世纪六七十年 代 20世纪80年代 20世纪80年代中 期
结构体系和特点
砖墙、铸铁柱、钢梁 钢框柱 钢筋混凝土框架 钢框架＋支撑 钢筋混凝土框架＋剪力墙、钢筋混凝土剪力墙、预制钢筋混凝土 结构 钢框架＋钢筋混凝土核芯筒、钢骨钢筋混凝土结构 框筒、筒中筒、束筒、悬挂结构、偏心支撑和带缝剪力墙板框架 巨型结构、应力蒙皮结构、隔震结构 被动耗能结构、主动控制结构、混合控制结构
精品
多层及高层建筑结构设计
参考资料:
1. 高层建筑混凝土技术规程(JGJ 3-2002) 2. 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001) 3. 高层建筑结构（吕西林 主编）
0、绪论 Fra Baidu bibliotek层建筑结构体系及 布置
常用的结构体系 竖向结构体系（抗侧力体系）的选择 水平承重体系（楼盖体系）及其选择
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时间变异
位置变异
结构反应
永久作用
固定作用 静态作用
自重、土压力、预应力、基础沉降、焊 接
自重、固定设 备荷载
自重、楼面活 荷载
可变作用
•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
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水平承重体系（楼盖体系）及其选择
极限状态方程
g(X1,X2,,Xn)=0
极限状态设计表达式
g(X1,X2,,Xn)≥0 Z=R-S≥0
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1.2 作用及其分类
–直接作用（荷载）——施加在结构上的集中或分布荷载——GBJ68-84 –间接作用（作用）——引起结构外加变形或约束变形的原因（温度变化、焊接、基 础沉降、地震、混凝土收缩等）
back
3 结构平面布置原则
高层建筑结构平面形状宜简单、规则、对称，刚度和承 载力分布均匀，不应采用严重不规则的平面形状。
4 结构竖向布置原则
第一章 结构极限状态设计的基本原理
结构功能要求 • 结构可靠度 • 极限状态设计 • 可靠指标
•失效概率 •可靠指标
Z=R-S≥0
= Z/ Z
Z= R- S
楼（屋）盖体系的作用
➢ 承受竖向荷载 ➢ 连接抗侧力构件，承受其传来的剪力和轴力
选择原则
➢ 结构整体性、面内刚度 ➢ 结构高度小、质量轻 ➢ 建筑使用功能、装饰要求、设备安装、施工技术等
常用楼盖体系及其适用性
➢ 现浇楼盖 ➢ 预制板楼盖 ➢ 预应力叠合板楼盖 ➢ 组合楼盖
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常用楼盖体系及其适用性
fZ(Z)
Z
0
Z =Z
2 Z=
R2+
2 S
Z
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1.1 极限状态设计 定义
整个（或部分）结构超过某特定状态就不能满足设计规定的某一功 能要求
两类极限状态
承载能力极限状态——结构或构件达到最大承载能力或不适于继续 承载的变形（如倾覆、疲劳、机构、失稳等） 正常使用极限状态——结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项 规定限值（如影响正常使用或外观的变形、局部损坏、振动或其它 特定状态）
2 房屋适用高度和高宽比
适用的房屋最大高度（m）
结构类型
非抗震
6度
7度
8度
9度
框架
70
框架-剪力墙
140
剪力墙
全部落地剪力墙 150 部分框支剪力墙 130
筒体
框架-核芯筒
160
筒中筒
200
板柱-抗震墙
70
60
55
45
25
130
120
100
50
140
120
100
60
120
100
80
不应采用
150
130
跨度大时自重大、不经济⇒现浇非预应力空心板楼盖 无粘结预应力平板楼盖——适用于大跨且梁高受限时、平面布置灵活
➢ 预制板楼盖
预应力空心板楼盖——适用于高度50m以下时，但要求严格（缝内设钢筋、 设现浇 面层、加强板端连接）
预应力大楼板楼盖——与房间同尺寸，双向先张法预应力筋，板边齿槽；吊装问题
➢ 预应力叠合板楼盖
100
70
180
150
120
80
40
35
30
不应采用
注： 1 房屋高度指室外地面至主要屋面高度（不包括局部突出屋面的电梯机房等高度）； 2 框架-核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构； 3 部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构； 4 9度抗震设防、超过表内高度的房屋，应进行专门研究，采取必要的加强措施。