高层建筑结构设计讲稿2

1、第二章第二章 高层建筑结构高层建筑结构 体系和结构布置体系和结构布置 90年代，北京十大建筑之一年代，北京十大建筑之一-外研社大楼外研社大楼第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1 2.1 高层建筑的结构体系概述高层建筑的结构体系概述 2.1.1 对高层建筑的结构体系的基本要求对高层建筑的结构体系的基本要求 2.1.2 2.1.6 框架结构体系、剪力墙结构体系、框剪框架结构体系、剪力墙结构体系、框剪结构体系、筒体结构体系和巨型结构体系结构体系、筒体结构体系和巨型结构体系2.2 2.2 结构体系的适用高度结构体系的适用高度 2.2.1 高层建筑结构的总体布置高层建

2、筑结构的总体布置 2.2.2 高层建筑结构常用的结构体系的布置高层建筑结构常用的结构体系的布置第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1 2.1 高层建筑的结构体系概述高层建筑的结构体系概述结构形式结构形式：指建筑结构受力骨架的材料构成。一般区 分为砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构 和钢-混凝土组合结构。优缺点.结构体系结构体系：指建筑结构受力骨架的构件形式和空间构 成形式。一般区分为：框架结构、剪力墙 结构、框架-剪力墙结构、筒体结构和巨型 结构等。不同的结构体系适用于不同高度 、不同的楼层数和不同的建筑功能。 第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结

3、构体系和结构布置2.1.1 2.1.1 对高层建筑的结构体系的基本要求对高层建筑的结构体系的基本要求（1）高层建筑的受力特点）高层建筑的受力特点：随着高度的增加，水平荷载在结构中所产生的效应（内力和变形），在总效应中所占的比重越来越大，超过一定高度后，会起到控制的作用。 delta=qH4 /8EI M=qH2 /2 第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1.1 2.1.1 对高层建筑的结构体系的基本要求对高层建筑的结构体系的基本要求（2 2）对结构体系的基本要求）对结构体系的基本要求： 强度：强度：能承受水平荷载和竖向荷载的作用，满足 强度要求。 刚度：刚度：

4、在水平荷载作用下，顶点位移和层间位移 要满足要求，这必然要求结构体系要有足 够的抗侧刚度 。抗侧刚度越大，建筑就能抗侧刚度越大，建筑就能 能建得越高能建得越高，如：巨型结构体系和筒体结 构体系，能适用于较高的建筑结构。 抗倾覆：抗倾覆：抗倾覆力矩要大于倾覆力矩！ 刚度要求刚度要求：在水平荷载作用下，顶点位移和层间位移在水平荷载作用下，顶点位移和层间位移 要满足要求要满足要求 （1） 顶点位移顶点位移 Hn ， H总高总高 （2）最大层间位移）最大层间位移 u h/(5501000) h层高层高u第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1.2 2.1.2 框架结构体

5、系框架结构体系（1 1）构成）构成 由梁和柱这两类构件通过刚节点连接而成。有钢筋混由梁和柱这两类构件通过刚节点连接而成。有钢筋混凝土框架和钢框架两类。凝土框架和钢框架两类。（2 2）分类）分类 现浇、半装配式、装配式现浇、半装配式、装配式（3 3）优缺点）优缺点 建筑空间可灵活布置。建筑空间可灵活布置。 在水平荷载作用下，侧向刚度较小，侧向位移较大，在水平荷载作用下，侧向刚度较小，侧向位移较大，适用的高度受到限制。适用的高度受到限制。 节点受力集中，为薄弱环节。节点受力集中，为薄弱环节。（4 4）侧向位移特点）侧向位移特点侧移曲线第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布

6、置 框架在水平荷载的侧向位移由梁和柱的弯曲和剪切框架在水平荷载的侧向位移由梁和柱的弯曲和剪切变形引起。位移曲线呈剪切形，即曲线向内凹，层间变形引起。位移曲线呈剪切形，即曲线向内凹，层间位移底部大，顶部小，由底部向顶部有逐渐减少的趋位移底部大，顶部小，由底部向顶部有逐渐减少的趋势。势。框架剪力墙层间位移侧向位移曲线层间位移侧向位移曲线第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1.3 2.1.3 剪力墙结构体系剪力墙结构体系（1 1）构成）构成 全部由剪力墙组成。剪力墙以榀为单位，沿横向布置的剪力墙，全部由剪力墙组成。剪力墙以榀为单位，沿横向布置的剪力墙，称为横向剪力墙

7、；沿纵向布置的剪力墙称为纵向剪力墙。称为横向剪力墙；沿纵向布置的剪力墙称为纵向剪力墙。（2 2）分类）分类 现浇、半装配式（内墙现浇、外墙预制装配）、装配式现浇、半装配式（内墙现浇、外墙预制装配）、装配式（3 3）优缺点）优缺点 侧向刚度较大，在水平荷载作用下，侧向位移较小，适用侧向刚度较大，在水平荷载作用下，侧向位移较小，适用 的高度较框架结构和框架的高度较框架结构和框架-剪力墙结构的高，抗震性能较好。适剪力墙结构的高，抗震性能较好。适用于横墙间距较小的旅馆建筑。用于横墙间距较小的旅馆建筑。 建筑空间布置不够灵活。建筑使用上往往受到限制。建筑空间布置不够灵活。建筑使用上往往受到限制。第二章第

