12.1多高层建筑结构体系简介
高层建筑结构体系与结构布置
05 筒体结构体系与布置
筒体结构类型及受力特点
筒体结构类型
包括核心筒、外框筒和束筒等。核心筒由电梯间、楼梯间和卫生间等竖向交通和服务设施组成，外框 筒由密柱、深梁和薄板组成，束筒则由多个外框筒和核心筒组合而成。
受力特点
筒体结构具有较大的抗侧刚度和承载能力，能够有效地抵抗水平荷载作用。其中，核心筒作为主要抗 侧力构件，承担大部分水平荷载；外框筒则通过楼板与核心筒连接，协同工作，共同抵抗水平荷载。
筒体结构整体稳定的措施
包括静力法、动力法和有限元法等。 其中，有限元法能够较为准确地模拟 结构的实际受力情况，是目前应用最 广泛的方法之一。
主要针对结构的侧移、扭转和失稳等 问题进行分析。侧移分析主要考察结 构在水平荷载作用下的变形情况；扭 转分析则关注结构在不对称荷载作用 下的扭转效应；失稳分析则主要针对 结构的整体稳定性进行评估，以防止 结构发生失稳破坏。
框支剪力墙结构
在框架结构中设置部分剪 力墙，以提高结构的整体 性和抗侧刚度，常用于底 部大空间的高层建筑。
筒中筒结构
由外部的密柱深梁框架和 内部的核心筒组成，形成 内外两个抗侧力体系，具 有较大的刚度和强度。
结构布置方案对比与评估
力学性能对比
从承载能力、抗侧刚度、 延性等方面对不同结构布 置方案进行对比分析。
包括加强核心筒和外框筒之间的连接 、设置伸臂桁架和腰桁架等加强层、 采用高强度混凝土和钢材等高性能材 料、优化结构布置等。这些措施能够 有效地提高结构的整体稳定性和承载 能力。
06 结构布置实例分析
典型高层建筑结构布置方案介绍
01
02
03
框架-核心筒结构
由外围的框架柱和内部的 钢筋混凝土核心筒组成， 具有较大的抗侧刚度和承 载能力。
高层建筑水平的结构体系
高层建筑水平的结构体系高层建筑水平的结构体系是实现建筑物高度和重量支撑的关键。
其结构体系的选择，将对建筑物的整体稳定性、安全性、经济性、美观性等方面产生深远的影响。
本文将对高层建筑水平的结构体系进行介绍、分析和比较，并试图为读者提供一些实用的参考信息。
一、高层建筑水平的结构体系的类型目前，高层建筑水平的结构体系可分为以下几类：1. 框架结构框架结构是一种广泛使用的高层建筑结构体系，其特点是建筑物的各个楼层之间通过框架体系连接在一起，形成一个整体。
框架结构可以分为钢框架结构和混凝土框架结构两种类型。
其中，钢框架结构具有结构重量轻、施工速度快、环保无污染等优点；但是，其价格较高，容易受到氧化、腐蚀等环境因素的影响。
而混凝土框架结构虽然价格相对较低，但其施工难度大、施工周期长等弊端也限制了其应用范围。
框架结构因其刚度大、抗震性好、适应性广等优点，在高层建筑中得到了广泛应用。
2. 核心筒结构核心筒结构是以厚实的筒形结构作为建筑物的主要支撑力量，通常由混凝土浇筑而成。
核心筒结构具有简洁、节省空间、抗震性好、供电等配套设施便捷等优点。
但核心筒结构也存在一些问题，如横向承载能力相对较弱、结构重量大、施工难度高等。
因此，核心筒结构通常需要与其他结构体系结合使用。
3. 桩基础结构桩基础结构是以大直径的深基础为支撑载体的一种结构体系。
在高层建筑中，长桩和大直径桩通常被采用。
桩基础结构能够有效对抗土体及地基的沉降、侧移和临界状态等问题，在工程中有着广泛的应用。
4. 悬索结构悬索结构是通过吊装龙门架、进行索网架等方法将建筑物吊起来的一种结构体系。
这种结构体系不仅耗费极大、施工困难且对建筑物的安全性、稳定性等问题有很高的要求，因此应用范围不太广泛，只在一些特殊工程中使用。
二、高层建筑水平的结构体系的选择原则在选择高层建筑水平的结构体系时，需要考虑以下一些因素：1. 建筑物的结构高度建筑物的结构高度对结构体系的选择具有决定性影响，一般来说，高层建筑水平的结构体系在结构高度较小的情况下可以采用框架结构、深基础、核心筒结构等单一结构体系；而在结构高度较高的情况下，则必须采用多重结构体系的组合方案，以确保建筑物的稳定性和安全性。
多、高层房屋钢结构体系、结构分析及连接
截面尺寸） 大致可按每3～4层作一次变截面； 尽量使用较薄的钢板；（其厚度不宜超过100mm；柱板件宽厚
比不应大于表4.6的规定） 框架柱长细比的规定（下表）
多层(≤12层) 高层(>12层)
6～8度设防
≤120（235/fy）1/2
楼面多采用钢梁、压型钢板与现浇混凝土组 成的组合结构，与内外筒均有较好的连接， 水平荷载将通过刚性楼面传递到核心筒。
