多高层房屋结构的类别
多层及高层房屋结构组成
2.1 多、高层房屋结构的组成 2.2 多、高层房屋结构的分析和设计计算 2.3 楼盖的设计 2.4 柱、支撑及节点柱脚设计
2．1 多、高层房屋结构的组成
多层和高层房屋建筑之间并没有严格的界线。根据房 屋建筑的荷载特点及其力学行为，尤其是对地震荷载的反 应，大致可以12层(高度约40m)为界。
P344（多层412层 或高度不超过40m）
高层与多层钢结构房屋的区别在于：高层钢结构房屋的 水平荷载起主要作用，它引起的弯矩和侧移是与高度的二 次方和四次方成正比。
因此选择好的抗侧体系、平面和竖向布置规则的结构、 风荷载较小的建筑外形以及地震作用较小的结构体系很重 要。避免房屋的“先天”缺陷。
因此，高层钢结构房屋更重视概念设计。
(a)单向斜杆支撑、(b)十字交叉支撑、(c)人字支撑、(d) V形支撑、 (e) K形支撑。
偏心支撑
偏心支撑框架是在梁上设置一较薄弱部位，如图10.1.3中的 梁段l，称为消能梁段。
结构在弹性阶段有较好的刚度，在强震作用下，消能梁段 在支撑失稳之前进入了弹塑性阶段，具有很好的延性和耗能能 力。
rex 、rey ——分别为x和y方向的抗扭弹性半径； rex =（KT/Kx）1/2 ， rey =（KT/Ky）1/2
KT= （Kx y2）+ （Ky x2） KT——所计算楼层的扭转刚度； Kx 、 Ky——分别为所计算楼层各抗侧力构件在x和y
方向的侧向刚度之和；
x，y——以刚心为原点的抗侧力构件坐标。 当任一层的偏心率＞0.15时，称平面不规则结构，
筒体可用密柱深梁的钢结构形成， 也可采用钢筋混凝土筒体，不过常 以内筒出现。
《 高 层 民 用 建 筑 钢 结 构 技 术 规 程 》 ( JGJ99—98) 第 1.0.2条：根据地震设防烈度，对各类结构形式所适用 的高度作出了规定，如下表。
高层建筑的常见结构形式及特点
高层建筑的常见结构形式及特点高层建筑的结构体系主要有：框架结构、框架―剪力墙结构、剪力墙结构、、框支剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构，是由纵梁、横梁和柱组成的结构，这种结构是梁和柱刚性连接而成骨架的结构。
框架结构的优点：强度高，自重轻，整体性和抗震性好，柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间;施工简便，较经济;框架结构的弱点：抗侧移刚度小，侧移大;对支座不均匀沉降较敏感等。
根据分析，框架房屋高度增加时，侧向力作用急剧地增长，当建筑物达到一定高度时，侧向位移将很大，水平荷载产生的内力远远超过竖向荷载产生的内力。
一般适用于10层以下、以及10层左右的房屋结构。
框架―剪力墙结构，又称框剪结构，框架-剪力墙结构体系是指由框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的多(高)层房屋结构体系。
它是在框架纵、横方向的适当位置，在柱与柱之间设置几道钢筋混凝土墙体(剪力墙)。
在这种结构中，框架与剪力墙协同受力，剪力墙承担绝大部分水平荷载，框架则以承担竖向荷载为主，这样，可以减少柱子的截面。
剪力墙在一定程度上限制了建筑平面布置的灵活性。
框架-剪力墙结构体系则充分发挥框架和剪力墙各自的特点，既能获得大空间的灵活空间，又具有较强的侧向刚度。
所以这种结构形式在房屋设计中比较常用。
这种体系一般用于办公楼、旅馆、住宅以及某些工艺用房。
框架一剪力墙结构，一般用于25层以下房屋结构。
剪力墙结构，是由纵向、横向的钢筋混凝土墙所组成的结构，即结构采用剪力墙的结构体系。
墙体除抵抗水平荷载和竖向荷载外，还对房屋起围护和分割作用。
剪力墙结构优点是整体性好，侧向刚度大，适宜做较高的高层建筑，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露构件，可以不影响房屋的使用功能。
缺点是由于剪力墙位置的约束，使得建筑内部空间的划分比较狭小，不能提供大空间房屋，结构延性较差。
因此较适宜用于宾馆与住宅。
全剪力墙结构常用于25～30层结构。
筒体结构，是用钢筋混凝土墙围成侧向刚度很大的筒体的结构形式。
建筑结构——多层及高层房屋结构
建筑结构——多层及高层房屋结构在我们生活的城市中，多层及高层房屋随处可见。
