高层建筑结构

1、1Ch 8 高层建筑结构 本章主要内容：本章主要内容： 1、概述、概述 2、高层、高层建筑结构体系建筑结构体系 3、高层、高层建筑结构布置实例建筑结构布置实例back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 28.1 概述概述高层建筑结构分析的特殊性：1、墙柱内轴力的增加和墙柱总高度的增加，构件轴向变形所引起的对结构内力与位移的影响已不可忽略；同时,由于高层建筑结构中各构件截面高度往往较大，构件截面剪切变形对结构内力和位移的影响也已不可忽略。2、由于建筑物高度的增加侧向风荷载或地震作用所产生的结构内力与位移常常成为结构设计的控制因素。餀PDF 文件使用 pdfFactor

2、y Pro 试用版本创建 3back当结构设计较为合理时，例如选用合理的结构形式，进行合理的结构布置，采用合理的建筑物高宽比，则为抵抗水平荷载所需增加材料用量或土建造价尚可接受；而如果结构设计不合理的结构布置，例如对于高宽比很大的建筑物，则为保证建筑物在侧向荷载作用下的强度和刚度，材料用量或土建造价的增长将使得该建筑物难以建成。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 4侧移：顶点总位移侧移：顶点总位移层间位移层间位移back侧向位移过大，会导致建筑装修与隔墙的损坏，造成电梯运行困难，使居住者感觉不良。另一方面侧向位移过大，竖向荷载将会产生显著的附加弯矩。使结构内力增大，

3、甚至会引起主体结构的开裂或破坏。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 back58.2 高层建筑结构体系高层建筑结构体系一、框架结构体系一、框架结构体系框架结构体系是以由梁、柱组成的框架作为竖向承重和抗水平作用的结构体系。优点：在建筑上能够提供较大的空间，平面布置灵活，因而很适合于多层 工业厂房以及民用建筑中的 多高层 办公楼 、旅馆、医院、学校 、商店 和住宅 建筑。缺点：框架结构侧向刚度较小，在水平荷载作用下位移大，抗震性能较差 ，故亦称框架 结构为“柔性结构”。因此这种体系在房屋高度和地震区使用受到限 制。框架结构是由梁和柱连接而成的。梁、柱连接处一般为刚性连接

4、，也可为铰接连接；当为铰接连接时我们通常叫它排架结构。为利于结构受力合理，框架结构一般要求框架梁宜连通，框架柱在纵横两个方向应有框架梁连接，梁、柱中心线宜重合，框架柱宜纵横对齐、上下对中等。但有时由于使用功能或建筑造型上的要求，框架结构也可作成抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等形式。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 6back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 7back框架结构的梁、柱布置框架结构按施工方法的不同，分为全现浇式、半现浇式、装配式和装配整体式四种。框架结构按承重方式不同分为全框架结构、内框架结构、底层框架结构三种。按楼面

5、竖向荷载传递路线的不同，框架的布置方案有横向框架承重、纵向框架承重和纵横向框架共同承重等三种。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 框架结构构件截面尺寸框架结构构件截面尺寸1、框架梁截面尺寸框架梁的截面形状，常采用矩形、T形和花篮形。设计者应根据建筑功能及结构形式确定梁截面形状。确定框架梁截面尺寸可参考同类房屋已有的设计资料确定，也可按下列方法估算：框架梁：Hb=（1/81/12）Lo 且Hb400mm Hb1/4Ln且bb 200mmbb=（1/21/3）Hb框架连系梁或次梁：Hb=（1/121/18）L0bb=（1/21/3）Hb 且bb200mm框架梁梁宽bb 与

6、梁高Hb 均以50为模数，为了统一模板尺寸便于施工，对于梁宽bb建议采用 bb=120mm、150mm、180mm、200mm、250mm、300mm、350mm等尺寸；梁高Hb建议采用 hb=250mm、300mm、350mm、400mm750mm、800mm、900mm、1000mm等尺寸。为了降低楼层高度，也为了比较容易实现延性框架要求的强柱弱梁措施，有时要设计宽度较大的扁梁。这时要根据楼板传来的荷载及跨度情况，保证该梁的挠度不致过大，以满足刚度要求。一般可取梁高为梁跨度的1/151/18。在一般荷载作用下，满足上述要求的梁可不进行挠度计算。back8PDF 文件使用 pdfFactor

7、y Pro 试用版本创建 9back2、框架柱截面尺寸框架柱截面常常采用正方形或矩形，有时也采用正多边形、圆形和工字形。柱截面尺寸应考虑以下要求：(1)截面高度无hc不宜小于300mm，圆柱截面直径不宜小于350mm；(2)柱净高与截面高度hc之比宜大于4，在有抗震设计要求时不得小于3；(3)矩形柱的截面高度与宽度之比不宜大于3；(4)框架柱截面尺寸估算在初步设计时，可根据柱支承的楼面面积计算由竖向荷载产生的轴力Nc，然后估算柱截面面积AC初估柱子的轴向力Nc， Nc按下式估算:Nc=GSNS12式中 G 分项系数，取为1.25；单位面积重量，取1214kNm2；S柱的楼面负载面积，m2；NS