钢与钢筋混凝土筒体结构的水平刚度取决于核心筒 的高宽比。
5.筒体结构
由内外两个筒体（筒中筒）或多个筒体结构（束筒 体系）组合而成，共同抵抗水平力，具有很好的空间 作用，适用于90层左右的钢结构建筑。
多高层建筑钢结构体系
1.框架结构
特点：平面布置灵活，可为提供较大的室内空间， 结构各部分刚度比较均匀。
框架结构有较大的延性，自振周期较长，因而对地 震作用不敏感，抗震性能好。
但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引 起非结构构件的破坏，因此不宜建的太高。
纯框架结构体系在地震区一般不超过15层。
自重轻也显著减少地震作用,一般可减少40%左右
(3)有效使用面积高 构件断面小,所占面积小；同时还可适当降低建筑层
高。与同类钢筋混凝土高层结构相比,可相应增加建筑 使用面积约4%。
(4)建造速度快 构件制造工厂化，现场安装，现场施工作业面宽敞。
可实施平行立体交叉作业。与同类钢筋混凝土高层结构 相比. 一般可缩短建设周期约1/4～1/3。
对整体性较差、或楼面有大开孔、有较长外伸段或相 邻层刚度有突变的楼面，当不能保证楼面的整体刚度时， 宜采用楼板平面内的实际刚度。
2023/9/16
多层框架结构房屋
12.2.1.2 截面尺寸
对现浇楼面的整体框架，中部框架梁I=2I0；边框架梁I=1.5I0。其中I0为矩形截面梁的惯性矩（图1
图12.8 框架的计算单元
图12.9 框架柱轴线位置
多层结构房屋一般受到竖向荷载和水平荷载的作用。竖向荷载包括恒荷载、楼层使用活荷载、雪荷载及施工活荷载等。水平荷载包括风荷载和水平地震作用。
01
楼面活荷载的折减
02
在设计住宅、宿舍、旅馆、办公楼等多层建筑的墙、柱和基础时，由于楼面活荷载在所有各层同时满载的可能性很小，所以作用于楼面上的使用活荷载应乘以表12.2所规定的折减系数。
柱端弯矩的确定
01
根据各柱分配的剪力及反弯点位置，可确定柱端弯矩。
02
底层柱
03
上端 Mj上=Vj×hj/3
04
下端 Mj下=Vj×2hj/3
05
其它层柱
06
上下端 Mj上=Mj下=Vj×hj/2
07
梁端弯矩的确定 柱端弯矩确定以后，根据节点平衡条件可确定梁的弯矩。 对于边柱节点（图12.17 (a)），有 Mb=Mc1+Mc2 对于中柱节点（图12.17(b))，有 Mb1=ib1/(ib1+ib2)(Mc1+Mc2） Mb2=ib2/(ib1+ib2)(Mc1+Mc2)
第2层
MDG=MGD=24.18kN·m
MEH=MHE=32.23kN·m
高层建筑结构体系简介
筑 已从上 海 、北 京 、广 州 、深 圳 等 直辖 构等多种结构体系 。高层 建筑结构的承 体作为建筑的竖向承重和抵抗侧向力的 市 或 沿海 发 达 地 区 向省 会级 城 市 呈 全 面 载能 力 、侧 移 刚度 、抗震 性 能 、材 料用 结 构 ，称 其 为剪 力 墙结 构 体 系 。剪 力 墙
框 架 结构 按抗 震设 计 时 ， 不应 采 用部
剪 势 。 目前 世界 已建成 的高 层 建 筑 的高 度 力 墙 、框架 ． 力墙 体 系是 高层 钢筋 混凝 分砌 体墙 承 重 的混 合 形 式 。框 架 结 构 中 已突 破 ５ ０ ０ ｍ，同时 ， 层 建筑 还呈 现 出 土 建筑 结 构 是 最为 传 统 的 、广 为应 用 的 的楼 梯 、电梯 问及 局 部 突 出屋 顶 的 电梯 高 建筑 体 型 复杂 、功 能 多样 化 、结 构 类 型 结 构体 系 ； 随着 层数 和 建筑 高度 的增加 ， 机房 、楼 梯 间 、水 箱 间 等 ，应 采 用 框架 多 、结构 体 系 多 样化 和 巨 型化 、施 工 技 利用 结构 空 间作 用 ，又 发展 了框架 ． 承重 ，不 应 采用 砌体 墙 承重 。 筒体 术高 、速度 快 等 特点 。同 时 国 内高 层 建 结 构 、多 筒 结 构 、筒中 筒 结构 和 巨型结 ２ 剪力 墙 结构 体 系 。利用 建 筑物 墙 ．
二 、高 层建 筑概 念
此抗震性 能较强。同时剪力墙 也可 以作
１ 框架结构体系。当采用梁 、柱组 为 围 护结 构 和 房 问分 隔 构 件 。剪 力 墙结 ．
成 的 结构 体 系 作 为竖 向承 重 结 构 ，并 同 构 体 系 一般 用 于 钢筋 混 凝 土结 构 中 ，由
根 高 层建 筑 发 展 到今 天 已超 过一 个 世 时承受水平荷载时 ，称其为框架结构体 于墙体承受全部水平作用和竖向荷载。
