多高层结构设计第二章
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。
多高层建筑结构设计第三版课程设计
多高层建筑结构设计第三版课程设计一、设计背景在现代城市化进程中，高层建筑越来越多地出现在人们的视野中。
然而，高层建筑的结构设计不仅需要考虑使用功能和安全性，还需要考虑能源消耗和环境保护等方面。
因此，本课程设计旨在通过探索高层建筑的结构设计来提高学生对现代建筑的认识和理解，并培养学生对于能源环境的关注能力。
二、设计目标1.掌握高层建筑结构设计的基本原理及方法；2.熟悉现代高层建筑结构材料的特点和使用方法；3.熟悉高层建筑结构设计的新技术、新材料和新工艺；4.发展创新意识和解决问题的能力。
三、设计计划1. 第一阶段：课程介绍及基础知识1.1 课程介绍在本阶段，我们将介绍课程的目标、学习方法及评估方式。
同时，我们也会对高层建筑结构设计的相关背景，历史和现状进行了解。
1.2 基础知识在本阶段，我们将介绍高层建筑的概念，高层建筑结构设计的基本原理和方法。
我们将引导学生熟悉高层建筑的构造、材料和建筑机械设备。
2. 第二阶段：结构材料与构造2.1 结构材料在本阶段，我们将介绍主要的结构材料，包括混凝土、钢筋混凝土、钢材、玻璃等，在讲述材料的物理及力学性质的基础上，探究其在建筑结构设计中的应用。
2.2 结构构造在本阶段，我们将介绍高层建筑的结构构造，深入研究高层建筑的结构布局和结构设计的规范。
我们鼓励学生通过实践来理解结构构造，包括高层建筑中不同构造的优缺点、熟悉结构施工过程，并了解结构故障可能的原因。
3. 第三阶段：结构设计计算3.1 结构设计规范在本阶段，我们将介绍高层建筑结构设计的规范，包括设计原则和基本规范。
3.2 结构设计计算在本阶段，我们将介绍高层建筑结构设计的计算方法和技术，包括求解荷载、建筑材料的应力分析、梁柱设计与分析、承重墙的设计与分析等。
4. 第四阶段：创新设计实践4.1 设计项目在本阶段，我们将选择一个具体的高层建筑设计项目，供学生们进行分组实践。
4.2 设计实践在本阶段，学生们将按照自己的分组和角色进行创新设计，包括设计方案、施工图等方面，全面掌握高层建筑结构设计思路和实践业务。
钢多高层结构设计手册
钢多高层结构设计手册钢多高层结构设计手册第一章：引言1.1 本手册的目的和范围本手册旨在为工程师和设计师提供一套完整的、系统的高层钢结构设计指南，以确保高层建筑的结构安全、稳定性和经济性。
本手册适用于超过30层的高层钢结构建筑设计和施工，并且概述了一些与空间结构和特殊结构相关的内容。
1.2 现行标准和规范高层建筑的设计必须符合国家和地区的建筑设计标准和规范要求。
本手册将根据最新的标准和规范提供设计建议，并指出其中的变化和差异。
1.3 本手册的结构本手册共包括八个章节，分别是：引言、材料、结构设计、节点设计、振动控制、防火设计、耐震设计和施工。
每个章节将逐一详细介绍相关的设计原则、计算方法、核心技术和注意事项。
第二章：材料2.1 钢材的选用和使用选取合适的钢材对于高层钢结构的设计和施工至关重要。
本章将介绍常用的结构钢种类、性能、优缺点，以及如何进行合理的材料选择。
2.2 钢材的特性与应用钢材的强度、延展性、疲劳性等特性对于高层钢结构的设计和施工具有重要影响。
本章将介绍钢材的力学特性，如强度、刚度、韧性等，并探讨其在高层结构中的应用。
2.3 钢材的预应力控制预应力技术在高层钢结构中具有重要的应用价值。
本章将介绍预应力的原理、方法和控制要点，并提供实际计算案例。
第三章：结构设计3.1 弹性设计基本原理弹性设计是高层钢结构的基本设计原则。
本章将介绍弹性设计的基本概念、假设条件和计算方法，并提供详细的计算流程和示例。
3.2 塑性设计基本原理塑性设计在高层钢结构设计中具有重要的应用价值。
本章将介绍塑性设计的原理、方法、局限性和计算要点，并提供实际计算案例。
3.3 极限状态设计基本原理极限状态设计对于高层钢结构的安全性和可靠性具有重要意义。
本章将介绍极限状态设计的基本原理、设计要求和计算方法，并提供详细的计算流程和示例。
第四章：节点设计4.1 节点设计基本原理节点是高层钢结构的重要组成部分，对于整体结构的性能和稳定性起着至关重要的作用。
第二章 高层建筑造型设计
铜陵学院建筑工程学院
高层建筑设计与技术
西尔斯大厦 铜陵学院建筑工程学院
阿利德银行大楼
香港中银大厦
高层建筑设计与技术
（四）运用曲面和斜面造型 曲面具有方盒子所难以比拟的的表现 力，运用曲面造型也是后现代时期高 层建筑造型中一种大胆的风格。如纽 约3号大街57号办公楼、伊利诺斯州 中心