8、二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1.3 剪力墙结构体系剪力墙结构体系（4 4）侧向位移分布的特点）侧向位移分布的特点 剪力墙在水平荷载作用下的侧向位移由墙体的弯曲剪力墙在水平荷载作用下的侧向位移由墙体的弯曲和剪切引起。位移曲线呈弯曲形，即曲线向内凸，层和剪切引起。位移曲线呈弯曲形，即曲线向内凸，层间位移底部小，顶部大，由底部向顶部有逐渐增大的间位移底部小，顶部大，由底部向顶部有逐渐增大的趋势。趋势。实例 白 天 鹅 宾 馆 白天鹅宾馆北京国际饭店第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1.4 2.1.4 框架框架- -剪力墙结构体系剪

9、力墙结构体系（1 1）构成）构成 部分由框架、部分由剪力墙共同组成。框架和剪力墙通过部分由框架、部分由剪力墙共同组成。框架和剪力墙通过楼板和连梁连接在一起，共同承受水平荷载，共同位移，称为楼板和连梁连接在一起，共同承受水平荷载，共同位移，称为共同工作或协同工作，因此共同工作或协同工作，因此刚度相对很大的剪力墙将承担主要刚度相对很大的剪力墙将承担主要部分的水平作用部分的水平作用，少部分由框架承担。竖向荷载分别由框架和，少部分由框架承担。竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担。剪力墙共同承担。（2 2）优缺点）优缺点 既具有框架结构的建筑空间可灵活布置的优点，又有较大既具有框架结构的建筑空间可灵活布置

10、的优点，又有较大的侧向刚度，在水平荷载作用下，侧向位移可得到较好控制，的侧向刚度，在水平荷载作用下，侧向位移可得到较好控制，抗震性能比框架结构好。广泛应用于高层办公建筑和旅馆建筑抗震性能比框架结构好。广泛应用于高层办公建筑和旅馆建筑等。等。 在结构受力特性上，剪力墙承担了大部分剪力，框架的受力状况在结构受力特性上，剪力墙承担了大部分剪力，框架的受力状况和内力分布得到改善。和内力分布得到改善。包兆龙图书馆第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置框架-剪力墙结构图例第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1.4 框架框架-剪力墙结构体系剪力墙

11、结构体系（3 3）侧向位移曲线的分布特点）侧向位移曲线的分布特点 框架结构在水平荷载作用下的侧向位移位移曲线呈剪切框架结构在水平荷载作用下的侧向位移位移曲线呈剪切形，层间位移底部大，顶部小，由底部向顶部有逐渐减少的形，层间位移底部大，顶部小，由底部向顶部有逐渐减少的趋势。而剪力墙结构体系在水平荷载作用下的侧向位移曲线趋势。而剪力墙结构体系在水平荷载作用下的侧向位移曲线呈弯曲形，层间位移底部小，顶部大，由底部向顶部有逐渐呈弯曲形，层间位移底部小，顶部大，由底部向顶部有逐渐增大的趋势。增大的趋势。 将框架和剪力墙结合在一起，协同工作，将使得框架将框架和剪力墙结合在一起，协同工作，将使得框架-剪剪力

12、墙结构的侧向位移得于综合，即：在底部，层间位移大的力墙结构的侧向位移得于综合，即：在底部，层间位移大的框架将得到剪力墙的支持；而在顶部，层间位移小框架将给框架将得到剪力墙的支持；而在顶部，层间位移小框架将给予剪力墙予支持。共同工作的结果，将使结构的层间位移沿予剪力墙予支持。共同工作的结果，将使结构的层间位移沿高度有逐渐均匀化的趋势。高度有逐渐均匀化的趋势。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置1.4 框架框架-剪力墙结构体系剪力墙结构体系框架的侧移曲线剪力墙的侧移曲线框架-剪力墙结构的侧移曲线剪力墙框架-剪力墙结构的层间位移框架连梁框架-剪力墙结构的侧移曲线第二章第

13、二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1.5 2.1.5 筒体结构体系筒体结构体系（1 1）筒体）筒体 所谓筒体，就是构件的形状为筒状，即由剪力墙围成所谓筒体，就是构件的形状为筒状，即由剪力墙围成的固定于基础上的悬臂薄壁杆件。或由密间距的框架柱、的固定于基础上的悬臂薄壁杆件。或由密间距的框架柱、梁围成的筒状悬臂构件。一幢建筑，可由一个或数个筒梁围成的筒状悬臂构件。一幢建筑，可由一个或数个筒体以及其它的构件组成。实例：体以及其它的构件组成。实例：Sears Tower。（2 2）优缺点优缺点 由于井筒是一空间受力结构，具有很好的抗弯和抗扭由于井筒是一空间受力结构，具有很好

14、的抗弯和抗扭刚度。当建筑的高度超过刚度。当建筑的高度超过100m-140m、层数超过层数超过30-40层层时，筒体结构体系是较好的和合理的适用结构体系。时，筒体结构体系是较好的和合理的适用结构体系。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置剪力墙剪力墙剪力墙剪力墙洞口筒体示意图第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1.5 筒体结构体系筒体结构体系（3 3）筒体结构体系的种类）筒体结构体系的种类 多筒结构体系，多筒结构体系， 筒中筒结构体系，筒中筒结构体系，实例：实例：World Trade Center 筒束结构体系，筒束结构体系，实例：