高层建筑结构体系
三、高层建筑造型设计
一、造型设计的影响因素 结构与工程技术，功能，气流与地震因素，环境规划 与艺术，采光 二、设计的原则 1、满足功能要求 功能为建筑之根本，但不可机械的依 附，否则成为功能主义。 2、创造美的空间环境 建筑内部空间外部形象——尺度、 对比、体量、虚实、韵律、均衡。 3、符合结构及受力特点 不同于低层和多层建筑，水平 力成为主要因素，抗侧移——高厚比。风力要求体型流 畅——流体力学。 4、周密考虑周围环境因素 规划要求，第五立面（泰山 大酒店），阴影区对周围的影响，缝隙缝和涡流。
第二节
高层建筑结构与造型
高层建筑造型设计与结构密切相关 设计中要对高层建筑的受力特点和结构 选型有整体认识。 结构构思也可成为高层建筑造型设计的 基点与灵感源泉。 结构形式由房屋性质、层数、高度和在 物质技术条件等因素确定
• 一 、从建筑材料划分高层结构形式
• 砌体结构 普通砌体用于多层建筑，高层建筑用配筋砌体 • 钢筋混凝土结构 承载力高、刚度好、抗震好、耐火耐久性好；自重大、 构件断面大、湿作业、施工周期长。 • 钢结构 初期的主要形式，自重轻、构件断面小、抗震好、施工 快；用钢量大、耐火性差、造价高。 • 钢—钢筋混凝土混合结构 钢筋混凝土做筒体或剪力墙，钢框架依附其上承受竖向 荷载。可充分发挥两种材料的优势。
• 设计要求
• 结构要有足够得强度和抗侧推刚度。 • 抗震设计到达到“小震不坏、大震不倒”结构要有一 定的延性，即塑性变形能力 • 要从材料、结构体系、结构总体布置、构件设计、节 点连接构造上采取措施。
高层建筑结构体系分类
（一）纯框架体系 整个结构的纵向与横向全部由框架单一构件组成的体系 • 1、结构特征 竖向承重由框架组成，水平刚度小、承载力低、位移 大、为柔性结构体系。 • 2、适用范围 6~15层，最经济是10层，高烈度地区 不用。 • 3、特 点 空间较大、平面布置灵活。 • 4、柱网尺寸 跨度4~9米之间， 梁高h=（1/15~1/10）L；梁宽b=（1/2~1/3）h。 柱截面高不小于300（矩形）350（圆形）高宽比 不大于3 • 5、开间 住宅3.3~4.5米，公建6.6~7.5m
简述高层建筑结构体系
简述高层建筑结构体系关键信息项1、高层建筑结构体系的类型框架结构剪力墙结构框架剪力墙结构筒体结构巨型结构2、各结构体系的特点承载能力侧向刚度空间布局灵活性施工难度经济成本3、适用范围不同高度的建筑不同功能的建筑4、结构设计要点抗震设计风荷载考虑基础设计11 高层建筑结构体系的类型高层建筑结构体系多种多样，常见的主要包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构以及巨型结构等。
111 框架结构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。
其优点是建筑平面布置灵活，可提供较大的室内空间，便于分隔。
然而，框架结构的侧向刚度较小，在水平荷载作用下，位移较大，因此其适用高度相对较低。
112 剪力墙结构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。
剪力墙具有较大的侧向刚度，在水平荷载作用下侧移较小。
但剪力墙结构的空间布置灵活性较差，室内空间受到一定限制。
113 框架剪力墙结构框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点。
在框架结构中布置一定数量的剪力墙，共同承受水平和竖向荷载。
这种结构体系既能提供较大的灵活空间，又具有较好的侧向刚度，适用于较高的建筑。
114 筒体结构筒体结构可分为框筒结构、筒中筒结构和多筒体结构等。
筒体结构具有良好的空间整体性和抗侧力性能，适用于超高层建筑。
115 巨型结构巨型结构由巨型柱、巨型梁和巨型支撑等组成，具有超强的承载能力和抗侧刚度，是现代高层建筑中较为先进的结构形式之一。
12 各结构体系的特点121 承载能力不同的结构体系承载能力有所差异。
框架结构的承载能力相对较弱，主要依靠梁柱节点的抗弯和抗剪能力。
剪力墙结构和筒体结构由于墙体的作用，承载能力较强。
122 侧向刚度框架结构侧向刚度小，水平位移大；剪力墙结构和筒体结构侧向刚度大，水平位移小。
框架剪力墙结构的侧向刚度则介于两者之间。
123 空间布局灵活性框架结构空间布局最为灵活，剪力墙结构灵活性最差，框架剪力墙结构和筒体结构在一定程度上兼顾了空间布局和侧向刚度的要求。
