多高层-2-结构体系
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。
高层建筑的结构体系包括框架结构剪力墙结构、框架支撑(延性墙板) 结构剪力墙结构简体结构口型结构等
总结收获和心得体会高层建筑的结构体系是指巫担由恒载和活载产生的紧向荷载、抵抗由风产生的水平荷载及由地震产生的水平作用及竖向作用的骨架。
结构体系由水平构件和紧向构件组成，有的结构体系中还有斜向构件，即支撑。
水平构件包括梁、连梁和楼板，梁和楼板组成楼(屋)盖;竖向构件包括柱和墙肢。
作用在楼板上的竖向荷载传至梁，再传至柱、墙、支撑，或由楼板直接传至柱、墙、支撑，最后传至基础和地基。
作用在房屋建筑上的水平荷载也是通过水平构件传至竖向构件，最后传至基础和地基。
高层建筑的结构体系包括框架结构、框架剪力墙结构、框架支撑(延性墙板) 结构、剪力墙结构、简体结构、口型结>构等。
不同结构体系的受力性能各有特点，其最大的适用高度各不相同。
随着建筑高度的不断发展，高层建筑结构体系也在不断发展、创新，在积累工程经验和科研成果的基础上，逐渐形成更加高效的抗侧力结构体系。
框架结构（例如老区工科实训中心）在2020年10月7日马超老师带着我们考察工科实训中心，正如书上所说，由梁、柱组成的结构单元称为框架;竖向荷载和水平荷载(或水平作用)全部由若干榀框架承担的结构体系，称为框架结构。
框架梁、柱可以分别采用钢、钢筋混凝土和型钢_混凝土，框架柱还可以采用圆钢管混凝土、方钢管混凝土、矩形钢管混凝土。
框架结构可以是4~6m的小柱距，也可以是7~ 10m的大柱距，采用钢梁混凝土组合楼盖时，柱距可以大一些框架结构的建筑平面布置灵活，可以用非承重墙分隔空间，以适应不同使用功能的需求。
框架结构适用于办公楼、教室、商场等房屋建筑。
己框架结构构件类型少，设计、计算、施工相对其他结构类型比较简单，我国很多早期的高层建筑采用框架结构，例如，北京的民族饭店、民航大楼、清华大学主楼等，这些建筑的高度都不大，不超过15层。
总结收获：1，墙角处钢筋钢筋是深入墙体内起拉结作用的，顶上地上是构造柱锚固钢筋。
2，防潮砖防潮地砖可分为两种,一种是表面上釉的釉面砖,另一种是表面不上釉的通体砖,前者虽然在吸水率方面有高有低,但都是吸水的,而后者是正面和反面的材质和色泽一致的、不吸水的。
多高层建筑还有哪些其他结构体系？
多高层建筑还有哪些其他结构体系？
高层建筑除了上述主要结构体系外，近年来随着建筑科学的发展以及经济建设，城市建筑发展新的要求，出现了一系列新的结构体系，其中有巨型框架结构、巨型桁架结构，悬挂和悬挑结构，隔震、减振结构等。
目前采用这些结构体系的工程尚较少，经验不多，对丁这结构研究电不够深入成熟，尚不能普遍推广于设计与施工中，因此日前的《高规》尚未列入规程。
至于目前用得也较多的板柱结构不应包括在《高规》的框架结构中。
《高规》认为这类结构侧向刚度和抗震性能较差，不适宜用于高层建筑。
板柱-剪力墙结构的板柱是指无内部纵梁和横梁的无梁楼盖结构，但是体系中加入了剪力墙或井筒。
主要由剪力墙或井筒承受侧向力，因此侧向刚度比单纯板柱结构有很大提高；《高规》中框架-剪力墙结构的设计一章（《高规》第8章）也包括了板柱-剪力墙结构的设计内容。
但是《高规》指出这类建筑适用高度宜低于一般框架结构，因为震害表明这种结构形式，板柱部分破坏严重。
包括板冲切破坏与柱的压坏。