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高层建筑设计与技术
这一时期，纽约的高层式样中古典风格占了 上风：在高层建筑上提倡古典三段式处理， 搬用了古典柱式、浮雕、线脚、檐口等，外 观比芝加哥高层要富丽堂皇、壮观。古典风 格的流行有两个原因： 其一，纽约的建筑师几乎都是巴黎艺术学院 的毕业生，受传统古典建筑的影响很深。 其二，纽约的高层建筑大多是大公司的本部 办公楼，高楼成了表现公司实力的象征，都 想争取建成世界第一高楼。
高层建筑设计与技术
匹兹堡平板玻璃 公司大楼
费城自由广场双塔大厦
亚特兰大桃树街 191号大厦
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高层建筑设计与技术
（二）对历史形式的抽象表现 在后现代主义的建筑师中，P· 约翰逊与格雷夫斯 在高层建筑中的作品具有里程碑的意义。在对文 脉的发掘和表达中，他们喜欢把过去有过的一部 分表现方法引用过来，以抽象的符号形式运用于 自己的设计中，如通过传统的三段式立面和装饰 上的山墙、柱头、色彩等进行隐喻，表达建筑形 象中对历史文脉的探寻和延续。而这种方式因其 注重抽象的装饰性，往往被人说成是“没有根基 的历史的符号性装饰”而加以抨击。并以此认为 后现代主义没有在原有的基础上继续前进，陷入 了符号拼贴的游戏，把当代建筑引入了误区。
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多、高层房屋结构的分析和设计计算
对质量及刚度沿高度分布比较均匀的结构，基本 自振周期可用下列公式近似计算：
Un——结构顶层假想侧移(m)。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
初步计算时，结构的基本自振周期按经验公式估算： n—建筑物层数(不包括地下部分及屋顶小塔楼) 。
Tg=0.4s （Ⅱ类场地，第二组)
T=1.5s(Tg∽5Tg）地震影响系数
T=4s(5Tg∽6s）地震影响系数 T=0~0.1s 地震影响系数 0.45 max∼2 max T=0.1s~Tg地震影响系数2 max
0.015 0.012
0.023∼0.05 0.05
0.027 0.021
0.036∼0.09 0.09
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(2)振型分解反应谱法
对不计扭转影响的结构，振型分解反应谱法可仅考虑 平移作用下的地震效应组合，并应符合下列规定： (a) j振型i层质点的水平地震作用标准值
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
(b) 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形) ：
突出屋面的小塔楼，应按每层一个质点进行地震作用计 算和振型效应组合。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
顶部突出物：底部剪力法计算顶部突出物的地震作用， 可按所在的高度作为一个质点，按其实际定量计算所得水平 地震作用放大3倍后，设计该突出部分的结构。
增大影响宜向下考虑1~2层，但不再往下传递。
多、高层房屋结构的分析和设计计 算
基本自振周期 T1：
(3)竖向地震作用
结构力学第二章结构的几何组成分析
链杆法
链杆选取
选择适当的链杆，作为分析的基本单元。
约束条件分析
分析链杆的约束条件，确定结构的几何特性。
几何组成判定
根据链杆的几何特性和约束条件，判断结构 的几何组成。
混合法
1 2
方法选择
根据结构特点，选择刚片法或链杆法进行分析。
综合分析
综合运用刚片法和链杆法，对结构进行几何组成 分析。
3
结果判定
常变体系
在荷载作用下，体系的几何形状会发生变化，且这种变化是持续的。例如，一个由三个链杆连接的刚片，在荷载 作用下会持续发生变形。
03
几何组成分析方法
刚片法
刚片选取
选择适当的刚片，作为分析的基本单 元。
自由度计算
几何不变体系判定
根据约束条件，判断结构是否为几何 不变体系。
计算各刚片的自由度，确定约束条件。
结构力学第二章结构的几何组成分析
目录 Contents
• 几何组成分析基本概念 • 几何组成分析基本规则 • 几何组成分析方法 • 几何组成与结构性能关系 • 复杂结构几何组成分析示例 • 几何组成分析在工程应用中的意义
