高层建筑结构设计第2章课件

高层建筑结构设计（第二版）钱稼茹赵作周叶列平编著高层建筑结构设计（第二版）钱稼茹赵作周叶列平编著第2章结构体系2.1框架结构2.2剪力墙结构2.3框架-剪力墙结构2.4板柱-剪力墙结构2.5钢框架-支撑（延性墙板）结构2.6筒体结构2.7框架-核心筒结构2.8巨型结构2.9带转换层的结构2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高度比2.11变形缝设置2.12基础形式

第2章结构体系2.1框架结构图2-2北京长城饭店标准层平面图第2章结构体系2.1框架结构图2-1加州太平洋公园公寓(a)效果图;(b)标准层平面图图2-3长富宫标准层平面图由梁、柱组成的结构单元称为框架；全部竖向荷载和水平荷载由框架承担的结构体系，称为框架结构。图2-2北京长城饭店标准层平面图第2章结构体系2.1框2.1框架结构图2-4框架结构柱网布置举例图2-5框架在水平力作用下的水平位移曲线2.1框架结构图2-4框架结构柱网布置举例图2-5框架第2章结构体系2.2剪力墙结构用钢筋混凝土剪力墙承受竖向荷载和抵抗水平力的结构称为剪力墙结构。图2-6剪力墙结构的平面布置举例图2-7剪力墙的水平位移曲线图2-8剪力墙洞口布置(a)规则洞口的联肢剪力墙;(b)不规则的错洞墙第2章结构体系2.2剪力墙结构用钢筋混凝土剪力墙2.2剪力墙结构图2-9框支剪力墙的立面图图2-10底部大空间剪力墙结构的典型平面(a)首层平面;(b)标准层平面2.2剪力墙结构图2-9框支剪力墙的立面图图2-10底第2章结构体系2.3框架-剪力墙结构框架和剪力墙共同承受竖向荷载和水平力，就成为框架-剪力墙结构。图2-11北京饭店平面布置图第2章结构体系2.3框架-剪力墙结构框架和剪力墙2.3框架-剪力墙结构框架和剪力墙共同承受竖向荷载和水平力，就成为框架-剪力墙结构。图2-12上海宾馆平面布置图2.3框架-剪力墙结构框架和剪力墙共同承受竖向荷载2.3框架-剪力墙结构图2-13框架-剪力墙结构在水平力作用下协同工作剪力墙间距(m)(取较小值)表2-12.3框架-剪力墙结构图2-13框架-剪力墙结构在水平力第2章结构体系2.4板柱-剪力墙结构板柱结构是指钢筋混凝土无梁楼盖和柱组成的结构。图2-14典型中心支撑框架立面(a)单斜杆支撑;(b)十字交叉支撑;(c)人字形支撑;(d)V形支撑;(e)K形支撑图2-15典型偏心支撑框架立面

l—消能梁段2.5钢框架-支撑(延性墙板)结构图2-16屈曲约束支撑的典型构成(a)核心单元;(b)约束单元;(c)支撑构件

在钢框架中设置钢支撑斜杆，即为支撑框架；由钢框架和支撑框架共同承担竖向荷载和水平荷载的结构，称为钢框架-支撑结构。第2章结构体系2.4板柱-剪力墙结构板柱结构是指钢筋混凝2.5钢框架-支撑(延性墙板)结构用延性墙板代替钢支撑、嵌入钢框架即成为框架-延性墙板结构。图2-17带竖缝钢筋混凝土剪力墙图2-18北京京广中心主楼结构平面图和剖面图(a)平面图;(b)剖面图2.5钢框架-支撑(延性墙板)结构用延性墙板代替钢第2章结构体系2.6筒体结构2.6.1框筒结构框筒是由布置在建筑物周边的柱距小、梁截面高的密柱深梁框架组成。图2-19框筒结构的剪力滞后图2-20纽约世界贸易中心塔楼结构第2章结构体系2.6筒体结构框筒是由布置在建筑物第2章结构体系2.6筒体结构2.6.2桁架筒结构2.6.3筒中筒结构用稀柱、浅梁和巨型支撑斜杆组成桁架，布置在建筑物的周边，就形成了桁架筒结构。图2-21芝加哥汉考克大厦立面图图2-22北京国贸大厦一期结构平面图和剖面图(a)平面图;(b)剖面图用框筒作为外筒，将楼电梯间、管道竖井等服务设施集中在建筑平面的中心形成内筒，就成为筒中筒结构。第2章结构体系2.6筒体结构用稀柱、浅梁和巨型支第2章结构体系2.6筒体结构2.6.4束筒结构图2-23不同平面形状的束筒结构平面图两个或者两个以上框筒排列在一起，即为束筒结构。图2-24芝加哥西尔斯大厦(a)结构立面与平面;(b)侧向力作用下柱的轴力分布第2章结构体系2.6筒体结构图2-23不同平面形状的束第2章结构体系2.7框架-核心筒结构

