第六章多层与高层结构
第六章多层和高层钢结构房屋的抗震设计
2.竖向布置
抗震设防的高层建筑钢结构，宜采用 竖向规则的结构。在竖向布置上具有下 列情况之一者，为竖向不规则结构：
(1)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低超过50%。
(2)相邻楼层质量之比超过1.5(建筑 为轻屋盖时，顶层除外)。
(3)立面收进尺寸的比例为L1/L＜ 0.75（右图）。
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②结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个方向 的长度，超过该方向建筑总尺寸的25%；
③楼面不连续或刚度突变，包括开洞面积超过该层总 面积的50%；
④抗水平力构件既不平行于又不对称于抗侧力体系的 两个互相垂直的主轴。
属于上述情况第①、④项者应计算结构扭转的影响， 属于第③项者应采用相应的计算模型，属于第②项者应 采用相应的构造措施。
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带有偏心支撑的框架-支撑结构，具备中心支撑体系侧向 刚度大、具有多道抗震防线的优点，还适当减少了支撑构件的 轴向力，进而减小了支撑失稳的可能性。
由于支撑点位置偏离框架接点，便于在横梁内设计用于 消耗地震能量的消能梁段。强震发生时，消能梁段率先屈服， 消耗大量地震能量，保护支撑斜杆不屈曲或屈曲在后，形成了 新的抗震防线，使得结构整体抗震性能，特别是结构延性大大 加强。
3.水平地震作用计算
高层建筑钢结构采用底部剪力法时，可按下式计算顶 部附加地震作用系数：
1.框架体系
2.框架-支撑体系 框架-支撑体系是在框架体系中沿结构的纵、横两个方
向均匀布置一定数量的支撑所形成的结构体系。 (1)中心支撑
中心支撑是指斜杆与横梁及柱汇交于一点，或两根斜 杆与横杆汇交于一点，也可与柱子汇交于一点，但汇交时 均无偏心距。
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《建筑抗震设计规范》---文本资料
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)强制性条文内容《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，自2002年1月1日起施行，原《建筑抗震设计规范》GBJ11-89以及《工程建设国家标准局部修订公告》（第1号）于2002年12月31日废止。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，其中有52条为强制性条文，必须严格执行。
现将该52条强制性条文摘录如下：一．第一章“总则”部分第 1.0.2 条：抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。
第 1.0.4条：抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定。
二．第三章“抗震设计的基本要求”部分第3.1.1条：建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。
甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑；丙类建筑应属于除甲类、乙类、丁类以外的一般建筑；丁类建筑应属于抗震次要建筑。
第3.1.3条：各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：1：甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6~8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。
2：乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6~8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
另外，对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。
3：丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。
4：丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但当抗震设防烈度为6度时不应降低。
《建筑抗震设计规范》