至于异形柱结构，由于截面厚度较小（一般为180～300mm），而相对肢较长，这样异形柱构成的异形柱框架和普通框架的受力性能、破坏形态均不同。
由于目前研究与应用经验尚较少，所以《高规》中
也暂未列入，但是《高规》认为这样的结构一般只适用于非地震区及6、7度抗震设计的12层以下建筑中。
目前这一类建筑的设计一般按照地方性规程参照《高规》及设计经验进行。
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。
高层建筑结构体系组成部分
高层建筑结构体系组成部分在城市的天际线上，高层建筑如同一座座巍峨的巨人，展现着现代建筑的魅力与实力。
而这些高楼大厦能够屹立不倒，离不开其精心设计的结构体系。
高层建筑结构体系是一个复杂而精妙的系统，由多个重要组成部分协同工作，共同承担着建筑物的重量、风力、地震力等各种荷载，确保建筑的安全与稳定。
首先，我们来了解一下高层建筑结构体系中的竖向承重结构。
竖向承重结构就如同建筑的脊梁，支撑着整个建筑物的重量。
常见的竖向承重结构包括框架结构、剪力墙结构和筒体结构。
框架结构是由梁和柱组成的框架来承受竖向和水平荷载。
这种结构形式具有较大的室内空间，布置灵活，但侧向刚度相对较小，在高层建筑中通常需要与其他结构形式结合使用。
框架结构中的梁和柱通过节点连接，形成一个稳定的框架体系，将楼层的荷载传递到基础。
剪力墙结构则是利用钢筋混凝土墙体来承担竖向和水平荷载。
剪力墙如同坚固的屏障，具有较大的侧向刚度，能够有效地抵抗水平力，如风力和地震力。
在剪力墙结构中，墙体不仅承受竖向荷载，还承担着将水平荷载分散和传递的重要任务。
筒体结构是一种更为高效的结构形式，它可以分为框筒结构、筒中筒结构和束筒结构等。
框筒结构是由周边密集的框架柱和深梁组成的封闭筒体；筒中筒结构是由外筒和内筒组成，内外筒协同工作，提供了强大的抗侧力能力；束筒结构则是由多个筒体组合而成，进一步增强了结构的整体性能。
筒体结构在超高层建筑中应用广泛，能够满足对结构强度和刚度的极高要求。
除了竖向承重结构，水平承重结构也是高层建筑结构体系中不可或缺的一部分。
水平承重结构主要包括楼板和钢梁等。
楼板将竖向荷载传递给竖向承重结构，并将水平力分配到各个竖向构件上。
钢梁则在一些钢结构的高层建筑中起到承担水平荷载和连接竖向构件的作用。
在高层建筑结构体系中，基础的作用同样至关重要。
基础要承受上部结构传来的巨大荷载，并将其均匀地传递到地基中。
常见的基础形式包括筏板基础、桩基础和箱形基础等。
多高层钢结构常用结构体系
7.4 地震作用计算
（6）支撑杆件的内力
① 中心支撑框架中，斜杆轴线偏离梁柱轴 线交点不超过支撑杆件宽度时，仍可按中心支撑 框架分析，但应计及由此产生的附加弯矩。
7.4 地震作用计算 （2）结构内力分析中二阶效应的计算
二阶效应：结构受力产生侧向变形，其重力荷载与侧向 位移的乘积便形成重力附加弯矩 ，即所谓2阶效应。
a)
b)水平力引
c)重力荷载引起的附加层
起的层弯矩
弯矩
7.4 地震作用计算
（2）结构内力分析中二阶效应的计算
当楼面任一层以上全部重力荷载与该楼层 地震层间位移的乘积（即该楼层的重力附 加弯矩），大于该楼层地震剪力与楼层层 高的乘积（即该楼层的初始弯矩）的1/10 时，应计入二阶效应的影响。
7.4 地震作用计算
（4）框架－支撑结构中框架承担的水平力
结构分析时，框架－支撑结构中的支撑斜杆 可按端部铰接杆件计算，杆件截面强度抗震验算 时的结构内力只考虑按多遇地震进行弹性分析的 结果：
