《混凝土结构设计》-(中文电子课件)第3章整体建筑物受力和变形特性

第3章整体建筑物受力和变形性能

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2第3章整体建筑物受力和变形性能3.1结构整体分析方法3.2荷载估算3.3高宽比与抗倾覆3.4承载能力和刚度3.5复杂结构的分解3.6方案比较Page

33.1结构整体分析方法第3章整体建筑物受力和变形性能Page

43.1结构整体分析方法1结构整体分析模型2结构整体分析方法3计算例题4横向作用问题Page

53.1结构整体分析方法1.结构整体分析模型方案设计应着重考虑组成结构的各分体系之间的相互关系。在方案设计阶段，可以把整个建筑物假定为一个整体，分析整个结构的受力和变形特性，找到技术合理、经济指标较好的结构方案。建筑物是固定并支承在地基上的具有一定刚度和质量的整体，它必须承受竖向荷载，抵抗风和地震作用，并将其传递给基础，再传递到地基。因此，对建筑物进行设计时，必须搞清楚两个关系：2）所选择的结构体系的作用力与地基土的承载力之间的相互关系。1）整体结构的荷载—抗力关系；Page

63.1结构整体分析方法1.结构整体分析模型风荷载或地震作用等横向作用力对结构产生横向剪力V和倾覆弯矩M，则要求结构有一定的横向承载力和刚度来抵抗横向作用力F。基础将承受上部结构传来的压力N、剪力V和倾覆弯矩M并将其传给地基，地基将承受所有上部传来的压力N、剪力V和倾覆弯矩M以及基础的自重。图3-1结构整体分析模型上部结构的自重G和竖向活荷载Q向下作用在结构上并传递至基础，要求结构物具有一定的竖向承载力和刚度抵抗竖向作用力。3.1结构整体分析方法对结构进行整体分析的基本要求为：1.结构整体分析模型在初步设计阶段，结构分析可简化地用基本的静力学方法完成。（2）在各种荷载效应组合作用下，满足基础和地基的承载力和稳定性要求。（1）在各种荷载效应组合作用下，满足上部结构本身的承载力、刚度和稳定性要求；Page

73.1结构整体分析方法2.结构整体分析方法结构上的荷载总是按最短、最流畅的几何路径由荷载作用点传递到基础。同理，基础也按这些构件在基础表面的分布形式，将基础反力反传给结构，并构成结构自身的平衡。当结构底层构件的平面布置发生变化时，基础反力也将发生分布形式和反力大小的变化，从而使上部结构的受力和变形也随之发生变化。图3-1结构整体分析模型Page

83.1结构整体分析方法2.结构整体分析方法对支承平面构件的合理布置是结构在初步设计阶段必须着重关注的要点。荷载引起的基础反力形状与上部结构的构件布置以及基础形式有关，可以是线状或点状。基础反力所产生的支承线和支承点所形成的平面称为支承平面。这就提出了如何合理地布置结构底层的结构构件，使支承平面趋于更加合理的设计概念。图3-1结构整体分析模型支承平面确定后，可以初步粗略地计算各结构构件所承载的荷载值。Page

93.1结构整体分析方法2.结构整体分析方法结构在竖向荷载作用下，可以假定各个柱或墙所承担的竖向荷载按其所从属的楼（屋）面面积来分配。(1)竖向荷载作用下结构构件荷载估算如图3-2所示，图中虚线围成的楼板面积即为柱或墙的分摊面积。柱网结构平面布置柱与墙组合的平面布置筒体结构Page

10图3-23.1结构整体分析方法2.结构整体分析方法假定结构在横向荷载作用下，各柱或墙的轴向抗力大小与其离中和线的距离成线性正比关系。(2)横向荷载作用下结构构件荷载估算由此可以估算横向作用力F产生的倾覆弯矩M引起的各柱的抵抗轴力Ni值，如图3-3所示。在初步设计阶段一般仅验算结构弱轴方向引起的柱或墙的抵抗轴力，强轴方向不必验算。图3-3横向风荷载作用下各构件受力分析Page