这些建筑不仅为我们提供了居住、工作和娱乐的空间，其独特的结构设计更是保障了我们的安全和舒适。
那么，什么是多层及高层房屋结构呢？它们又是如何支撑起这些高大而坚固的建筑的呢？多层房屋通常指的是四层到六层的建筑，而高层房屋一般是七层及以上。
它们的结构类型多种多样，常见的有砖混结构、框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构以及筒体结构等。
砖混结构是多层房屋中较为常见的一种。
它主要由砖砌体和混凝土构造柱、圈梁组成。
砖砌体承受竖向荷载，而构造柱和圈梁则增强了房屋的整体性和抗震性能。
这种结构施工简单，成本较低，但由于砖砌体的强度有限，所以房屋的开间和进深一般较小，而且抗震能力相对较弱。
框架结构则在多层和高层房屋中都有应用。
它由梁、柱组成框架来承受竖向和水平荷载。
框架结构的优点是空间布置灵活，可以根据需要自由分隔房间。
但框架节点应力集中，侧向刚度较小，在地震作用下容易产生较大的水平位移。
剪力墙结构主要用于高层房屋，它利用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平荷载。
剪力墙就像一道道坚固的墙壁，具有很大的侧向刚度，能够有效地抵抗水平荷载，如风力和地震力。
不过，剪力墙结构的空间布置相对不够灵活。
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，既保证了空间的灵活性，又提高了结构的抗侧力能力。
这种结构在高层房屋中应用广泛，能够适应不同的建筑功能和造型要求。
筒体结构是一种更加高效的结构形式，适用于超高层建筑。
它可以分为框筒结构、筒中筒结构和束筒结构等。
筒体结构具有极大的侧向刚度和承载力，能够有效地抵抗风荷载和地震作用。
在多层及高层房屋的结构设计中，荷载的考虑至关重要。
竖向荷载包括房屋自身的重量、家具设备的重量以及人员的重量等。
而水平荷载，如风力和地震力，对于高层房屋的影响更为显著。
为了抵抗水平荷载，结构需要具备足够的侧向刚度和抗震能力。
第11讲多高层房屋钢结构——结构体系类型及其特点1多层
第11讲多（高）层房屋钢结构——结构体系类型及其特点（一）1、多层房屋钢结构的结构体系类型有哪些?阐述各自的抗侧力单元。
答：多层房屋钢结构常见结构类型有纯框架体系、柱-支撑体系和框-支撑体系。
如果抗侧刚度不满足，还可采用双重抗侧力体系,主要采用钢框架-支撑体系、钢框架-剪力墙体系以及钢框架-核心筒体系。
纯框架体系的抗侧力单元为平面框架，柱-支撑体系的抗侧力单元为支撑，框-支撑体系的抗侧力单元为无支撑的平面框架和支撑；钢框架-支撑体系、钢框架-剪力墙体系以及钢框架-核心筒体系的抗侧力单元除了钢框架外，还分别由支撑、剪力墙以及核心筒作为抗侧力单元。
2、试述纯框架体系在水平荷载作用下的受力和变形特征?答：水平荷载作用下梁柱刚接的框架结构如同空腹桁架结构，结构一侧的部分柱脚产生轴向拉力，另一侧的部分柱脚则产生轴向压力，这些轴向力将形成力偶，平衡外部水平荷载产生的倾覆力矩；另外，楼层剪力使该层框架柱产生弯矩和剪力，而柱端弯矩又使框架梁两端产生反对称的梁端弯矩和剪力。
平面框架结构在水平荷载作用下的变形包括两部分，一部分是由于水平荷载作用下的倾覆力矩使竖向构件(柱)承受轴向拉力或压力，进而使结构整体产生弯曲变形；另一部分为各层梁、柱在剪力作用下引起的框架整体剪切变形。
因此，框架整体侧移曲线呈剪切型。
3、框架结构有哪些优点？适于多少层的钢结构房屋？答：优点：无承重墙，使建筑设计具有一定的自由度；外墙采用非承重构件，可使建筑立面设计灵活多变；轻质墙体的使用还可以大大降低房屋自重，减小地震作用，降低结构和基础造价；构件易于标准化生产，施工速度快，而且结构各部分的刚度比较均匀，自振周期长，对地震作用不敏感。
适用层数：因框架结构的抗侧刚度较小，适于30层以下的房屋建筑。
在地震区，一般不超过15层。
4、试述框架-支撑体系在水平荷载下的变形特点？答：在框架-支撑体系中，框架属于剪切型构件，支撑近似于弯曲型构件。
当楼板可视为刚性体且结构不发生整体扭转时，在刚性楼盖的协调下，使各榀框架与各个支撑的变形相互协调—致，因此，框架-支撑体系可以简化成用刚性连杆将框架与支撑并联，其侧移属于弯剪型变形。
建筑结构模块6多高层框架结构
根据外围结构构成的不同，筒体结构体系可以分 为由剪力墙构成的薄壁筒和由密排柱梁、裙梁组成的 框筒。