15、实例：Sears Tower。 筒中筒第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置Sears Tower： 筒束结构体系第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置 金茂大厦结构平面图第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置深圳邮电大厦深圳邮电大厦第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.1.6 2.1.6 巨型结构体系巨型结构体系（1 1）巨型结构的概念）巨型结构的概念 巨型结构（巨型结构（megastructure）概念产生概念产生21世纪世纪60年代末。它指在年代末。它指在一幢建筑中，由数个

16、大型结构单元所组成的一幢建筑中，由数个大型结构单元所组成的主结构主结构与常规结构构件与常规结构构件组成的组成的次结构次结构共同组成。按其主要受力体系可以分为巨型桁架、巨共同组成。按其主要受力体系可以分为巨型桁架、巨型框架、巨型悬挂结构、巨型分离式筒体等基本形式。以巨型框架型框架、巨型悬挂结构、巨型分离式筒体等基本形式。以巨型框架为例，大型构件一般为不同于通常概念的梁柱的巨型梁和巨型柱，为例，大型构件一般为不同于通常概念的梁柱的巨型梁和巨型柱，而巨型柱可以是巨大的混凝土柱、空间格构式桁架或筒体，巨型梁而巨型柱可以是巨大的混凝土柱、空间格构式桁架或筒体，巨型梁可以是空间格构式桁架、巨型混凝土梁、预

17、应力混凝土梁等。可以是空间格构式桁架、巨型混凝土梁、预应力混凝土梁等。（2 2）巨型结构的优点）巨型结构的优点 巨型结构可获得更好的整体稳定性和更高效能的建筑功用，同巨型结构可获得更好的整体稳定性和更高效能的建筑功用，同时具有传力明确、可将多种结构形式及不同材料进行择优组合、利时具有传力明确、可将多种结构形式及不同材料进行择优组合、利于施工、节省材料、造价低等优点。于施工、节省材料、造价低等优点。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置（3 3）工程实例工程实例 自自21世纪世纪60年代末和年代末和70年代初分别建成巨型桁架筒体年代初分别建成巨型桁架筒体的芝加哥的芝加

18、哥100层汉考克大厦、巨型框架和巨型桁架核心筒层汉考克大厦、巨型框架和巨型桁架核心筒体的美国钢铁大厦、巨型悬挂结构的美国明尼苏达州联体的美国钢铁大厦、巨型悬挂结构的美国明尼苏达州联邦储备银行大厦后，进入邦储备银行大厦后，进入80年代末和年代末和90年代，一些采用年代，一些采用巨型结构体系的建筑相继问世，比较著名的有：巨型结构体系的建筑相继问世，比较著名的有：1985年年建成的香港汇丰银行总部大楼（巨型悬挂结构），建成的香港汇丰银行总部大楼（巨型悬挂结构），1988年的香港中国银行大厦（巨型桁架结构），年的香港中国银行大厦（巨型桁架结构），1991年的东年的东京新市府大厦（巨型框架结构）京新市府

19、大厦（巨型框架结构），NEC办公大楼（巨型办公大楼（巨型桁架结构）等。桁架结构）等。 我国已建成的巨型结构均为钢筋混凝土结构或钢筋混我国已建成的巨型结构均为钢筋混凝土结构或钢筋混凝土筒体加外钢框架，如凝土筒体加外钢框架，如33层的深圳亚洲大酒店，层的深圳亚洲大酒店，35层层的深圳新华大厦，的深圳新华大厦，28层的上海证卷大厦等。层的上海证卷大厦等。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置l上海证卷大厦第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置深圳亚洲酒店第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.2 2.2 结构体系的

20、适用高度结构体系的适用高度(P11)(P11) 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度（1 1） 建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范 （GB 500112001）表）表6.1.1 本章适用的现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和最大高度应符本章适用的现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和最大高度应符合表合表6.1.1的要求。平面和竖向均不规则的结构或建造于的要求。平面和竖向均不规则的结构或建造于类场地的类场地的结构，适用的最大高度应适当降低。结构，适用的最大高度应适当降低。 注：本章的注：本章的“抗震墙抗震墙”即国家标准即国家标准混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GB50010 中的

21、剪力墙。中的剪力墙。（2）高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002 4.2节节 现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度和高宽比应分为现浇钢筋混凝土房屋适用的最大高度和高宽比应分为A级和级和B级；级；B级级高度的高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可比高度的高层建筑结构的最大适用高度和高宽比可比A级级适当放适当放宽。宽。 第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置表表6.1.1 A级高度现浇钢筋混凝土高层建筑的最大适级高度现浇钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度用高度（m） 结结 构构 类类 型型 烈烈 度度 6度度 7度度 8度度 9度度 框框 架架

22、60 55 45 25 框架抗震墙框架抗震墙 130 120 100 50 抗抗 震震 墙墙 140 120 100 60 部分框支抗震墙部分框支抗震墙 120 100 80 不应采用不应采用 框架核心筒框架核心筒 150 130 100 70 筒筒 中中 筒筒 180 150 120 80 板柱抗震墙板柱抗震墙 40 35 30 不应采用不应采用 注：注：1 .房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度（不包括局部突出屋顶部分）；（不包括局部突出屋顶部分）； 2 .框架框架核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒核心筒结构指周边稀柱框架与核心筒组成的结构；组成的