113.1结构整体分析方法3.计算例题下面通过例题说明如何计算结构底层柱的轴向力。得到底层柱的轴向力后，进一步估算这些主要受力构件的几何尺寸，从而估算建筑结构造价。如图3-4a所示，是一个平面为24m×18.6m的12层矩形建筑，总高度36m，假设每层作用有10kN/m2的竖向均布荷载（包括恒载和活载），试估算各柱所受到的荷载。

b)图3-4竖向荷载作用下计算柱轴力示意图a)楼层示意

b)柱布置图a)[例题3-1]Page

123.1结构整体分析方法3.计算例题[解]基底单位面积承受的竖向荷载为：q=10kN/m2×12=120kN/m2按如图3-2所示方法计算每个柱子所分担的楼面面积，则：D柱承受的竖向荷载为：q×[6m×(8.1m+2.4m)/2]=3780kNA柱承受的竖向荷载为：q×(3m×8.1m/2)=1458kNB柱承受的竖向荷载为：q×(6m×8.1m/2)=2916kNC柱承受的竖向荷载为：q×[3m×(8.1m+2.4m)/2]=1890kN这里仅说明了每个柱子所承担的竖向荷载是按所承担的楼面面积来分配的原则。（注意，在做楼盖的具体设计以后，实际的荷载分配网格与此处的网格会有所差别）Page

133.1结构整体分析方法3.计算例题[例题3-2]如图3-4所示建筑物受到风的作用，设计风荷载假定为1kN/m2且沿建筑物高度为均匀布置，试估算各柱所受到的轴向力。图3-4竖向荷载作用下计算柱轴力示意图

[解]如图3-3所示，风荷载合力为F=1kN/m2×36m×18.6m=669.6kN，合力作用点距离地面为h=18m。各柱的轴向抗力按其支承平面中和线的距离成正比线性增加，计算过程如下：图3-3横向风荷载作用下各构件受力分析Page

143.1结构整体分析方法3.计算例题风荷载引起的倾覆力矩：则由于可得对于建筑物体型变化、楼层变化和荷载变化的不同场合，本方法的计算原则均可以应用。思考：若将本例中第2、4两列柱外移2m，即将柱距改成4m、8m、8m、4m，按照上述计算方法可以得到，N5=-N1=83.7kN，N4=-N2=62.775kN，试问可得到什么结论？Page

153.1结构整体分析方法3.计算例题在支承平面总尺寸没有改变的情况下，将柱子外移可以使柱子在水平荷载作用下的最大轴力减小，这是因为柱子外移使整体建筑物刚度提高了，从而改变了整体建筑物的承载能力。即在支承平面总尺寸没有改变的情况下，将结构构件外移可以提高整体建筑物的刚度，可以提高整体建筑物的承载能力。Page

16要做好一件事情，有时可从些小处去着手，可能会收到意想不到的效果。当然，要取得良好的效果，需要宽旷的理论功底和扎实的理论知识。如上述，只移动了柱子的位置，可以提高整体建筑物的高度和承载能力，还能提高经济性。3.1结构整体分析方法4.横向作用问题建筑物上横向作用风荷载水平地震作用建筑物上横向作用对建筑物的影响：引起倾覆引起扭转Page

173.1结构整体分析方法4.横向作用问题这些水平力的合力F并不是直接作用在支承平面上，它由水平抵抗剪力V=-F，经过一段称为倾覆力臂的距离h后才传到支承平面，因此产生了倾覆力矩M=Fh。为了平衡这个倾覆力矩，基础反力的合力-G必然与恒载合力G之间形成偏心距e，使Fh=（-G）e。1）倾覆问题图3-5横向作用力引起的倾覆力矩和偏心Page