8、柱截面以上楼层数；1考虑角柱的影响系数，抗震等级为一级、二级设计角柱时取1.3，其余情况取1.0；2由于水平力使轴力增大的系数，非抗震设计、6度及7度抗震设计时取2=1.05；8度抗震设计2=1.1；9度抗震设计：2=1.2。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 10back初估柱截面面积Ac， Ac按下式估算:a ：仅有风载作用或抗震等级为四级时：N(1.051.1)NcAcN/fcB：有地震作用，抗震等级为一三级时：N(1.11.2)Nc抗震等级为一级时：AcN/0.7fc抗震等级为二级时：AcN/0.8fc抗震等级为三级时：AcN/0.9fc式中 Nc柱组合的轴向

9、力设计值；Ac柱截面全面积；fc柱混凝土抗压强度设计值。柱截面面积Ac确定后即可估计柱边长尺寸。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 11二、剪力墙结构二、剪力墙结构back1、剪力墙结构体系的优点：（1） 结构整体性强，抗侧刚度大，侧向变形小，在承载力方面的要求易得到满足，适于建造较高的建筑；（2） 集承重、抗风、抗震、围护与分隔为一体，经济合理地利用了结构材料；（3 ）抗震性能好，具有承受强烈地震裂而不倒的良好性能；（4） 用钢量较省；（5） 与框架结构体系相比，施工相对简便与快速。2、 剪力墙结构 体系的 缺点 ：（1）墙体较密，使建筑平面布置和空间利用受到限制

10、，较难满足大空间建筑功能的要求；（2） 结构自重较大，加上抗侧刚度较大，结构自振周期较短，导致较大的地震作用。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 12back3、剪力墙结构体系的适用范围 ：（1）剪力墙结构对于需要很多隔墙的高层住宅公寓及高层旅馆的标准层十分适用；（2）为了适应下部设置大空间公共设施的高层住宅、公寓和旅馆建筑的需要，可以使用框支剪力墙体系，即在底层或13层把部分剪力墙改换为框架，其余剪力墙仍落至基础，使其相接的层次刚度不发生突变。框支剪力墙结构对抗震要求较高的房屋，宜经过专门的试验研究后采用。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建

11、 13back4、剪力墙的分类（a）实体墙；（b）双肢墙；（c）联肢墙；（d）壁式框架；（e）框支墙；（f）错洞墙（g）带小墙肢的开间墙餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 14back5、剪力墙结构布置原则（1）剪力墙在平面上应沿建筑物主轴方向布置当建筑物为矩形、T型和L型平面时，剪力墙应沿两个主轴方向布置；建筑物为型、Y形、十字形平面时，剪力应沿三个或四个主轴方向布置；O型平面，则沿径向布置成辐射状。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 back15（2）剪力墙片应尽量对直拉通，否则，不能视为整体墙片。但当两道墙错开距离d3bw（bw为墙厚

12、度）时；或当墙体在平面上为转折形状时，其转角15o时才可近似当作整体平面剪力墙对待。内外墙错开或转折时的要求餀（a）墙体错开时；（b）墙体转折时PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 back16（3）剪力墙结构的平面形状力求简单、规则、对称，墙体布置力求均匀，使质量中心与刚度中心尽量接近。（4）剪力墙结构应尽量避免竖向刚度突变，墙体沿竖向宜贯通全高，墙厚度沿竖向宜逐渐减薄，在同一结构单元内宜避免错层及局部夹层。（5）全剪力墙体系从剪力墙布置均衡来考虑，在民用建筑中，一般横墙短而数量多，纵墙长而数量少。因此，纵横向剪力墙的布置需适应这个特点。横向剪力墙的间距，从经济考虑，

13、不宜太密，一般不小于68m。纵向剪力墙一般设为二道、二道半、三道或四道。纵向剪力墙布置图鱼骨式剪力墙平面布置图在受力复杂处加密剪力墙餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 纵向剪力墙布置图鱼骨式剪力墙平面布置图在受力复杂处加密剪力墙餀（6）对抗震要求的建筑，应避免抗震性能不良的鱼骨式的平面布置。（7）当建筑平面形状任意时，在受力复杂处，剪力墙应适当加密。（8）剪力墙宜设于建筑物两端、楼梯间、电梯间及平面刚度有变化处，同时以能纵横向相互连在一起为有利，这样，对增大剪力墙刚度很有好处。back17PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 （9）剪力墙的平

14、面布置有两种方案：横墙承重方案：横墙间距即为楼板的跨度，通常剪力墙的间距为68m，较经济。纵横墙共同承重方案：楼板支承在进深大梁和横向剪力墙上，而大梁又搁置在纵墙上，形成纵横墙共同承重方案。在实际工程中以横墙承重方案居多数，有时也采用了纵横墙共同承重的结构方案。（10）当建筑使用功能要求有底层大空间时，可以使用框支剪力墙，但一般均应有落地剪力墙协同工作。框支剪力墙与落地剪力墙协同工作体系中，以最常见的矩形建筑平面为例，落地横向剪力墙数量占全部横向剪力墙数量之百分比率：非抗震设计时不少于30%，抗震设计时不少于50%。落地剪力墙的间距L应满足的条件非抗震设计时： L3B，L36m （B为楼面宽度