根据组成筒体结构体系的筒体个数及组合方式的
核心筒、筒中筒（二重筒）、多筒体、成束筒（组合 筒）和多重筒（群筒）等，如图6-7所示。
6.3 多高层框架结构的计算简图及荷载
纵向框架上的荷载往往各不相同，故常有中列柱 和边列柱的区别。中列柱纵向框架的计算单元宽度可 各取两侧跨距的一半，边列柱纵向框架的计算单元宽 度可取一侧跨距的一半。取出的平面框架所承受的竖 向荷载与楼盖结构的布置情况有关，当采用现浇楼盖 时，楼面分布荷载一般可按角平分线传至相应两侧的 梁上，对图6-8（c）所示的梯形竖向分布荷载往往可 简化成均匀竖向荷载，水平荷载则简化成节点集中力， 如图6-8（c）、(d)所示。
6.1 多高层建筑常用的结构体系
6.1 多高层建筑常用的结构体系
6.1.1 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。
6.1 多高层建筑常用的结构体系
根据开孔的多少，筒体结构体系有实腹筒和空 腹筒之分，如图6-6所示。实腹筒一般由电梯井、 楼梯间、设备管道井的钢筋混凝土墙体组成。其开 孔少，常位于房屋中部，故又称为核心筒。空腹筒 由布置在房屋四周的密排立柱和高跨比很大的横梁 （又称为窗裙梁）组成，也称为框筒。
6.1 多高层建筑常用的结构体系
6.1 多高层建筑常用的结构体系
图6-3 承重框架的布置方案 (a)横向框架承重方案(b)纵向框架承重方案(c)纵、横向框架混合 承重方案（预制板）(d)纵、横向框架混合承重方案（现浇板）
土木多高层知识点总结
地震作用与地面运动特性有关：地面运动的特性可以用三个特征量来描述：强度(由振幅值大小表示)、频谱和持续时间。这三个量也被称为地震动三要素。
地震波可以分解为六个振动分量：两个水平分量，一个竖向分量和三个转动分量。对建筑结构造成破坏的，主要是水平振动和扭转振动。
地震作用与地基土的卓越周期有关：当地震波的卓越周期与建筑物自振周期相近时，会引起类共振，结构的地震反应加剧。
剪力墙结构体系优点：⑴、现浇剪力墙结构采用先进的施工方法，施工速度很快，可省去大量砌筑填充墙的工序及材料。 ⑵、现浇剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平力作用下侧向变形小。⑶、剪力墙的抗震性能也较好，适合于建造高层建筑。
剪力墙结构体系的缺点：
剪力墙结构中剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制，间距太小，平面布置不灵活，空间局限，不适应于建造公共建筑，结构自重较大，吸引的地震能量大，施工较麻烦，造价较高。
联肢墙：当洞口较大，且排列整齐，可划分墙肢和连梁，则称为联肢墙。联肢墙是超静定结构。
α的物理意义都是连梁与墙肢的刚度比、α 是一个很重要的几何参数，称为整体系数。
（1）、α值与k值的关系：α很小时，k很小，截面内力以局面弯曲应力为主， α较大时， k趋于1，截面内力以整体弯曲为主。故可称 α为整体系数。
αi —第 i 个表面法线与总风荷载作用方向的夹角。
计算地震作用的方法可分为：静力法、反应谱方法(拟静力法)和时程分析法(直接动力法)三大类。
地震反应包括加速度、速度和位移反应。
结构的地震反应:地震时，由于地震波的作用产生地面运动，通过房屋基础影响上部结构，使结构产生振动，称为结构的地震反应。
Geq —结构等效总重力荷载，Geq＝0．85GE；
GE—结构总重力荷载代表值，为各层重力荷载代表值之和。重力荷载代表值是指100％的恒荷载、50％—80％的楼面活荷载和50％的雪荷载之和。
多层及高层房屋钢框架结构
4.3 柱和支撑的设计
4.3.1 框架柱设计概要
➢柱截面形式: 箱形、焊接工字形、H型钢、圆管等 ➢截面估计：按1.2N的轴心受压构件，34层作一次截面变
化，厚度不宜超过100mm ➢板件宽厚比，见下表 ➢长细比：多层(12层)框架柱在68度设防时不应大于120，
9度设防时不应大于100。高层(>12层)框架柱在设防烈度 为6，7以及8和9度时，分别为120，80以及60
bc1= bc2
组合梁混凝土翼板的有效宽度
(a) Afbcehcfcm (塑性中和轴在混凝土受压翼板内)
(b) Af>bcehcfcm (塑性中和轴在钢梁截面内) 正弯矩时组合梁横截面抗弯承载力计算图
2.负弯矩作用时
MMp+Asfsy(y3+/y4 /2)
