高层建筑及结构体系详解
高层建筑结构课件第2章(结构体系与结构布置)
六.截面尺寸初估（方案设计和初步设计时）
1.柱截面：
由轴压比控制
N c c f cbh
轴压比限值 P68表4.4
柱负荷面积 表4.4
单位面积荷载：框架、框-剪12～14kN/m2； 框架柱轴压比限值 剪力墙、筒体13～16
N Q S Qn
结1.1 构～ 体 系 系数 1.2
3.适用范围：适用于200m以下的超高层
代表作品及平面：
深圳国贸大厦
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五.结构体系（抗侧力体系）的选择
•建筑使用功能 •建筑平面
•建筑高度
•抗震等级 •地质条件 •施工技术 ……
用 途 住 宅 旅 馆 公 共
≤50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 框架 框架-剪力墙、框架
≥50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 筒体 框架-剪力墙、筒体
竖向抗侧力构件不连 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平 续 转换构件（梁、桁架等）向下传递 楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的 80％
五.设置变形缝的原则
1.设置原则：
1）尽量不设缝，而调整平面形状、尺寸和结构布置， 采取构造和施工措施。 2）设缝时，应形成独立的结构单元，保证足够的缝宽。
框架结构 框架—剪力墙结构、筒体结构 部分框支剪力墙结构 0.7 0.75 0.6
抗震等级
计算截面以上层数 一级 二级
三级 0.9 0.95 ---
0.8 0.85 0.7
2.梁截面：
由高跨比控制：P18表2.9
注意：梁高有减小的趋势。
抵抗温度应力 3.板厚： 加强顶层约束 提高抗风抗震 一般楼层：80-140 顶层现浇板：≥120，宜双层双向配筋 地下室顶板：≥160
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。
高层建筑的常见结构体系
高层建筑的常见结构体系王轶杰11建筑2班2011331210224高层建筑常见结构体系有以下几种：纯框架体系、纯剪力墙体系、筒体体系、体系组合，其中体系组合又分以下几种：框支剪力墙体系、框架—剪力墙体系、框架—筒体体系、筒中筒体系、束筒体系。
纯框架体系：结构特点——整个结构的纵向和横向全部由框架单一构件组成的体系，框架既承担重力荷载，又承担水平荷载，在水平荷载作用下，该体系侧向刚度小、水平位移大。
适用范围——在高烈度地震区不宜采用，目前，主要用于10~12层左右的商场、办公楼等建筑。
实例分析：芝加哥百货公司大厦，采用的是框架结构，在平面布置上，通过合理的柱网分布，将平面布置灵活，而且提供了较大的内部空间，布置上受限制也就减少了。
纯剪力墙体系：结构特点——该体系中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，剪力墙不仅承受重力荷载作用，而且还要承受风、地震等水平荷载的作用，该体系侧向刚度大、侧移小，属于刚性结构体系。
适用范围——理论上讲该体系可建造上百层的民用建筑，但从技术经济的角度来看，地震区的剪力墙体系一般控制在35层、总高110m为宜。
实例分析：广州白云宾馆，该建筑共33层，横向布置钢筋混凝土剪力墙，纵向走廊的两遍也为钢筋混凝土剪力墙，墙厚沿高度由下往上逐渐减小，混凝土强度等级也随高度而降低。
筒体体系：结构特点——由框架或剪力墙合成竖向井筒，并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构件，可将受力构件集中，形成较大的室内空间。
适用范围——超高层建筑都用筒体结构。
实例分析：美洲银行中心，由密集立柱围合成的空腹式筒体，属于一个矩形内筒外框架，拥有筒体结构主要的特征，内部空间大，并且平面布局也能非常灵活。
体系组合中体系：框支剪力墙体系：结构特点——建筑上部采用剪力墙结构，下部分采用框架体系来满足建筑功能对空间使用的要求。
适用范围——适用于高层旅馆、高层综合楼实例分析：北京粮食公司高层商店住宅，在底层，则作为框支剪力墙，使标准层中间6道横向剪力墙不落地面做成框架，形成较大空间作为商店营业厅用。