01
几何组成分析基本概念
几何不变体系与几何可变体系
几何不变体系
在不考虑材料应变的前提下，体 系的形状和位置都不会改变。
几何可变体系
在不考虑材料应变的前提下，体 系的形状或位置可以发生改变。
自由度与约束
自由度
描述体系运动状态的独立参数，即体系可以独立改变的坐标 数目。
约束
对体系运动状态的限制条件，即减少体系自由度的因素。
刚片与链杆
刚片
在力的作用下，形状和大小保持不变 的平面或空间图形。
高层建筑结构设计 第02章 高层建筑结构设计基本规定
A 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
结构类型
非抗震设计
框架，板柱—抗震墙
５
框架—抗震墙
5
筒体，抗震墙，框架—筒体
6
抗震设防烈度
6度、7度 8度 9度
4
3
2
5
4
3
6
5
4
注：（1）当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘的顶部算起； （2）超过表内高宽比的体型复杂的房屋，应进行专门研究。
• 房屋的平面宽度B，一般矩形平面按所考虑方向 的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面 很小的局部构件（如楼梯间、电梯间等），一般 不作为建筑物计算宽度。
• 实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、 抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时， 高宽比的规定可不作为一个必须满足的条 件，也不作为判断结构规则与否及超限高 层建筑抗震专项审查的一个指标。
2.3 楼盖结构
• 房屋高度超过50m时，框架-剪力墙结构、 筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇 楼盖结构，剪力墙结构和框架结构宜采用 现浇楼盖结构。当房屋高度不超过50m时， 剪力墙结构和框架结构可采用装配式楼盖， 但应采取必要的构造措施。
• 楼盖构造要求 • （1）为了保证楼盖的平面内刚度，现浇楼盖的混凝
• 对于结构上下有收进或挑出时， 其收进或挑出部分的尺 寸限制为：上部楼层收进时， 且 H 1 / H ＞ 0.2 时， 应 有 B 1 / B ≥ 0.75 ； 上部楼层外挑时， 应有 B / B 1 ≥ 0.9
且a≤4m。
二、最大适用高度与高宽比
结构体系
框架
框架--抗震墙
多高层房屋结构抗震设计 ( 第2次 )
第2次作业一、单项选择题（本大题共70分，共 20 小题，每小题 3.5 分）1. 考虑多层砌体结构抗震的垂直地震作用，下列正确的是（）A. 受地震垂直力的作用，墙体会因受拉出现水平裂缝B. 受地震垂直力的作用，墙体会因受拉出现斜裂缝C. 受地震垂直力的作用，墙体会因受拉出现竖向裂缝D. 受地震垂直力的作用，墙体会因受拉出现斜裂缝2. 对于多高层钢筋混泥土结构布置的基本原则下列说法不正确的一项是（）A. 结构平面布置力求简单B. 结构竖向布置避免刚度突变C. 刚度和质量重合时可以不设置变形缝D. 加强楼屋盖的整体性3. 按抗震规范进行建筑结构抗震设计，其承载力计算中所采用的水平地震作用标准值为以下所列的哪一项：（）。
A. 大体上相当于房屋遭受本地区设防烈度时，所引发的惯性力B. 大体上相当于房屋遭受本地区众值烈度的地震影响时，所引发的惯性力C. 根据取自本地区相应于基本烈度时的地震动参数计算得到的地震作用标准值D. 相当于建筑遭遇比设计烈度低一度时的地震作用标准值4. 下列关于地震烈度的叙述中，错误的是（）A. 基本烈度在结构设计使用年限内的超越概率是10%B. 众值烈度是50年设计基准期内出现次数最多的地震烈度C. 基本烈度和设计基本地震加速度在50年设计基准期内的超越概率是相同的D. 罕遇地震烈度的确定、既考虑了技术可能性也考虑了国家经济的承受能力5. 在多层砌体结构中设置圈梁的作用的说法错误的是（）A. 可以加强纵横墙的连接、增强楼盖的整体性、增加墙体的稳定性；B. 可以提高墙体的抗震能力；C. 可以有效地抵抗由于地震或其他原因所引起的地基不均匀沉降对房屋的破坏作用。
D. 可以避免墙体的开裂6. 下列有关轴压比的说法错误的是（）A. 轴压比n定义为：n=NfcAc 其中，N为柱内力组合后的轴压力设计值，Ac为柱的全截面面积，fc为混凝土抗压强度设计值。
