高层建筑结构设计基本概念及设计步骤
高层建筑结构的概念设计主要包括的内容
高层建筑结构的概念设计主要包括的内容高层建筑结构的概念设计主要包括的内容：
概念设计是运用人的思维和判断力从宏观上决定结构设计中的基本问题，它是高层建筑抗震的主要内容。
应从场地条件结构系和抗侧刚度的合理选择结构的结构平面和竖向布置延性和地震能量的耗散薄弱层多道抗震设防缝的处理等方面，重视并做好高层建筑结构的抗震概念设计。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
1。
《高层建筑结构设计》第2章_高层建筑结
际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面
风力的大小。 • 当风流经过建筑物时， 通常在迎风面产生压力（风荷
载体型系数用+表示），在侧风面及背风面产生吸力
（风荷载体型系数用-表示）。
• 风压值沿建筑物表面
的分布并不均匀， 如
右图所示， 迎风面的
风压力在建筑物的中
部最大， 侧风面和背
风面的风吸力在建筑
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
三、地震作用
2. 三水准抗震设计目标及一般计算原则
④ 一般计算原则
a) 一般情况下， 应至少在结构两个主轴方向分别考虑水平 地震作用计算；有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度 大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震 作用。
b) 质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双 向水平地震作用下的扭转影响。其他情况，应计算单向 水平地震作用下的扭转影响。
周期应根据场地类别和设计地震分组按附表8.5 采用，
计算8、9 度罕遇地震作用时， 特征周期应增加0.05ｓ。
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
三、地震作用 4. 反应谱理论
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2.1 高层建筑结构上的荷载与作用
4. 反应谱理论
附表8.4 水平地震影响系数最大值
② 当建筑结构的阻尼比不等于0.05时，地震影响系数曲线
的形状参数和阻尼比调整应符合下列要求：
a) 曲线水平段地震影响系数应取
。
b) 曲线下降段的衰减指数应按下式确定：
γ=0.9+(0.05 - ζ)/(0.3+6ζ)
式中 γ ——曲线下降段的衰减指数；ζ ——阻尼比。
高层建筑结构设计 课后习题解答(部分)
高层建筑结构课程习题解答土木工程学院二0一二年秋Chap11、高层建筑定义JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》将10层及10层以上或高度超过28ｍ的住宅建筑结构和房屋高度大于24ｍ的其他民用建筑，划为高层民用建筑。
1）层数大于10层；2）高度大于28m；3）水平荷载为主要设计因素；4）侧移成为控制指标；5）轴向变形和剪切变形不可忽略；2、建筑的功能建筑结构是建筑中的主要承重骨架。
其功能为在规定的设计基准期内，在承受其上的各种荷载和作用下，完成预期的承载力、正常使用、耐久性以及突发事件中的整体稳定功能。
3、高层按结构体系分类结构体系是指结构抵抗外部作用构件的组成方式。
从结构体系上来分，常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有：框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构、筒体结构、悬挂结构及巨型框架结构等。
Chap 21、为什么活荷载的不考虑不利布置？计算高层建筑结构在竖向荷载作用下的内力时，一般不考虑楼面及屋面竖向活荷载的不利布置，而是按满布考虑进行计算的。
其一，在高层建筑中各种活荷载占总竖向荷载的比例很小，尤其对于住宅、旅馆和办公楼等，活荷载一般在1.5～2.5kN/㎡范围内，只占全部竖向荷载的10％～20％，因此活荷载不同的布置方式对结构内力产生的影响很小；其二，高层建筑结构是个复杂的空间结构体系，层数与跨数多，不利分布的情况复杂多样，计算工作量极大且计算费用上不经济，因此，为简化起见，在实际工程设计中，可以不考虑活荷载不利分布，按满布方式布置作内力计算后再将框架梁的跨中弯矩乘以1.1～1.3的放大系数。