加大外框筒的柱距，减小梁的高度，周边形成稀柱框架，在平面中心设置内筒，形成框架-核心筒结构。图2-25深圳地王大厦结构平面图及剖面图(a)结构平面图;(b)结构剖面图第2章结构体系2.7框架-核心筒结构加大外框筒的2.7框架-核心筒结构图2-26深圳赛格广场大厦结构平面图图2-27框架-核心筒结构的位移曲线和核心筒的倾覆力矩无加强层;(b)仅顶层为加强层;(c)顶层和中间某一层为加强层2.7框架-核心筒结构图2-26深圳赛格广场大厦结构平面2.7框架-核心筒结构图2-28石油双塔(a)第38层结构平面图;(b)水平伸臂构件立面图2.7框架-核心筒结构图2-28石油双塔第2章结构体系2.8巨型结构2.8.1巨型框架结构

巨型框架结构也称为主次框架结构，主框架为巨型框架，次框架为普通框架。图2-29日本东京市政厅大厦1号塔楼结构平面和剖面图(a)平面图;(b)剖面图第2章结构体系2.8巨型结构巨型框架结构也称为主2.8巨型结构2.8.1巨型框架结构

图2-30深圳亚洲大酒店结构平面和剖面图(a)平面图;(b)剖面图2.8巨型结构图2-30深圳亚洲大酒店结构平面和剖面图第2章结构体系2.8巨型结构2.8.2巨型空间桁架结构

图2-31香港中银大厦结构体系图(a)立体图;(b)楼层平面图;(c)配有钢骨的钢筋混凝土柱平面图整幢结构用巨柱、巨梁和巨型支撑等巨型杆件组成空间桁架，相邻立面的支撑交汇在角柱，形成巨型空间桁架结构。第2章结构体系2.8巨型结构图2-31香港中银大厦结构第2章结构体系2.8巨型结构2.8.3巨型框架(支撑框架)-核心筒-伸臂桁架结构

巨型框架(支撑框架)-核心筒-伸臂桁架结构是我国目前抗震设防房屋建筑可以达到最高的结构体系。图2-32深圳平安金融中心大厦结构平面图图2-33上海中心大厦结构平面图第2章结构体系2.8巨型结构巨型框架(支撑框架)第2章结构体系2.9带转换层的结构

图2-34带转换层的高层建筑结构剖面示意图竖向结构构件的转换：上部剪力墙转换为底部框架，其转换层称为托墙转换层；上部框筒(或周边框架)框架转换为底部稀柱框架(或巨型框架)，其转换层称为托柱转换层。转换层等效剪切刚度的计算：第2章结构体系2.9带转换层的结构图2-34带转换层的2.9带转换层的结构

2.9带转换层的结构2.9带转换层的结构

等效侧向刚度侧向刚度图2-36广州中信大厦

(a)转换层结构平面图;(b)典型层结构平面图;(c)结构剖面图图2-37转换层上、下等效侧向刚度计算模型(a)计算模型1——转换层及下部结构;(b)计算模型2——转换层上部结构2.9带转换层的结构等效侧向刚度侧向刚度图2-36广州中第2章结构体系2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽比2.10.1房屋建筑适用的最大高度