B. 当轴压比较大时，箍筋对延性的影响也变大。
高层建筑结构设计各章节试题及答案
高层建筑结构复习题及答案1 名词解释1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物。
2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。
3. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。
4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。
6. 框架—剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。
9. 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。
17. 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。
（或说转换结构构件所在的楼层）21. 剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值。
22. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。
是影响重力∆-P 效应的主要参数。
23. 抗推刚度（D ）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。
24. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。
28. 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。
33. 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。
框架结构的变形特征是呈剪切型的。
42. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。
由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。
55. 延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹塑性状态。
高层建筑结构设计 第二、五章习题
2.1钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系?每种结构体系举1~2 个工程实例回答。
答：钢筋混凝土房屋建筑的抗侧力结构体系有：框架结构(如主体18层、局部22层的北京长城饭店)；框架剪力墙结构（如26层的上海宾馆）；剪力墙结构（包括全部落地剪力墙和部分框支剪力墙）；筒体结构(如芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦（框筒），芝加哥John Hancock 大厦（桁架筒），北京中国国际贸易大厦（筒中筒）)；框架核心筒结构（如广州中信大厦）；板柱-剪力墙结构。
钢结构房屋建筑的抗侧力体系有：框架结构（如北京的长富宫）；框架-支撑（抗震墙板）结构（如京广中心主楼）；筒体结构（芝加哥西尔斯大厦（束筒））；巨型结构（如香港中银大厦）。
2.2 框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？答：(1)框架结构在侧向力作用下，其侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线为弯曲型，自下而上层间位移增大。
第一部分是主要的，所以框架在侧向力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。
(2)剪力墙结构在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下至上逐渐增大。
(3)框架-剪力墙在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯剪型, 层间位移上下趋于均匀。
2.3框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别?答：(1)框架结构是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力。
抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。
框筒结构是由密柱深梁组成的空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，框筒结构的四榀框架位于建筑物的周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒。
2.5中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架的支撑斜杆是如何布置的？偏心支撑钢框架有哪些类型？为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑框架好？答：中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。
建筑结构选型第二章 框架结构体系
第二章框架结构体系第二章框架结构体系2-1框架结构的特点和优点2-2框架的类型2-3框架的布置、柱网尺寸、及构件截面尺寸2-4框架结构的运用与建筑艺术技巧的配合2-5框架结构的受力特点与适用层数和高宽比2-6一种类似的框架结构2.1 框架结构体系的特点和优点1 框架结构体系的概念框架结构：混合结构强度低，楼层较高时用料多、自重大，建筑有效面积随着楼层增加大大减少。
本章讲述的框架结构主要是指钢筋混凝土框架结构，较之砖砌体结构，钢筋混凝土框架结构自重小、强度高，可以用于更多楼层的承重结构体系一般用于不多于15层（不超过50米高度）的多层和高层房屋。
2.1 框架结构体系的特点和优点1.钢筋混凝土框架的梁柱节点多为刚节点，建筑物整体性好2.因为刚节点的存在，梁跨中弯矩降低，从而可以跨越更大的跨度，空间布置更为灵活3.在建筑上能够提供较大的空间，平面布置灵活，适用性强4.抗侧刚度小、水平位移大，结构柔度较大1.按框架构件组成划分（1）梁板式结构(多层和高层)（2）无梁式结构（仓库、冷藏库）2.按框架的施工方法划分（１）现浇整体式框架：工地现浇优点：结构整体性及抗震性能好，节省钢材；缺点：现场工作量大，模板消耗多，施工周期较长。
（２）装配式框架优点：构件可以在工厂预制，质量容易保证，施工现场的工作量较少，比现浇框架节省模板并能缩短工期；缺点：增加了框架的节点连接，用钢量大整体性较差。
（３）装配整体式框架其梁板柱可以在工厂预制，在施工现场将构件吊装就位，再用现浇混凝土将框架连接成整体，因而这种框架兼备了前两种框架的优点。
（4）半现浇框架梁、柱为现浇，板为预制，成本低，但整体性和抗震性差，应用较少装配式混凝土框架预制长柱预制主梁预制槽形板预制卡板装配整体式混凝土框架预制短柱迭合梁装配整体式混凝土框架预制长柱3.按承重结构划分（1）全框架（2）内框架：降低房屋造价缺点：钢筋混凝土和砖墙刚度不协调，房屋整体性和总体刚度差，抗震性能差4.装配（整体）式框架的构件划分•（1）短柱单梁式：制作、运输、安装方便，但接头多，施工复杂•（2）长柱单梁式：减少柱子接头，增加了结构的整体性；但柱子长，运输困难，吊装内力大，长度不宜超过１６米•（3）组合单元式：接头少，增加了结构的整体性；构件制作复杂，运输困难，起重吨位大2-2框架的类型5.装配（整体）式框架的接头型式1.梁与柱的接头•暗牛腿刚接方式•明牛腿刚接方式2.柱与柱的接头方式--焊接连接3.梁与板的接头方式--迭合梁式根据承重框架布置方向的不同，分为以下三种布置方案：1、主要承重框架横向布置横向的梁为主梁，纵向的梁为连系梁。
多高层建筑钢结构设计(一)2024
多高层建筑钢结构设计（一）引言：多高层建筑钢结构设计是现代建筑领域中一项重要的技术，通过使用钢材来构建高层建筑的结构，可以提供更大的建筑空间，增加建筑的安全性和稳定性，以及降低建筑的整体重量。
本文将详细介绍多高层建筑钢结构设计的概述和要点。
