目前世界上最高的钢结构建筑为美 国芝加哥西尔斯大厦，110层、高443m。芝加哥11西0层尔，斯高大4厦43m(S，ear钢s 结To构wer)，
1.3 高层建筑结构的类型
第 1章 绪 论
1.3 高层建筑结构的类型
第 1章 绪 论 4、钢-混凝土组合结构或混合结构 不仅具有钢结构自重轻、截面尺寸小、施工进度快、抗震
2） 20 世纪末至 20 世纪 50 年代初为高层建筑的发展期。
在结构理论方面突破了纯框架抗侧力体系，提出在框架结构
中设置竖向支撑或剪力墙，来增加高层建筑的侧向刚度。
这一时期，混凝土作为建筑材料开始进入高层建筑领域。
但由于仅采用平面结构（框架结构）设计理论，且材料强度
较低，发展受到限制，仅建造于非地震区。
第 1章 绪 论
高层建筑结构设计
西安建筑科技大学 土木工程学院
第 1章 绪 论
第 1章 绪 论
高层建筑结构设计
1、学习本门课程的重要性
1)一门主要专业课之一； 2）与先修课程密切联系； 3）与毕业设计和毕业后从事专业工作密切相关； 4）培养实践能力和创新精神。
2、本门课程的主要内容
1）绪论；2）结构体系和结构布置；3）荷载和设计方法；4）剪 力墙结构分析与设计；5）框-剪结构分析与设计；6）筒体结构分 析与设计 ;7)计算机分析方法和程序。
3）结构方案对材料用量影响很大， 水平力作用下对结构进行优化设计至 关重要。
如筒体结构可使结构用钢量大幅度 减小，高381m的帝国大厦，采用平面 框架结构体系，用钢量为206kg/m2， 采用筒体结构,高344m的约翰.汉考克 大厦用钢量仅为146kg/m2，高443m的 西尔斯大厦用钢量仅为161kg/m2。
1.2 高层建筑结构的设计特点
第 1章 绪 论
1.3 高层建筑结构的类型
问题：按使用的材料，高层建筑结构的类型 ？
按使用的材料，高层建筑可采用砌体结构、混凝土结构、 钢结构和钢-混凝土混合结构等类型。 1、砌体结构
优点：取材容易、施工简便、造价低廉； 缺点：脆性材料，其抗拉、 抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能 较差； 配筋砌体可改善砌体的受力性能，但较少用于高层。
1.3 高层建筑结构的类型
第 1章 绪 论
3）钢筋混凝土是应用最广的建筑材料，绝大部分高层建筑为
钢筋混凝土结构。具有价格低（地方材料），可浇筑成任何 形状，不需要防火，刚度大。但强度低，构件截面大，占用 空间大，自重大，不利于基础、抗震，延性不如钢结构。
高强混凝土是近40年来建筑材料最重要的发明创造。高强 可减小柱、墙截面尺寸，早强可加快施工进度，密实可提高 耐久性、弹性模量高，徐变小可减小压缩变形。但高强混凝 土变形能力小，脆性大，易开裂，耐火不如普通混凝土等。 4）组合结构是以钢骨为骨架，外包钢筋混凝土，钢骨、混凝 土为整体、共同受力，钢骨可以做施工平台，与钢构件比： 用钢少，刚度大，防火、防锈；与混凝土构件比：重量轻， 承载力大，抗震性能好。
1.1 概 述
第 1章 绪 论
1.2 高层建筑结构的设计特点
问题：与多层建筑相比有哪些的设计特点 ？ 1、水平荷载成为设计的决定性因素
1）竖向荷载产生轴向压力与结构高度的一次方成正比； 2）水平荷载产生的倾覆力矩以及轴力与高度的二次方成正比。
1.2 高层建筑结构的设计特点
第 1章 绪 论 2、侧移成为设计的控制指标
1.3 高层建筑结构的类型
第 1章 绪 论
办 公 层 平 面
客 房 平 面
第
8
剖
8 层
面
上海金茂大厦
平 面
RC核心筒+外框型钢混凝土柱及钢柱，88层，高420m， 7度抗震设防
1.3 高层建筑结构的类型
第 1章 绪 论
上海环球金融中心
底部剪力墙
核芯筒
RC核心筒+外伸桁架和巨型（型钢）柱 (三重结构体系)， 101层，高492m，7度抗震设防
主要内容
第 1章 绪 论
1.1 概述
问题：高层建筑的定义 ？ 通常以建筑的高度和层数两个指标来判定，但世界范围内目前 还没有一个统一的划分标准。 1）国外：
（1）美国规定：高度为22~25m以上或7层以上建筑为高层建筑； （2）英国规定：高度为24.3m以上的建筑为高层建筑； （3）日本规定：8层以上或高度超过31m的建筑为高层建筑。
4）为了保证结构具有较好的抗震性能，除承载力、刚度外， 还需要有较好的延性。可通过加强结构抗震概念设计，采取恰当 的抗震构造措施来保证。
1.2 高层建筑结构的设计特点
第 1章 绪 论
5、结构材料用量显著增加
1）对于高层建筑结构，随高度增 大，材料用量增大较多。
2）特别是水平荷载对材料用量影 响较大。
性能好等特点，同时还兼有混凝土结构刚度大、防火性能好、 造价低的优点。
近年来，这种结构形式逐渐增多，而且发展前景非常好。
定义：钢-混凝土组合结构、钢-混凝土混合结构 （1）组合结构：将钢骨放在构件内部，外部，采用外包或内 填混凝土，称为钢骨混凝土 或钢管混凝土。（形成组合构件） （2）混合结构：指由钢构件、钢筋混凝土构件或钢骨混凝土 组合构件一起组成的空间结构。（形成混合结构）