多层与高层房屋结构体系—装配式结构
施工过程可控
高效，工期缩短
低耗，节能环保
装配式建筑实现 主体工程：装配式建筑：5天一层现浇建筑： 能耗（千克标准煤/平方米）：
了建筑全流程完全 最快5天一层，进度难控制。受天气影响大， 装配式建筑：15.0 现浇建筑：
可控，防止工程延 手工作业，安全度低，品质难保障。
19.11
期。
内外装修：装配式建筑：主体完工后再加 水耗（立方米/平方米）： 装配
垃圾排放（立方米/平方米）：
施工总工期：装配式建筑：最快10个月现 装配式建筑：0.002 现浇建筑：
浇建筑：24-30个月
0.022
装配式混凝土结构特点
01 施工现场取消外架，室内、外墙抹灰工序，钢筋由工厂统一配送，楼 板底模取消，墙体塑料模板取代传统木模板，现场建筑垃圾可大幅减少。
装配式建筑施工现场
装配式建筑外立面平整
现浇建筑外立面易出现裂缝通病
装配式混凝土结构特点
06 装配式构件的制作在冬季不会受到较大影响，相比现浇构件在冬季施 工成本要低得多。
劣势
装配式建筑是建筑工业化的趋势，目前阻碍装配式建筑发展的最大 问题之一是成本高，投资巨大，存在较大风险。其二，装配化要求一定 的建设规模和建筑体量，否则厂房设备摊销成本过高，运营难以维持。 其三，装配式适合简单规则的建筑，与建筑的个性化和复杂化存在冲突。
认识预制构件
2、叠合梁
叠合梁是一种预制混凝土梁，在现场后浇 混凝土而形成的整体受弯构件。
一般叠合梁下部主筋已在工厂完成预制并 与混凝土整浇完成，上部主筋需现场绑扎或在 工程绑扎完毕但未包裹混凝土。
认识预制构件
3、预制剪力墙
相对于现浇的剪力墙而言，预制剪力墙可以将墙体完全 预制或做成中空，剪力墙的主筋需要在现场完成连接。在预 制剪力墙外表面反打上外保温及饰面材料。
多高层建筑结构体系概述
多高层建筑结构体系概述在现代城市的天际线中，多高层建筑如林立的巨人，它们不仅是城市繁荣的象征，更是建筑工程技术的杰作。
而支撑这些高楼大厦屹立不倒的关键，就在于其合理的结构体系。
多高层建筑结构体系的类型多种多样，每种都有其独特的特点和适用范围。
其中，框架结构是较为常见的一种。
框架结构由梁和柱组成，它们通过节点连接，形成一个空间框架来承受竖向和水平荷载。
这种结构体系的优点在于建筑平面布置灵活，可以根据不同的使用需求进行空间划分。
然而，其缺点也比较明显，由于梁柱节点处容易产生较大的弯矩和剪力，框架结构在抵抗水平荷载方面的能力相对较弱，因此不太适用于高度过高的建筑。
剪力墙结构则在抵抗水平荷载方面表现出色。
剪力墙就像一道道坚固的墙壁，能够有效地承担水平力。
这种结构体系的刚度较大，抗震性能良好，适用于较高的住宅建筑。
但剪力墙结构的空间布置相对不够灵活，对建筑的使用功能可能会有一定的限制。
框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点。
在框架剪力墙结构中，框架主要承担竖向荷载，剪力墙则主要承担水平荷载。
这种结构体系既能保证建筑有一定的灵活布置空间，又能提供足够的抗侧力能力，因此在许多中高层商业和办公建筑中得到广泛应用。
筒体结构是一种较为高效的抗侧力结构体系，包括框筒结构、筒中筒结构和束筒结构等。
框筒结构是由周边密集的柱和高跨比很大的窗裙梁组成的空腹筒，具有很大的抗侧刚度和抗扭刚度。
筒中筒结构则是由内筒和外筒组成，内筒通常是剪力墙筒，外筒可以是框筒或桁架筒，两者协同工作，能够承受更大的水平荷载。
束筒结构则是由若干个筒体组合在一起，共同抵抗水平力，适用于超高层建筑。
除了上述几种主要的结构体系，还有一些特殊的结构形式，如悬挂结构、巨型结构等。
悬挂结构是将建筑的楼层通过吊杆悬挂在主结构上，主结构承担所有的竖向和水平荷载。
这种结构可以创造出独特的建筑空间和造型，但施工难度较大。
巨型结构则是由大型构件组成的主结构和普通构件组成的次结构共同工作，具有超大的承载能力和刚度，适用于超大型的复杂建筑。
多高层建筑结构体系的特点
多高层建筑结构体系的特点摘要：多高层建筑的基本结构体系有框架结构，剪力墙结构，框架-剪力墙结构，筒体结构以及巨型结构，他们既有各自的特点，相互之间又存在一定的联系。
本文聚焦于这些基本结构各自的适用条件以及受力性能，从整体结构的高维视角进行分析，并对这几种结构的内在机理和相互联系及发展演进进行阐述。
关键词：多高层结构体系，发展演进，受力特征，性能特点。