正文内容：一、选择合适的钢材1. 考虑抗拉强度和抗剪强度2. 考虑可焊性和可塑性3. 考虑耐候性和耐腐蚀性4. 考虑材料的价格和供应稳定性5. 考虑材料的可持续性和环保性二、确定结构荷载1. 考虑建筑的自重和附加荷载2. 考虑风荷载和地震荷载3. 考虑人员和设备的荷载4. 考虑临时荷载和安全荷载5. 考虑荷载的影响因素和计算方法三、设计结构的布置1. 确定建筑的整体布局和功能需求2. 考虑结构的平面布置和立面形式3. 考虑结构的杆系和节点连接方式4. 考虑结构的刚度和柔度，以及适当的振动控制措施5. 考虑结构的消防和疏散设计要求四、进行结构计算和分析1. 建立合适的数学模型和力学假设2. 进行静力和动力计算，包括线性和非线性分析3. 分析结构的变形、应力和稳定性4. 评估结构的可靠性和安全性5. 优化结构设计，满足设计要求五、控制施工质量和安全1. 编制施工图纸和工艺规范2. 选择合适的建筑施工设备和施工方法3. 监督施工质量和安全，进行质量检查和验收4. 加强施工过程中的质量控制和安全管理5. 完善施工记录和档案，提高后期维护管理效率总结：多高层建筑钢结构设计需要考虑钢材选择、结构荷载确定、结构布置设计、结构计算分析以及施工质量和安全控制等多个方面。
通过合理的设计和施工管理，可以确保高层建筑的结构安全稳定，并提供优质的建筑空间。
对于未来的高层建筑设计和施工，钢结构将继续发挥重要的作用。
高层建筑结构概念设计
第四阶段从90年代开始
上海金茂大厦，(钢结构， 88层，高420m，是我国 目前最高的建筑)
金茂大厦内部结构
2. 国外现代高层建筑的发展
第一阶段是19世纪中期以前，由于主要建筑 材料是砖石和木材，以及设计手段和施工技术 的限制，欧美国家一般只能建造6层及以下的 建筑。
第二阶段是19世纪中期开始的20世纪 50年代初
第三阶段为80年代
深圳发展中心大厦，(43层， 高165.3m，加上天线的高度 共185.3m)，是我国第一座 大型高层钢结构建筑。
第三阶段为80年代
广州国际大厦 (63层，高200m)
第三阶段为80年代
北京京广中心大厦 (57层，高208m)
第三阶段为80年代
上海新锦江宾馆是一座现代化的高级宾馆，(总建 筑面积66060m2，共43层，总高153.52m) 静安希尔顿饭店，(建筑面积69224m2，包括塔 楼43层，总高143.62m)
钢骨钢筋混凝土构件
组合结构
钢管钢筋混凝土构件
钢管屈曲破坏
钢管混凝土结构 工程实例
美国西雅图 双联广场大厦
58层 四根大钢管混凝土柱 混凝土抗压强度133Mpa 直径3.05m 管壁厚30mm 承受60%竖向荷载
2)部分抗侧力结构用钢结构，另一部分采用钢 筋混凝土结构（或部分采用钢骨钢筋混凝土 结构）
1855年发明了电梯系统(OTIS)，使人们建造更高的 建筑成为可能。 家庭保险公司大楼(Home Insurance Building)， 11层，高55m，建于18841886年，采用铸铁框架 承重结构，标志着一种区别于传统砌筑结构的新结构 体系的诞生。 从1884年到19世纪，高层建筑已经发展到了采 用钢结构，建筑物的高度越过了100m大关。 1898年建成的纽约Park Row大厦（30层， 118m）是19世纪世界上最高的建筑。
PKPM结构设计软件入门与应用实例：钢结构框架(多高层篇)
需修改截面参数时，选择需修改的构件，再单击修改，进入“截面类型选择界面”图17，再按图18，操作完成修改。
需定义新截面时按上述图16至图18重新操作即可完成，如定义相同类型新截面时，还可选择与要定义的截面类型相同的已有截面，单击 ，进入截面参数定义界面，如图1-18，修改截面参数，单击 ，完成新截面定义。
本工程耐火等级一级，建筑类别为一类，建筑物使用年限100年。
结构类型：钢框架结构。
本地设防烈度6度，场地土类别二类。
楼板采用压型钢板非组合型楼板。
结构安全等级一级，建筑物抗震设防类别为乙类。
墙体材料：±0.000以上采用加气混凝土砌块，容重≤6kN/m3
基本分压：0.45kN/m2
基本雪压：0.40kN/m2
2.钢梁定义：选择梁布置进入梁定义的界面，如图1-19，单击 ，进入截面类型选择界面，如图1-17。
图1-19梁定义界面
本工程钢梁选用H型梁单击 ，进入截面参数定义界面，如图1-20。
图1-20截面参数定义界面
随后的操作与钢柱定义操作相同。
3.次梁布置：先在图1-19界面中定义好钢梁截面，选择次梁布置，进入次梁选择界面，如图1-19。选择所布置次梁截面后，单击 ，进入次梁布置界面，如图1-21。
图1-10五层～二十二层结构平面布置图
1.2平面建模
编者按：高层钢结构的在设计中的分析与钢筋混凝土高层结构的建模与结构分析操作过程类似，本书重点介绍的就是高层钢结构与钢筋混凝土高层结构PKPM应用的不同之处。
1.2.1建立工作目录
启动PKPM软件钢结构模块后，进入用户界面，如图1-11所示。
图1-11框架主界面
支撑：H250×380×16×20，H250×380×14×18
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。