23、结构； 3 .部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支部分框支抗震墙结构指首层或底部两层框支抗震墙结构；抗震墙结构； 4. 乙类建筑可按本地区抗震设防烈度确定适用乙类建筑可按本地区抗震设防烈度确定适用的最大高度；的最大高度； 5 .超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论超过表内高度的房屋，应进行专门研究和论证，采取有效的加强措施。证，采取有效的加强措施。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.3 2.3 高层建筑的结构布置高层建筑的结构布置（P10)P10)2.3.1 2.3.1 高层建筑结构的总体布置高层建筑结构的总体布置（1）控制结构的侧向变形；）控制结构的侧向

24、变形；（2）注重结构的平面布置；）注重结构的平面布置；（3）注重结构的竖向布置；）注重结构的竖向布置；（4）选用合理的楼盖体系；）选用合理的楼盖体系；（5）合理进行缝的设置和构造；）合理进行缝的设置和构造；（6）有目的地考虑温度作用并采取适当对策；）有目的地考虑温度作用并采取适当对策；2.3.2 2.3.2 高层建筑结构的各类结构体系的布置高层建筑结构的各类结构体系的布置（1）框架；（）框架；（2）框剪；（）框剪；（3）剪力墙结构体系等。）剪力墙结构体系等。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.3 高层建筑的结构布置高层建筑的结构布置2.3.1 2.3.1 高层

25、建筑结构的总体布置高层建筑结构的总体布置 高层建筑结构总体布置的原则：高层建筑结构总体布置的原则： 高层建筑的总体布置，必须同时满足建筑使用、建筑施工高层建筑的总体布置，必须同时满足建筑使用、建筑施工和结构等三个方面的要求。其中，结构方面有以下的要求：和结构等三个方面的要求。其中，结构方面有以下的要求：（1）控制结构的侧向变形；）控制结构的侧向变形；（2）注重结构的平面布置；）注重结构的平面布置；（3）注重结构的竖向布置；）注重结构的竖向布置；（4）选用合理的楼盖体系；）选用合理的楼盖体系；（5）合理进行缝的设置和构造；）合理进行缝的设置和构造；（6）有目的地考虑温度作用并采取适当对策；）有目

26、的地考虑温度作用并采取适当对策； 特别地，对抗震设防结构，应注重抗震的概念设计，在特别地，对抗震设防结构，应注重抗震的概念设计，在以上各个环节中，注重应用抗震的理念。以上各个环节中，注重应用抗震的理念。（P10，共共12点）点）第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置（一）（一）控制结构的侧向变形控制结构的侧向变形1. 1. 采用合理的结构体系（采用合理的结构体系（P11P11） 根据根据规范规范的建筑结构体系的适用高度进行具体的建筑结构体系的适用高度进行具体分析和选择。分析和选择。2.2. 满足高宽比限值满足高宽比限值（H/BH/B）要求）要求、板柱板柱-剪力墙剪力

27、墙43框架框架-核心筒核心筒适用高度第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置对对高宽比不满足规范要求的结构，应进行具体的分析，采取必高宽比不满足规范要求的结构，应进行具体的分析，采取必要的措施。如：地王大厦。要的措施。如：地王大厦。3.满足侧向变形限值满足侧向变形限值（H/B）要求（要求（旧教材旧教材P12）4.结构和构造类型结构和构造类型 顶点位移顶点位移/H（JGJ3-2002 无）无） 层间位移层间位移/h 5. 风荷载 地震作用 风荷载 地震作用 框架框架 （JGJ3-2002） 1/500 框架框架 轻质隔墙 1/550 1/500 1/450 1/400

28、砌体填充墙 1/650 1/550 1/500 1/450框剪、框架框剪、框架-核心筒核心筒 （JGJ3-2002） 1/800板柱板柱-剪力墙剪力墙框剪框剪 一般装修标准 1/800 1/700 1/750 1/650 或框筒或框筒 较高一般 1/950 1/850 1/900 1/800 装修标准筒中筒、剪力墙结构筒中筒、剪力墙结构 （JGJ3-2002） 1/1000第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置天津友谊宾馆震害（合理的结构体系）东段：东段：8层框架层框架唐山地震：唐山地震：/H=1/374-1/164西段：西段：11层框剪层框剪唐山地震：东段侧向变形

29、大，填充墙裂缝严重，西段裂缝轻微。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.3.1 高层建筑结构的总体布置高层建筑结构的总体布置（二）二）注重结构的平面布置注重结构的平面布置 高层建筑的平面形状可分为板式和塔式两种。高层建筑的平面形状可分为板式和塔式两种。 结构平面布置的原则：结构平面布置的原则：（1）对高层建筑的每一个独立单元，宜使结构平面布置简）对高层建筑的每一个独立单元，宜使结构平面布置简单、规则和对称，结构抗侧刚度力求均匀。宜尽可能使单、规则和对称，结构抗侧刚度力求均匀。宜尽可能使结构的抗侧刚度中心，位于水平荷载的作用线上，以消结构的抗侧刚度中心，位于水平荷

30、载的作用线上，以消除扭转。除扭转。（2）宜选择风压较小的建筑体形，并注意邻近高层建筑对）宜选择风压较小的建筑体形，并注意邻近高层建筑对该风压分布的影响。该风压分布的影响。（3）选择有利于抗震的结构平面，严格控制平面的长宽比）选择有利于抗震的结构平面，严格控制平面的长宽比限值，以利抗震。（教材限值，以利抗震。（教材P13，表，表2.6平面的长宽比限值）平面的长宽比限值） 第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置 塔形建筑塔形建筑第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置板式建筑第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置高层