183.1结构整体分析方法支承平面布置形式对抗倾覆是非常重要的，当倾覆稳定性由建筑物自重保证时，对于对称建筑的偏心距一般是不能超过B/2的，通常是控制在B/4或B/6以内，其中B为支承平面水平荷载作用方向上的宽度。房屋高度越高，横向作用引起的倾覆力矩就越大；横向作用方向宽度越小，荷载反力的合力与荷载合力之间的偏心距e值越小，则抗倾覆力矩就越小，也即抵抗倾覆的能力越小。因此，在由风或地震作用引起的横向荷载作用下，细而高的建筑抗倾覆的设计问题要比粗而短的建筑更为突出。4.横向作用问题结论：Page

193.1结构整体分析方法4.横向作用问题还应当注意到，当上部结构竖向荷载合力中心与基础引起的反力中心不重合时也会引起倾覆，如图3-6所示。图3-6房屋质量重心与支承面形心不重合形成恒载倾覆力矩由于建筑立面不对称产生偏心支承体系合力中心与房屋重心轴不重合产生偏心此种情况引起的倾覆方向与横向作用引起的倾覆方向一致时，情况就会变得非常严重，可能会引起结构物倾覆倒塌。Page

203.1结构整体分析方法4.横向作用问题当水平荷载合力与抵抗剪力的合力之间在水平面内存在偏心时，水平荷载在水平面内会产生扭矩T，使建筑物发生扭转。图3-7水平荷载合力和抵抗剪力不重合时要求结构抗扭上部结构不对称，支承平面对称上部结构对称，支承平面不对称反之，如果水平荷载合力对称于支承平面，则没有扭转2）扭转问题Page

213.1结构整体分析方法4.横向作用问题减轻扭转的方法：因为通常假设抵抗剪力的分布是随柱或墙的布置而变化的，因此可以通过合理布置支承平面，使支承平面产生的抵抗剪力的合力中心与水平荷载的合力中心尽量重合可以减轻扭转影响。Page

22可见，要设计出安全、合理的建筑，必须小心谨慎、仔细认真，要全盘考虑，否则可能会出现倾覆、扭转的情况。平常做事、做人也一样。3.2荷载估算荷载估算的重要性：荷载估算的准确性直接影响结构设计的安全性和经济性。本节将讨论如何合理选择可能的设计荷载。荷载估算不足会使结构处于不安全状态，估算过大，则会导致结构的造价过高。Page

233.2荷载估算荷载估算的内容：在结构方案设计阶段，需要估算的主要荷载有竖向荷载（结构自重和竖向活荷载）、风荷载和地震作用。本节仅介绍荷载的简化估算方法，更准确的荷载选取可参照《建筑结构荷载规范》（GB50009）1竖向荷载2地震作用3风荷载Page

243.2荷载估算1.竖向荷载在方案设计阶段，可以根据设计经验和结构使用的材料近似地取结构自重的等效荷载为：钢结构3.0～6.0kN/m2木结构2.0～3.0kN/m2钢筋混凝土结构5.0～9.0kN/m2预应力混凝土结构4.0～8.0kN/m2竖向活荷载可按《建筑结构荷载规范》取用。这里仅介绍竖向恒荷载（自重）的估算方法。结构自重的估算可以根据材料的密度和结构构件可能的尺寸进行估算，并将墙体和柱的集中自重等效为均布荷载，如住宅建筑中墙体的面积可以估算为2～3倍的室内建筑面积，商业建筑中墙体面积可以估算为1～2倍室内建筑面积。Page

253.2荷载估算2.地震作用影响地震作用的大小的因素：(1)地震作用一般估算由于结构的地震作用力与结构的质量成正比，简化计算时可以用结构总重量G的百分数来估算其大小。要准确地计算结构的地震作用力是非常复杂和困难的。在方案设计阶段，由于结构构件尺寸还未确定，无法精确分析结构的地震动反应，一般可以采用简化计算。结构所处的地震区设防烈度、场地土类别、结构质量和结构自振周期等Page

263.2荷载估算2.地震作用(1)地震作用一般估算计算结构总重G时，当结构简化为单质点时，取总重力荷载代表值；当结构简化为多质点时，应取85%的总重力荷载代表值。在方案设计阶段，计算中可以应用如下的简化方法估算地震作用力Feq：七度抗震烈度设防标准：