4）超高层建筑
最初来源于日本，1995年出现英文词条Super-tall building ；
没有明确的分界线和规定，一般泛指某个国家和地区内较高的高
层建筑；
通常将高度超过 100m 或层数在 30 层以上的高层建筑称为超高层
建筑。
1.1 概 述
第 1章 绪 论
本节小结：
1）多少层数或多少高度以上的建筑为高层建筑，全世界至今没有一 个统一的划分标准，不同的国家、不同的年代，其规定也不一样 2）高层建筑的规定与一个国家当时的经济条件、建筑技术、电梯设 备、消防装置等许多因素有关。 3）超高层建筑也没有统一划分标准，一般一般泛指某个国家和地区 内较高的高层建筑。
1.2 高层建筑结构的设计特点
第 1章 绪 论 3、 轴向变形的影响在设计中不容忽视
1）竖向荷载产生的结构轴向变形对其内力及变形的影响;
2)对预制构件的下料长度和楼面标高会产生较大的影响； Houston 75层的某商业大厦，采用剪力墙和钢柱混合体系，由于 钢柱负荷面积大，其底层钢柱压缩变形比墙多260mm。
缺点：自重大、构件截面较大、施工工序复
杂、建造周期较长且受季节的影响；
应用情况：我国绝大多数高层建筑都是采用
混凝土结构，今后仍将是高层建筑发展的主流。
最早混凝土框架结构高层建筑，是1903年在美
国辛辛那提建造的因格尔斯大楼，16层，高64m。
目前世界上最高的混凝土建筑为香港中环广场
达78层374m、其次是平壤柳京饭店达105层300m
1）结构顶点的侧移 ut与结构高度 H 的四次方成正比；
2）结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系； 过大侧移会使人产生不安全感； 使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用； 因P-△效应而使结构产生的附加内力，甚至破坏。
3）必须选择可靠的抗侧力结构体系，使结构不仅具有较大的 承载力，而且还应具有较大的侧向刚度。
1.3 高层建筑结构的类型
第 1章 绪 论
1998年在马来西亚吉隆坡建成的 彼得罗纳斯大厦（Petronas Tower），88层，高452m，为当 时世界最高的建筑。
1.3 高层建筑结构的类型
第 1章 绪 论
本节小结： 1）高层建筑结构的主要材料：钢、钢筋、混凝土
相应的结构构件（以材料分类）可分为： 钢构件、钢筋混凝土构件、组合构件（包括钢骨混凝土 构件和钢管混凝土构件）。 相应的结构分类（以材料分类）： 钢结构、钢筋混凝土结构、混合结构（两种或两种以上材料 的构件组成的结构，如钢构件+钢筋混凝土构件等） 2）钢结构具有强度高，自重轻（有利于基础），延性好，变 形能力大，有利于抗震，可以工厂预制，现场拼装，交叉作 业。但价格高，防火材料（增加造价），侧向刚度小。
1.3 高层建筑结构的类型
第 1章 绪 论
1.3 高层建筑的发展概况
高层建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物，至今已有 100余年的历史，是城市现代化的象征。尽管历史较短，但其发 展速度很快。近30年来，世界各地兴建的高层建筑，其规模之 大，数量之多，技术之先进，形式之多样，外观之新颖，无一 不让人惊叹称奇。
2）我国：
（1）《高层民用建筑设计规范》GB50045-95 和《高层民用建筑
设计防火规范》 GBJ50045-2002和 规定： ≥10层的居住建筑（包括首
层设置商业服务网点的住宅）或≥24m的公共建筑。
（2）《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）规定：≥10
层 或 ≥28m；（本课程内容的依据）
1.2 高层建筑结构的设计特点
第 1章 绪 论
3）水平荷载产生的结构轴向变 形对其内力及侧移的影响
水平荷载作用下，使竖向结构 体系一侧构件产生轴向压缩，另 一侧构件产生轴向拉伸，从而产 生整体水平侧移。
表中为某剪力墙的计算结果。
由表可知，结构层数越高，轴向变形所产生的影响越大。
1.2 高层建筑结构的设计特点
1.2 高层建筑结构的设计特点
第 1章 绪 论
本节小结
1）高层建筑同时承受竖向荷载和水平荷载，随着房屋层数的增加， 虽然竖向荷载对结构设计仍有着重要的影响，但水平荷载已成为结 构设计的控制因素。水平荷载产生的内力与高度的二次方成正比， 侧移与高度的四次方成正比。 2）对高层建筑，水平荷载和竖向荷载产生的轴力均很大，不容忽 略。 3）为了保证高层建筑的抗震性能，结构应具有较大的延性。 4）高层建筑的材料用量随高度增加而加大，可通过优化设计减小 材料用量。
公元524年的河南嵩岳寺塔(15层简筒结构，高50m) 公元704年的西安大雁塔(7层砖木结构，总高64m) 公元1055年的河北定县料敌塔(11层筒体结构，高82m)