31、公共建筑体形第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置高层居住建筑体形第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置不不利利抗抗震震体体形形第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.3.1 高层建筑结构的总体布置高层建筑结构的总体布置（4）避免在两端或拐角部位设置电梯间或楼梯间；（5）选用合理的楼盖形式。15层，有一层地下室，电梯井筒偏处建筑一端，起控制的主要部分是框架，加上质心和刚心不重合，扭转变形大，非结构破坏严重，部分钢筋混凝土柱损坏，修复费达房屋造价的80%。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系

32、和结构布置震害震害美洲银行美洲银行18层，层，2层地下室，层地下室，框架框架-筒体，筒体，3-17层的层的连梁轻微连梁轻微斜裂缝。斜裂缝。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.3.1 高层建筑结构的总体布置高层建筑结构的总体布置（三）注重结构的竖向布置（三）注重结构的竖向布置 结构竖向布置的原则：结构竖向布置的原则： 对有抗震设防要求的高层建筑，结构的竖向体形力求规对有抗震设防要求的高层建筑，结构的竖向体形力求规则、竖向刚度均匀和连续，要避免刚度突变或结构不连续，则、竖向刚度均匀和连续，要避免刚度突变或结构不连续，避免过大的外挑和内收。（避免过大的外挑和内收。（

33、1）某楼层的刚度小于上层时，）某楼层的刚度小于上层时，应不小于上一层的应不小于上一层的70%；（2）连续三层刚度）连续三层刚度逐渐减少，减少后应逐渐减少，减少后应不小于不小于 降低前的降低前的50%。 内收的要求（P12）第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置竖向体形竖向体形第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置竖竖向向体体形形渐渐变变竖竖向向体体形形第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置结构竖向结构竖向不连续不连续第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置震害震害1 美国美国OLIVE

34、R疗养院，疗养院，1972年地震，上层刚度是底年地震，上层刚度是底 层的十倍，底层柱酥裂，侧移达层的十倍，底层柱酥裂，侧移达600mm。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置阪神地震阪神地震震害震害2第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置（四）选用合理的楼盖体系（四）选用合理的楼盖体系（P18P18） 房屋高度超过房屋高度超过50m，框架框架-剪力墙、筒体及复杂的高层建筑结剪力墙、筒体及复杂的高层建筑结构应采用现浇楼盖结构。构应采用现浇楼盖结构。（五）合理进行缝的设置和构造（五）合理进行缝的设置和构造 在建筑结构的总体布置中，须考虑沉降、

35、混凝土收缩、温度在建筑结构的总体布置中，须考虑沉降、混凝土收缩、温度改变和建筑体形复杂等所产生的不利影响。分别采取设置沉降缝、改变和建筑体形复杂等所产生的不利影响。分别采取设置沉降缝、伸缩缝和防震缝的方法解决。伸缩缝和防震缝的方法解决。 1. 1. 伸缩缝伸缩缝 避免因温度变化和混凝土收缩而使建筑结构产生裂缝。从基础避免因温度变化和混凝土收缩而使建筑结构产生裂缝。从基础顶以上断开。顶以上断开。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置伸缩缝的最大间距（伸缩缝的最大间距（下表为旧规范的规定，可作比较下表为旧规范的规定，可作比较）（JGJ3-2002规定：规定：1.现浇框架

36、结构为现浇框架结构为55m; 2.现浇剪力墙结构为现浇剪力墙结构为45m。3、框架剪力墙结构可根据实际情况采用框架的和剪力墙的之间框架剪力墙结构可根据实际情况采用框架的和剪力墙的之间的数值）的数值）第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2. 2. 沉降缝沉降缝 避免因地基不均匀沉降而使建筑结构产生裂缝。从基避免因地基不均匀沉降而使建筑结构产生裂缝。从基础底以上断开。下列的情况须考虑分缝：础底以上断开。下列的情况须考虑分缝：（1）建筑主体结构高度悬殊，重量差别过大；）建筑主体结构高度悬殊，重量差别过大；（2）地基不均匀；）地基不均匀；（3）同一建筑结构不同的单元采用不

37、同基础形式。）同一建筑结构不同的单元采用不同基础形式。 分缝分缝第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置3. 3. 防震缝防震缝 防止因建筑体形复杂可能产生震害。下列的情况须考虑分缝：防止因建筑体形复杂可能产生震害。下列的情况须考虑分缝：（1）建筑平面复杂，平面突出部分较长；）建筑平面复杂，平面突出部分较长； （2）房屋有错层，且楼面高差较大处；）房屋有错层，且楼面高差较大处；（3）房屋的各部分的刚度、高度及重量相差悬殊处；）房屋的各部分的刚度、高度及重量相差悬殊处； 分缝分缝分缝分缝第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置4 4、缝宽、缝宽

38、 （1） 原则：原则：考虑施工偏差后，当结构产生伸缩变形、考虑施工偏差后，当结构产生伸缩变形、地基不均匀沉降及地震振动时，建筑各独立单元不发生地基不均匀沉降及地震振动时，建筑各独立单元不发生相互碰撞。相互碰撞。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置（2 2）最小缝宽）最小缝宽 a、任何情况下不能小于任何情况下不能小于70mm； b、框架结构高度不超过框架结构高度不超过15m，可采用可采用70mm；超过超过 15m的的部分，部分，6度、度、7度、度、8度和度和9度相应每增加高度度相应每增加高度5m、4m、3m和和2m，宜加宽宜加宽20mm; c、框架剪力墙结构按前述框