A级高度现浇钢筋混凝土房屋建筑的最大适用高度（m）表2-2B级高度现浇钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）表2-3第2章结构体系2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽比2.10.1房屋建筑适用的最大高度

民用钢结构房屋建筑的最大适用高度(m)表2-4混合结构房屋建筑的最大适用高度(m)表2-52.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽比民用钢结构房屋第2章结构体系2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽比2.10.2房屋建筑适用的高宽比

现浇钢筋混凝土房屋建筑结构适用的高宽比表2-6民用钢结构房屋建筑适用的高宽比表2-7混合结构房屋建筑适用的高宽比表2-8第2章结构体系2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽第2章结构体系2.11变形缝设置

2.11.1防震缝

在地震作用下，特别不规则结构的薄弱部位容易造成震害，可以用防震缝将其划分为若干独立的抗震单元，使各个结构单元成为规则结构。2.11.2伸缩缝为了避免收缩裂缝和温度裂缝，房屋建筑可以设置伸缩缝。工程中采取以下措施，可避免设置伸缩缝：（1）设后浇带；（2）顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化较大的部位提高配筋率；（3）顶层采取隔热措施；（4）高层建筑可在顶部设置双墙或双柱，做局部伸缩缝；（5）采用收缩小的水泥；（6）提高每层楼板的构造配筋率或采用部分预应力结构。图2-38后浇带构造(a)钢筋直通;(b)钢筋加弯第2章结构体系2.11变形缝设置在地震作用下，特第2章结构体系2.11变形缝设置

2.11.3沉降缝

采用沉降缝将裙房和主体结构从顶层到基础全部断开，使各部分自由沉降，避免由沉降差引起裂缝或破坏。在地基条件许可的时候，通过采取措施减小沉降差，可以不设沉降缝，把主体结构和裙房的基础做成整体：(1)当压缩性很小的土质不太深时，可以利用天然基础，把主体结构和裙房放在一个刚度很大的整体基础上；土质不好时，可以用桩基础将重量传到压缩性小的土层中。(2)当土质比较好，且房屋的沉降能在施工期间完成时，可以在施工时设置后浇带，将主体结构与裙房从基础到房顶暂时断开，待主体结构施工完毕，且大部分沉降完成后，再浇筑后浇带的混凝土，将结构连成整体。设计基础时，要考虑两个阶段的不同受力状态，分别验算。(3)裙房面积不大时，可以从主体结构的箱形基础上悬挑基础梁，承受裙房的重量。第2章结构体系2.11变形缝设置采用沉降缝将裙房第2章结构体系2.12基础形式

图2-39多层建筑结构基础(a)单柱基础及拉梁;(b)交叉式条形基础;(c)A-A;(d)弹性地基梁;(e)刚性基础第2章结构体系2.12基础形式图2-39多层建筑结构基2.12基础形式图2-40高层建筑结构基础(a)箱形基础;(b)筏形基础;(c)桩基础2.12基础形式图2-40高层建筑结构基础ThanksThanks高层建筑结构设计（第二版）钱稼茹赵作周叶列平编著高层建筑结构设计（第二版）钱稼茹赵作周叶列平编著第2章结构体系2.1框架结构2.2剪力墙结构2.3框架-剪力墙结构2.4板柱-剪力墙结构2.5钢框架-支撑（延性墙板）结构2.6筒体结构2.7框架-核心筒结构2.8巨型结构2.9带转换层的结构2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高度比2.11变形缝设置2.12基础形式

