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
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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。
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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。
❖ (2) 剪力墙结构——现浇的钢筋混凝土墙承重体系
❖ 结构特征
❖ 剪力墙结构是利用建筑物的内、外墙作为承重骨架的一 种承重结构体系。竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的 钢筋混凝土剪力墙所组成，这种体系侧向刚度大、侧移小， 称为刚性结构体系。
❖ 一般建筑的墙体主要承受压力，而剪力墙除承受竖向压 力外，还要承受水平荷载引起的剪力和弯矩。
（4）框支剪力墙结构
当建筑物上部的办公楼需要小开间，适合剪力墙结构，而下部 的商店则需要大空间，适合采用框架结构时，为满足这种建筑功 能的要求，将这两种结构组合在一起，这种结构体系，我们称之 为框支剪力墙体系。
(5)筒体体系 ——框架-筒体、筒中筒、束筒（群筒）结构 随着科技进步和经济发展，建筑物高度在不断的• 水平载荷——主要侧向刚度较大的剪力墙。
• 这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大 的刚度和抗震能力，因而广泛的应用于高层办公建筑和旅馆建筑， 一般使用于15～30层的高层建筑。而12～15层范围内，采用框-剪 结构比框架结构更为经济。
1998年建成的上海明天广场，60层，238m高， 为当时最高的框架—剪力墙结构
❖ 建筑主体结构在现场整体浇注，墙体布置较预制装配式 灵活，可选用横墙承重、纵墙承重、纵横墙混合承重等体系。
❖ 2.适用范围 ❖ 由于钢筋混凝土具有良好的抗弯和抗剪能力，剪力墙结构 体系广泛应用于高层建筑，如高层办公楼、旅馆、病房楼、住 宅等建筑。剪力墙结构适用于15～50层的高层建筑。
现 浇 钢 筋 混 凝 土 剪 力 墙 结 构 的 高 层 住 宅 楼
3）《民用建筑设计通则》》(JGJ37-88)规定：建筑高度超过 100m时，均为超高层建筑。
4）《住宅建筑设计规范》规定：7~9层——中高层；10层~ —— 高层。规范要求：7层以上要设电梯。
与多层建筑物相比，高层建筑物设计具有以下特点： ① 水平荷载作为设计的决定性因素； ② 侧移成为设计的控制指标； ③ 轴向变形的影响在设计中不容忽视； ④ 延性成为设计的重要指标； ⑤结构材料用量显著增加。
成束筒
主框架 次框架 3 次框架 2 次框架 1
巨形框架结构
传统的框架体系、框架-剪力墙体系已不能很好的满足高层 建筑在水平载荷作用下强度和刚度的要求。剪力墙体系则 因平面受墙体所限，不能满足建筑上需较大开间和空间的 要求。
筒体结构是由框架和剪力结构发展而成。由若干片纵横 交接的框架和剪力墙所围成的筒状封闭骨架。每一层的楼 面又加强了各片框架和剪力墙之间的相互连接，形成一个 空间框架，使整个骨架具有比单片框架或剪力墙好得多的 空间刚度。
三、高层建筑
1、我国对高层建筑的规定
1）《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005年版） 规定：10层和超过10层的居住建筑（包括首层设置商业服务网 点的住宅）；超过24m高的公共建筑（不包括单层主体建筑高度 超过24m的体育馆、剧院等公共建筑）为高层建筑。
2）《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3-91）规 定：8层及8层以上高层民用建筑。