① 依据多道防线的概念设计，框架-支撑体系中， 支撑框架是第一道防线，在强烈地震下支撑先屈 服，内力重分布使框架部分承担的地震剪力增大， 二者之和应该大于弹性计算的总剪力。
a)节点A区域的弯矩和剪力
节点域剪切变形
b) 节点A变形
7.4 地震作用计算
（3）结构侧移计算及其层间位移角限值
杆端弯矩在节点域产生剪力，使得节点域柱 子的腹板产生剪切变形。若弹性分析采用轴线交 点间距离作为杆件长度，则因未考虑节点部分的 刚度过高估计了结构侧移，与节点剪切变形引起 框架侧移增加在一定程度上抵消。
建筑结构第13章 多层框架结构
框架结构平面布置
13.1 多高层建筑结构体系简介
13.1.2 多高层建筑的结构体系
2. 剪力墙结构体系
剪力墙结构是由一系列横向和纵向的剪力墙体组成的受力体系，剪力墙体一 般采用钢筋混凝土现浇施工。因而剪力墙结构的整体性好、刚度大、承载力高， 尤其在水平力作用下的侧向变形较小、加之抗震性能好，是高层建筑中常见的一 种结构形式。但剪力墙结构受楼板等构件跨度的限制，剪力墙的间距一般为3～8m， 因而多用于高层小空间房屋，如高层和小高层住宅、高层旅馆建筑等，为满足公 共建筑大空间的使用要求，工程中也有用底层框架替代剪力墙，以获得底层大空 间的剪力墙结构体系，但这样组合的结构体系一般具有下柔上刚的特点，对房屋 抗震极为不利。
13.1 多高层建筑结构体系简介
13.1.2 多高层建筑的结构体系
4. 筒体结构体系 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组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 结构或剪力 闭箱形悬臂构件，具有良好的抗弯抗扭性能，因而适应于更大高度的建筑 物。
13.2 多层框架的结构布置
13.2.1 多层框架结构的组成
多层框架由横梁和立柱组成。梁柱交接处的框架节点通常为刚接， 有时也将部分节点做成铰接或半铰接。柱底一般为固定支座，必要时也 设计成铰支座。框架可以是等跨或不等跨的，也可以是层高相同或不完 全相同；有时因工艺和使用要求，也可以做成在某层缺柱或某跨缺梁的 形式。
第13章 多层框架结构
13.1 多高层建筑结构体系简介
13.1.1 多高层建筑结构的概念
目前，世界各国对多层和高层建筑的划分标准尚不统一。我国《高层 建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）规定：10层及10层以上或房屋 高度大于28m的建筑物，称为高层建筑；9层及9层以下或房屋高度不超过 28m的建筑物，称为多层建筑。 随着社会生产力的发展和建筑科学技术的进步以及人们生活水平的提 高，高层建筑迅速发展。高层建筑具有节约用地、减少市政基础设施投资、 美化城市环境等优点。但随着建筑物高度增加，结构在水平力作用下的内 力与侧移增大，工程造价提高，对建筑科学与技术水平的要求也越来越高。 我国上海于1998年建成的金茂大厦，建筑面积28.7万m2，88层，总高 度412.5m，3～50层为办公室，53～85层为五星级酒店，88层为公众的观 光层。此结构系筒体结构，建筑平面尺寸53.4m×53.4m，内筒27m×27m。 辅楼有商场、会展中心、会议中心等。这幢具有强烈时代感和地方特色的 塔式建筑，已成为上海浦东金融贸易区的重要标志建筑之一。
高层建筑结构设计第2章 高层建筑结构体系和布置原则
4 变形缝的设置