15、）抗震设计时：L2B，L24m （8度抗震设防）餀L2.5B，L30m（6、7度抗震设防）back18PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 19back（11）对于底层大空间，上层鱼骨式剪力墙结构，当建筑总高度不超过50m，抗震烈度为78度时，纵横方向的落地剪力墙与框支剪力墙宜采用图1所示的平面布置方式。图1表示在一个结构单元（一般不宜超过60m）中，落地剪力墙纵横向集中为筒体，布置在结构单元的两端；图2表示当结构单元较长时，可在中部加一道落地剪力墙，如结构单元再加长时，如图3所示那样，在中间设一个落地筒体。落地剪力墙（筒）与框支剪力墙的平面布置方式餀PDF 文件使用

16、pdfFactory Pro 试用版本创建 20back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 21back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 22back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 23back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 246、剪力墙建筑实例图 广州白云宾馆标准层平面（1）广州白云宾馆剪力墙结构。该建筑共33层，其中地下室1层，高106.6m，横向布置钢筋混凝土剪力墙，纵向走廊的两边亦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。楼盖采

17、用现浇钢筋混凝土梁板结构。地下室为现浇钢筋混凝土箱形基础，并采用大型钻孔灌柱桩，直径为1m，锚入岩层50100cm。该建筑的计算顶点水平侧移值为96mm，约为建筑总高度的1，层间相对位移/h1/960，h为层高。钢筋用量为66kg/m2，水泥用量为306kg/m2。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 25back广州白云宾馆剪力墙情况餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 26back图 北京西苑饭店标准层平面（2）北京西苑饭店剪力墙结构。该饭店建成于1984年，主楼建筑面积62500m2，749间客房，标准层平面为L形，系剪力墙结构。该楼剪力

18、墙间距为4m，客房采用预应力叠合板楼盖结构。标准层客房锯齿形外墙做成复合预制板外墙。墙板一端伸出环形钢筋与现浇剪力墙浇成整体，由剪力墙每层向外悬挑考虑。山墙为400厚复合剪力墙（外面为100厚配筋陶粒混凝土外墙板，内浇300厚现浇墙）。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 back27（3）德国不来梅扇形22层单身职工大楼，剪力墙该大楼每层9户，除尽端2户为二室户外，其余均为一室户，但其起居、用餐、卧室均有适当的位置，空间开敞。每户一个凹阳台和通长的窗户，也起到扩大室内空间的作用。在扇形一侧布置一个主要楼梯、两部电梯和一个消防疏散楼梯组成的交通中心，该交通中心光线敞亮

19、，并附有室外花园露台，空间富有变化。结构上采用了现浇钢筋混凝土承重剪力墙与隔热混凝土外墙，与钢筋混凝土楼板组成一个整体。该大楼建筑无论是平面还是立面，均以其鲜明的特征给人留下深刻的印象。餀图 德国不来梅22层扇形大楼平面1-起居室；2-起居室兼卧室；3-卧室；4-厨房；5-浴室；6-储存间PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 28三、框架三、框架-剪力墙结构剪力墙结构back1、框架剪力墙结构体系（简称框剪结构），是在框架体系的基础上增设一定数量的横向和纵向剪力墙所构成的双重受力体系。一般而言，框架结构布置灵活，容易满足不同建筑功能的要求，结构延性也比较好，但抗推刚度较

20、小，抵抗水平荷载的能力较低。而剪力墙结构抗推刚度较大，抗侧承载力高，但由于承重墙体间距较密，建筑布置不够灵活。框架剪力墙结构体系将框架体系和剪力墙体系结合起来，既可使建筑平面灵活布置，得到自由的使用空间，又可使整个结构抗侧刚度适当，具有良好的抗震性能，因而这种结构体系已在高层建筑中得到了广泛应用。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 292、结构变形特点和受力特点（1）框架剪力墙结构由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成，这两种结构的受力特点和变形性质都不相同。单独的框架在侧向力作用下受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其变形曲线属于剪切型，即层间位移角自上而下逐层增大。剪

21、力墙是竖向悬臂弯曲结构，其变形曲线是弯曲型，楼层越高水平位移增长越快。在框架剪力墙体系中，由于楼盖在自身平面内的刚度可假设为无限大，在楼盖的约束作用下，框架和剪力墙不能自由地变形，而必须要满足变形协调的条件，这样，框架剪力墙结构体系的变形曲线是介于框架和剪力墙侧移曲线之间的一条曲线，它的变形性质属于弯剪型。当然，框架剪力墙结构侧移曲线的形状是随体系中框架和剪力墙相对数量和抗侧刚度的比值而变化的，剪力墙的数量较多时，结构的变形曲线向弯曲型靠拢，而当剪力墙数量较少时，结构变形曲线就向剪切型靠拢。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 back30（2）结构的受力特点在竖向荷载

22、作用下，框架和剪力墙共同承受各层楼盖结构所传来荷载，对于现浇楼盖一般可按受荷面积分配，因此，大部分竖向荷载由框架承担。而剪力墙则是框架剪力墙结构中主要的抗侧力构件，因为剪力墙的抗推刚度远大于框架。在大多数实际工程中，剪力墙几乎承担了80%以上的水平荷载。由于楼盖结构在自身平面内刚度可看成无穷大，对各个竖向构件的侧向变形起着协调作用，因此，可把结构体系中各榀框架和各片剪力墙分别合并，成为一榀总框架和一片总剪力墙，并假设在总框架和总剪力墙之间，在每层楼盖处设置一根刚性连杆，这样就把实际的空间结构简化成平面结构，框架剪力墙并联体共同承担水平荷载的作用。(a) 总框架与总剪力墙组合体(b) 总框架(c