Feq=0.1G(3-1)八度抗震烈度设防标准：

Feq=0.2G(3-2)Page

273.2荷载估算2.地震作用(1)地震作用一般估算历次地震表明，横向地震力常常是结构破坏的主要原因，因此，在高层建筑结构的方案设计阶段，对于一般结构物，可以不计竖向地震力而仅考虑横向地震力。在方案设计阶段可以简化地认为地震沿结构高度呈倒三角形分布。1）估算重力荷载代表值；2）按底部剪力法计算各楼层的水平地震力，据此就可确定总地震荷载Feq的大小和作用位置。横向地震作用计算步骤：Page

28竖向地震作用估算3.2荷载估算2.地震作用(1)地震作用一般估算计算方法与横向地震作用力估算方法相似，也是按结构的总重力荷载代表值的10%～20%取值，按式3-1和式3-2计算，只是结构的地震作用方向为竖向。需要估算竖向地震作用的建筑：大跨或空间结构，原因是这些结构在竖向的刚度较弱，结构在地震作用下常会发生竖向振动。Page

293.2荷载估算2.地震作用(3)建筑形式的影响总地震力FEq的大小以及它的倾覆力臂都取决于该建筑由顶部到底部的质量分布。通常，顶部质量的惯性作用最大，在地面或地面以下的质量，惯性作用为零。对于两个不同的建筑形式，总地震力值相同，但它们的分布和倾覆力矩则可能不同。以如图3-8所示两个立面面积相同的长方体和正锥体为例进行说明。Page

303.2荷载估算2.地震作用(3)建筑形式的影响二者的倾覆弯矩大约相差3.3倍图3-8高度相同形式不同的地震作用力和力臂的比较长方体体型正锥体体型长方体体型的质量分布正锥体体型的质量分布长方体体型的地震作用力合力和力臂正锥体体型的地震作用力合力和力臂Page

313.2荷载估算3.风荷载在方案设计中，可简化取结构所承受的风荷载为作用在结构迎风面和背风面上所受到的风荷载标准值之和。风荷载是结构所承受的主要横向荷载之一。风荷载的分布与建筑物表面积分布有关，相应的倾覆力矩也与荷载分布有关，对于两个不同的建筑形式，总风力值可能相等，但它们的分布和倾覆力矩则可能不同。风载的标准值同当地的基本风压有关，一般情况下，基本风压可按《建筑结构荷载规范》的全国基本风压图查得，对风荷载比较敏感的高层建筑，应将基本风压乘以1.10的系数予以提高。Page

323.2荷载估算3.风荷载在方案设计阶段可以用基本风压估算得到风荷载的标准值。对重要的结构需要进行风洞试验模拟结构实际的受风环境以确定准确的风压分布和体型系数等参数。下面用一个例题说明风荷载的估算方法。[例题3-3]某市区10层建筑，楼高30米，平面布置如图3-9所示，图3-9风荷载体型和风压分布a)体型系数和主风方向；b)风压分布地面粗糙程度按C类考虑。试估算风荷载引起的该建筑的基底倾覆弯矩和基底剪力。Page

333.2荷载估算3.风荷载图3-9风荷载体型和风压分布a)体型系数和主风方向；b)风压分布[解]查《建筑结构荷载规范》得到，建筑物所在地区的基本风压值W0=0.5kN/m2，风荷载的体型系数μs如图3-9a所示，风压高度变化系数建筑物顶面处μz1=0.88，地面处μz2=0.65。建筑物受到的风压标准值为Wk1和Wk2。则风荷载沿建筑高度的风荷载为Page