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。
试论高层建筑的结构特点和建筑体系
试论高层建筑的结构特点和建筑体系高层建筑是指建筑物高度较高、楼层数较多的建筑物，通常用于商业、办公、住宅等用途。
高层建筑的结构特点和建筑体系主要体现在以下几个方面：一、结构特点：1. 超高性：高层建筑的高度远远超过普通建筑，一般超过100米。
这要求结构系统具有足够的刚度和稳定性，以抵抗高层建筑自身及外部荷载的作用。
2. 多层叠加：高层建筑的层数多，通常有十几层甚至几十层。
这要求结构系统能够有效地传递和分配楼层荷载，保证建筑稳定性，并且能够承受层间荷载的传递和反作用。
3. 大平面尺度：高层建筑的平面尺度通常较大，拥有较大的建筑面积。
这要求结构系统能够承担大面积的自重荷载和外部风荷载，并且能够合理地处理荷载传递和分布，保障建筑的稳定性和安全性。
4. 复杂荷载：高层建筑的荷载通常比普通建筑复杂多样，包括自重荷载、人员和设备活载、风荷载、地震荷载等。
这要求结构系统能够根据不同荷载的特点进行合理的分析和计算，确保建筑的安全性和稳定性。
二、建筑体系：1. 钢结构体系：高层建筑常采用钢结构体系，因为钢材具有较高的抗拉强度和刚度，能够有效地满足高层建筑对结构刚度和稳定性的要求。
钢结构还具有施工速度快、质量可控、可循环再利用等优点。
2. 混凝土结构体系：高层建筑也常采用混凝土结构体系，特别是高强度混凝土和预应力混凝土。
混凝土结构具有良好的抗压性能和耐久性能，能够满足高层建筑对承载力和稳定性的要求。
混凝土结构还具有可塑性好、能耗低等优点。
3. 混合结构体系：为了充分发挥各种材料的优点，高层建筑也采用了混合结构体系，即结合钢结构和混凝土结构的特点。
上部采用钢结构，下部采用钢筋混凝土结构，使整个建筑体系达到最佳设计效果。
4. 高效施工技术：由于高层建筑的高度和结构复杂性，施工技术对于保证结构安全和质量至关重要。
高层建筑采用了许多高效的施工技术，如塔式起重机、模板技术、预制构件等，提高了工程施工效率和质量。
高层建筑的结构特点和建筑体系是针对其高度、复杂荷载和大平面尺度等特点而设计的。
高层建筑结构的设计特点及体系
分为空腹筒 、实腹筒两种。其 中，空腹筒 受力构件 ，主要是
由 开 孔 钢筋 混凝 土 外 墙 、 密 排柱 、 窗裙 梁 以几 种 组 合 方 式构
与拆除 ，将建筑 的平面布 局为大空间或 分割成小居室 ，灵活 调整 以满足使用需求 ；建筑 的外墙通 常会选择使用非承重构
体系施加的倾覆力矩 ，将随着建筑层高的增加 而呈 多倍数同
步增长。此外，一般情况下 ，高层建筑的竖向荷载通常是不 变 的，而当建筑结构 的动力特性发生 改变时 ，作为水平荷载 的地震作用、风荷载的具体数值将不同程度的发生变化。 １２ ＿ 主要控制指标
相 较 于 普 通 建 筑 、 多 层 建 筑 ，高 层 建 筑 结 构 设 计 的 控
都 有 可 能使 整 个 设 计 过 程 变 得 更加 复杂 或使 设 计 结 果 存 在 不
安全 因素 。
框架形成一个整体 ，即框架——剪力墙结构体系。在水平荷 载的作用下 ，充分利 用了刚度较强 Байду номын сангаас连梁、楼板 ，使剪力墙
（ 者单 位 ：宁 波大 学 ） 作
制 在安 全 范 围之 内 。 １ 轴 向变形 问题 ． ３
分析 ，不难 发现 ，方案１ 的稳定性、安全性优于方案２ 。由此 可见 ，高层建筑 结构设计有着多种体 系，在设计 前应综合考 虑项 目的实际需要与情况 ，进行严格 的筛选 ，从中选取最佳 方案才能确保建筑的质量安全。 ３高层建筑的结构设计体系 。 ３１ 剪力墙结构体系 高层 建筑 的剪力墙体 系，其主要是指全部采用 了平面剪 力墙 构件 的主体受 力结构。在 此种 高层 建筑 结构 设计 体 系
高层建筑结构体系简介
筑 已从上 海 、北 京 、广 州 、深 圳 等 直辖 构等多种结构体系 。高层 建筑结构的承 体作为建筑的竖向承重和抵抗侧向力的 市 或 沿海 发 达 地 区 向省 会级 城 市 呈 全 面 载能 力 、侧 移 刚度 、抗震 性 能 、材 料用 结 构 ，称 其 为剪 力 墙结 构 体 系 。剪 力 墙
框 架 结构 按抗 震设 计 时 ， 不应 采 用部