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)强制性条文内容《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，自2002年1月1日起施行，原《建筑抗震设计规范》GBJ11-89以及《工程建设国家标准局部修订公告》（第1号）于2002年12月31日废止。
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，其中有52条为强制性条文，必须严格执行。
现将该52条强制性条文摘录如下：一．第一章“总则”部分第 1.0.2 条：抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。
第 1.0.4条：抗震设防烈度必须按国家规定的权限审批、颁发的文件（图件）确定。
二．第三章“抗震设计的基本要求”部分第3.1.1条：建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类四个抗震设防类别。
甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生次生灾害的建筑；乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑；丙类建筑应属于除甲类、乙类、丁类以外的一般建筑；丁类建筑应属于抗震次要建筑。
第3.1.3条：各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：1：甲类建筑，地震作用应高于本地区抗震设防烈度的要求，其值应按批准的地震安全性评价结果确定；抗震措施，当抗震设防烈度为6~8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。
2：乙类建筑，地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，一般情况下，当抗震设防烈度为6~8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求，当抗震设防烈度为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求；地基基础的抗震措施，应符合有关规定。
另外，对较小的乙类建筑，当其结构改用抗震性能较好的结构类型时，应允许仍按本地区抗震设防烈度的要求采取抗震措施。
3：丙类建筑，地震作用和抗震措施均应符合本地区抗震设防烈度的要求。
4：丁类建筑，一般情况下，地震作用仍应符合本地区抗震设防烈度的要求；抗震措施，应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低，但当抗震设防烈度为6度时不应降低。
多层与高层建筑结构课件
多层与高层建筑结构课件一、多层与高层建筑结构的定义与分类在我们的城市中，多层和高层建筑如林立的巨人，承载着人们的生活和工作。
那么，什么是多层与高层建筑结构呢？多层建筑通常指的是层数在 4 6 层的建筑，而高层建筑则一般指层数超过一定高度的建筑，这个高度的标准在不同的国家和地区可能会有所不同。
从结构类型上来看，多层与高层建筑结构可以分为以下几种主要类型：1、框架结构：由梁和柱组成框架来承受竖向和水平荷载。
这种结构的空间布置灵活，适用于多种建筑功能。
2、剪力墙结构：主要依靠墙体来抵抗水平荷载，具有较好的侧向刚度。
3、框架剪力墙结构：结合了框架和剪力墙的优点，既能提供较大的空间，又能保证较好的抗侧力性能。
4、筒体结构：包括框筒、筒中筒等形式，具有很强的抗侧力能力，适用于超高层建筑。
二、多层与高层建筑结构的荷载要理解多层与高层建筑结构，就必须清楚它们所承受的荷载。
荷载主要包括以下几类：1、竖向荷载：这主要是指建筑物自身的重量，包括结构自重、楼面和屋面的恒载，以及家具、人员等活载。
2、水平荷载：风荷载和地震作用是水平荷载的主要来源。
在高层建筑中，水平荷载往往对结构的安全性和稳定性起着决定性的作用。
风荷载的大小取决于风速、建筑的体型和周围环境等因素。
而地震作用则与建筑所在的地区的地震烈度、场地条件以及建筑的自振特性等有关。
三、多层与高层建筑结构的设计原则在设计多层与高层建筑结构时，需要遵循一系列的原则：1、安全性：这是首要原则，结构必须能够在各种荷载作用下保持稳定，不发生倒塌或严重破坏。
2、适用性：要满足建筑的使用功能要求，例如空间布局、采光通风等。
3、耐久性：确保结构在设计使用年限内能够正常工作，抵抗环境侵蚀和材料老化等影响。
为了实现这些原则，设计师需要进行详细的计算和分析，包括结构的内力分析、变形计算等。
四、多层与高层建筑结构的材料选择合适的材料是保证结构性能的基础。
常见的结构材料有：1、钢材：具有强度高、韧性好的特点，但价格相对较高。
多层及高层框架结构设计PPT课件
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3.1 概述