39、架剪力墙结构按前述b条条规定的规定的70采用。采用。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置5 5、对缝的考虑：、对缝的考虑： 缝引起许多的问题，应力求通过调整结构的平面形状缝引起许多的问题，应力求通过调整结构的平面形状和尺寸、改善结构布置、加强连接和关键薄弱部位的构和尺寸、改善结构布置、加强连接和关键薄弱部位的构造，以及采取适当的施工措施，尽可能做到不设缝或少造，以及采取适当的施工措施，尽可能做到不设缝或少设缝，设缝， 同时考虑一缝多用。同时考虑一缝多用。 措施：措施： 对伸缩缝：对伸缩缝：（1）设置后浇带；（）设置后浇带；（2）设控制缝；）设控制缝； （3）局部设

40、置伸缩缝（顶层）；）局部设置伸缩缝（顶层）； （4）采取保温隔热等构造措施。）采取保温隔热等构造措施。 对沉降缝：对沉降缝：调、放、抗调、放、抗 调：调：调压力差调压力差（采用不同的基础形式）（采用不同的基础形式） 调时间差调时间差（后浇施工缝）（后浇施工缝） 调标高差调标高差第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置放和抗：放和抗： 放要防得彻底，连要连接牢固，放要防得彻底，连要连接牢固，不要不要“藕断丝连藕断丝连”！第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置沉降缝处梁柱做法第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置后浇

41、后浇带带第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置昆仑饭店昆仑饭店第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置昆仑饭店昆仑饭店第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置昆仑饭店的缝的设置昆仑饭店的缝的设置（30层剪力墙结构，长层剪力墙结构，长114m，未设伸缩缝）未设伸缩缝） 裙楼第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.3.2 2.3.2 高层建筑结构常用的结构体系的布置高层建筑结构常用的结构体系的布置（一）框架结构体系的结构布置（一）框架结构体系的结构布置1. 承重框架的布置承重框架的布置 三

42、种方式：横向布置承重框架、纵向布置承重框架三种方式：横向布置承重框架、纵向布置承重框架和纵横两向布置承重方案。高层建筑一般采用纵横向承和纵横两向布置承重方案。高层建筑一般采用纵横向承重方案。重方案。2. 柱网布置柱网布置3. 分内廊式和跨度组合式。分内廊式和跨度组合式。4. 高层工业厂房：高层工业厂房：常用柱距为常用柱距为6m，进深为进深为6、6.6、6.9m等，走廊为等，走廊为2.4、2.7、3.0m等等5. 高层民用建筑：高层民用建筑：经济柱距为经济柱距为4-8m。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.3.2 2.3.2 高层建筑结构常用的结构体系的布置高层

43、建筑结构常用的结构体系的布置第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.3.2 2.3.2 高层建筑结构常用的结构体系的布置高层建筑结构常用的结构体系的布置第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.3.2 2.3.2 高层建筑结构常用的结构体系的布置高层建筑结构常用的结构体系的布置第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置3. 层高层高 常用层高为常用层高为3、3.3、3.6、3.9m等，避免短柱。等，避免短柱。（h / hz =4) h 柱 hz第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置（二

44、）（二）剪力墙结构体系的结构布置剪力墙结构体系的结构布置 1. 剪力墙的平面布置剪力墙布置的剪力墙布置的 原则：原则： 布置剪力墙时要注意均匀，剪力墙宜对齐拉通，质布置剪力墙时要注意均匀，剪力墙宜对齐拉通，质量中心和刚度中心宜尽可能接近，剪力墙宜贯通建筑物量中心和刚度中心宜尽可能接近，剪力墙宜贯通建筑物的全高，不宜取消或中断，剪力墙的门窗洞口宜上下对的全高，不宜取消或中断，剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，避免出现小墙肢。齐、成列布置，避免出现小墙肢。P69 第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置（二）（二）剪力墙结构体系的结构布置剪力墙结构体系的结构布置 1.

45、 剪力墙的平面布置 两种具体的布置方式：两种具体的布置方式：横向布置剪力墙、纵横两向布置剪力墙。横向布置剪力墙、纵横两向布置剪力墙。（1 1）横向布置剪力墙）横向布置剪力墙 适用于板式楼，以加强横向刚度。剪力墙间距常为适用于板式楼，以加强横向刚度。剪力墙间距常为38m，跨度中间采用轻质隔断。非地震区可采用鱼骨式，跨度中间采用轻质隔断。非地震区可采用鱼骨式，地震区避免采用。地震区避免采用。 鱼骨式鱼骨式 剪力墙剪力墙建筑平面建筑平面轻质隔断轻质隔断第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置(2)纵横向布置剪力墙适用于平面两个方向的尺寸较接近的塔式楼。适用于平面两个方向的尺

46、寸较接近的塔式楼。布置剪力墙时要注意均匀，剪力墙宜对齐拉布置剪力墙时要注意均匀，剪力墙宜对齐拉通，质量中心和刚度中心宜尽可能接近，剪力墙通，质量中心和刚度中心宜尽可能接近，剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，避免出现小的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，避免出现小墙肢。墙肢。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2. 剪力墙的竖向布置剪力墙的竖向布置 如前述，避免刚度突变；如采用框支剪力墙，须采取加强等特殊如前述，避免刚度突变；如采用框支

47、剪力墙，须采取加强等特殊的措施。的措施。中天广场大厦，核心筒厚中天广场大厦，核心筒厚1.6m，角柱角柱7.75mX2.25m，托梁截面托梁截面7.75mX2.5m，第第5层板厚层板厚450mm.第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置（三）框剪结构体系的结构布置（三）框剪结构体系的结构布置 框架剪力墙结构布置的原则： 楼板宜现浇，保证框架与剪力墙的共同变形，框架部分的布楼板宜现浇，保证框架与剪力墙的共同变形，框架部分的布置原则同前述的框架结构体系部分，剪力墙的布置原则、数量和间置原则同前述的框架结构体系部分，剪力墙的布置原则、数量和间距要求和如下：距要求和如下： 1.

