第一章高层建筑结构概述特别提示：结构－构件概念－计算－构造措施1.我国对高层建筑的分类：我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)中规定：10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他高层民用建筑为高层建筑。

建筑高度超过100m的建筑均为超高层建筑。

2.高层建筑的特点A高层建筑中，水平荷载和地震作用对结构设计起着决定性的作用;B水平位移要给予限制；C动力反应不可低估;D结构轴向变形、剪切变形以及温度、沉降的影响加剧;E轴向变形在水平变形中占重要比例。

F材料用量、工程造价呈抛物线关系增长。

3.建筑物高度与水平荷载效应的关系随着高度增大，位移增加最快(4次方关系)，弯矩次之(平方关系)，轴力则是高度的线性函数。

4.高层建筑结构受力特点(a) 空间整体作用(b)水平力起控制作用(c)侧向变形必须限制(d)柱、墙的轴向变形影响过大的侧向变形会使人不舒服，影响使用。

过大的侧向变形会使填充墙或建筑装修出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形。

过大的侧向变形会使主体结构出现裂缝，甚至损坏。

过大的侧向变形会使结构产生附加内力，甚至引起倒塌。

钢结构:优点：强度高、韧性大、抗震性能好、易于加工，能缩短现场施工工期，施工方便。

缺点：用钢量大，造价很高，而且耐火性能差。

深圳地王大厦，(81层，383.95m)北京的京广中心(56层，208m)钢筋混凝土结构:优点：造价较低，材料来源丰富，可浇注成各种复杂断面形状，可以组成多种结构体系；可节省钢材，承载能力较高，经过合理设计，可获得较好的抗震性能。

缺点：构件断面大，占据面间大，自重大广州广东国际大厦(63层，200.18m)底层柱尺寸已达1.8*2.2m组合结构:（1）优点：在钢筋混凝土结构基础上，充分发挥钢结构优良的抗拉性能以及混凝土结构的抗压性能进一步减轻结构重量，提高结构延性（2）类型1)用钢材加强钢筋混凝土构件,钢骨钢筋混凝土构件,钢管钢筋混凝土构件.2)部分抗侧力结构用钢结构，另一部分采用钢筋混凝土结构（或部分采用钢骨钢筋混凝土结构） 高层建筑结构的结构体系？基本结构体系：1) 框架体系；2) 剪力墙体系；3) 筒体体系。

组合结构体系：1) 框架-剪力墙体系＝框架＋剪力墙2) 框架-筒体体系＝框架＋筒体；3) 成束筒体系＝并列的若干筒体。

4) 筒中筒体系＝内筒＋外筒 从建筑的角度看各种结构体系框架的大空间和布置灵活 剪力墙和筒体的大抗侧刚度 板式缺点：板式结构中，因为宽度较小，平面短边方向抗侧移刚度较弱。

当长度较大时，在地震或风荷载作用下，结构会产生扭转、楼板平面翘曲等现象。

应对板式结构的长宽比L/B 加以限制，一般情况下L/B 不宜超过4；当抗震设防烈度等于或大于8时，限制应更加严格。

同时，板式结构的高宽比也需控制的更严格一些。

高层建筑的－塔式塔式：建筑物长度和宽度相近的平面形状平面形状：不局限于方形或圆形，可以是多边形、长宽相近的矩形、Y 形、井字形、三角形等。

特点：塔式结构中，两个方向抗侧移刚度相近。

尤其是平面形状对称时，扭转相对要小的多。

在高层建筑、尤其是超高层建筑中，多采用塔式平面形状。

各种结构按抗震性能的优劣排序：1钢结构；2型钢混凝土结构；3钢—混凝土组合结构；4现浇钢筋混凝土结构；5预应力混凝土结构；6装配式钢筋混凝土结构；7配筋砌体结构；8砌体结构。

高层建筑结构设计的特点：规范规定(强制性条文)：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。

(地震作用与水平荷载)1.强度设计 水平荷载成为决定因素抗风、抗震是高层建筑结构设计中主要考虑的因素 抗侧力结构的设计是高层建筑结构设计的主要问题。

2.刚度设计 侧移成为重要的控制指标低层结构，水平荷载产生内力和位移很小，通常可以忽略；多层建筑中水平荷载效应(内力和位移)逐渐增加；3.延性设计 延性结构是重要的设计思想保证在构件进入屈服后有足够的塑性变形能力实现“大震不倒”。