一、框架结构的特点：框架结构的特点是其平面空间可以自由布置，但是由于框架结构在平面模式下运行，只能在自身平面内具有较大的抗侧力，因此要在另一垂直平面上设置框架以抵抗除自身平面方向的力矩。
为了防止框架结构发生连续倒塌，通常不应使用单跨框架。
但是由于框架结构是稀疏的长细立柱组成，受到水平力时容易发生较大挠曲，一方面可以通过结构的变形来消耗地震过程中的能量，令其具有一定的抗震能力，但是由于框架结构属于柔性体系，当遇到较大地震时，侧向变形倒塌会在变形程度超过了其变形能力时发生。
之前的地震中，破坏最多的是填充墙，发生地震时，由于填充墙和框架组成了一个共同的受力系统，刚度越大，受力越大，所以填充墙承担了大部分的地震力，使填充墙在较小地震作用下也会发生大小不同的损坏。
框架结构抵抗地震的一般构造原则包括避免在较强地震荷载下塌方，增大延性耗能的强柱弱梁设计；提高此体系各个构件共同受力的强节点弱构件设计；以及使钢筋混凝土梁等构件中使梁尽量出现正截面受弯破坏，防止受剪破坏，以使构件尽量发生延性破坏的强剪弱弯设计。
二、剪力墙结构体系的特点：随着人口逐渐向城市聚集，能够承载更多人的高层建筑成为了城市建筑所追求的结构体系，于是剪力墙结构在1960年左右开始应运而生。
剪力墙结构可以看作将框架结构中的柱子加宽形成墙体，并在内部用竖向连贯的墙体分割空间，同时承担力的作用。
一面墙体，在竖向受力时，其内墙近似轴向受压，但是外墙偏心较大，因为墙体宽度小，长度大，所以垂直于长度方向，其截面惯性矩大，垂直于宽度方向，截面惯性矩小，为了防止因截面惯性矩不足，发生墙体倒塌，因此墙体需要在垂直的两个方向上都进行布置，形成空间结构。
高层建筑结构特点及其体系
高层建筑结构特点及其体系高层建筑结构特点及其体系随着城市化进程的加速和人口的不断增长，高层建筑已成为城市空间利用的重要方式。
高层建筑结构作为其关键组成部分，具有独特的特点和体系。
本文将就此话题进行深入探讨，旨在帮助读者更好地了解高层建筑的结构设计及其优势。
高层建筑结构特点高层建筑结构的特点主要表现在以下几个方面：1、结构高度：高层建筑的结构高度通常在100米以上，这使得结构设计过程中需要考虑重力、风载、地震等因素对建筑稳定性和安全性的影响。
2、竖向荷载：高层建筑的竖向荷载主要来自于自身重量和上部结构传来的荷载。
随着建筑高度的增加，竖向荷载对结构设计的影响愈发显著。
3、水平荷载：水平荷载主要来自于风载和地震。
由于高层建筑的造型各异，其受风面积和风载体型系数也会有所不同，这使得水平荷载的计算变得相对复杂。
4、结构刚度：为确保高层建筑的稳定性，结构设计时应保证一定的结构刚度。
对于超高层建筑，还需考虑侧向位移限制和舒适度要求。
高层建筑结构体系高层建筑结构体系主要包括以下几种：1、框架结构体系：该体系由横梁、立柱和楼板组成，具有重量轻、空间分隔灵活等优点。
但其在抗侧向风载和地震方面的表现相对较差。
2、剪力墙结构体系：剪力墙结构体系通过在框架结构中增设剪力墙来提高结构的抗侧能力。
剪力墙由钢筋混凝土浇筑而成，具有较高的强度和刚度。
然而，剪力墙也会限制室内空间的使用。
3、框架-剪力墙结构体系：该体系综合了框架结构和剪力墙结构的优点，既能够提供灵活的室内空间，又具有较强的抗侧能力。
在实际工程中，可根据具体需求调整框架和剪力墙的比例。
4、筒体结构体系：筒体结构体系通过将剪力墙、框架等构件组合成筒体形状，从而有效抵抗侧向力和扭矩。
这种结构体系常用于超高层建筑，如摩天大楼。
5、钢结构体系：钢结构体系采用钢材作为主要材料，具有较高的强度和抗震性能。
钢结构体系在现代高层建筑中应用广泛，如上海东方明珠塔。
6、混合结构体系：混合结构体系结合了多种结构形式，如混凝土结构、钢结构、木结构等。
高层建筑及结构体系详解
2、高层建筑的结构体系 高层建筑常用结构体系：框架结构、剪力墙结构、 框架-剪力墙结构、筒体结构。
（1）框架结构 框架结构——骨架承重结构体系。 框架梁、柱承重，墙体均不承重——填充墙——灵活布置、建筑
立面处理较为自由——较适用于需要灵活分隔空间、内部较大空间。 特点：墙体不用承重，故可形成开敞的空间；墙体可根据各个楼层的 不同需要设置，无需上下对齐。
筒体平面形式与结构类型 (a)外筒内框(b)内筒外框(c)圆形筒中筒 (d)内筒外剪力墙(e)多边形筒中筒
17
筒体结构：是由一个或多个筒体作为承重结构的建筑体系，适 用于层数较多的高层建筑。筒体在侧向风荷载的作用下，其受 力类似于刚性的箱型截面的悬臂梁，迎风面受拉，而背风面将 受压，当单筒结构高度较大时，其很难承受较大的水平作用， 因此一般筒式体系为组合体系。根据不同组合，筒体结构可分 为框筒体系、筒中筒体系、桁架筒体系、成束筒体系。