23、)总剪力墙PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 抗震设防烈度6789结构高度(m)60606060606050框架四三三二二一一剪力墙三二一一一31back3、框架剪力墙结构的抗震性能框架剪力墙结构体系具有良好的抗震性能，该体系具有多道抗震防线。小震作用下，主要是剪力墙承受水平荷载。中等地震作用下，框架与剪力墙共同工作。在大震作用下，刚度较大的剪力墙充当第一道抗震防线，随着剪力墙的开裂，刚度退化，框架才开始在保持结构稳定及防止结构倒塌上发挥作用。由于剪力墙是框剪结构中主要的抗侧力构件，而框架居于次要地位，因此在相同的设防烈度和结构高度时，框剪结构中的框架的抗震等级要求比

24、纯框架结构体系低，而剪力墙的抗震等级比纯剪力墙结构高。框架剪力墙结构的抗震等级PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 结构形式非抗震设计 抗震设防烈度6度7度8度9度现浇13013012010050装配整体式 1001009070不宜采用back324、结构的布置要求（1）框架剪力墙结构适用的最大高度框架剪力墙结构适用的最大高度（m）注：1. 房屋高度是指室外地面至檐口的高度，不包括局部突出屋面的水箱、电梯间等部分的高度。2. 当房屋高度超过表中规定时，设计应有可靠依据并采取有效措施。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 非抗震设计抗震设防烈度6度

25、7度8度9度5554333back（2）框架剪力墙结构高宽比限值为防止高层建筑在水平力作用下发生倾覆和失去稳定，框架剪力墙结构的高宽比不应超过下表的限制，否则需进行抗倾覆和失稳的验算。框架剪力墙结构高宽比限值餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 34back（3）剪力墙间距的限值餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 35back（4）构造要求框架剪力墙结构体系中，框架的梁、柱截面要求，与框架结构体系中的基本要求相同，框架梁的截面可根据荷载情况及柱网尺寸而定，梁截面高度一般可取跨度的1/10左右，对于抗震设计的情况，纵向框架与横向框架梁都应按主

26、梁来设计。框架柱的截面，对于非抗震设计的情况，根据荷载情况确定；对于抗震设计的情况，还应满足框架柱轴压比限制的要求，以保证柱子的延性。周边有梁、柱的剪力墙厚度不应小于160mm，且不应小于墙净高的1/20。墙的中线与边柱中心宜重合，防止偏心。梁的截面宽度不宜小于墙厚的2倍，高度不宜小于墙厚的3倍。端柱宽度不宜小于墙厚的2.5倍，柱截面高度不宜小于柱宽度。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 36back（5）结构布置原则框架剪力墙结构布置的关键是剪力墙的数量和位置。剪力墙的数量较少，可使建筑平面布置更灵活，且能够节约造价，但若剪力墙数量不足，刚度过小，在地震作用下结构

27、会出现过大的侧向变形，从而导致严重的震害，所以剪力墙的数量不能过少。因此，在框架剪力墙结构的设计中，兼顾结构和经济两个方面的要求确定剪力墙的适宜数量非常重要。剪力墙是框架 剪力墙结构中 重要的 抗侧力构件， 应沿 纵横两个方 向同时布置，并使两个方向的自振周期比较接近。在非抗震设计的条件下，也允许只设横向剪力墙而不设纵向剪力墙，由框架承担全部的纵向水平荷载。剪力墙的布置应遵循“均匀、对称、分散、周边”的原则。其中，均匀、分散是要求剪力墙的片数多，且每片的刚度不要太大，在楼层平面内均匀布开。对称、周边布置是高层建筑抵抗扭转的要求。若在平面内对称布置剪力墙有困难，则可以调整有关部位剪力墙的长度和厚

28、度，使框架剪力墙结构体系的抗侧刚度中心与质量中心尽量接近，以减轻地震作用下对结构产生扭转作用的不利影响。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 37back5、剪力墙布置的位置和要求（1）竖向荷载较大处。在竖向荷载较大处布置剪力墙，可以避免设置截面尺寸过大的柱子，满足建筑布置的要求。此外，剪力墙是主要的抗侧力构件，承受很大的弯矩和剪力，较大的竖向荷载可以避免出现轴向拉力，提高截面承载力，也便于基础设计。（2）建筑平面复杂部位或平面形状变化处。由于这些部位受力状态复杂，设置剪力墙予以加强非常必要。（3）楼梯间和电梯间处。楼梯间和电梯间处楼板开大洞，对楼板刚度削弱严重，采用剪

29、力墙来加强是有效的措施。而且楼、电梯间本来就需要用墙来维护，在该处设置剪力墙也能满足建筑的要求。（4）横向剪力墙宜布置在接近房屋端部，但又不在建筑物尽端的部位。剪力墙布置在房屋尽端时不利于剪力墙底部的嵌固，需要较大刚度的基础，而布置在中部不能有效地发挥抵抗扭转的作用。（5）纵向剪力墙宜布置在中部附近。纵向剪力墙布置在端部产生约束作用，会使结构受到较大的温度和收缩应力。（6）考虑到施工时支模困难，一般不在伸缩缝、沉降缝和防震缝两侧同时布置剪力墙。当一侧设置墙后，另一侧的剪力墙可内推一个柱间。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 back38（7）框架剪力墙结构中，纵、横