框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，如整幢房屋均采 用这种结构形式，则称为框架结构体系或框架结构房屋。
框架结构平面布置和剖面示意图
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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。
1. 框架结构的受力特点 在竖向荷载和水平荷载作用下，框架结构各构件将产生内
力和变形。框架结构的侧移一般由两部分组成： （1）由水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲
变形，愈到上部层间变形愈小，使整个结构的呈现剪切变形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），愈到底部层间变形愈小，使 整个结构的呈现弯曲变形ub。
网布置）和选择结构承重方案，这些均必须满足建筑平面 及使用要求，同时也须使结构受力合理，施工简单。
（1）满足使用要求，尽可能地与建筑的平、立、剖面划 分相一致。
（2）满足人防、消防要求，使水、暖、电各专业的布置 能有效地进行。
（3）结构应尽可能简单、规则、均匀、对称，构件类型 少。
（4）妥善地处理温度、地基不均匀沉降以及地震等因素 对建筑的影响。
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。
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剪切变形
框架结构的侧移
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弯曲变形
2. 框架结构体系的优缺点
（1） 建筑平面布置灵活，能获得大空间（特别适用于商 场、餐厅等），也可按需要做成小房间；
（2）建筑立面容易处理；结构自重较轻； （3）计算理论比较成熟； （4）在一定高度范围内造价较低。 （5）框架结构的侧向刚度较小，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 严重。 因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。
多层与高层建筑结构概念设计_风在跑
结构的整体性：由于设计内力计算模型是建立在楼盖平面内刚度无限大的假定的基础上，设计应使楼盖系统有足够的平面内刚度和抗力，并与竖向结构有效连接，从而保证梁、板、柱、墙能共同协同工作。(5)
抗震设计的高层建筑，当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。⑥
底部带转换层的筒体结构，其框支框架和底部加强部位筒体的抗震等级应按框支剪力墙结构的规定采用。
4. 抗震概念设计原则
(3) 确定抗震等级的几点说明如下：
超结构的适用界限。在结构设计中，高层建筑的高度一般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、水箱、构架等高度。
4.1.2 多高层建筑结构抗震设计的一般规定
抗震设计主要包括两个方面的内容：一是抗震设计的概念设计内容，即包括对房屋结构作合理的结构选型和布置以及采”匾目拐鸸乖齑胧┑龋欢是确定合理的计算简图和内力分析方法，进行抗震验算。其中抗震概念设计对建筑物的抗震性能起决策性和关键性的作用，是抗震设计的主要和重要内容之一。
结构的规则性和均匀性：建筑平面规则、平面内结构布置宜规则、对称、均匀、减少偏心，使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量与刚度之间的偏心。沿建筑物竖向的结构布置宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收，避免刚度、承载能力和传力途径的突变，以限制结构在竖向第一楼层或少数几个楼层出现薄弱层，以致在这些部位因产生应力集中和过大的变形而使结构不安全。(3)
多层及高层建筑结构设计
多层及高层建筑结构设计多层和高层建筑结构设计是一个复杂的过程，需要考虑多种因素，包括建筑物的用途、负荷、地震和风力等外力作用，以及结构材料的强度和稳定性。
本文将介绍多层和高层建筑结构设计的一般原则和步骤。
多层和高层建筑结构设计的一般原则是根据建筑物的规模和要求确定适当的结构形式。
常见的结构形式包括框架结构、剪力墙结构、桁架结构和组合结构等。
每种结构形式都有其适用的范围和优缺点，设计师需要在综合考虑各种因素后选择最合适的结构形式。
在进行设计之前，需要进行详细的土壤和地质调查，以确定建筑物的基础设计。
地基的稳定性对于多层和高层建筑至关重要，因为它需要承受建筑物的重量和外力作用。
在进行结构设计时，需要根据建筑物的使用功能和布置确定结构的荷载。