高层建筑结构设计
高层建筑结构设计涉及章节：第一章——第二章一、1.高层建筑结构设计的基本原则是什么？高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。
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。
结构应满足下列基本要求：( l ）应具有必要的承载力、刚度和变形能力。
( 2 ）应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。
( 3 ）对可能的薄弱部位要采取加强措施。
( 4 ）结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。
( 5 ）宜具有多道抗震防线。
2.什么是结构的概念设计？概念设计是指根据理论与试验研究结果和工程经验等所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。
国内外历次大地震及风灾的经验教训使人们越来越认识到建筑物概念设计阶段中结构概念设计的重要性，尤其是结构抗震概念设计对结构的抗震性能将起决定性作用。
国内外许多规范和规程都以众多条款规定了结构抗震概惑设计的主要内容。
规程JGJ--2002 在总则中强调了结构概念设计的重要性，旨在要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中应特别重视规程中有关结构概念设计的各条规定，设计中不能陷人只凭计算的误区，认为不管结构规则不规则，只要计算通得过就可以。
结构的规则性和整体性是概念设计的核心。
若结构严重不规则、整体性差，则仅按目前的结构设计计算水平，难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。
现有抗震设计方法的前提之一是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用，在此前提下，才能以多遇地震作用进行结构计算、构件设计并加以构造措施，或采用动力时程分析进行验算，达到罕遇地震作用下结构不倒塌的目标。
结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位，地震能量的耗散仅集中在极少数薄弱部位，导致结构过早破坏。
结构概念设计是一些结构设计理念，是设计思想和设计原则。
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高层建筑的结构选型
竖向承重结构选型（抗侧力体系）
框架结构 剪力墙结构 框架—剪力墙结构 筒体结构 其它结构体系
水平承重结构选型（楼板体系）
单向板、双向板、井式楼盖、密肋楼盖、无梁楼盖
基础结构选型
独立基础、条形基础、筏形基础、箱型基础、桩基础
框架结构
房屋结构均由梁、柱构件通过节点连接而构成。 房屋结构均由梁、柱构件通过节点连接而构成。 纵向连系梁
横向主梁
柱
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。 在地震区，多采用梁、柱、板全现浇或梁柱 现浇、板预制的方案；在非地震区，有时 可采用梁、柱、板均预制的方案。
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； 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； 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。
框架—剪力墙结构平面布置
剪力墙布置原则：
与建筑功能相结合 数量不宜过多，以满足位移限值为宜 均匀对称，质量中心与刚度中心接近；在纵横 向数量接近；应贯通全高，上下刚度连贯而均 匀 外围布置，可以加强结构的抗扭作用
筒体结构
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
其它结构体系
各种结构体系的 最大适用高度和最大高宽比
第二章 结构选型与结构布置
高层建筑结构设计中的基本原则 高层建筑的结构选型 高层建筑的结构布置
高层建筑结构设计中的基本原则
基本要求： 基本要求： 具有必要的承载力、刚度和变形能力 避免因局部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 对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强 结构的竖向和水平布置宜具有合理简单、规则、均匀、对称” 强调概念设计，不过分依赖计算结果