2、高层建筑结构抵抗水平力的构件有哪几种？各种构件有哪些类型（1）有：梁、柱、支撑、墙和筒组成；（2）梁：钢梁、钢筋混凝土梁、钢骨（型钢）混凝土梁；柱：钢柱、钢筋混凝土柱、钢骨（型钢）混凝土柱；钢管混凝土柱等；支撑有：中心支撑和偏心支撑等；墙：实体墙、桁架剪力墙；钢骨混凝土剪力墙等；筒有：框筒、实腹筒、桁架筒、筒中筒、束筒等；3、如何确定高层建筑的结构方案（1）、结构体系的确定：按：高度、风荷载、地震作用；功能、场地特征；经济因素、体型等因素确定采用以下结构体系；（2）、构件的布置（3）、对构件截面进行初选；4、如何确定高层建筑的风荷载和地震作用；1、风荷载的确定：大多数建筑（300m 以下）可按荷载规范规定的方法计算；少数建筑（高度大、对风荷载敏感或有特殊情况者）还要通过风洞试验）；规范规定的方法：0k z s z w βμμω=z β--基本风压；s μ--风载体型系数；z μ--风压高度变化系数；z β--z 高度处的风振系数；2、地震荷载分为：反应谱法和时程分析法；《抗震规范》要求在设计阶段按照反应谱方法计算地震作用，少数情况需要采用时程分析进行补充；5、减少高层建筑温差影响的措施是什么？减少温差影响的综合技术措施主要有：（1）采取合理的平面和立面设计，避免截面的突变。
土木工程知识点-高层建筑结构设计基本概念及设计步骤
土木工程知识点-高层建筑结构设计基本概念及设计步骤1.高层建筑结构的定义以上选自《高规》。
拿到一个项目首先要分清楚是否属于高层建筑结构，再进行下一步的工作，因为高层与多层在规范要求上有部分是不一样的（例如：整体指标的计算、抗震构造措施的变化等等）。
2.剪力墙结构体系剪力墙结构体系是由剪力墙同时承受竖向荷载和侧向水平力的，利用建筑专业给定的墙体，布置钢筋混凝土墙（即剪力墙），从受力上讲剪力墙是一个悬臂板(平面内)。
（名称：抗规是抗震墙、高规是剪力墙、也称之为钢筋混凝土墙）剪力墙结构体系是指：剪力墙和由于剪力墙开洞而形成的连梁组成的结构。
连梁是指两端与剪力墙在平面内相连的梁。
一般在风荷载和地震荷载的作用.,连梁的内力往往很大。
连梁是第一道防线，能够很好地起到耗能的作用。
(高层剪力墙结构中梁的种类)要能够形象地理解连梁的工作原理：在水平力作用下，墙肢产生弯曲变形，连梁为了协调这种变形，产生内力，梁端产生的弯矩、剪力、轴力反作用于墙肢，约束墙肢变形，反复作用下，梁端形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使剪力墙保持足够的刚度和强度，不至于发生倾覆和倒塌，此即为延性破坏。
在这一过程中，连梁起到了一种耗能的作用，对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。
此种工作状态是最理想的状态，属于延性破坏，塑性铰的形成对耗能起到了很大的作用，而耗能能力的大小取决于塑性铰的转动能力。
此种情况一般出现在连梁跨高比较大的时候（不小于5，高规275页7.1.2建议宜大于6就是这个原因）。
而脆性破坏是指对于跨高比较小的连梁，刚度大，吸收的地震力也大，发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的独立墙。
这会使结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢弯矩加大，由于没有连梁的约束，可能导致结构的倒塌（根源在于转动能力很弱）。
连梁越柔，协调变形的能力越强，延性越好。
高层建筑设计的几个重要概念
1.什么是高层建筑和高层建筑结构？JGJ3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》和JGJ99—1998《高层民用建筑钢结构技术规程》是如何规定？答：对于高层建筑，目前尚无一个统一的定义，不同国家、不同时期，对高层的定义也不同，原则上以层数和高度来确定。
可以认为10层或10层以上的住宅建筑和约24m以上高度的其他建筑为高层建筑。
JGJ3—2010《高层建筑混凝土技术规程》将10层及10层以上或高度超过28m的住宅建筑结构和房屋高度大于24m的其他民用建筑，划为高层。
JGJ99—1998《高层民用建筑钢结构技术规程》规定，10层及10层以上的居住建筑和高度超过24m以上的其他民用建筑为高层高层建筑结构:用于高层建筑的结构形式或体系，是建筑中的主要承重骨架；在荷载作用下具有足够的安全性、适用性、耐久性和稳定性。