第二章 抗侧力结构与布置各种结构抗侧移刚度的比较 连接越强，抗侧刚度越大框架侧移 =8倍剪力墙侧移 剪力墙侧移 ＝8倍筒体侧移2.1. 框架结构1框架结构的定义和一般描述框架---由梁、柱组成的结构单元。

框架结构---（framestructure）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，图2.1.1是框架结构房屋几种典型的结构平面布置和其中一个剖面示意图。

全部竖向荷载和侧向荷载由框架承受的结构体系。

框架结构可以建到30层左右，在我国目前的情况下，一般建到15~20层。

框架的材料：钢、钢筋混凝土、组合梁柱。

由于普通框架的柱截面一般大于墙厚，室内出现棱角，影响房间的使用功能及观瞻，所以近十多年来，由Ｌ形、Ｔ形、Ｚ形或十字形截面柱构成的异形柱框架结构被不断采用，这种结构的柱截面宽度与填充墙厚度相同，使用功能良好。

图2.1.2为异形柱框架结构平面示意图。

2.框架结构的特点－优点和缺点框架结构体系的优点：平面布置灵活，可获得较大的空间；外墙非承重构件，可以灵活设计立面；材料省，自重轻：采用轻质隔墙和外墙可以大大降低房屋的自重，有利抗震。

框架结构构件类型少，易于标准化、定型化；可采用预制构件，也易于采用定型模板而做成现浇结构。

延性好：合理设计提高延性对抗震有利。

框架结构体系的缺点：承载力低：因而适用高度有限：越高则框架底部的梁柱中弯矩和剪力显著增加，给空间处理带来困难材料用量和造价也趋于不合理。

侧向变形大：这一点也限制了适用高度节点薄弱：框架节点处内力集中，是结构破坏的薄弱环节。

设计时应控制房屋的高度和高宽比。

3.框架结构布置的原则－抗震设计布置原则：简单、规则、均匀、对称；梁柱应采用刚接，不宜采用铰接。

双向布置-双向框架，不宜采用单跨框架。

4.框架的承重方式－取决于楼板横向承重；纵向承重；双向承重；三种均可采用。

5.框架结构柱网的平面布置方格式柱网内廊式柱网框架排成圆形也不是筒体6.框架梁中塑性铰的位置塑性铰：允许出现在梁端，不允许在跨中。

7.实现延性框架设计原则延性结构要通过提高构件的延性和保持结构的整体性来实现；1.节点破坏会导致结构整体破坏，要避免2.柱本身重要、柱的延性小，避免柱破坏3.梁、柱的剪切破坏为脆性破坏，必须避免。

原则：(1) 强柱弱梁；(2) 强剪弱弯；(3)强结点、强锚固、弱构件。

8.各种结构体系水平变形分类三类：弯曲型、剪切型和弯剪型；剪切型变形底部相对变形大，而弯曲型变形则相对比较均匀。

少9.框架结构的砌体填充墙对抗震的影响（1）使结构抗侧移刚度增大，自振周期减短(减少40％或更多)，从而使作用于整个建筑上的水平地震力增大。

（2）改变了结构的地震剪力分布。

（3）限制了框架的变形，减少了整个结构的地震侧移幅值。

（4）填充墙充当了第一道抗震防线的主力构件，使框架退居为第二道防线。

2-2 剪力墙结构1.定义：一般是在钢筋混凝土结构中，用实心的钢筋混凝土墙片作为抗侧力单元，同时由墙片承担竖向荷载。

适用高度范围较大，多层和30～40层都可用。

剪力墙体系为刚性结构剪力墙体系的变形为弯曲型2.钢筋混凝土剪力墙材料：混凝土、钢筋。

特点墙体平面内刚度很大，平面外刚度很小；水平力和竖向力主要由墙平面内的抗侧强度抵抗；较经济，在我国得到广泛应用；建筑物高度得到提升；需合理布置，避免引起扭转；主要缺点：室内分隔受到限值。