30、向剪力墙宜互相交联布置成L形、T形、囗形等形状，以使纵、横墙可以互相作为对方的翼缘，从而提高剪力墙的强度和刚度。剪力墙宜贯通建筑物的全高，避免沿高度方向突然中断而出现刚度突变，且剪力墙的厚度宜沿高度逐渐减小。剪力墙中心线应与框架柱中心线相重合，任何情况下，剪力墙中线偏离框架柱中线的距离不宜大于柱子宽度的1/4。此外，剪力墙在各楼层开设的较大洞口宜上下对齐，洞口面积与墙面面积的比值不宜大于1/6，洞口梁高不宜小于层高的1/5。为保证剪力墙具有足够的延性，不发生脆性的剪切破坏，每一道剪力墙不应过长，总高度与总长度之比H/L宜大于2，且连成一片的单个墙肢长度不宜大于8m，否则应按剪力墙开洞的基本要求

31、开洞。图 纵横剪力墙的合理布置方式PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 back396、建筑实例（1）上海交通大学包兆龙图书馆上海交通大学包兆龙图书馆，地下一层，地上20层，总高度为72.4m，标准层的层高为3.3m。抗震设防烈度为6度，类场地。采用框架剪力墙结构体系，标准层结构平面布置如图5所示。框架柱截面尺寸为650650800800mm2，楼盖采用现浇钢筋混凝土肋梁楼盖，板厚150mm，一般梁截面为250 mm650 mm。剪力墙厚度为180200 mm。地上部分混凝土折算厚度为31cm/m2，钢筋用量为餀45.3kg/m2。PDF 文件使用 pdfFactory

32、 Pro 试用版本创建 40back（2）广东省人民银行广东省人民银行，地下一层，地上29层，总高度101.5m，抗震设防烈度为7度，类场地，标准层结构平面布置如图6所示。框架柱截面尺寸为60012008001200mm2，剪力墙厚度为200400mm，楼盖采用现浇肋梁楼盖，楼板厚度为100150mm。地上部分混凝土折算厚度为28 cm/m2，钢筋用量45kg/m2。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 41back（3）广东省中山市国际酒店广东省中山市国际酒店，平面形状为三叉形，地上19层，总高度为65.5m，标准层层高为2.9m。结构抗震设防烈度为7度，类场地，标

33、准层结构布置图如图7所示。框架柱截面尺寸为600600900900mm2，剪力墙厚度为180240mm。楼盖采用现浇钢筋混凝土肋梁楼盖，板厚100mm。地上部分混凝土折算厚度为18cm/m2，钢筋用量53kg/m2。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 42back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 43back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 44四、筒体结构四、筒体结构back由于建筑功能和城市规划的需要，加之建设用地紧张，近年来高层建筑迅速发展。进入80年代后，建筑功能和建筑艺术要求不断提高，平面布置与竖

34、向体型日益复杂；随着层数增多，高度加大以及抗震设防烈度提高后，以平面结构状态工作的框架、剪力墙和框架-剪力墙所组成的三大常规体系往往难以满足要求。有时，建筑功能上也要求体型灵活多样，富于变化。于是，平面剪力墙可以组成 空间薄 壁筒体 ；框架通过减 小柱距 ，形成 空间 密 柱框筒。这些 以一个 或多个 筒体 来抵抗水平力的结构便 是筒 体 结构。筒体结构 以空间 整体受 力为特征，具 有很大的抗侧力刚 度和承载力，并有 很好的 抗扭刚 度。100m以上的高层建筑中， 采用筒 体 结构的占70% 以上 。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 45back1、框筒结构、框筒

35、结构2、筒中筒结构、筒中筒结构3、框架核芯筒结构、框架核芯筒结构4、多重筒结构、多重筒结构5、束筒结构、束筒结构餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 46back1、框筒结构框筒结构是由周边密集柱和高跨比很大的窗裙梁所组成的空腹筒结构。如图(a)所示。从立面上看，框筒结构犹如由四榀平面框架在角部拼装而成，角柱的截面尺寸往往较大，起着连接两个方向框架的作用。框筒结构在侧向荷载作用下，不但与侧向力相平行的两榀框架(常称为腹板框架)受力，而且与侧向力相垂直方向的两榀框架(常称为翼缘框架)也参加工作，形成一个空间受力体系，框筒同时又作为建筑物维护墙，梁、柱间直接形成窗口。为减

36、少楼盖结构的内力和挠度，中间往往要布置一些柱子，以承受楼面竖向荷载，如图(b)所示。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 47back2、筒中筒结构在高层建筑中，往往有一定数量的电梯间或楼梯间及设备井道，这时可把电梯间、楼梯间及设备井道的墙布置成钢筋混凝土墙，它既可承受竖向荷载，又可承受水平力作用。在高层建筑平面中，为充分利用建筑物四周的景观和采光，楼电梯间等服务性用房常位于房屋的中部，核芯筒也因此而得名。因筒壁上仅开有少量洞口，故有时也称为“实腹筒”。核芯筒一般不单独作为承重结构，而是与其他结构组合形成新的结构型式。当把框筒结构与核芯筒结合在一起时，便成为筒中筒结构。