As
组合梁塑性中和轴 钢梁塑性中和轴
y4 y3
多层(12 层)
高层(>12 层)
7度 8度 9度 6度 7度 8度 9度
13 11 9 9 8 8 7
33 30 27 25 23 23 21
31 28 25 23 21 21 19
42 40 40 38
➢ 截面形式：
1. 双轴对称截面 2. 单轴对称截面，采取防止绕对称轴屈曲的构造措施
➢ P-效应导致的附加效应：
多层(12层) 按压杆设计
150
按拉杆设计 200
120 120 150 150
高层(>12层)
120
90 60
➢ 板件宽厚比： 1. 6度抗震设防和非抗震设防：按《钢结构设计规范》(GB50017) 2. 抗震设防结构：
板件名称
翼缘外伸部分 工字形截面腹板
多高层建筑结构
§8.2 框架结构
一、概述
框架结构组成：由梁、柱、节点及基础组成，节点构造十分重要。
框架结构种类：按施工方法的不同可分为整体式、装配式、装配整体式
框架结构布置：横向承重、纵向承重、纵横双向承重
二、构造要求
混凝土强度等级 柱的混凝土强度宜高一些，一般采用C30-C50（C60）；梁的混凝土强度不宜 过高，一般采用C30左右，预应力梁一般采用C40及以上； 节点区混凝土浇注要特别注意。 框架梁 （1）框架梁截面 （2）框架梁纵向钢筋 （3）框架梁箍筋 框架柱 （1）框架柱截面 （2）框架柱纵向钢筋 （3）框架柱箍筋 框架节点 （1）现浇框架节点（2） 装配式及装配整体式框 架节点
多高层房屋结构
一、.1 多高层房屋结构类型
《高层建筑混凝土结构技术规程》（高规）JGJ3-2002、J186-2002 规定10层及10层以上或高度超过28m的建筑，称为高层建筑 多层及高层建筑的大致范围： 多层建筑：2-8（10）层； 高层建筑：>8（10）层；习惯上，对其中8（10）-18层的建筑又 称为小髙层建筑，18-40层的建筑称为高层建筑，>40层 的建筑称为超高层建筑。 多层及高层建筑常用的结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架-剪 力墙结构、筒体结构、框架-筒体结构 框架结构的特点：建筑平面布置灵活，立面处理容易，可适应不同房 屋造型；但侧移刚度相对较小，房屋高度不宜过高
THE END
建筑结构——多层及高层房屋结构
我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程 》将 10层和10层以上的房屋 划为高层建筑。 在1972年召开的国际高层建筑会议上，把高层建筑分为四类： 第一类高层：9—16层（最高到50m）； 第二类高层：17—25层（最高到75m）； 第三类高层：26—40层（最高到100m）； 第四类高层：40层以上（或高度100m以上）。 ３～８层的民用建筑则称为多层房屋。
（２）纵向框架承重方案 楼板放在纵向框架梁上，房屋的横向布置连系梁。当为大开间柱网时可考虑采 用此方案。如图11-3ｂ。
（３）纵横向框架承重体系 两个方向的梁都要承担楼板传来的竖向荷载，梁的截面均较大，房屋双向刚度 均较大。如图11-3Ｃ所示。
图１1-3
３、变形缝设置
变形缝有： 伸缩缝பைடு நூலகம்沉降缝 防震缝
1A2.6.3现浇框架的构造要求
1、一般要求 2、连接构造
1、一般要求
（1）材料尺寸要求
A、 混凝土强度等级不低于Ｃ２０，纵向钢筋采用 Ⅰ级、Ⅱ级钢筋，箍筋采用Ⅰ级钢筋。 B、梁柱混凝土保护层最小厚度应根据框架所处环境条件确定。 C、框架梁柱的截面尺寸最终应根据房屋的侧移验算是否满足规范要求来确定。 D、框架梁柱应分别满足受弯构件和受压构件的构造要求，地震区的框架还应满足抗震设
图11-13
⑤ 框架顶层端节点内纵向钢筋的锚固，见图11-14 。 根据偏心距的大小，梁柱纵向钢筋的截断位置分三种情形：
图11-14
• 上、下柱连接
上、下柱的钢筋宜采用焊接，也可采用搭接。下柱钢筋伸 出搭接长度的要求如图11-15。
图11-15
• 下柱伸入上柱塔接钢筋的根数及直径应 满足上柱要求，见图11-16。
• 柱网布置宜考虑下述原则： a、柱网应规则、整齐、间距合理，传力体
高层建筑结构类型
2、 钢筋混凝土结构
• 优点：造价较低，材料来源丰富，可浇注成各种复杂断面形状， 可以组成多种结构体系；可节省钢材，承载能力较高，经过合 理设计，可获得较好的抗震性能。