2.高层建筑结构抗震设防的三水准要求是什么？为达到这些要求，应采用那几个阶段抗震设计方法？答：三个水准要求是:“小震不坏，中震可修，大震不倒”,即：高层建筑结构在小震作用下维持在弹性状态，建筑物不坏或不修就可以使用；在中震作用下，可以局部进入塑性状态，可能有一定损坏，但是结构不坏，经一般修复即可使用；在大震作用下，不倒塌或发生危及生命的破坏。
为达到这些要求，应采用以下两个阶段的设计：第一，除了确定结构方案和结构布置时考虑抗震，还应按小震进行抗震计算和保证结构延性构造设计，以满足三个水准。
针对所有抗震设计的高层建筑。
第二，用大震进行结构易损部位的塑性变形验算，针对甲级建筑和特别不规则的建筑。
3.高层建筑结构的工作特点有哪些？其布置原则是什么?答：①水平作用对高层建筑结构的影响占主导地位，轴向变形和剪切不可忽视。
②高层建筑结构刚度大、延性差、易损布置原则：①综合考虑使用要求、建筑美观、结构合理、便于施工等因素；②体型规则，a结构平面布置均匀、对称、，并具有较好的抗扭刚度；b结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力、质量力分布均匀，无突变。
06001高层建筑结构设计
课程名称：高层建筑结构设计课程代码：06001第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点本课程是土木工程专业专业课之一，课程的依据是《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2002），课程中的框架结构设计方法也可用于多层钢筋混凝土结构设计中，本课程主要讲述了高层建筑常用结构形式的受力特点、内力分析方法（手算），也结合高规讲述了高层建筑结构设计中的各种规定和构造要求，框架结构设计方法（抗震）是毕业设计中要用到的知识。
二、课程目标与基本要求通过本课程的学习，使学生了解高层建筑结构布置原则、结构受力特点、内力分析方法、高规中设计规定，其中框架设计方法为重点，应掌握并能应用。
了解剪力墙结构、框－剪结构计算方法。
三、与本专业其他课程的关系本课程一般在大学四年级第一学期开设，本课程是以《钢筋混凝土结构设计》为基础，钢筋混凝土基本构件设计方法在本课程中不再详加讲述，本课程的学习要求学生有一定的数学力学基础，故本课程开设前《结构力学》应已学完。
第二部分考核内容与考核目标第一章概述一．学习目的与要求了解高层建筑的定义、常见的结构形式，了解国内外高层建筑发展的现状，及未来发展的方向。
二．课程内容第一节高层建筑和高层建筑结构定义第二节高层建筑结构的功能第三节高层建筑的结构型式第四节高层建筑结构的发展与展望三．考核知识点与考核目标识记：高层建筑的结构型式，各结构类型在实际工程的应用。
第二章高层建筑结构受力特点和结构概念设计一．学习目的与要求通过本章学习，使学生进一步了解高层建筑所受荷载种类、特点、计算方法，结构平面布置、竖向布置的注意事项，各种结构类型的特点的适用情形。
二．课程内容第一节高层建筑结构上的荷载与作用第二节高层建筑结构的受力特点和工作特点第三节高层建筑结构的结构体系和结构布置第四节高层建筑结构的概念设计三．考核知识点与考核目标识记：基本风压，风载体形系数，风压高度系数，三水准抗震设计目标，两阶段抗震设计方法，抗震设防类别，底部剪力法，反应谱曲线，特征周期，重力荷载代表值，结构基本自振周期，A级高度建筑，B级高度建筑。
高层建筑结构设计 第02章 高层建筑结构设计基本规定
A 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
结构类型
非抗震设计
框架，板柱—抗震墙
５
框架—抗震墙
5
筒体，抗震墙，框架—筒体
6
抗震设防烈度
6度、7度 8度 9度
4
3
2
5
4
3
6
5
4
注：（1）当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘的顶部算起； （2）超过表内高宽比的体型复杂的房屋，应进行专门研究。
• 房屋的平面宽度B，一般矩形平面按所考虑方向 的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面 很小的局部构件（如楼梯间、电梯间等），一般 不作为建筑物计算宽度。
• 实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、 抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时， 高宽比的规定可不作为一个必须满足的条 件，也不作为判断结构规则与否及超限高 层建筑抗震专项审查的一个指标。