在未采取措施的情况下，伸缩缝的间距不宜超出 表1—8的限制。当有充分依据、采取有效措施时， 表中的数值可以放宽。
高层建筑结构伸缩缝的最大间距 表1—8
注： ①框架—剪力墙的伸缩缝间距可根据结构具体布置取表中框架结构与 剪力墙结构之间的数值； ②当屋面无保温或隔热层措施、混凝土的收缩较大或室内结构因施工 外露时间较长时，伸缩缝间距应适当减少； ③位于气候干燥地区、夏季炎热且暴雨频繁地区的结构，伸缩缝的间 距宜适当减少。
多年的高层建筑结构设计和施工经验表明：高层建 筑结构宜调整平面形状、尺寸和结构布置，采取构造 和施工措施，尽量不设变形缝；当需要设缝时，则应 将高层建筑结构划分为独立的结构单元，并设置必要 的变形缝。
4 变形缝的设置
温度缝：防止结构因温度变化和混凝土干缩变形 产生裂缝（基础以上上部结构断开） 不设温度缝的措施： 1. 温度影响较大部位提高配筋率； 2. 加厚屋面隔热保温层，或架空通风屋面； 3. 顶层局部设温度缝后浇带；即高强度等级的混凝 土；主体混凝土浇注后两个月；贯通结构的横截 面；位置应为结构受力影响最小，且曲折延伸避 免全部钢筋同截面搭接 ；一般每隔30～40m设一 道，后浇带宽800～1000mm。
适用30层以上 。
长/宽<2，截面尺寸接近正方形、圆形、正多边 形较好。
4、筒体结构体系
（1）框筒结构：内筒承受 竖向荷载，外筒承受水平 荷载，柱距一般在3m以内， 框筒梁比较高，开洞面积 在60%以下 1931年102层帝国大厦： 钢框架－剪力墙体系，用 钢量2.06kN/m2 1972年110层世界贸易中心：筒中筒结构体系，用 钢量1.81kN/m2
1974年110层西尔斯大楼：钢成束筒结构体系，用 钢量1.61kN/m2
建筑结构基础与识图：多高层建筑结构常见结构体系
框架 – 剪力墙结构体系
筒体结构体系
由单个或多个筒体所组成的空间结构体系。筒体是由若干片剪力墙或密柱框架围 合而成。筒体体系因为刚度大，可形成较大的内部空间且平面布置灵活，广泛应 用于写字楼等超高层公共建筑。
实腹筒
开孔多少
筒 体 结 构 体
空腹筒
所受水平力及房屋高度
实腹筒一般由楼梯间、电梯井、管道井等形成， 开孔少，常位于房屋中部，故又称核心筒
框架结构
框架结构
剪力墙结构
组成：由纵向和横向钢筋混凝土的墙体互相 连接构成
特点：刚度大、空间整体性好、抗震性能好， 对承受水平荷载有力。 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。
应用：适用高度为15-50层，用于高层住宅、 旅馆等。
剪力墙结构
广州白云宾馆：33层，112.45米，剪力墙结构，1976年建成，国内首 栋百米高层。
应用：15-25层的办公楼、宾馆等，一 般不宜超过30层。
小贴士：北京东华金座项目，位于北京市 宣武区牛街，建筑高度73.84米，地上20层、 地下3层。东华金座集商业、娱乐、居住功 能为一体，地下室为人防工程及车库，裙 房1、2层为商场、餐厅，裙房3层为会所。 4层以上主体建筑分为三部分：18层的北楼 为住宅，20层的东西塔楼为酒店式公寓。 结构形式为框架剪力墙结构。
由布置在房屋四周的密排立柱和截面高度很大 的横梁组成,其中立柱柱距一般为1.20～3.0m， 横梁的梁高一般为0.6～1.20m。
筒中筒结构 框架-核心筒结构 成束筒结构 多重筒结构
筒体结构体系
筒体结构体系
框架-核心筒
筒中筒
成束筒