• 缺点：构件断面大，占据面间大，自重大
• 广州广东国际大厦(63层，200.18m) • 底层柱尺寸已达1.8*2.2m
3、组合结构
框架结构体系
• 1）优点：建筑平面布置灵活，能获得大空 间（特别适用于商场、餐厅等）也可按需要隔 成小房间；建筑立面容易处理；结构自重较轻； 计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较 低。
• 2）缺点：侧向刚度较小，水平荷载作用下 侧移较大，有时会影响正常使用；如果框架结 构房屋的高宽比较大，则水平荷载作用下的侧 移也较大，而且引起的倾覆作用也较大。因此， 设计时应控制房屋的高度和高宽比。（以15~20 层以下为宜）
270.000
利用楼板将二者连为
一体，共同承受竖向 176.400
176.400
荷载和水平荷载的结
构承重体系----筒中
筒结构
34.6000
筒中筒结构
3550 4200
48800
19100 34600
3020
4200 3500
4200 4450
17300 34600
4450 4200
筒体结构平面图
分类：实腹筒、框筒和桁架筒。
• 1）实腹筒：钢筋混凝土剪力墙围成的筒体。
• 2）框筒：布置在房屋四周、由密排柱和高 跨比很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架围成的 筒体。 • 3）桁架筒：将 筒体的 四壁 做成桁 架，就 形成 桁架筒。
• 实腹筒一般位于框架 之内----框架-核心筒 结构
9×5400=48600
多高层建筑结构体系分类
多高层建筑结构体系分类多高层房屋结构体系包括水平结构体系（楼、屋盖系统）和竖向结构体系（墙、柱）。
其中水平结构体系中的楼（屋）盖结构承受并传递竖向荷载给竖向构件。
并作为刚性楼盖利用其平面内的无限刚度协调各抗侧构件的变形和位移；竖向构件承受并传递竖向荷载。
竖向结构体系的墙、柱与水平结构体系中的梁板共同组成房屋的抗侧空间结构，共同抵抗侧向力作用。
多高层建筑的结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框支剪力墙结构，高层建筑结构体系中还有筒体结构（包括框架—核心筒结构、筒中筒结构）以及其他复杂高层结构形式，如带转换层高层建筑结构形式，多塔结构形式，另外还有型钢—混凝土构件组合的混合结构形式等。
下面就常见的几种结构体系作一些阐述。
1.框架结构体系框架结构体系由框架梁、柱、板等主要构件组成。
按照框架布置方向的不同，框架结构体系可分为横向布置、纵向布置和双向布置三种框架结构形式。
横向框架布置形式是20世纪90年代以前常用的一种框架布置形式。
由于当时的条件限制，内力分析主要是采用手算方式进行，计算机辅助设计只能进行简单的平面框架内力分析，所以房屋建筑往往布置为横向框架、纵向联系梁的结构形式，其特点是横向框架承担竖向荷载和平行于房屋横向的水平荷载。
2.剪力墙结构体系剪力墙结构体系是指竖向承重结构由剪力墙组成的一种房屋结构体系。
剪力墙的主要作用除承受并传递竖向荷载作用外，还承担平行于墙体平面的水平剪力。
《建筑抗震设计规范》GB 50011—2001把剪力墙称为抗震墙。
剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。
其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露构件，可以不影响房屋的使用功能。
缺点是不能提供大空间房屋，结构延性较差。
剪力墙结构适用范围较大，从十几层到几十层都很常见，由于剪力墙结构能承受更大的竖向力和水平力作用，横向刚度大，因此比框架更适合用于高层建筑的结构体系布置中。
多层及高层房屋结构
第八章 多高层钢筋混凝土房屋 世界十大高层： 世界十大高层：第四（国家石油公司双塔大楼） 国家石油公司双塔大楼）
国家石油公司双塔大楼位 于吉隆坡市中心美芝律， 于吉隆坡市中心美芝律，高88 层，是当今世界名冠的超级建 巍峨壮观，气势雄壮， 筑。巍峨壮观，气势雄壮，是 马来西亚的骄傲。 马来西亚的骄傲。 它曾以451.9 451.9米的高度打 它曾以451.9米的高度打 破了美国芝加哥希尔斯大楼保 持了22年的最高记录。 22年的最高记录 持了22年的最高记录。这个工 程于1993 12月27日动工 1993年 日动工， 程于1993年12月27日动工， 1996年 13日正式封顶 日正式封顶， 1996年2月13日正式封顶， 1997年建成使用 年建成使用。 1997年建成使用。登上双塔大 楼，整个吉隆坡市秀丽风光尽 收眼底，夜间城内万灯齐放， 收眼底，夜间城内万灯齐放， 景色尤为壮美。 景色尤为壮美。