48、1.剪力墙布置剪力墙布置原则原则 P103 （1） 剪力墙布置宜遵循剪力墙布置宜遵循“均匀、分散、对称、周边均匀、分散、对称、周边”的原则，并宜的原则，并宜均匀布置于不影响建筑使用的下列部位：均匀布置于不影响建筑使用的下列部位：竖向恒载荷载较大处；竖向恒载荷载较大处；建筑物端部附近；建筑物端部附近；楼板开洞较大出，如楼梯间、电梯间等；楼板开洞较大出，如楼梯间、电梯间等；平面形状变化处。平面形状变化处。（以国际大酒店为例）（以国际大酒店为例）（2）地震区宜纵横均匀布置剪力墙，纵向剪力墙宜布置载结构单元）地震区宜纵横均匀布置剪力墙，纵向剪力墙宜布置载结构单元的中部区段。的中部区段。 第二章第二章

49、高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置（三）框剪结构体系的结构布置（三）框剪结构体系的结构布置（3）纵横剪力墙宜成组布置成）纵横剪力墙宜成组布置成T形或形或L形。形。（4）剪力墙宜贯通建筑物全高，厚度逐渐减薄，避）剪力墙宜贯通建筑物全高，厚度逐渐减薄，避免刚度突变。免刚度突变。（5）注意剪力墙不宜过分集中布置（每道承担小于）注意剪力墙不宜过分集中布置（每道承担小于40%的水平力）。的水平力）。 (6) 抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。向的侧向刚度接近。 等等等等.第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构

50、体系和结构布置（三）框剪结构体系的结构布置（三）框剪结构体系的结构布置 2. 2. 剪力墙的数量剪力墙的数量 剪力墙数量增多，剪力墙数量增多， EWIW增大，结构所受的总地震作用会增大，增大，结构所受的总地震作用会增大，故剪力墙所受的地震作用会增大，但是因剪力墙的榀数增多，故每故剪力墙所受的地震作用会增大，但是因剪力墙的榀数增多，故每榀剪力墙所受到的地震作用还是减少了，框架所受的地震作用也会榀剪力墙所受到的地震作用还是减少了，框架所受的地震作用也会减少，对抗震有利，但应该看到：以减少，对抗震有利，但应该看到：以 EWIW增大一倍为例，框架部增大一倍为例，框架部分的地震作用产生的内力分的地震作用

51、产生的内力（M、N)仅仅减少在仅仅减少在20以内，以内， /H和和 max/h仅减少仅减少1319，可见：在框架剪力墙结构体系中，用增可见：在框架剪力墙结构体系中，用增大剪力墙数量的大剪力墙数量的 方法可减少结构的侧移是可行的，但数量增多会影方法可减少结构的侧移是可行的，但数量增多会影响建筑物的使用，且减少侧移有限，也不经济，因此剪力墙的数量响建筑物的使用，且减少侧移有限，也不经济，因此剪力墙的数量要适当。要适当。（1）壁率（）壁率（cm/m2 )： 壁率壁率=剪力墙水平截面的总长度剪力墙水平截面的总长度/建筑面积建筑面积 大于大于15，建筑物安全；，建筑物安全； 大于大于12，大部分建筑物安

52、全；小于，大部分建筑物安全；小于5 ，建筑物，建筑物严重破坏。严重破坏。 第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置（三）框剪结构体系的结构布置（三）框剪结构体系的结构布置（2 2）剪力墙抗弯刚度的总和）剪力墙抗弯刚度的总和 E EW WI IW W (P103)(P103)每一个方向抗弯刚度每一个方向抗弯刚度之和之和EWIW的的最小值（最小值（KN*m2)设防烈度设防烈度 场地类别场地类别 1类类 2类类 3和和4类类 7 度度 55WH 83WH 193WH第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置（三）框剪结构体系的结构布置（三）框剪结构体

53、系的结构布置3.3.剪力墙的间距剪力墙的间距 为保证刚性楼盖的假定成立，规定剪力墙的最为保证刚性楼盖的假定成立，规定剪力墙的最大间距：大间距： 抗震设防烈度抗震设防烈度 现浇楼盖现浇楼盖 6、7 度度 8 度度 9度度 小于等于小于等于4B，且且50m 3B,40m 2B,30mB间距第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.4 楼盖结构布置楼盖结构布置一、楼盖的 分类和优缺点二、楼盖的构造要求和 选用方法常用楼盖体系及其适用性常用楼盖体系及其适用性 现浇楼盖S 肋梁楼盖肋梁楼盖 普通、技术经济指标好；结构高度大、不便管线安装普通、技术经济指标好；结构高度大、不便管