剪 势 。 目前 世界 已建成 的高 层 建 筑 的高 度 力 墙 、框架 ． 力墙 体 系是 高层 钢筋 混凝 分砌 体墙 承 重 的混 合 形 式 。框 架 结 构 中 已突 破 ５ ０ ０ ｍ，同时 ， 层 建筑 还呈 现 出 土 建筑 结 构 是 最为 传 统 的 、广 为应 用 的 的楼 梯 、电梯 问及 局 部 突 出屋 顶 的 电梯 高 建筑 体 型 复杂 、功 能 多样 化 、结 构 类 型 结 构体 系 ； 随着 层数 和 建筑 高度 的增加 ， 机房 、楼 梯 间 、水 箱 间 等 ，应 采 用 框架 多 、结构 体 系 多 样化 和 巨 型化 、施 工 技 利用 结构 空 间作 用 ，又 发展 了框架 ． 承重 ，不 应 采用 砌体 墙 承重 。 筒体 术高 、速度 快 等 特点 。同 时 国 内高 层 建 结 构 、多 筒 结 构 、筒中 筒 结构 和 巨型结 ２ 剪力 墙 结构 体 系 。利用 建 筑物 墙 ．
二 、高 层建 筑概 念
此抗震性 能较强。同时剪力墙 也可 以作
１ 框架结构体系。当采用梁 、柱组 为 围 护结 构 和 房 问分 隔 构 件 。剪 力 墙结 ．
成 的 结构 体 系 作 为竖 向承 重 结 构 ，并 同 构 体 系 一般 用 于 钢筋 混 凝 土结 构 中 ，由
根 高 层建 筑 发 展 到今 天 已超 过一 个 世 时承受水平荷载时 ，称其为框架结构体 于墙体承受全部水平作用和竖向荷载。
高层建筑结构体系
浅谈高层建筑结构体系摘要：本文对常用的几种高层建筑结构体系进行了介绍，便于设计人员根据各体系的受力特征、适用范围采用不同的结构体系。
关键词：高层建筑；结构体系随着社会与经济的蓬勃发展，特别是城市建设的发展，要求建筑物所能达到的高度与规模不断增加。
例如目前世界上高度超过300m的高层建筑已达几十幢，国际上正在筹划的100~300层的巨型建筑其高度均超过400m，中国目前已建成并投入使用的上海金茂大厦高为420.5m。
高层建筑在全球范围内突飞猛进的建设，从科学技术方面看，得益于力学分析方法的发展、结构设计和施工技术的进步及现代机械和电子技术的贡献。
在结构设计方面，概念设计显得尤为重要，它包括结构的选型，即结构体系与结构布置。
本文就对常用的高层建筑结构体系做一些简单的论述。
高层建筑结构的结构型式繁多，以材料来分有配筋砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构和钢—混凝土组合结构等。
其中砌体结构强度较低、抗拉抗剪性能较差，难以抵抗水平作用产生的弯矩和剪力，所以一般情况下采用配筋砌体；钢筋混凝土结构强度较高、抗震性能较好，并且具有良好的可塑性；钢结构强度较高、自重较轻，具有良好的延性和抗震性能，并能适应建筑上大跨度、大空间的要求；钢—混凝土组合结构一般是钢框架与钢筋混凝土筒体的组合，在结构体系的层次上将两者的优点结合起来。
高层建筑常用的结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系和筒体结构体系等。
随着层数和高度的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载。
高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体系密切相关。
不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。
1、框架结构体系框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成承载结构。
钢筋混凝土框架按施工方法的不同，又可分为：①梁、板、柱全部现场浇注的现浇框架；②楼板预制，梁、柱现场浇注的现浇框架；③梁、板预制，柱现场浇注的半装配式框架；④梁、板、柱全部预制的全装配式框架等。
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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
17
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。
3
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。