37、典型的筒中筒结构如图(c)所示。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 48back3、框架核芯筒结构筒中筒结构外部柱距较密，常常不能满足建筑设计中的要求。有时建筑布置上要求外部柱距在45m左右或更大，这时，周边柱已不能形成筒的工作状态，而相当于空间框架的作用，这种结构称为框架核芯筒结构,见图(d)。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 49back4、多重筒结构当建筑物平面尺寸很大或当内筒较小时，内外筒之间的距离较大，即楼盖结构的跨度变大，这样势必会增加楼板厚度或楼面大梁的高度。为降低楼盖结构的高度，可在筒中筒结构的内外筒之间增设一圈柱或剪力

38、墙，如果将这些柱或剪力墙连接起来使之亦形成一个筒的作用，则可以认为由三个筒共同工作来抵抗侧向荷载，亦即成为一个三重筒结构，如图(e)所示。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 50back5、束筒结构当建筑物高度或其平面尺寸进一步加大，以至与框筒结构或筒中筒结构可以看成若干个框筒结构的组合，它可以有效地减少外筒冀缘框架中的剪力滞后效应，使内筒或内部柱充分发挥作用。如图(f)所示。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 51back6、框筒结构或筒中筒结构的外筒柱距较密，常常不能满足建筑使用上的要求。为扩大底层出入洞口，减少底层柱的数目，常用巨大

39、的拱、梁或桁架等支撑上部的柱，如图所示。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 52back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 53back7、平面布置实例餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 54back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 形状圆形正六边形 正方形正三角形 1:2矩形水平荷载相同时位移0.910.96111.72柱子最不利轴力0.670.9611.541.47基本风压相同时位移0.480.8311.632.46柱子最不利轴力0.350.8312.532.6955back8

40、、筒体结构的布置（1）平面布置A:平面形状筒体结构以发挥其空间作用为最大的特点，因此，平面形状采用圆形和正多边形最为有利。如表1所示，当平面面积相同，筒壁混凝土消耗量st(s为周长，t为厚度)相同时，若以正方形为标准，则结构侧移和柱子轴力均以圆形为最优，1:2的矩形平面性能最差。规则平面形状框筒工作性能餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 56尤其在风力作用下，当迎风面积相同时，圆形风载体型系数为0.8，而矩形的风载体型系数达1.31.4，更显出其特点。因此，筒体结构宜采用简单的平面形状。对于筒中筒和框架-筒体结构，为了防止扭转偏心产生的不利影响，应首先考虑有双轴对称

41、的圆形、正方形、矩形和正多边形平面，其次为正三角形、截角三角形平面。矩形平面的筒体结构应尽可能接近方形，尽量减小长宽比L/B。一般情况下，矩形平面框筒长宽比不宜大于1.5，任何情况下均不应大于2。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 57B:平面尺寸为了使框筒的空间整体工作特性得以充分发挥，单个框筒的平面尺寸不能过大。外框筒边长不应超过45米。工程中遇有超过上述尺寸限制及矩形平面框筒长宽比超过1.5时，应考虑采用束筒结构。即在长边的中点附近，增加一片由密柱、深梁组成的横向框架。筒中筒结构的内筒与外筒之间的距离以712m为宜，内筒面积占整个筒体面积的比例对结构的受力有较大

42、影响。内筒做得大，结构的抗侧刚度大，但内外筒之间的建筑使用面积减少。一般地说，外筒尺寸宜为内筒尺寸的3倍，一方面满足了刚度的要求，另一方面也使内外筒之间留出足够的空间以供使用。当内外筒之间的距离较大时，可另设柱子作为楼面梁的支承点，以减少楼盖结构所占的高度。为发挥密柱框架的空间作用，框筒的柱距一般为1.23.0m，也不宜大于层高。当柱距大于3.5m时，空间作用逐渐减弱。横梁跨高比一般为2.54，截面高度不得小于600。当横梁尺寸较大时，柱间距也可相应加大。在长宽比较大的矩形平面中，位于长边中部柱子的作用较小，因而可以局部采用较大的柱距。当外柱柱距逐渐加大时，筒中筒结构演变为框架-筒体结构。PD

43、F 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 58（2）竖向布置A:高宽比筒体结构宜上下体型一致，竖向结构不宜外伸内收，使整个结构如同等截面悬臂箱型梁一样整体工作。因而筒体结构一般都具有棱柱状、圆柱状的简单体型。筒体结构只有在细高的情况下，才能类似于竖向悬臂箱型梁那样，发挥立体构件整体弯曲的空间作用，因此，外框筒高宽比值宜大于4。如果框筒的高宽比值在3以下，其工作性能就比较接近于四片框架，翼缘框架参与整体抗弯的作用很小。所以，在3040层以上，高度不低于60m的建筑中，用筒中筒和框筒结构才较合理。外框筒的高宽比也不能过大。否则，可能出现如下情况：建筑物会因框筒抗推刚度不足而产生过量