54、线安装 宽扁梁宽扁梁（用于层高受限时）（用于层高受限时）S 密肋楼盖密肋楼盖省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高受限时、当使用省材料、自重轻、高度大、适用于大跨且梁高受限时、当使用 荷载较大时可有较好技术经济指标好；不美观、吊顶处理荷载较大时可有较好技术经济指标好；不美观、吊顶处理S 无梁楼盖无梁楼盖适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时；冲切问题适用于大跨且梁高受限、或升层法施工时；冲切问题S 非预应力平板楼盖非预应力平板楼盖广泛用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、平整；广泛用于剪力墙、筒体结构、可降低层高、平整； 跨度大时自重大、不经济跨度大时自重大、不经济现浇非预应力空心板楼盖现浇非预应

55、力空心板楼盖S 无粘结预应力平板楼盖无粘结预应力平板楼盖适用于大跨且梁高受限时、平面布置灵活适用于大跨且梁高受限时、平面布置灵活 预制板楼盖S 预应力空心板楼盖预应力空心板楼盖适用于高度适用于高度50m以下时，但要求严格（缝内设钢筋、以下时，但要求严格（缝内设钢筋、 设现浇设现浇 面层、加强板端连接）面层、加强板端连接）S 预应力大楼板楼盖预应力大楼板楼盖与房间同尺寸，双向先张法预应力筋，板边齿槽；吊装问题与房间同尺寸，双向先张法预应力筋，板边齿槽；吊装问题 预应力叠合板楼盖预制预制RC 薄板（薄板（50-60mm），），上现浇上现浇RC。省模板、刚度大、整体性好省模板、刚度大、整体性好 组合

56、楼盖 压型钢板上现浇压型钢板上现浇RC。省模板、自重小、厚度小；用钢量大省模板、自重小、厚度小；用钢量大第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2.5 2.5 基础结构布置基础结构布置一、基础的类型一、基础的类型1 1、筏型基础、筏型基础 筏型基础是高层建筑结构常采用的基础形式。它适用于筏型基础是高层建筑结构常采用的基础形式。它适用于上部荷载大、地基承载力较低的工程。主要分为平板式和梁上部荷载大、地基承载力较低的工程。主要分为平板式和梁板式两种。板式两种。P1482 2、箱型基础箱型基础 箱型基础在高层建筑中广泛采用。它适用于上部荷载大、箱型基础在高层建筑中广泛采用。

57、它适用于上部荷载大、地基承载力较低的工程。整体刚度比筏型基础更好，能将上地基承载力较低的工程。整体刚度比筏型基础更好，能将上部荷载均匀传给地基。部荷载均匀传给地基。P1523 3、桩基桩基 桩基也是高层建筑中广泛采用的一种基础形式。适用于桩基也是高层建筑中广泛采用的一种基础形式。适用于软弱地基和可能液化地基的工程。分为摩擦桩和端承桩两种。软弱地基和可能液化地基的工程。分为摩擦桩和端承桩两种。第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置 思考题思考题1、某、某20层的框架剪力墙结构，处于层的框架剪力墙结构，处于7度抗震设防度抗震设防区。平面如下图所示，请问：区。平面如下图所

58、示，请问：结构是否需要分缝？结构是否需要分缝？若需要，所分缝是哪些类型的缝？缝宽约为多大？若需要，所分缝是哪些类型的缝？缝宽约为多大？请在图中画出缝的位置。请在图中画出缝的位置。15m48m35m20m第二章第二章 高层建筑结构体系和结构布置高层建筑结构体系和结构布置2、某、某20层的框架剪力墙结构，处于层的框架剪力墙结构，处于7度抗震设防区。平度抗震设防区。平面如下图所示，剪力墙的厚度均为面如下图所示，剪力墙的厚度均为200mm，各段剪力墙各段剪力墙的长度如图标注所示，的长度如图标注所示，（1）请初步判断）请初步判断X向的剪力墙间距、数量是否足够？向的剪力墙间距、数量是否足够？（2）数量是否

59、足够和合理的最终判断依据是哪些指标？）数量是否足够和合理的最终判断依据是哪些指标？15m48m35m20m5m5m4m4m4m4m4m4m 3m3m3m3m3mX6m3m3m3m第三章第三章 高层建筑结构荷载作用与结构设计原则高层建筑结构荷载作用与结构设计原则 荷载和作用有：荷载和作用有： 1.恒载；恒载； 2.楼面活载；楼面活载； 3.风荷载；风荷载； 4.地震作用；地震作用； 5.材料收缩、徐变以及温度变化引起的作用；材料收缩、徐变以及温度变化引起的作用； 6.地基不均匀沉降引起的作用；地基不均匀沉降引起的作用； 7.各种冲击作用，各种冲击作用， 等。等。第三章第三章 高层建筑结构荷载作用

60、与结构设计原则高层建筑结构荷载作用与结构设计原则3.1 3.1 恒载和楼面活载的计算恒载和楼面活载的计算3.1.13.1.1恒载计算恒载计算按按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB5009-2001实施计算。实施计算。3.1.23.1.2楼面活荷载的计算楼面活荷载的计算按按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范GB5009-2001实施计算。但应注意楼面活载实施计算。但应注意楼面活载的折减。的折减。据统计：据统计：我国的高层钢筋混凝土建筑单位面积的重量（含恒载和活载）大约为：我国的高层钢筋混凝土建筑单位面积的重量（含恒载和活载）大约为：( (在竖向构件的截面尺寸估算中使用）在竖向构件的截面尺寸估算中