第2章结构体系2.1框架结构图2-2北京长城饭店标准层平面图第2章结构体系2.1框架结构图2-1加州太平洋公园公寓(a)效果图;(b)标准层平面图图2-3长富宫标准层平面图由梁、柱组成的结构单元称为框架；全部竖向荷载和水平荷载由框架承担的结构体系，称为框架结构。图2-2北京长城饭店标准层平面图第2章结构体系2.1框2.1框架结构图2-4框架结构柱网布置举例图2-5框架在水平力作用下的水平位移曲线2.1框架结构图2-4框架结构柱网布置举例图2-5框架第2章结构体系2.2剪力墙结构用钢筋混凝土剪力墙承受竖向荷载和抵抗水平力的结构称为剪力墙结构。图2-6剪力墙结构的平面布置举例图2-7剪力墙的水平位移曲线图2-8剪力墙洞口布置(a)规则洞口的联肢剪力墙;(b)不规则的错洞墙第2章结构体系2.2剪力墙结构用钢筋混凝土剪力墙2.2剪力墙结构图2-9框支剪力墙的立面图图2-10底部大空间剪力墙结构的典型平面(a)首层平面;(b)标准层平面2.2剪力墙结构图2-9框支剪力墙的立面图图2-10底第2章结构体系2.3框架-剪力墙结构框架和剪力墙共同承受竖向荷载和水平力，就成为框架-剪力墙结构。图2-11北京饭店平面布置图第2章结构体系2.3框架-剪力墙结构框架和剪力墙2.3框架-剪力墙结构框架和剪力墙共同承受竖向荷载和水平力，就成为框架-剪力墙结构。图2-12上海宾馆平面布置图2.3框架-剪力墙结构框架和剪力墙共同承受竖向荷载2.3框架-剪力墙结构图2-13框架-剪力墙结构在水平力作用下协同工作剪力墙间距(m)(取较小值)表2-12.3框架-剪力墙结构图2-13框架-剪力墙结构在水平力第2章结构体系2.4板柱-剪力墙结构板柱结构是指钢筋混凝土无梁楼盖和柱组成的结构。图2-14典型中心支撑框架立面(a)单斜杆支撑;(b)十字交叉支撑;(c)人字形支撑;(d)V形支撑;(e)K形支撑图2-15典型偏心支撑框架立面

l—消能梁段2.5钢框架-支撑(延性墙板)结构图2-16屈曲约束支撑的典型构成(a)核心单元;(b)约束单元;(c)支撑构件

在钢框架中设置钢支撑斜杆，即为支撑框架；由钢框架和支撑框架共同承担竖向荷载和水平荷载的结构，称为钢框架-支撑结构。第2章结构体系2.4板柱-剪力墙结构板柱结构是指钢筋混凝2.5钢框架-支撑(延性墙板)结构用延性墙板代替钢支撑、嵌入钢框架即成为框架-延性墙板结构。图2-17带竖缝钢筋混凝土剪力墙图2-18北京京广中心主楼结构平面图和剖面图(a)平面图;(b)剖面图2.5钢框架-支撑(延性墙板)结构用延性墙板代替钢第2章结构体系2.6筒体结构2.6.1框筒结构框筒是由布置在建筑物周边的柱距小、梁截面高的密柱深梁框架组成。图2-19框筒结构的剪力滞后图2-20纽约世界贸易中心塔楼结构第2章结构体系2.6筒体结构框筒是由布置在建筑物第2章结构体系2.6筒体结构2.6.2桁架筒结构2.6.3筒中筒结构用稀柱、浅梁和巨型支撑斜杆组成桁架，布置在建筑物的周边，就形成了桁架筒结构。图2-21芝加哥汉考克大厦立面图图2-22北京国贸大厦一期结构平面图和剖面图(a)平面图;(b)剖面图用框筒作为外筒，将楼电梯间、管道竖井等服务设施集中在建筑平面的中心形成内筒，就成为筒中筒结构。第2章结构体系2.6筒体结构用稀柱、浅梁和巨型支第2章结构体系2.6筒体结构2.6.4束筒结构图2-23不同平面形状的束筒结构平面图两个或者两个以上框筒排列在一起，即为束筒结构。图2-24芝加哥西尔斯大厦(a)结构立面与平面;(b)侧向力作用下柱的轴力分布第2章结构体系2.6筒体结构图2-23不同平面形状的束第2章结构体系2.7框架-核心筒结构