44、侧移；框筒柱因巨大倾覆力距引起的拉应力超过重力荷载引起的压应力，而出现轴向受拉；建筑物在阵风作用下所产生的振动加速度难以控制在允许限值以内。根据工程经验，位于非地震区的钢结构框筒，其高宽比值不宜超过8。对位于地震区内的钢筋混凝土框筒，高宽比还应控制得小一些。高层规程对钢筋混凝土筒中筒体系所作的规定是：设防烈度为6、7、8和9度时，外框筒的高宽比分别不应超过6、6、5和4。为了保证内墙筒具有足够的抗推刚度，能与外框筒比较协调的共同抵抗水平荷载引起的水平剪力和倾覆力矩，内墙筒的高宽比不宜大于12。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 59backB:开洞率外筒要求作为箱型截

45、面整体工作，因此开孔面积不宜过大。开孔过大，梁、柱截面减少，已接近于一般框架。一般情况下，钢筋混凝土框筒的立面开洞率不宜大于40%，任何情况下都不得大于50%。此外，窗洞的形状对框筒受力状态也有很大影响，对于钢筋混凝土框筒，洞口的高宽比应尽量接近于层高与柱距的比值。避免过于细高和过于扁宽的洞口。细高的洞口使窗裙梁高度减小，剪力滞后效应增大；扁宽的洞口使框架平面内的柱宽减小，整体剪切变形增大。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 60back9、筒体结构的工程实例（1）深圳国际贸易中心大厦深圳国际贸易中心大厦，地下3层，地上50层，高160m。底层层高为4.8m，典型层层

46、高为3.3m。建筑物抗震设防烈度为6度。主体结构采用钢筋混凝土筒中筒结构体系。外框筒轴线间平面尺寸为34.6x34.6，高宽比为4.5；内墙筒轴线间平面尺寸为17.6x18.8m，高宽比为8.8。主楼典型层结构平面如图8.8所示。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 61back（2）广州国际大厦广州国际大厦主楼，地下两层，地上62层，高196m。底层层高为4m，典型层层高为3m。建筑物抗震设防烈度为7度。主体结构采用钢筋混凝土筒中筒结构体系。外框筒外包平面尺寸为35.1mx37m，其横向和纵向的高宽比分别为5.6和5.3；内墙筒的外包平面尺寸为17mx23m，其横向和

47、纵向的高宽比分别为11.5和8.5。主楼典型层结构平面如图8.9所示。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 62back（3）香港和合中心大楼香港1980年建成的和合中心（Hopewell Centre）大楼，地下一层，地上64层，高216m。采用钢筋混凝土结构。出于以下四点考虑，大楼采用圆形筒中筒体系：大楼位于强风压区，高度又超过200m,采用圆形平面，可使风荷载体型系数由1.4降为0.8，减小风力；采用圆形框筒可以消除矩形框筒角部的应力集中现象；圆形结构特别适合采用滑升模板施工；圆形楼面可以提供12m宽的连续无柱空间，各层楼面的面积利用系数均达到0.87。该大楼外框

48、筒的直径为44.2m，周长138.8m，按等间距布置48根柱子，柱距为2.87m。内墙筒由三圈墙体和10道径向墙所组成，最外圈墙体的直径为19.8m。各层楼盖均采用现浇钢筋混凝土梁式板，内外筒之间布置48根径向梁。主楼典型层结构平面如图8.10所示。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 63back（4）香港中环广场大厦1993年建成的香港中环广场大厦，主楼采用切角的三角形平面，边长为48m；地下三层，地面以上共75层，高301m。主楼结构为钢筋混凝土筒中筒体系，三角形外框筒采用密柱型框架，柱距为4.6m；4层以下，外框筒的柱距扩大为9.2m，即每隔一根抽去一根柱，并于

49、第5层楼板处沿外框筒设置大截面钢筋混凝土转换梁，以承托落空柱传来的竖向荷载；内筒由楼梯间和三组电梯井筒组成，内筒与外柱间楼面跨度约10m。图8.12为该大厦的结构平面和立面。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 64back（5）美国芝加哥市的One MagnificentMile大厦One Magnificent Mile大厦，是一栋综合性大楼，20层以下为商业和办公用房，需要较大的楼面面积；21层以上为公寓，需要的楼面面积小一些。在制定建筑方案时，对建筑布置提出的要求是：每套房间均能看到密执根湖的美丽景色；每个房间要有较好的采光效果；楼面面积要求沿高度逐段减小。经

50、过对多种因素的综合考虑，最后选定，由三个不同高度的斜六边形钢筋混凝土框筒组成框筒束体系。典型层结构平面如图8.13所示。右边一个框筒升到第22层后截断，左边一个框筒升到第49层后截止，中间一个框筒一直伸到57层，从而使整座建筑创造出一个宛如晶状体的立面效果。主楼的各层楼盖均采用现浇钢筋混凝土无梁楼盖。由于该大楼采用了十分有效的抗侧力体系和先进的施工方法，建筑材料耗用量较少，建筑造价甚低。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 65五、巨型框架结构五、巨型框架结构巨型结构体系的概念产生于60年代末。它由两级结构组成(又称超级结构体系),打破了以单独楼层作为基本结构单元的传