9.1 多层及高层房屋结构体系
8.1 多层及高层房屋结构体系 框架-剪力墙结构（框剪结构）
第8章 多层及高层 房屋结构
8.1 多层及高层房屋结构体系
1、多高层的划分 、
划分依据 消防车供水能力 设置电梯标准 多层：2~9层，且≯28m的建筑物 高层：≥10层，或＞ 28m的建筑物
8.1 多层及高层房屋结构体系
划分界限
8.1 多层及高层房屋结构体系 2、高层建筑结构特点 、
⑴占地面积小、获得建筑面积多：对城市造成热岛效应 或影响周边采光，玻璃幕墙可能造成光污染现象。 ⑵可提供更多空闲场地：可用作绿化，提供充足的日照、采 光和通风效果。 ⑶结构设计中水平荷载起控制作用（风荷载和地震作用） ⑷侧向位移须限制：层间位移过大，将导致承重构件或非承 重构件损坏； ⑸工程造价较高：竖向交通和防火要求导致。
7.1多高层建筑常用结构体系
特点：竖向荷载主要由框架承担， 水平荷载主要由剪力墙承担。兼有 框架体系和剪力墙体系的优点。
应用：15-30层的办公楼、公寓、
旅馆等。
筒体结构
组成：由钢筋混凝土墙或框架柱
（框筒）组成。
应用：一般用于45层左右甚至更高 的建筑。
常用几种筒体结构
框架核心筒结构
筒中筒结构
多高层建筑常用结构体系
多层及高层房屋结构体系
多高层的划分
高层：≥10层，或＞ 28m的住宅 和超过24m的其他建筑
多层及高层房屋结构体系
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
0层 地震区： 10层以下
框架结构
特点：平面布局灵活， 易于设置大房间的需要， 承受竖向荷载很合理。
成束筒结构
多高层结构的荷载特点
• 随高度H增加，水平荷载产生的效应快速增加，水平荷载将 成为控制结构设计的主要因素
• 竖向荷载下：结构中仅轴力N随H呈线性关系，M、V并不增 加；
• 水平荷载下：M、V均随H增加而呈快速增长， 侧移也增加更 快。
多高层结构的荷载特点
多高层结构的荷载特点
• 低层民用建筑：竖向荷载起控制作用 • 多层建筑：水平荷载与竖向荷载共同起控制作用 • 高层建筑：水平荷载起控制作用.
框架的抗侧刚度小， 抵抗水平荷载能力较差。
剪力墙结构
组成：由钢筋混凝土的墙体，组 成房屋的结构体系
应用：15-50层，用于高层住宅、 旅馆、写字楼等。
剪力墙结构
特点：钢筋混凝土墙体承受竖向 荷载和水平荷载，有很大的抗侧 刚度。但房屋被剪力墙分割成较 小空间，不适用于需大空间的建 筑物
框架-剪力墙结构（框剪结构）
1.3 多、高层钢结构认识
2）加大框筒梁和柱的线刚度之比
（4）束筒结构
由各筒体之间共用筒壁的一束筒状结 构组成(减缓框筒结构的剪力滞后效应) 可将各筒体在不同的高度中止 可较灵活地组成平面形式 密柱深梁的钢结构筒体
永久荷载: 压型钢板、钢筋和混凝土的自重.
各层的刚度中心应接近在同一竖直线上；
要强调建筑开间、进深的尽量统一； 多高层房屋的横向刚度、风振加速度还和其高宽比有关， 其限值为： 设防烈度 最大高宽比 6， 7 6.5 8 6.0 9 5.5
竖向布置的不规则结构
楼层刚度小于其相邻上层刚度的70%，且连续三层总的 刚度降代超过50% 相邻楼层质量之比超过1.5 立面收进尺寸的比例为L1/L < 0.75 竖向抗侧力构件不连续
芝加哥家庭保险大厦
建于1884年，高10层， 42米，公认为世界第一幢摩 天建筑；1890年又加建2层， 增至55米。下面6层使用生 铁柱是熟铁梁框架，上面4 层是钢框架，墙仅承受自己 的重量。最后于1931年拆 毁。
2014.9
多、高层钢结构建筑的发展
最具代表性的高层钢结构
纽约帝国大厦 建于1931年，高102层， 381米，20世纪50年代安装 的天线使它的高度上升至 443.5米。根据估算，建造帝 国大厦的材料约有330000吨。 大厦总共拥有6500个窗户、 73部电梯，从底层步行至顶 层须经过1860级台阶。它的 总建筑面积为204385平方米。
防火性能差
多层钢结构住宅的开发和建造已得到重视。