3
适用范围
适用于内部需要较多大空间，空间平面对位较为规整，空间使用功 能经常变更而可能重新分隔，上下楼层之间空间分隔难以对应的公共 建筑，如商场、办公楼、教学楼、图书馆、档案馆、医院、宾馆。
主要问题——结构侧向刚度差，承受水平荷载的能力不高。 水平荷载——结构底部各层梁、柱的弯矩显著增加——增大截面及 配筋量——平面布置和空间使用有影响。 当建筑层数大于15层或在地震区建造高层房屋时，不宜选用框架结 构。在高烈度地震区不宜采用。
框架结构和剪力墙结构比较
(3)框架-剪力墙体系 1.特征
纯框架结构体系在建筑物空间刚度方面较为薄弱，用于高层建筑 时需要增加抗水平侧向力的构件。
若建筑平面呈条形时， 一般可以通过在框架结构 中适当布置剪力墙来抵抗 水平侧向力，形成框架-剪 力墙结构。 ——框架和剪力墙两种结 构组合在一起而形成的结 构体系。
多高层建筑常用的结构体系
多高层建筑常用的结构体系
（3）装配整体式框架。装配整体式框架是 将预制梁、柱和板在现场安装就位后，再在构件 连接处局部现浇混凝土，使之形成整体。它兼有 现浇整体式框架和装配式框架的优点，既可以节 约模板和缩短工期，节省预埋件，减少用钢量， 又可以保证节点的刚度，结构整体性较好。装配 整体式框架的缺点是增加了现场混凝土的二次浇 筑工作量，且施工较为复杂。
多高层建筑常用的结构体系
（2）纵向框架承重方案。纵向框架的主要承重框架 由纵向主梁与柱构成，楼板沿横向布置，支承在纵向主 梁上，横向连系梁将纵向框架连成一个空间结构体系， 如图6-3（b）所示。
纵向框架中横向连系梁的高度较小，有利于设备管 线地穿行，可获得较大的室内净空，且开间布置较灵活， 室内空间可以被充分利用；但其横向刚度较差。因此， 纵向框架承重方案只适用于层数较少的房屋。
多高层建筑常用的结构体系
3. 框架结构的布置原则
（1）房屋的开间和进深尽可能统一，使房屋中构件的 类型、规格尽可能减少，以便于设计和施工。
（2）房屋的平面布置应力求简单、规则、对称及减少 偏心，以使受力更合理。
（3）房屋的竖向布置应使结构刚度沿高度分布比较均 匀，避免结构刚度突变。同一楼面应尽量设置在同一标高 处，避免结构错层和局部夹层。
多高层建筑常用的结构体系
多高层建筑常用的结构体系
1.1 框架结构体系
1. 框架结构的概念
框架结构是由竖向构件柱子与 水平构件梁通过节点连接而成的， 一般由框架梁、柱与基础形成多个 平面框架作为主要的承重结构，各 平面框架再通过连系梁加以连接而 形成一个空间结构体系。框架结构 体系可同时抵抗竖向荷载和水平荷 载，如图6-1所示。
多高层建筑常用的结构体系
（4）为使房屋具有必要的抗侧移刚度，房屋的 高宽比不宜过大，一般宜为4～5。
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。
《多高层建筑结构》PPT课件
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1.3 国外高层建筑简介
1883年美国芝加哥建成的11层家庭保险大楼为近代高 层建筑的开端，国外较著名的高层建筑有：美国，帝国大厦 (纽约，381m，102层)、世界贸易中心(纽约，402m，110 层)、西尔斯大厦(芝加哥，443m，110层)、水塔广场大厦 (芝加哥，262m，76层)；马来西亚，石油大厦(450m，88层， 钢-混凝土组合结构)；朝鲜，柳京饭店(305m，101层,最高 的钢筋混凝土大厦)。
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国内主要高层建筑（374-500m）
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主要高层建筑介绍 台北101大厦
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世贸大厦
西尔斯大厦
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平壤 柳京饭店 105层 320米 三千个房 间 金字塔型建筑