多高层钢结构各种结构体系的缺点和不足
的破坏，甚至是结构的破坏。另外，钢框架的连接节点费用较高，防火成本高。
2.2 双重抗侧力体系
由前述可知，框架结构体系的主要不足之处是侧向刚度差。而当建筑达到一定高度时，在 侧向力作用下，结构的侧移较大，会影响正常使用，因而建筑高度受到限制。于是当建筑物 高度较大时可以参照单层工业厂房设柱间支撑的方法，在框架的纵、横方向设置支撑或剪力 墙，这样就形成了双重抗侧力体系，即框架和支撑，或剪力墙，均可抵抗侧向力的作用。这 种体系能分为三类：框架支撑体系和框架—混凝土剪力墙、钢框架—混凝土核心筒体系。在 框架—支撑体系中，若设置连接支撑与外框架的刚性伸臂，则称为加劲框架—支撑体系。
在一般的框撑体系中，由于连接外柱与支撑的钢梁跨度较小，抗弯刚度很弱，当整个体系 受到水平荷载作用时，只有作为支撑组成部分的钢柱来抵抗倾覆力矩，外柱所承受的轴向力 很小，基本上不参与整体抗弯，即支撑独自抗弯。而在加劲框撑体系中，整个体系受到水平 荷载作用时，由于加劲桁架的竖向刚度很大，支撑受弯，各层水平杆绕水平轴做倾斜转动时， 加劲桁架也随水平杆一起转动，使外柱参与整体抗弯，一侧的外柱受压而另一侧的外柱则受 拉，从而减小了支撑所受的倾覆力矩。同时，由于加劲桁架的强大的竖向刚度和外柱较大的 轴向刚度，不仅是整个撑体系顶面各点发生同一转角而位于同一斜线上，而且使柱顶面转角 减小，使得框撑体系整体弯曲所产生的侧移得以较大幅度的减小。 ③优缺点
由上述简析，可知框架结构体系的优点是能够提供较大的内部使用空间，因而建筑平面布 置灵活，能适应多种类型的使用功能，结构简单，构件易于标准化和定型化，施工速度快， 对层数不错的高层结构而言，该体系是一种比较经济合理、运用广泛的结构体系，而且常用 于层数不超过 30 层的高层建筑。
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支撑系统的变形
(a) 弯曲变形
(b) 剪切变形 (c) 组合变形
中心支撑体系
(a)十字交叉斜杆
(b)单斜杆
(c)人字形斜杆 中心支撑类型
(d)K 形斜杆
(e) 跨层跨柱设置
优点：强度和刚度好 缺点：在往复水平地震作用下，支撑斜杆在重复屈曲后 承载力急剧降低
偏心支撑体系
介于中心支撑框架和纯框架之间的抗震结构形式
带竖缝混凝土剪力墙板
采用嵌入式墙板作为等效支撑或剪切板， 承担结构的水平剪力
钢板剪力墙 墙板
侧向刚度大 安装方便 但用钢量较大
内藏钢板支撑剪力墙 墙板
应用于北京京城大厦
带竖缝混凝土剪力墙板
实体墙带
a1
a1
l1
竖缝
缝 间 墙
h1 hsol
hsol
l
仅承担水平荷载产生的剪力，不承担竖向荷载产生的压力
防震逢的设置
防震逢设置不当而导致高层建筑在地震时相互 碰撞的破坏后果是严重的； 高层建筑在发生地震时具有很大的侧向位移， 防震缝的合理设置是困难的； 因此高层建筑一般不宜设置防震缝；
高层钢结构建筑，一般也无须设置温度缝；
地震区的多高层建筑，应当建立精细的力学模 型，作较精确的地震分析，并采取相应的措施 提高其薄弱部位和构件的抗震能力。
任一层的偏心率大于0.15时， 称为平面不规则结构。
平面不规则结构
任一层的偏心率大于0.15时；
结构平面形状有凹角，凹角的伸出部分在一个 方向的尺度，超过该方向建筑总尺寸的25％； 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％； 抗水平力构件既不平行又不对称于侧力体系的 两个互相垂直的主轴。