荷载包括建筑物自身的重量、使用荷载和其他外力作用，如风力和地震。
根据荷载的大小和性质，设计师可以确定适当的结构材料和尺寸。
通常，多层和高层建筑使用的结构材料包括钢筋和混凝土。
钢筋可以提供足够的强度和刚度，而混凝土则可以承受大量的压力和扭转力。
设计师需要根据建筑物的要求以及当地的建筑法规和标准选择适当的结构材料。
在进行结构设计时，还需要考虑建筑物的稳定性。
稳定性包括抗倾覆和抗滑移能力。
设计师可以通过增加结构的重量和刚度，采用适当的支撑系统和连接方式来提高建筑物的稳定性。
在进行结构设计之后，需要进行详细的计算和分析。
计算包括确定结构材料和尺寸的强度和刚度，并确定结构的位移和变形。
分析则包括使用计算结果进行建筑物的整体性能评估，如刚度、稳定性和振动特性等。
最后，需要进行结构施工图的绘制。
结构施工图包括详细的结构平面和剖面图，以及结构节点和连接细节。
这些图纸将用于指导建筑物的施工过程，确保结构的质量和安全。
总之，多层和高层建筑结构设计是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。
设计师需要根据建筑物的要求和要求选择适当的结构形式和材料，并进行详细的计算和分析。
最终，需要绘制详细的结构施工图，以保证建筑物的质量和安全性。
多层与高层建筑结构课件
多层与高层建筑结构课件一、引言随着城市化进程的加速，多层与高层建筑如雨后春笋般在城市中矗立。
了解多层与高层建筑结构的特点、设计原则和施工要点，对于建筑行业的从业者和相关专业的学生来说至关重要。
本课件将系统地介绍多层与高层建筑结构的相关知识，帮助您建立起对这一领域的全面认识。
二、多层与高层建筑的界定在建筑领域，多层建筑通常指 4 6 层的建筑，而高层建筑则一般指7 层及 7 层以上的建筑。
然而，具体的划分标准在不同的国家和地区可能会有所差异。
从结构设计的角度来看，多层建筑和高层建筑在荷载传递、抗震要求等方面存在明显的区别。
三、多层建筑结构类型（一）砖混结构砖混结构是多层建筑中常见的一种结构形式。
它由砖砌体和混凝土构造柱、圈梁组成。
砖砌体承受竖向荷载，构造柱和圈梁则增强了建筑的整体性和抗震性能。
这种结构施工简单、造价较低，但抗震能力相对较弱。
（二）框架结构框架结构由梁、柱组成框架，共同承受竖向和水平荷载。
框架结构的空间布置灵活，可以满足不同的建筑功能需求。
但框架节点处的应力集中，对施工质量要求较高。
（三）剪力墙结构剪力墙结构中，剪力墙承担大部分的水平和竖向荷载。
剪力墙的抗侧刚度大，能有效抵抗水平地震作用，但建筑内部空间相对较小。
四、高层建筑结构类型（一）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。
框架部分承担竖向荷载，剪力墙承担大部分水平荷载。
这种结构在高层建筑中应用广泛，既能提供较大的使用空间，又有较好的抗震性能。
（二）筒体结构筒体结构包括框筒、筒中筒和束筒等形式。
筒体具有很大的抗侧刚度和承载能力，适用于超高层建筑。
（三）钢结构钢结构强度高、重量轻，施工速度快。
但钢结构的防火、防腐性能较差，需要采取相应的防护措施。
五、多层与高层建筑结构的荷载（一）竖向荷载包括恒载（如结构自重、固定设备重量等）和活载（如人员、家具、设备等的重量）。
在设计中，需要准确计算竖向荷载的大小和分布，以确保结构的安全性和稳定性。
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2 剪力墙结构
• 由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的 结构，称为剪力墙结构。
图6-5 剪力墙结构—高层板式楼平面
首层平面
底层框架
标准层平面
(a) （a
首层平面
标准层平面
图6-6 底层大空间剪力墙结构 （a）底层大空间板式楼；（b）底层大空间塔式楼
3 框架—剪力墙结构 （框架—筒体结构和板柱—剪力墙结构）
科技相融合的特点，既是中国
古老塔式建筑的延伸和发展，
又是海派建筑风格在浦东的再 现。
香港国际金融中心大厦，
位于香港中环的国际金融 中心一期1998年竣工，高 39层，180米，自建成后 便吸引了不少国际金融机 构进驻。国金二期2003年 落成，高420米，共88层， 为香港最高建筑物。被称
为“惊世之作”的香港国
高442米，共地上108层，由建筑师密斯·凡德勒所设计。西尔 斯大厦由9座塔楼组成。它们的钢结构框架焊接在一起，这样
也助于减少因其高度所造成的在风中摇动。所有的塔楼宽度相
同，但高度不一。西尔斯大厦有110层，一度是世界上最高的 办公楼。每天约的1.65万人到这里上班。在第103层有一个供 观光者俯瞰全市用的观望台。它距地面412米，天气晴朗时可 以看到美国的4个州。
图6-15 主梁纵向布置方案
（二）计算简图
主梁的集中荷载范围围 1m（板的计算单元）
图6-14 单向力图形状
(四)、连续单向板的构造