2.3 楼盖结构
• 房屋高度超过50m时，框架-剪力墙结构、 筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇 楼盖结构，剪力墙结构和框架结构宜采用 现浇楼盖结构。当房屋高度不超过50m时， 剪力墙结构和框架结构可采用装配式楼盖， 但应采取必要的构造措施。
• 楼盖构造要求 • （1）为了保证楼盖的平面内刚度，现浇楼盖的混凝
• 对于结构上下有收进或挑出时， 其收进或挑出部分的尺 寸限制为：上部楼层收进时， 且 H 1 / H ＞ 0.2 时， 应 有 B 1 / B ≥ 0.75 ； 上部楼层外挑时， 应有 B / B 1 ≥ 0.9
且a≤4m。
二、最大适用高度与高宽比
结构体系
框架
框架--抗震墙
2024年度-高层建筑结构课程设计
06
施工图绘制与预算编制
23
施工图绘制要求及规范
绘制内容
应包括建筑、结构、给排水、电气等各专业施工 图，确保图纸内容完整、准确。
图纸深度
应满足施工要求，详细表达各构件的尺寸、配筋、 材料等信息。
ABCD
绘制标准
遵循国家及地方相关标准、规范，如《建筑制图 标准》、《建筑结构制图标准》等。
图纸会审
大跨度屋盖结构荷载分析
针对大跨度屋盖结构的建筑特点和使用功能，分析其屋面活荷载、雪荷载、风荷载等可变荷 载的取值和分布情况。同时考虑大跨度屋盖结构在正常使用状态下的变形和振动问题，以及 温度变化和支座沉降等因素对结构的影响。
14
04
结构内力分析与截面设计
15
内力分析方法介绍
01
02
03
弹性力学方法
意义
高层建筑结构课程设计是土木工程专业 重要的实践性教学环节，对于提高学生 专业素养、培养学生创新能力和团队合 作精神具有重要意义。
4
设计任务与要求
设计任务
根据给定的建筑设计条件和规范要求，完成高层建筑结构的选型、布置、计算 和分析，并绘制相应的结构施工图。
设计要求
确保结构安全、经济、合理，满足建筑功能和美观要求；遵循相关规范和标准， 注重结构整体性和抗震性能；提倡创新设计，鼓励采用新技术、新材料和新工 艺。
7
结构选型原则与方法
安全性原则
确保结构在地震、风等 自然力作用下的稳定性
和安全性。
经济性原则
Байду номын сангаас
功能性原则
在满足安全性的前提下， 尽可能降低结构造价，
提高经济效益。
根据建筑使用功能需求， 合理选择结构形式和材
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1. 高层建筑结构的定义
以上选自《高规》。
拿到一个项目首先要分清楚是否属于高层建筑结构，再进行下一步的工作，因为高层与多层在规范要求上有部分是不一样的（例如：整体指标的计算、抗震构造措施的变化等等）。
2. 剪力墙结构体系
剪力墙结构体系是由剪力墙同时承受竖向荷载和侧向水平力的，利用建筑专业给定的墙体，布置钢筋混凝土墙（即剪力墙），从受力上讲剪力墙是一个悬臂板(平面内)。
（名称：抗规是抗震墙、高规是剪力墙、也称之为钢筋混凝土墙）
剪力墙结构体系是指：剪力墙和由于剪力墙开洞而形成的连梁组成的结构。
连梁是指两端与剪力墙在平面内相连的梁。
一般在风荷载和地震荷载的作用下 ,连梁的内力往往很大。
连梁是第一道防线，能够很好地起到耗能的作用。
(高层剪力墙结构中梁的种类)
要能够形象地理解连梁的工作原理：在水平力作用下，墙肢产生弯曲变形，连梁为了协调这种变形，产生内力，梁端产生的弯矩、剪力、轴力反作用于墙肢，约束墙肢变形，反复作用下，梁端形成塑性绞，结构刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用，使剪力墙保持足够的刚度和强度，不至于发生倾覆和倒塌，此即为延性破坏。
在这一过程中，连梁起到了一种耗能的作用，对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服有着重要的作用。
此种工作状态是最理想的状态，属于延性破坏，塑性铰的形成对耗能起到了很大的作用，而耗能能力的大小取决于塑性铰的转动能力。
此种情况一般出现在连梁跨高比较大的时候（不小于5，高规275页7.1.2建议宜大于6就是这个原因）。
而脆性破坏是指对于跨高比较小的连梁，刚度大，吸收的地震力也大，发生剪切破坏时，各墙肢丧失了连梁对它的约束作用，将成为单片的独立墙。
这会使结构的侧向刚度大大降低，变形加大，墙肢弯矩加大，由于没有连梁的约束，可能导致结构的倒塌（根源在于转动能力很弱）。
连梁越柔，协调变形的能力越强，延性越好。