框架—剪力墙结构受力变形特点
框架-剪力墙结构体系以框架为主，并布置一定数量的剪力墙， 框架 剪力墙结构体系以框架为主，并布置一定数量的剪力墙，通过水 剪力墙结构体系以框架为主 平刚度很大的楼盖将二者联系在一起共同抵抗水平荷载。 平刚度很大的楼盖将二者联系在一起共同抵抗水平荷载。其中剪力墙承担 大部分水平荷载，框架只承担较小的一部分。 大部分水平荷载，框架只承担较小的一部分。 在水平荷载作用下，框架的侧向变形属剪切型； 注：在水平荷载作用下，框架的侧向变形属剪切型；剪力墙的侧向变 形一般是弯曲型。当框架与剪力墙通过楼盖形成框架-剪力墙结构时 剪力墙结构时， 形一般是弯曲型。当框架与剪力墙通过楼盖形成框架 剪力墙结构时，各层 楼盖因其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致， 楼盖因其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致，其侧向变形介 于剪切型与弯曲型之间，一般属于弯剪型。 于剪切型与弯曲型之间，一般属于弯剪型。
普通钢筋混凝土肋梁楼盖
肋梁楼盖传力路径 及梁板计算简图
井式楼盖
密肋楼盖
无梁楼盖
组合楼盖
高层建筑楼面结构选型
基础结构选型
柱下独立基础 交叉梁基础 筏形基础 箱形基础 桩基础 复合基础
柱下独立基础 梁板式筏形基础
箱型基础
桩基础
高层建筑的结构布置
高层建筑结构的平面布置 高层建筑结构的竖向布置 高层建筑结构的变形缝设置
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
对称性
核心筒位置要居中或对称 抗震墙沿房屋周边布置（较大抗扭刚度和抗倾覆能力）
建筑平面限制
规范：平面不规则类型
第一类：扭转不规则
第二类：凹凸不规则
第三类：楼板局部不连续
竖向布置
立面变化要均匀 避免“柔弱”底层 顶层大厅的改善
避免主体与裙房过大的沉降差 减小结构温度应力 避免地震时结构间的相互碰撞
注：必要时可以三缝合一。 必要时可以三缝合一。
A级高度与B级高度 对B级高度的高层建筑，采用更严格的计算和构造措施， 且须通过抗震专项审查 平面和竖向不规则结构及Ⅳ类场地土（软土）上的结 构，最大适用高度应适当降低
水平承重结构选型（楼板体系）
作用：承受楼屋面竖向荷载，传递水平力 分类：
普通钢筋混凝土肋梁楼盖（单向板、双向板、井式和密肋楼盖） 无梁楼盖（有柱帽、无柱帽） 组合楼盖（压型钢板—混凝土组合楼盖、钢梁—混凝土组合楼盖和网 架楼盖）
框架侧向变形
剪力墙结构
房屋竖向承重结构全部由剪力墙组成。 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 作用大 施工较麻烦，造价 较高 剪力墙侧向变形
剪力墙结构受力变形特点
在竖向荷载作用下，剪力墙是受压 的薄壁柱； 在水平荷载作用下，剪力墙则是下 端固定、上端自由的悬臂柱。 注： 1）剪力墙结构属于刚性结构， 对于高宽比较大的剪力墙，侧向变 形呈弯曲型。 2）剪力墙结构水平承载力和 侧向刚度均很大，侧向变形较小。
按照长宽比分类： 按照长宽比分类： Hw/bw<3：异形柱； Hw/bw=3~5：小墙肢短肢剪力墙 Hw/bw=3~5 Hw/bw=5~8：短肢剪力墙 Hw/bw>8：普通剪力墙 短肢剪力墙抗震性能较差，规范有具体规定 限制其应用和增加抗震要求。
框架—剪力墙结构
为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向 刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间， 刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过 了框架结构的合理高度时， 了框架结构的合理高度时，可采用框架和剪力墙共同工 作的结构体系。 作的结构体系。
立面变化要均匀
规范：竖向不规则类型
第一类：侧向刚度不规则
第二类：竖向构件不连续
第三类：楼层承载力突变
基础埋置深度及地下室设置
（1）天然地基或复合地基，可取房屋高度 的1/15。 （2）桩基础，可取房屋高度的1/18。 高层建筑宜设地下室。
变形缝设置
温度缝（伸缩缝） 沉降缝 抗震缝
沉降缝 伸缩缝 防震缝