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中心支撑框架：支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的 交点。基本形式有单斜杆支撑、人字形 支撑、V形支撑、K形支撑和交叉支撑。
注意：抗震结构不采用K形支撑；
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偏心支撑：支撑连接位置偏离梁柱节点，每根斜杆应至少一 端与框架梁相连，在梁端或梁跨中形成消能梁段。 基本形式有：单斜杆、人字形和V形等。 地震作用下，消能梁段腹板剪切屈服，通过腹板 塑性变形耗散地震能量，支撑斜杆、框架柱 和消能梁段以外的梁均保持弹性，其抗震性能明 显优于中心支撑框架。
1.2 我国高层建筑的发展
我国高层建筑在解放前很少，50－60年代陆续建成一
些，如1959年的北京民族饭店，高47.4m，12层；1964年的
高层建筑结构体系
高层建筑结构体系在现代城市的天际线中，高层建筑如同一颗颗璀璨的明珠，它们不仅是城市繁荣的象征，更是建筑技术和结构工程的杰作。
而支撑这些高层建筑屹立不倒的关键，便是其独特而复杂的结构体系。
高层建筑的结构体系多种多样，每种体系都有其特点和适用范围。
其中，框架结构是较为常见的一种。
框架结构由梁和柱组成，通过节点连接形成一个整体。
这种结构体系具有布置灵活、空间开阔的优点，适用于办公楼、商场等需要较大空间的建筑。
然而，框架结构的侧向刚度相对较小，在面对水平荷载（如风荷载、地震作用）时，容易产生较大的变形，因此其高度通常受到一定的限制。
剪力墙结构则是另一种常见的体系。
剪力墙就像是一面巨大的“墙壁”，能够有效地抵抗水平荷载。
这种结构体系的侧向刚度较大，抗震性能较好，适用于住宅等对空间布局要求相对较为规整的建筑。
但是，剪力墙结构的空间灵活性相对较差，房间的布置受到一定的限制。
框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点。
在框架结构中适当布置剪力墙，既能提供较大的空间灵活性，又能保证结构具有足够的侧向刚度。
这种结构体系在许多高层建筑中得到了广泛的应用，尤其是那些功能复杂、空间需求多样的建筑。
筒体结构是一种较为高效的结构体系。
筒体可以分为实腹筒和空腹筒。
实腹筒通常由剪力墙围成封闭的筒体，具有很大的抗侧刚度和承载力；空腹筒则是由密排柱和窗裙梁组成，也能提供较好的抗侧性能。
筒体结构在超高层建筑中表现出色，能够有效地抵抗巨大的水平荷载和竖向荷载。
除了以上几种常见的结构体系，还有一些特殊的结构形式，如巨型结构、悬挂结构等。
巨型结构通常由大型的主框架和次结构组成，主框架承担主要的荷载，次结构则起到辅助和加强的作用。
悬挂结构则是将建筑的楼层通过吊杆悬挂在主结构上，减轻了下部结构的负担。
在选择高层建筑的结构体系时，需要综合考虑多个因素。
首先是建筑的功能需求。
例如，商业建筑可能需要较大的无柱空间，而住宅建筑则更注重房间的规整性和采光通风。
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第十二章 多层框架结构房屋
台北101大厦
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
三、高层建筑结构的适用高度和高宽比
钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度分为A级和B级。见《高层 建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第3.3.1条
条文说明
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
5.筒体结构
筒体结构体系是由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的高层 建筑结构。筒体结构的筒体分剪力墙围成的薄壁筒和由密柱框架或壁式 框架围成的框筒等。筒体结构是一种空间受力性能较好的结构体系，它 比框架结构和剪力墙结构具有更大的承载力和刚度。 筒体结构根据筒的构成、布置和数量可分为：框架-核心筒结构、 筒中筒结构等。
12.1 多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
一、多高层建筑的概念
1.《民用建筑设计通则》GB50352-2005中第3.1.2条:
2.《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中第2.1.1条:
房屋高度是自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的 电梯机房、水箱及构架等高度。
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
框架结构的特点： 1）建筑平面布置灵活、易于设置较大的房间、使用方便； 2）立面设计灵活多变；（墙体是非承重构件，立面可任意划分） 3）构件类型少，易于标准化、定型化； 4）具有较好的抗震性能——“延性框架”； 5）梁柱截面惯性矩小，侧向变形较大，限制了框架结构的使用高度。 以15～20层以下为宜。
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
二、多高层建筑的结构体系
多高层建筑常用的结构体系有：砌体结构、框架结构、框架-剪力墙 结构、剪力墙结构、筒体结构以及巨型结构等。 1.砌体结构（砖混结构） 砌体结构房屋指墙、柱等竖向承重构件采用砌体，而楼盖、屋盖等 水平承重构件采用钢筋混凝土或木材建造的房屋。
一般，不配筋的砌体结构仅用于多层建筑。
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
2.框架结构
框架结构体系是由梁和柱为主要构件组成的承受竖向荷载和水平作 用的结构体系。按施工方法的不同，框架可分为现浇框架、预制框架和 装配整体式框架。 现浇框架也称整体式框架，其优点是整体性好，建筑布置灵活，有 利于抗震，但工程量大，模板耗费多，工期长。 装配式框架的构件全部为预制，在施工现场进行吊装和连接。其优 点是节约模板，缩短工期，有利于施工机械化。 装配整体式框架是将预制梁、柱和板现场安装就位后，在构件连接 处浇捣混凝土，使之形成整体。其优点是，省去了预埋件，减少了用钢 量，整体性比装配式提高，但节点施工复杂。
框架-核心筒
筒中筒
束筒
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第十二章 多层框架结构房屋
芝加哥希尔斯大厦
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
6.巨型结构
巨型结构体系是由若干个“巨大”的竖向支承结构（如组合柱、角 筒体等）作为柱并与梁式或桁架式转换楼层结合形成的结构体系。
12.1多高层建筑结构体系简介
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
为满足底部大空间的要求，可将某些剪力墙底部用框架替代，形成 底框剪力墙结构，但对抗震不利。
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
4.框架-剪力墙结构
框架-剪力墙结构体系是在框架结构中布置一定数量的剪力墙所组 成的结构体系。其中竖向荷载分别由框架和剪力墙承担，而水平力则主 要由剪力墙承担。这种结构体系具有框架结构和剪力墙结构两者的优点， 在公共建筑和办公楼等建筑中得到广泛应用。
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比限值见《高层建筑混凝土结构技 术规程》JGJ3-2010第3.3.2条。
12.1多高层建筑结构体系简介
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第十二章 多层框架结构房屋
3.剪力墙结构 剪力墙结构是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构，是高层 建筑中常用的一种结构形式。剪力墙一般采用现浇钢筋混凝土墙体。墙 体同时也作为围护及房间分隔构件。
Hale Waihona Puke 12.1多高层建筑结构体系简介
第十二章 多层框架结构房屋
剪力墙结构体系的特点： 1）承载力要求容易满足(截面尺 寸大)； 2）整体性好，刚度大，在水平荷 载作用下侧向变形小(现浇钢筋混 凝土剪力墙结构)，适合于建造较 高的高层建筑(10～30层，100～ 140m)； 3）抗震性能好——延性剪力墙结 构； 4）平面布置不灵活，(剪力墙的 间距取决于楼板的跨度。一般情 况下剪力墙间距为3～8m，适用于 要求较小开间的建筑)； 5）结构自重较大；