加大外框筒的柱距，减小梁的高度，周边形成稀柱框架，在平面中心设置内筒，形成框架-核心筒结构。图2-25深圳地王大厦结构平面图及剖面图(a)结构平面图;(b)结构剖面图第2章结构体系2.7框架-核心筒结构加大外框筒的2.7框架-核心筒结构图2-26深圳赛格广场大厦结构平面图图2-27框架-核心筒结构的位移曲线和核心筒的倾覆力矩无加强层;(b)仅顶层为加强层;(c)顶层和中间某一层为加强层2.7框架-核心筒结构图2-26深圳赛格广场大厦结构平面2.7框架-核心筒结构图2-28石油双塔(a)第38层结构平面图;(b)水平伸臂构件立面图2.7框架-核心筒结构图2-28石油双塔第2章结构体系2.8巨型结构2.8.1巨型框架结构

巨型框架结构也称为主次框架结构，主框架为巨型框架，次框架为普通框架。图2-29日本东京市政厅大厦1号塔楼结构平面和剖面图(a)平面图;(b)剖面图第2章结构体系2.8巨型结构巨型框架结构也称为主2.8巨型结构2.8.1巨型框架结构

图2-30深圳亚洲大酒店结构平面和剖面图(a)平面图;(b)剖面图2.8巨型结构图2-30深圳亚洲大酒店结构平面和剖面图第2章结构体系2.8巨型结构2.8.2巨型空间桁架结构

图2-31香港中银大厦结构体系图(a)立体图;(b)楼层平面图;(c)配有钢骨的钢筋混凝土柱平面图整幢结构用巨柱、巨梁和巨型支撑等巨型杆件组成空间桁架，相邻立面的支撑交汇在角柱，形成巨型空间桁架结构。第2章结构体系2.8巨型结构图2-31香港中银大厦结构第2章结构体系2.8巨型结构2.8.3巨型框架(支撑框架)-核心筒-伸臂桁架结构

巨型框架(支撑框架)-核心筒-伸臂桁架结构是我国目前抗震设防房屋建筑可以达到最高的结构体系。图2-32深圳平安金融中心大厦结构平面图图2-33上海中心大厦结构平面图第2章结构体系2.8巨型结构巨型框架(支撑框架)第2章结构体系2.9带转换层的结构

图2-34带转换层的高层建筑结构剖面示意图竖向结构构件的转换：上部剪力墙转换为底部框架，其转换层称为托墙转换层；上部框筒(或周边框架)框架转换为底部稀柱框架(或巨型框架)，其转换层称为托柱转换层。转换层等效剪切刚度的计算：第2章结构体系2.9带转换层的结构图2-34带转换层的2.9带转换层的结构

2.9带转换层的结构2.9带转换层的结构

等效侧向刚度侧向刚度图2-36广州中信大厦

(a)转换层结构平面图;(b)典型层结构平面图;(c)结构剖面图图2-37转换层上、下等效侧向刚度计算模型(a)计算模型1——转换层及下部结构;(b)计算模型2——转换层上部结构2.9带转换层的结构等效侧向刚度侧向刚度图2-36广州中第2章结构体系2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽比2.10.1房屋建筑适用的最大高度

A级高度现浇钢筋混凝土房屋建筑的最大适用高度（m）表2-2B级高度现浇钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）表2-3第2章结构体系2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽比2.10.1房屋建筑适用的最大高度

民用钢结构房屋建筑的最大适用高度(m)表2-4混合结构房屋建筑的最大适用高度(m)表2-52.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽比民用钢结构房屋第2章结构体系2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽比2.10.2房屋建筑适用的高宽比

现浇钢筋混凝土房屋建筑结构适用的高宽比表2-6民用钢结构房屋建筑适用的高宽比表2-7混合结构房屋建筑适用的高宽比表2-8第2章结构体系2.10房屋建筑适用的最大高度及适用的高宽第2章结构体系