51、统体系格局，在一座建筑中由几个大型结构单元所组成的主结构与其它结构单元组成的次结构共同工作，从而获得更大的整体稳定性和更高的效能。其中的主结构是由巨型的构件（巨型柱和巨型梁）组成的简单而巨型的框架或桁架等结构，巨型构件的截面尺寸通常较普通高层建筑梁或柱的截面大很多，巨型梁通常采用平面或空间格构式桁架，截面高度达一层或数层楼层以上，间距为隔若干楼层设置一道；巨型柱则可以是巨大的实腹钢骨混凝十柱、空间格构式桁架或是筒体，截面高度常超过一个普通框架的柱距尺寸。这样形成的主结构组成了一种超常规的具有巨大抗侧力刚度及整体工作性能的大型结构，通常说的巨型框架可以形象地比喻为按比例放大的框架，将层数很多的超

52、高层建筑每隔数层分为一组，即所谓的次结构，可以方便灵活地布置在巨型框架的每个大层内，或支承于巨型梁上，或悬挂于巨型梁之下。设计中并不考虑次结构参与抵抗侧向力作用，只承受巨型梁间少数几层楼板上传来的竖向荷载作用并传递给巨型大梁。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 66back（1）深圳新华大厦35层的深圳新华大厦采用28.8mx28.8m的正方形平面，主体结构由钢筋混凝土芯筒和外圈巨型框架组成，为钢筋混凝土巨型框架筒体体系。芯筒平面为12mx9.7m的矩形，内设4道横隔墙和2道纵隔墙。楼层平面的外圈为钢筋混凝土巨型框架，平面四角的大截面双肢柱作为四边主框架的4根角柱。沿

53、楼房高度从下到上分别每隔3层、9层、10层设置预应力混凝土大截面梁与4根角柱一起构成主框架。在主框架的各层大梁之间设置310层楼高的较小截面次框架。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 67back（2）香港汇丰银行大楼有时为了增加在地震作用下结构的耗能，在主次结构之间增加耗能元件，或者将次结构做成悬挂结构。香港汇丰银行（ 地上43层，高178.8米，顶部可停直升飞机，还有几层观赏平台）就是次结构为悬挂体系的巨型框架结构典型工程。整个巨型框架结构由 8根钢管组合柱承重，每根组合柱由4根底部最大直径为1400mm的钢管组成,纵、横向桁架梁共有5层，每道桁架梁伸出柱外 1

54、0.8 m。楼面通过吊杆悬挂在这桁架大梁上。风荷载作用下的结构分析表明，在水平力作用下，结构的侧移曲线为剪切型变形，沿房屋纵向结构的基本周期为 4.5 S，第2、第 3扭转振型的周期分别为 3.7 S和 3.1s，比其它结构体系的自振周期稍长，表明其耗能能力颇佳，结构总用钢量为 25 000 t。餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 68（3）香港中国银行大楼该建筑建成于 1990年 5月。地面以上共 70层，高达 315米，屋顶天线的顶端标高为368 米。由美籍华人、国际著名建筑师贝聿铭设计建筑方案，罗伯逊公司完成结构设计。大厦平面为52mx52m的正方形，沿对角线

55、方向分成的四个三角形区域向上每隔若干层切去一个，直到44层以上保留四分之一，成为至屋顶的三角形，整体建筑以其多棱晶体形的独特造型而成为香港的亮丽风景线。大楼为钢-混凝土混合结构巨型桁架体系，由于充分发挥了两种材料的优势，互相取长补短，达到了减低用钢量和节约投资的效果。该工程总造价仅 128亿美元，用钢量约为 140 kg m，被誉为省钢的记录和新一代高层建筑的先驱。主体结构由沿正方形平面周边和对角线布置的8榀平面巨型钢桁架形成的空间支撑体系组成，具有以下特点：在体型上采用了束筒的手法，单元筒体断面为三角形，有利于减少风载和避免横向风振采用巨型空间桁架作为主要承重体系，由于桁架杆件受轴力，又没有

56、剪力滞后，结构效能高，用钢省，刚度大各巨型钢桁架交会于巨型钢骨混凝土立柱，落地的四角立柱底部截面最大达4.8mx4.1m，向上逐渐减小截面，其中埋置属于三个桁架平面的三根丁字型钢柱，这些钢柱是分离的，代替了传统的不同平面桁架杆件交汇于一个节点的做法，大大简化了制作和安装。用混凝土柱体现了充分利用混凝土抗压强度的思想，大量节约了钢材。正方形平面中心处的立柱由屋顶向下通到第25层结束而不落地。每13层设置一道水平桁架，将垂直荷载传给巨型桁架；水平荷载最后也都传到四角的巨型柱，并传至地下。此外，在巨型桁架平面内还设有若干吊杆，将楼层荷载通过巨型桁架斜杆传给角柱。因此，四角巨型柱承受了全部垂直和水平荷载，柱的轴向压力加上柱的自重，增强了巨型桁架的抗倾覆能力。香港中国银行大楼可谓现代巨型桁架结构体系的典范。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 69back餀PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 70（4）日本NEC办公大楼该建筑位于日本东京，地上43层，地下4层，屋顶间1层，高18O米。为了节约能源，同时也为了模拟自然环境，改善内部办公条件，该建筑在布局上有如下要求：在底层到13层之间设置内部大庭院13层到15层之间设置横贯整个房屋的具有3层楼高的大开口。一般结构体系均不能