• 1．板厚及支承长度 工程设计中板的最小厚度取值为：一般屋盖
为60mm；一般楼盖为70mm；工业房屋楼盖 为80mm。为了保证刚度，单向板的厚度尚不 应小于跨度的1/40（连续板）或1/35（简支 板）。板在砖墙上的支承长度一般不小于板厚， 亦不小于120mm。
• 在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来， 取长补短，共同承受竖向和水平作用，就组成了框架——剪力墙 结构。
图6-6 北京饭店东楼（19层，87.15m）Ⅱ段标准层平面
4 筒体结构
• 筒体的基本形式有三种：实腹筒、框筒及桁架 筒。
(a) 实 腹 筒
(b) 框筒
(c) 桁架筒
图6-9 筒体类型
2．梁板布置
• (1)为了增强房屋横向刚度，主梁一般沿房屋横向布置，而次梁则 沿纵向布置，主梁必须避开门窗洞口；当建筑上要求横向柱距大 于纵向柱距较多时，主梁也可沿纵向布置以减小主梁跨度
• (2)梁格布置应力求规整，板厚和梁截面尺寸尽量统一，柱网宜 为正方形或矩形。
• (3)梁、板尽量布置成等跨式。由于边跨内力要比中间跨的大些， 故板、次梁及主梁的边跨跨长可略小于中间跨跨长（一般在10% 以内）。
际金融中心二期外形设计
概念是以一个向外地的朋
友“招手”的手势，向海
外朋友表示“欢迎您”的 意思。
二、高层建筑结构体系
• 1 框架结构:由梁和柱以刚接或铰接相连接而构成承重体系的结 构称为框架结构。
框架立柱
楼板
框架横梁 框架纵梁
楼板
框架立柱
框架横梁
框架纵梁 框架横梁
图6-2 框架结构
图6-3 某层缺梁或某 跨缺柱的框架结构
• 当板区格的长边 l02 与短边 l01 的比值较大时 （ l02 / l01 3) ，板上荷载主要沿短边方向传递， 而沿长边传递的荷载效应可以忽略不计。这种 主要沿单方向（短向）传递荷载受单向弯曲的 板，称为单向板，也叫梁式板。
• （一）结构平面布置
1.主梁的跨度一般为5～8m；次梁的 跨度一般为4～6m；板的跨度（也即次 梁的间跨）一般为1.7～2.7m。
台北101，被称 为“台北新地 标”的101大楼 于 1998年1月 动工，主体工 程于2003年10 月完工。有世
界最大且最重
的“风阻尼
器”，还有两
台世界最高速
的电梯，从一 楼到89楼，只 要39秒的时间。
国家石油公司双塔大楼，位于吉隆坡市中心美芝律，高88 层，是当今世界名冠的超级建筑。巍峨壮观，气势雄壮，
巨形框架梁
小框架 巨形框架柱
平面形状
图6-10 西尔斯大厦
图6-11巨形框 架结构
第二节 钢筋混凝土楼盖
• 一、概述
图6-12 楼盖的主要结构形式 （a）单向板肋梁楼盖 （b）双向板肋梁楼盖 (c)井式
楼盖 （d）无梁楼盖
二、单向板肋形楼盖
• 单向板肋形楼盖一般由板、次梁、主梁组成。 荷载传递路线是：板 →次梁 → 主梁。
金茂大厦，具有中国传统风格 的超高层建筑，是上海迈向21 世纪的标志性建筑之一，由美 国SOM设计事务所主设计。 1998年8月建成。占地236万 平方米，建筑面积 28.95万平 方米。高420.5米，88层。金 茂大厦主楼1～52层为办公用 房，53～87层为五星级宾馆， 88层为观光层。大厦充分体现 了中国传统的文化与现代高新
(d) 筒中筒
筒中筒结构通常由实腹筒做内部核心筒，框筒或桁架筒做外筒， 两个筒共同抵抗水平力的作用
A
B
双向密肋 C
主梁
D 单向密肋
(a) 主梁
(b) 主梁
(c)
(d)
图6-10 筒中筒结构楼板布置
5 多筒体系——成束筒及巨形框架结构
• 当采用多个筒共同抵抗侧向力时，成为多筒结构。多筒结构可以 有两种方式，即成束筒和巨形框架结构。
2．板的受力钢筋
受力筋由计算确定，承担支座弯矩与 跨中弯矩的钢筋各自配置在上部与下部。
3. 构造钢筋
• a．分布钢筋 分布钢筋布置于受力钢筋内侧，与受力钢筋垂直放置并互相绑扎 （或焊接）。在受力钢筋的弯折处，也都应布置分布钢筋。分布 钢筋末端可不设弯钩。
第六章 多层及高层结构
第一节 多层及高层房屋的结构体系
一、概述
• 我国《高层建筑混凝土结构技术规程》 （JGJ3—2010）将10层和10层以上或 房屋高度大于28m的住宅建筑结构和房 屋高度大于24m的其他民用建筑结构定 义为高层建筑，2～9层且高度不大于 28m为多层建筑。
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迪 拜 米塔 ， 是 层目 。前 世 界 第 一 高 楼 ， 建 筑 高 度
是马来西亚的骄傲。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。这个工程于 1993年12月27日动工，1996年2月13日正式封顶，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，景色尤为壮美。
西尔斯大厦，是位于美国伊利诺州芝加哥的一幢摩天大楼，楼