3.剪力墙结构体系的特点优点：1、房屋中没有梁柱，比较美观。

2、结构刚度大、顶部和层间位移均较小。

3、空间整体性好，抗震能力强。

4、较框架施工快,适用高度大于框架结构5、用钢量比较少，相对比较经济。

缺点：1、受楼板跨度的限制（一般为3～8m），剪力墙间距不能太大，墙体较多，开间小,建筑平面布置不够灵活。

2、刚度过大，重量大，导致地震作用大。

4.剪力墙结构的布置要求：简单、规则、均匀、对称1.双向布置：建筑层数较少时，也应将剪力墙布置成T型、L型、I型等。

便于剪力墙更好地发挥作用；最好是把剪力墙布置成井筒。

2.上下连续：贯穿全高、避免刚度突变。

使结构刚度连续而且变化均匀3.左右对称：可减少结构的扭转。

4.避免错洞：洞口宜成列布置，形成明确的联肢墙5.框支剪力墙为了在建筑底部做成较大空间，有时将剪力墙底部做成为框架柱，形成框支剪力墙。

框支剪力墙结构上、下刚度形成突变，对抗震极为不利。

地震区不允许采用框支剪力墙结构体系。

但可以采用部分剪力墙落地、部分剪力墙框支的结构体系。

6.短肢剪力墙异形柱(矩形截面)：长度＝(2~4)倍厚度短肢剪力墙：长度＝(4~8)倍厚度剪力墙：长度>8倍厚度短肢剪力墙的短不是长度小，而是长度和厚度的比值小。

短肢剪力墙的最大特点时可以利用隔墙的位置来布置竖向结构构件，基本上不与建筑使用功能矛盾。

抗震设计时不宜全部采用短肢剪力墙2.3 框架－剪力墙体系定义：框架和剪力墙组合形成的结构体系。

构成：以框架为主，适当配置剪力墙板。

特点：比框架刚度大、比剪力墙布置灵活受力：框架主要承受竖向荷载，剪力墙主要承受水平荷载(剪力墙的水平刚度大，同样变形时受力就大－能者多劳)。

抗侧刚度：框-剪结构属于中等刚性结构。

变形：介于框架和剪力墙之间上海交大包兆龙图书馆2.框架－剪力墙结构特点：1.剪力墙的刚度大，可以承担大部分的水平力，是抗侧力的主体，结构抗侧刚度增大，框架可提供较大的使用空间，同时承担少部分的水平力。

2.框架－剪力墙结构是一种双重抗侧力结构。

结构中剪力墙的刚度大，承担大部分层剪力；在罕遇地震作用下，剪力墙的连梁往往先屈服，使剪力墙的刚度降低，由剪力墙抵抗的部分层剪力转移到框架。

如果框架具有足够的承载力和延性抵抗地震作用，那么可以充分发挥双重抗侧力优势，避免严重破坏。

3. 变形型式水平荷载作用下的变形型式框架——剪切型；剪力墙——弯曲型；框架-剪力墙楼板刚度足够大时，使剪切型、弯曲型相协调，整体呈弯剪型变形。

4.变形型式：介于框架和剪力墙之间侧移曲线呈弯剪型，层间位移沿建筑高度比较均匀，改善了框架及剪力墙结构的抗震性能，也有利于减少小震作用下非结构构件的破坏。

3.双重抗侧力体系－两道防线框－剪结构中：多肢剪力墙为第一道防线，框架为第二道防线。

地震不大时：结构弹性，剪力墙主要受力。

大震时：剪力墙间的连梁先屈服，剪力墙整体刚度降低。

框架开始承受更大的地震作用－发挥作用。

连梁起到耗能的作用。

4.框-剪体系中剪力墙的布置原则与（剪力墙的要求相同）双向布置：剪力墙平面外刚度很小对称布置：尽量保证刚心和质心重合用T/I/L型：增加整体刚度(带边框)一般原则：均匀、分散、对称、周边贯通全高：刚度突变会导致的薄弱层靠外布置：增加抗扭能力(过长的框架不宜)限制间距：限制平行墙的间距，减少因楼板水平变形不均匀导致对框架柱的不利影响框－剪结构中框架和剪力墙的布置要各自满足框架布置和剪力墙布置的要求。