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(完整)钢筋混凝土多层及高层框架结构
常用结构体系钢筋混凝土多层及高层房屋有框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构四种主要的结构体系。
1 、框架结构框架结构房屋(是由梁、柱组成的框架承重体系，内、外墙仅起围护和分隔的作用。
框架结构的优点是能够提供较大的室内空间，平面布置灵活，因而适用于各种多层工业厂房和仓库。
缺点：在水平荷载下表现出抗侧移刚度小，水平位移大。
因此，框架结构房屋一般不超过15层。
框架结构柱网示意图2 、剪力墙结构剪立墙结构示意图广州白云宾馆当房屋层数更多时，水平荷载的影响进一步加大，可采用剪力墙结构，此种结构的刚度较大，在水平荷载下侧移小，但平面布置不灵活，适用于15～35层的小开间的民用建筑高层房屋。
广州白云宾馆(33层、112M>采用的就是剪力墙结构。
3 、框架——剪力墙结构为了弥补框架结构随房屋层数增加，水平荷载迅速增大而抗侧移刚度不足的缺点，可在框架结构中增设钢筋混凝土剪力墙形成框架—剪力墙结构。
在框架—剪力墙结构房屋中，框架负担竖向荷载为主，而剪力墙将负担绝大部分水平荷载。
多用于16～25层的工业与民用建筑中(如办公楼、旅馆、公寓、住宅及工业厂房>。
4 、筒体结构简体结构是将剪力墙集中到房屋的内部和外围形成空间封闭筒体，使整个结构体系既具有极大的抗侧移刚度，又能因剪力墙的集中而获得较大的空间，使建筑平面获得良好的灵活性，因为抗侧移刚度较大，适用于更高的高层房屋(≥30层，≥100m>。
筒体结构有单筒体结构(包括框架核心筒和框架外框筒>、筒中筒结构和成束筒结构等三种形式(图7-2>。
图7-2筒体结构 (a>框架内筒结构；(b>筒中筒结构；?束筒结构框架结构1 、框架结构承重方案横向框架承重横向框架承重布置方案是板、连系梁沿房屋纵向布置，框架承重梁沿横向布置(图7-3>，有利于增加房屋横向刚度。
缺点是因为主梁截面尺寸较大，当房屋需要较大空间时，其净空较小。
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多高层房屋结构的类别
特点：侧向荷载效应的影响突出：风荷载、地震作用
分类：框架结构、框剪结构、筒体结构
框架结构特点：
1】平面布置较灵活，刚度分布均匀
2】侧向刚度小，延性较大，自振周期较长，对地震作用不敏感，一般在不超过30层框剪结构特点：
1】支撑或剪力墙，双重设防
2】不超过40~60层
筒体结构特点：
框筒结构
1】框架形成的筒体结构，内筒及其它竖向构件主要承受竖向荷载，外层框架主要承受侧向荷载
2】刚性楼面结构作为框筒的横隔
3】剪力滞后造成角柱的轴力过大，两个措施：
控制框筒平面的长宽比
加大框筒梁和柱的线刚度之比
4】适用的建筑高度可超过90层
筒中筒结构
1】减缓框筒结构的剪力滞后效应
2】密柱深梁或钢筋混凝土内筒
侧向位移模式：
适用高度
JGJ99-98) 依据地震设防烈度划分：
非抗震设防的多层(£12层)钢结构房屋形式：
1】纯采用框架结构或斜撑(或剪力墙)体系
2】斜撑体系梁和柱的连接都可做成铰支即柔性连接
抗震设防的多高层钢结构房屋形式：1】中心支撑体系，不超过12层
2】偏心支撑体系，超过12层
结构布置提要
1】光滑曲线构成的凸平面形式：风载体型系数小
2】采用中心对称或双轴对称的平面形式：减小或避免在风荷载作用下的扭转振动3】平面尺寸关系
4】平面不规则结构
5】结构竖向布置
基础
1】宜设地下室
2】抗震设防基础埋深宜一致, 不宜采用局部地下室
3】基础埋深，天然地基不宜小于H/15，桩基时不宜小于H/20
4】采用钢筋混凝土剪力墙或框剪结构型式
5】设置钢骨(型钢)混凝土的过渡层，一般为2~3层
怎样做好多高层钢结构设计
将十层以下、总高度小于24m的民用建筑和6层以下、总高度小于40m的工业建筑定义为多层钢结构；超过上述高度的定义为高层钢结构。
其中民用建筑层数和高度的界限与我国建筑防火规范相协调，工业建筑一般层高较高，根据实际工程经验确定。
轻型框架和轻型框架-支撑钢结构适用于多层民用建筑和楼面等效活载小于8KN/m2且建筑高度小于20m的工业建筑。
框-排架结构型式可分为侧向框-排架和竖向框-排架，侧向框-排架由排架和框架侧向相连组成，分为等高和不等高的情况，见图4.3.1中（a）和（b）所示，竖向框-排架结构上部为排架结构，下部为框架结构，见图4.3.1中（c）所示。