343.2荷载估算则：结构基底剪力：结构基底风荷载倾覆弯矩图3-9风荷载体型和风压分布a)体型系数和主风方向；b)风压分布Page

35将梯形风荷载分解成一个三角形风荷载和一个矩形风荷载，矩形风荷载的合力为F1=456.3kN，作用在建筑物的高度中点，即力臂h1=15m；三角形风荷载的合力为F2=80.73kN，作用点离建筑物底部2/3即20米处，即力臂h2=20m，3.3高宽比与抗倾覆图3-10倾覆力矩必须由竖向支承力形成的力偶抵抗假定结构沿高度是均匀的，则结构的竖向荷载作用在结构的形心上，如图3-10所示。它直接影响着结构的抗倾覆总体稳定性，因此是结构方案设计中必须考虑的主要问题之一。结构高宽比：是指建筑物的高度H与倾覆方向（即水平力作用方向）支承体系的总宽度B之比。作用：总体稳定性的基本原则：是刚体平衡条件下面以双列柱为例来说明高宽比与抗倾覆的关系。Page

363.3高宽比与抗倾覆建筑物在横向水平力F作用下，在建筑物底部会产生倾覆力矩M=Fh，其中h为倾覆力臂。此时，双列柱中，离横向水平力F较近一侧柱列受拉，而另一侧柱列受压，组成抗倾覆力矩来平衡倾覆力矩M，由力的平衡条件并整理后可得：c：倾覆力臂系数c=h/Hd:底柱间距其中总水平力F和倾覆力臂系数c是由建筑物的形式决定的。图3-10倾覆力矩必须由竖向支承力形成的力偶抵抗从上式可以看出，若横向水平力F以及它的倾覆力臂系数c确定的话，d越大，则R变得越小。Page

373.3高宽比与抗倾覆若结构的竖向荷载总重量为G，则右柱和左柱内的反力为设计时一般要求结构竖向构件不出现受拉，即R左≥0，这称为结构的基底平衡设计条件，此时，可以得到：如果竖向荷载G与建筑物形心不重合，即存在一个偏心距e，则：图3-10倾覆力矩必须由竖向支承力形成的力偶抵抗Page

383.3高宽比与抗倾覆高宽比随着结构竖向荷载G增大而增大，随着横向水平力F和倾覆力臂系数c增大而减小，即对于确定高度的建筑物，竖向荷载越大，则高宽比就可越大，也即柱距d就可小一些；横向水平力F和力臂系数c越大，则要求高宽比要小一些，也即柱距d就要大。另外，竖向荷载偏心距e对高宽比影响也很多，偏心距e越大，竖向荷载G产生的倾覆力矩Ge越大，则要求高宽比越小，也即柱距d越大。由此可见，影响高宽比的主要因数是建筑形式，在设计中应尽量避免出现较大的偏心距。从上述可以得到结论：Page

393.4承载力和刚度承载力是指结构体系能承受荷载而不破坏的一种能力。轴向变形是竖向荷载作用引起建筑物均匀缩短或压缩的结果。如图3-11a所示。

图3-11结构体系的轴向和弯曲刚度控制总变形a)恒载产生的轴向变形；b)水平荷载产生的弯曲变形a)b)对于一幢建筑物在荷载作用下的整体设计要求是：既不能发生倒塌破坏，也不应出现过大变形。刚度则是指结构体系具有能够限制荷载作用下变形的能力。建筑物在荷载作用下的变形：轴线变形和弯曲变形Page

403.4承载力和刚度轴向变形缩短量弹性模量水平截面积建筑物高度结论：轴向刚度与弹性模量E和截面面积A成正比，弹性模量愈低，截面面积愈小，在一定荷载作用下的变形就愈大。材料的数量和弹性模量都是轴向刚度的影响参数。Page

413.4承载力和刚度弯曲变形，如图3-11b弯曲变形大小还与结构高度有关，结构高度越大，承受的水平力就越大，其它条件相同时，结构的水平位移就越大。结构高度相同时，横截面的惯性矩越小，则结构的水平位移也就越大。水平荷载产生的弯曲变形的大小与结构本身的抗弯刚度EI有关，即弯曲变形的大小与建筑物的形状，受力方向宽度和材料性质有关；