自振周期较长
对地震作用不敏感
框架结构 框架结构水平变形特点：
由三部分组成
悬臂弯曲分量：由柱拉压变形引起 小于总侧移10%～20% 剪切侧移分量：梁、柱弯曲引起的 节点域剪切变形：10%～20% （高钢规第5.1.5条）
框架结构的抗侧移能力，主要取 决于梁与柱的抗弯能力与刚度。
刚接框架的变形
结构竖向布置
使结构各层的抗侧力刚度中心与水平合力中心
接近重合；
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：《抗震规范》（2010）
设防烈度 最大高宽比 6， 7 6.5 8 6.0 9 5.5
《高钢规》（1998）
基本抗侧力体系（续）
筒体体系
• 框筒
• 筒中筒
• 桁架筒 • 束筒
巨型结构体系--将构件的概念扩展到数层或者数个开间
• 巨型框架 • 巨型支撑
抗侧力体系-伸臂桁架
伸臂桁架和带状桁架
为什么需要设置伸臂桁架和带状桁架 内筒或者支撑高宽比过大 • 内筒未能布置足够的有效支撑 • 内筒受力过大，而外框架未能发挥抵抗侧向力的作用 伸臂桁架的作用
框筒结构
特点
周边的深梁密柱组成 刚性楼面结构作为框筒的横隔 柱内力以轴力为主 剪力滞后造成角柱的轴力过大
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
适用高度：>90层（因横向刚度较大）
框筒结构
筒中筒结构
结构特点
密柱深梁外筒、密柱
内框筒或钢筋混凝土 内筒，更接近弯曲型
h
应用于日本霞关大厦、 东京京王饭店 北京京广中心
钢框架-混凝土剪力墙结构
优点：
侧向刚度大于钢结构 造价介于钢结构和混凝土结构之间 施工速度比钢筋混凝土结构快 结构面积小于钢筋混凝土
发挥钢管混凝土柱的承载力和刚度作用
问题：
混凝土内筒的刚度退化加大钢框架的剪力 震害资料和经验较少 层间位移限值难以符合要求 混凝土内筒施工误差远大于钢结构
框架-支撑（剪力墙板）结构
用于地震区时，具有双重设防的优点
可用于不超过40～60层的高层建筑
剪力墙：
钢筋混凝土结构:需采取构造措施 钢板结构
(8～9mm厚钢板) 研究表明， 在侧向刚度相同时，钢板剪力 墙的框剪结构比框架结构用钢 量少。
框架-支撑结构中的支撑系统
通过柱与支撑的轴向刚度来抵抗侧向荷载的悬臂竖向桁架 变形特点：弯曲变形和剪切变形组合，以整体弯曲为主
不宜采用局部地下室；
基础埋深： （从室外地坪或通长采光井底面到承台
底部或基础底部的深度） 1）采用天然地基时，不宜小于H／15 2）采用桩基时，不宜小于H／20 H ：室外地坪至屋顶檐口的高度
当有可靠根据时，基础埋深可适当减小。
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低超过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 任一楼层抗侧力构件的总剪承载力
小于其相邻上层的80％
立面收进
基础埋深
敷设地下室；（补偿基础、增大结构抗侧倾能力） 有抗震设防时，高层结构部分的基础埋深宜一致、
D C
26.9
18.3
B
10.4
A
4.6
D C
22.4
15.0
B
9.4
A
4.2
D C
20.4
13.6
B
8.5
A
3.9
D C
19.0
13.3
B
8.5
A
3.8
传力路径 最短
伸臂桁架
有无伸臂桁架侧移对比