组成结构体系的单元中，除框架的形式比较明确，支撑、剪力墙、筒体的形式都比较丰富，结构体系分类表中专门列出了常用的形式。
其中消能支撑一般用于中心支撑的框架-支撑结构中，也可用于组成筒体结构的普通桁架筒或斜交网格筒中，在偏心支撑的结构中由于与耗能梁端的功能重叠，一般不同时采用；斜交网格筒是全部由交叉斜杆编织成，可以提供很大的刚度，在广州电视塔和广州西塔等400米以上结构中已有应用；剪力墙板筒国内已有的实例是以钢板填充框架而形成筒体，在300米以上的天津津塔中应用。
体结构的细分以筒体与框架间或筒体间的位置关系为依据：筒与筒间为内外位置关系的为筒中筒；筒与筒间为相邻组合位置关系的为束筒；筒体与框架组合的为框筒，又可进一步
分为传统意义上抗侧效率最高的外周为筒体、内部为主要承受竖向荷载的框架的外筒内框结构，与传统钢筋混凝土框筒结构相似的核心为筒体、周边为框架的外框内筒结构，以及多个筒体在框架中自由布置的框架多筒结构。
巨型结构是一个比较宽泛的概念，当竖向荷载或水平荷载在结构中以多个楼层作为其基本尺度而不是传统意义上的一个楼层进行传递时，即可视为巨型结构。
比如，将框架或桁架的一部分当做单个组合式构件，以层或跨的尺度作为“截面”高度构成巨型梁或柱，进而形成巨大的框架体系，即为巨型框架结构，巨梁间的次结构的竖向荷载均是通过巨型梁分段传递至巨型柱；在巨型框架的“巨型梁”、“巨型柱”节点间设置支撑巨型支撑，即形成巨型框架-支撑结构；当框架为普通尺度，而支撑的布置以建筑的立面为尺度时，可以称为巨型支撑结构，如香港的中国银行。
同的结构体系由于受力和变形特点的不同，延性上也有较大差异，具有多道抗侧力防线和以非屈曲方式破坏的结构体系延性更高；同时，结构的延性还取决于节点区是否会发生脆性破坏以及构件塑性区是否有足够的延性。
所列的体系分类中，框架-偏心支撑结构、采用消能支撑的框架-中心支撑结构，采用钢板墙的框架-抗震墙结构，不采用斜交网格筒的筒中筒和束筒结构，一般为高延性等级结构类型；全部筒体均采用斜交网格筒的筒体结构一般为低延性等级结构类型。
具有较高延性的结构在塑性阶段可以承受更大的变形而不发生构件屈曲和整体倒塌，因而具有更好的耗能能力，如果以设防烈度下结构应具有等量吸收地震能量的能力作为抗震设计准则，则较高延性的结构应该可以允许比较低延性结构更早进入塑性。
屈曲约束支撑可以提高结构的延性，且相比较框架-偏心支撑结构，其延性的提高更为
可控，故视其占全部支撑的比例，框架-中心支撑结构适用高度最高可提高20%。
双重抗侧力体系指的是结构体系有二道抗侧力防线，其中第二道防线的水平承载力不低于总水平剪力的25%。
伸臂桁架和周边桁架都可以提高周边框架的抗侧贡献度，当二者同时设置时，效果更为明显，一般用于框筒结构，也可用于需要提高周边构件抗侧贡献度的各种结构体系中。
伸臂桁架的上下弦杆必须在筒体范围内拉通，同时在弦杆间的筒体内设置充分的斜撑或抗剪墙以利于上下弦杆轴力在筒体内的自平衡。
设置伸臂桁架的数量和位置既要考虑其总体抗侧效率，同时也要兼顾与其相连构件及节点的承受能力。
对于超高层钢结构，风荷载经常起控制作用，选择风压小的形状有重要的意义；在一定条件下，涡流脱落引起的结构横风向振动效应非常显著，结构平、立面的选择及角部处理会对横风向振动产生明显影响，应通过气弹模型风洞试验或数值模拟对风敏感结构的横风向振动效应进行研究。
多高层钢结构设置地下室时，房屋一般较高，钢框架柱宜延伸至地下一层。
框架-支撑
结构中沿竖向连续布置的支撑，为避免在地震反应最大的底层形成刚度突变，对抗震不利，支撑需延伸到地下室。
目前国内外多层钢结构房屋常用的抗震性能较好的楼盖形式和做法。
当采用装配整体式钢筋混凝土楼板时，可在预制混凝土楼板板肋端部设置预埋件，安装后与钢梁焊接牢固，从而保证楼盖的整体性。
对于超高层钢结构，如条件许可，楼面混凝土宜优先考虑采用轻骨料混凝土。
在保证楼板与梁可靠连接条件下，二端铰接的楼层梁一般可按组合梁进行设计。
顶点最大加速度的限值，是综合分析了国内外有关规范和资料，主要参考了加拿大国家规范，并结合我国国情而作出的最低限值规定。
由于人体的舒适度是一个比较复杂的问题，个体间存在很大偏差，当业主要求更高的服务标准时，可以对此值提高要求。
在必要情况下，可采用设置TMD、AMD等减振装置的方式提高结构舒适性。