图3-11结构体系的轴向和弯曲刚度控制总变形a)恒载产生的轴向变形；b)水平荷载产生的弯曲变形a)b)Page

423.4承载力和刚度由于惯性矩的大小与支承平面的形状和受力方向的宽度有关，因此，在给定高度和截面面积的情况下，我们可以通过改变支承平面的布置来获得较大的横向刚度，使建筑物的横向变形控制在人们可以接受的范围以内。因为，高层建筑承受巨大的横向风荷载或地震作用，在高度大、自身横向刚度相对较小的情况下，高层建筑极易产生过大的横向位移，影响其使用乃至破坏。这个变形问题是建筑结构设计尤其是高层建筑结构设计中最敏感的问题.Page

433.4承载力和刚度但应当注意建筑物平面形状和受力方向宽度都是几何因素，它们将决定材料的利用程度。如图3-12所示，在横向水平荷载F作用下，具有相同截面面积，但截面布置不同时，它们的惯性矩也不同，则承载力和刚度也不同。从材料力学中可以获知，横截面上各个构件对结构总体惯性矩的贡献是与其距截面中和轴距离的平方成正比的，在结构横截面上每移动一个构件的位置，都对结构总体的截面惯性矩产生影响。若某构件原距离截面中和轴为d1，移动后的构件距离截面中和轴为d2，则此构件移动后对截面惯性矩的影响为(d2/d1)2。虽然，材料种类即材料的弹性模量也是十分重要的，因为在给定荷载—弯矩、材料数量和支承平面布置的情况下，弹性模量越高，转动变形就越小，但其影响程度是线性的，相对较小。Page

443.4承载力和刚度如图3-12a所示，为一1m×3m的矩形截面柱，水平力F沿x轴方向作用时的惯性矩I为：如图3-12b所示，将如图3-12a所示的水平力F改成沿y轴方向作用，此时惯性矩I为a)b)c)d)图3-12不同截面布置对结构力学性能的影响将如图3-12a所示的3m2面积的柱挤压成3块0.25m宽、4m长的板，把它们组合并连接成如图3-12c所示的工字形截面，则水平荷载F沿y轴作用时的惯性矩为：Page

453.4承载力和刚度a)b)c)d)图3-12不同截面布置对结构力学性能的影响将如图3-12c所示的水平荷载F改成沿x轴方向作用时，就变成了如图3-12d所示的情况，此时的惯性矩为：通过以上计算可以发现，不同的截面布置，惯性矩可约相差41.5倍之多，在其它条件相同情况下，它们的变形也约相差41.5倍之多。Page

463.4承载力和刚度结构支承平面不仅影响结构的刚度，而且在很大程度上影响结构的承载力。

a)b)图3-13工字形截面的受力方向对承载力和刚度的影响a)受力方向与翼缘垂直；b)受力方向与翼缘平行如图3-13所示，为一工字形柱，在相同荷载F作用下，由于柱子布置的位置不同，柱子底部截面上的反力分布和支承能力也不同。如图3-13a所示，工字形柱的两侧翼缘受拉或受压、腹板在中性轴两侧应力分布为三角形的情况，根据力的平衡条件，可以得到其应力值σa。Page

473.4承载力和刚度则应力值

a)b)图3-13工字形截面的受力方向对承载力和刚度的影响a)受力方向与翼缘垂直；b)受力方向与翼缘平行如图3-13b所示，工字形柱的两侧翼缘应力分布为三角形，腹板处于中和轴上受力为零，同样可得当其应力值σb:Page

483.4承载力和刚度

a)b)图3-13工字形截面的受力方向对承载力和刚度的影响a)受力方向与翼缘垂直；b)受力方向与翼缘平行则应力值若b=h，则即对于对称工字形截面而言，当外荷载F相同，采用同种材料时，两种截面布置应力分布不同，最大应力相差3.5倍Page