新锦江大酒店
1+43，152米 全钢结构 带伸臂桁架的框架 -支撑体系
23层以下 钢板墙板 23层以Байду номын сангаас 单斜杆支撑
耗能梁段
(a)门架式
(b)单斜杆式
(c)人字形 偏心支撑框架
(d)V 字形
工作原理： 中小地震作用下，构件弹性工作，支撑提供主要的抗侧刚度， 与中心支撑框架相似 大地震作用下，保证支撑不发生受压屈曲，而让偏心梁段屈服 消耗地震能量，与纯框架相似
嵌入式墙板
钢板剪力墙墙板 内藏钢板支撑剪力墙墙板
抗震规范2010
4.1.2 结构布置提要 多层房屋应首选由光滑曲线构成的凸平面形式； (目的：减小风载体型系数)
尽可能地采用中心对称或双轴对称的平面形式； (以减小或避免在风荷载作用下的扭转振动)
避免以狭长形作平面形式； (因风荷载作用会产生严重的剪切滞后现象) 框筒结构采用矩形平面形式时，应控制其平面 长度比小于1.5；(不满足时，宜采用束筒结构) 需抗震设防时平面尺寸关系应符合要求。
巨型框架
日本电气总公司 (NEC)大楼剖面 43, 180m, 1990
巨型支撑
香港中银大厦
Hancock Center —巨型支撑结构
Hancock重力荷载传递路线及支撑节点
框架+撑
4个节点水平位移比较
D C
57.3
42.4
B
26.5
A
10.9
D C
28.3
19.7
B
11.8
A
5.0
强度(承载力) 刚度 延性
结构体系
抗重力结构体系——楼盖体系 抗侧力结构体系
1 框架体系
2 框架-支撑（剪力墙板）体系 3 筒体体系 4 巨型结构体系 5 伸臂及带状桁架结构
基本抗侧力体系
结构体系
基本类型：框架结构、框剪结构、筒体结构
结构类型
(a) 框架结构 (b) 框剪结构 (c) 筒中筒结构 (d) 束筒结构
结构倾覆力矩造成柱拉压变 形而导致结构整体弯曲引起
结构剪力造成的梁柱受弯引起
剪切侧移的组成
规范规定
《高钢规》规定
框架-支撑（剪力墙板）结构
框架结构上设置适当的支撑或剪力墙
亦可二者皆设置
框剪结构侧向位移模式
在侧向荷载的作用下，
纯框架结构： 剪切变形模式
抗剪结构：
弯曲变形模式 二者组合（框剪结构）： 显著减少了纯框架结构的侧向位移
•
使外框架柱发挥抵抗侧向力的作用 带状桁架的作用
•
设置在外围 • 使外围的柱参与整体抗弯 伸臂桁架的最优位置
•
1道：0.55H 2道：0.3H，0.7H
实例
框架体系
最早用于高层建筑
柱距宜控制在6～9m范围内
适用范围：一般不超过30层
平面布置较灵活 刚度分布均匀 框架结构的主要优点: 延性较大
《高层民用建筑 钢结构技术规程》
4.2.1多高层钢结构的抗侧力体系
基本抗侧力体系
框架结构体系
• 刚性框架 • 半刚性框架
框架-支撑（剪力墙板）体系
• 中心支撑框架结构
• 偏心支撑框架结构
• 框架-嵌入式墙板结构 • 钢框架-混凝土剪力墙（混合结构）
• 错列桁架体系
多高层钢结构的抗侧力体系
内外筒间设置伸臂桁 架，加强内外筒连接，
减缓框筒结构的剪力
滞后效应
桁架筒结构
旧金山美国铝金属公司总部大厦网格形外筒
3+27，116m，1968
束筒结构
结构特点：
将框筒分为若干小框筒得到 剪切滞后效应降低
束筒结构
Sears Tower
错列桁架体系
特点： 桁架高度为整层高 桁架在各层楼面交错排列以获得大空间和灵活性 适合建筑平面长而窄的情况 传力路径
需抗震设防时平面尺寸关系
平面的长宽比 L/B ≤5 L / Bmax ≤4