高层剪力墙结构中，连梁是第一道防线，要保证连梁是延性破坏，起到耗能的作用，保证强墙弱连梁。
设计时尽量避免采用强连梁（跨高比小于2.5的连梁），尽量采取减小梁高加大跨度的办法达到设计的要求。
3.高层建筑结构的受力性能
高层建筑结构，风荷载和水平地震作用是影响结构内力、变形的主要因素（此处区别于多层框架，多层框架结构中一般是竖向荷载起控制作用）。
高层建筑结构可以认为是从其自身地基上升起的竖向悬臂构件，可以认为是一个悬臂梁，承受着水平荷载(风、地震)和竖向荷载（自重、恒活荷载）。
大家在理解高层建筑结构的时候可以和悬挑梁对比来理解，例如：底部加强区的设定、高宽比对经济性的影响等等。
4.与框架结构的区别
框架结构属于一种比较柔的结构形式，不能做太高，但是对于剪力墙结构，由于其自身刚度较大，抗侧力能力很强，能够做的比较高，因此在高层中普遍应用。
框架柱与剪力墙在抵抗水平地震方面，其能力不是一个量级的。
截面截面惯性矩I. (理解剪力墙平面内平面外、截面高度)
首先要理解反弯点的概念（从弯矩图和变形两个角度来理解，也是理解结构设计的原理之一，即力与变形的关系）。
反弯点：弯矩一正一负的零点位置；变形突变的点。
反弯点的出现从根本上来讲是竖向构件与水平梁的线刚度的比值来决定的，墙体的刚度
相对于连梁来说是很大的，因此不会在墙体内出现反弯点，而框架柱的刚度相对于梁来说不会相差很大，因此会出现反弯点。
4.1下图为框架结构的受力图，整体变形为剪切型变形。
变形为剪切型变形，决定了框架结构的位移底部最大，从而影响了框架结构的很多特性（如：不能做很高、填充墙在地震时候是底层破坏严重等）。
4.2下图为纯剪力墙结构的受力图，整体变形为弯曲型
以上两图剪力墙上开洞面积较小，弯矩图仅仅有局部突变，基本上没有反弯点，变形以弯曲型为主。
上图为双肢墙及多肢墙，弯矩图仅仅有局部突变，基本上没有反弯点，变形以弯曲型为主。
图中弯矩图在楼层位置突变，出现反弯点，与框架的受力性能接近，因此变形是以剪切型变形为主，应当注意在高层建筑中尽量避免。
因此高规规定了墙肢高度与厚度的比值，7.1.8.
当墙肢的截面高度与厚度之比不大于4时，宜按框架柱进行截面设计。
4.3 结论：楼层内是否出现反弯点，决定了结构体系的受力性能。
从以上图中可以得知，剪力墙的受力特点与洞口的大小有关，即与连梁的刚度有关。
连梁与墙肢的线刚度比值决定着反弯点是否出现，当开洞过大的时候，且墙肢高厚比很小的时候，墙肢过分削弱，导致反弯点的出现。
结构设计中，一般的情况是双肢墙或多肢墙的情况，弯矩为齿状，此时的连梁起着连接墙肢，保证墙体整体稳定性的作用，因此高规条文说明：本规程所指的剪力墙结构是以剪力墙及因剪力墙开洞形成的连梁组成的结构，其变形特点为弯曲型变形，目前有些项目采用了大部分由跨高比较大的框架梁联系的剪力墙形成的结构体系，这样的结构虽然剪力墙较多，但受力和变形特性接近框架结构，当层数较多时对抗震是不利的，宜避免。
5.高层建筑结构的设计步骤
所有的结构设计工作步骤：统计外力作用、建立计算模型、计算构件内力、由内力算配筋、构造加强措施。
（先看整体布局，然后看楼梯电梯风井卫生间夹层吊车立面造型等构件和总体的关系以及可能对结构造成的影响。
）
设计详细步骤：高层建筑结构设计步骤
（1）、看懂建筑图（此时的建筑图一般只有大平面或者简单的立面，建筑图没有细化）对建筑关系有一个大体的了解。
(2) 根据经验确定大致的墙厚，以及结构墙体的位置，板块的划分（梁和墙体的布置），并初步建模试算（注意satwe参数设置要正确）更要注意建筑的平面和竖向的体型。
在这个过程，会和建筑专业不断地沟通。
（3）、根据satwe计算结果，对模型进行调整，整体计算注意几个比值和参数（层间位移角、轴压比、位移比、周期比、刚度比、剪重比、刚重比、层间受剪承载力之比，平均重度）一定满足规范要求；对于连梁和墙体，要注意查看配筋率是否合理。
(4)、整体指标、单个构件计算满足规范要求并且经济合理之后，模型尽量不要再进行大的调整。
并将截面尺寸以及墙体定位提给建筑专业、水电暖专业。
注重平时的积累，大部分人都是在完成一个项目的时候就放松。
而我完成一个项目之后就回去查资料，做一个修改总结。
争取下一回不犯同样的错误。
画图的时候有些什么不便的地方可以改变。
当画图的时候，我是不去找捷径的。
因为有的时候寻找捷径的时间，你用笨方法已经画完了。
而你寻找捷径很有可能捷径没找到，时间也浪费了。
突然发现大百分之五十的错误都来源于楼梯对结构的影响。
所有我建议新手最好能好好先把楼梯画清楚。
然后再考虑总体。
这样能很大程度避免楼梯给你带来的结构模型上和施工图上的错误。