493.4承载力和刚度同时，图3-13a所示的截面惯性矩为Ia，假定翼缘和腹板的厚度t较小，则它是图3-13b所示截面惯性矩Ib的6.5倍，即Ia=6.5Ib当h=2b时，即两种截面布置的最大应力相差八倍，此时Ia=28Ib。1）结构的支承平面不仅影响结构的刚度，而且在很大程度上影响了基底的反力分布和支承能力，因此它对基础设计也具有极大的影响。通过上述分析可得到如下结论：2）增加受力方向高度不仅能改变抗弯力臂的长度，同时也改变了单位转动变形下总的抗力大小。Page

503.4承载力和刚度对结构总体方案设计的启示：应在满足结构使用要求的情况下，合理地安排支承平面上的结构构件及其布置，尽可能通过增大结构体系受力方向高度，并使截面布置尽量远离中和轴，使结构具有较好的承载力和刚度；而不应通过增加材料数量或种类来提高其承载力和刚度。Page

51承载力和变形是房屋设计的两个重要问题。提高房屋的承载力和变形能力，绝不是先考虑提高材料的使用量，而是应该先从建筑形式和支撑平面上去考虑。做人、做事也一样，如需要一定数量的人员去做好某件事情，我们应从实际出发，进行充分的调查和研究，对事情的本质有充分的认识的情况下，经过认真合理的组织，充分挖掘潜力，从而在不增加人员数量的情况下保质保量地完成任务。3.5复杂结构的分解复杂结构形式的分析方法：接合面部位是方案设计中的关键部位，因为各组成单元之间的接合面将决定该方案是否真正成为整体。分析重点应集中在设计方案的总体性能，以及各个单元间的接合面上。对于复杂结构形式，可通过将主要部分拆开处理的方式来应用整体分析概念。Page

523.5复杂结构的分解可以将A、B子结构作为独立结构考虑，如图3-14b所示，对于C、D子结构可以在它们的接合面处分拆，C子结构的顶面就成了D子结构的支承平面，也即D子结构在C子结构的顶面所产生的竖向轴力、剪力和倾覆弯矩将传递给C子结构，再由C子结构传递到基础，最后传递到地基。a)b)图3-14复杂结构的分解a)总方案设计；b)结构分解A、B子结构高度较小、重量也较小，而上下叠在一起的C、D子结构高度较高、重量较大在设计中，一般A、B子结构与C、D子结构之间可用沉降缝分开Page

533.5复杂结构的分解任何复杂的结构都可以按上述方法简化为一系列简单的子结构进行分析。如果不断地把结构进行分割，那么从上到下的每一个楼层都可以作为其以上各层的支承平面进行分析，即在某一层上面的结构所产生的竖向力、剪力和弯矩由该层支承。据此可以确定各层的最优平面布置和有效支承体系所需的尺寸，最后集合成为整体结构的优化设计。Page

543.6方案比较虽然这种近似计算方法有一定的误差，但是概念清楚，定性准确，手算简单快捷，能很快地比较和选择出相对最佳的结构方案，甚至可以估算出主要分体系及其构件的基本尺寸，为以后的计算机分析提供比较确切的结构计算模型和所需的原始数据，同时也是施工图设计阶段判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。采用结构整体分析概念可以迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择。下面通过一幢14层办公楼的方案比较来说明结构整体分析方法是如何在初步设计阶段应用的。Page

55[例题3-4]如图3-15所示是一幢14层办公楼的平面图、立面图以及楼板截面图。建筑物的两边各有9根柱，中央有一个6m×12m的楼梯、电梯和管道井筒。试选择比较适合该办公楼的方案。3.6方案比较图3-1514层办公楼设计方案Page

563.6方案比较中央的电梯和管道井可以考虑四周用混凝土墙体围成一个核心筒，形成一个水平抗侧力结构。作用在各个楼层和屋顶上的竖向荷载，包括恒载和活荷载由柱和核心筒共同承受。[解]水平荷载的传递方式可以有几种选择。在本例中，可以考虑三种传递方式：图3-1514层办公楼设计方案Page

573.6方案比较方案2:全部侧向力由框架承受，即不考虑核心筒承受水平力；方案3:考虑核心筒和框架柱共同承受风和地震作用引起的侧向力，即将其设计成框架—核心筒结构体系。