高
层
建结筑构
体
系
分
析
结构体系是指结构抵抗外部作用的构件总体组成的方式。在高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的的关键问题。高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。
一．框架结构
框架是由梁和柱子刚性连接的骨架结构，国外多用钢为框架材料，国内主要为钢筋混凝土，框架结构的特点在于“刚节点”。从框架的刚节点来看，它是一个几何不变体，以门式钢架为例来看，钢架受荷载后，刚节点始终维持节点的几何不变性，因而刚节点对杠杆的转动具有约束作用，从而刚架横梁产生正弯矩以减少，对梁的好处是很明显的。刚节点给柱子虽然带来弯矩，但对钢筋混凝土柱来说也不会导致坏处，因为钢筋混凝土不仅抗压能力强，而且抗弯能力也很好。所以，框架结构可以扩大梁的跨度，而且房屋的层数也可以增加。故框架结构体系是六层以上的多层与高层房屋的一种理想的结构形式。
框架结构的优点是：强度高，自重轻，整体性和抗震性好。它在建筑中的
最大优点在于不靠砖墙承重，建筑平面布置灵活，可以获得较大的使用空间，所以它的应用极为广泛，框架结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。混凝土框架结构广泛用于住宅、学校、办公楼，也有根据需要对混凝土梁或板施加预应力，以适用于较大的跨度；框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中，如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。
工程实例：
概述】
艾菲尔铁塔当初是为了万国博览会兴建,自1887年到1931年纽约帝国大厦落成前,保持了45年世界最高建筑物的地位, 铁塔高320公尺,建筑设计最著名的是防范强风吹袭的对称钢筋设计,兼具实用与美感考量。铁塔共分3层,登顶收费依楼层而定。搭快速升降梯直达274公尺高的顶层,就可尽览巴黎美景,白天视野佳时可远眺72公里远。
结构特色】
埃菲尔铁塔采用框架结构
的全钢结构，艾菲尔铁塔的金属
构架有1.5万个，重达7000吨，
施工时共钻孔700万个，使用铆
钉250万个，施工完全依照设计
进行，足见设计的合理与计算的
精确。铁塔占地约1万平方米，塔的最顶端不到100平方米，上下宽窄悬殊，
使其结构别具一格。从远处看去，它四脚立地。拔地而起，呈四方狭长金字塔形，颇似烛台。铁塔除顶端塔楼外，分为三层，在57米、115米和276米处设有三个了望平台，供游客凭栏眺望。
他独特的全金属结构在当时确实是太为改革创新：艾菲尔铁塔由一百五十万个铆钉连接固定，艾菲尔先生还曾决定将18038个铸铁配件更换为更为轻巧坚固的合金配件，所以，最后建成的艾菲尔铁塔非常“轻”。在它所矗立的水泥地面上，每平方厘米只承受4.5公斤的压力。它的总重量是10000吨，其中包括7300吨的四脚金属支架。它的四个支点间形成了一个边长为125米的正方形。加上塔顶部天线的高度，艾菲尔铁塔总高度为324米。它的第二层在离地面149米的高度上，第一层也离地面有91米。在它建成的时候，艾菲尔铁塔曾一度是世界上最高的建筑，并将此纪录一直保持了45年，直到1931年纽约帝国大厦落成前。
二．剪力墙结构
剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构，承受竖向荷载和水平荷载，是高层建筑中常用的结构形式。由于纵、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大，在水平荷载作用下，侧移较小，因此这种结构抗震及抗风性能都较强，承载力要求也比较容易满足，适宜于建造层数较多的高层建筑。
剪力墙主要承受两类荷载：一类是楼板传来的竖向荷载，在地震区还应包括竖向地震作用的影响；另一类是水平荷载，包括水平风荷载和水平地震作用。剪力墙的内力分析包括竖向荷载作用下的内力分析和水平荷载作用下的内力分析。在竖向荷载作用下，各片剪力墙所受的内力比较简单，可按照材料力学原理进行。
在水平荷载作用下剪力墙的内力和位移计算都比较复杂，因此本节着重讨论剪力墙在水平荷载作用下的内力及位移计算。
剪力墙的分类及受力特点：
为满足使用要求，剪力墙常开有门窗洞口。理论分析和试验研究表明，剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙上的开洞情况。洞口是否存在，洞口的大小、形状及位置的不同都将影响剪力墙的受力性能。剪力墙按受力特性的不同主要可分为整体剪力墙、小开口整体剪力墙、双肢墙（多肢墙）和壁式框架等几种类型。不同类型的剪力墙，其相应的受力特点、计算简图和计算方法也不相同，计算其内力和位移时则需采用相应的计算方法。
1．整体剪力墙
无洞口的剪力墙或剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超过墙体面积的15%，且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时，可以忽略洞口对墙体的影响，这种墙体称为整体剪力墙（或称为悬臂剪力墙）。整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂梁，截面变形后仍符合平面假定，因而截面应力可按材料力学公式计算。
2．小开口整体剪力墙
当剪力墙上所开洞口面积稍大且超过墙体面积的15%时，通过洞口的正应力分布已不再成一直线，而是在洞口两侧的部分横截面上，其正应力分布各成一直线。这说明除了整个墙截面产生整体弯矩外，每个墙肢还出现局部弯矩，因为实际正应力分布，相当于在沿整个截面直线分布的应力之上叠加局部弯矩应力。但由于洞口还不很大，局部弯矩不超过水平荷载的悬臂弯矩的15％。因此，可
以认为剪力墙截面变形大体上仍符合平面假定，且大部分楼层上墙肢没有反弯点。内力和变形仍按材料力学计算，然后适当修正。
在水平荷载作用下，这类剪力墙截面上的正应力分布略偏离了直线分布的规律，变成了相当于在整体墙弯曲时的直线分布应力之上叠加了墙肢局部弯曲应力，当墙肢中的局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15%时，其截面变形仍接近于整体截面剪力墙，这种剪力墙称之为小开口整体剪力墙。
3．联肢剪力墙
洞口开得比较大，截面的整体性已经破坏，横截面上正应力的分布远不是遵循沿一根直线的规律。但墙肢的线刚度比同列两孔间所形成的连梁的线刚度大得多，每根连梁中部有反弯点，各墙肢单独弯曲作用较为显著，但仅在个别或少数层内，墙肢出现反弯点。这种剪力墙可视为由连梁把墙肢联结起来的结构体系，故称为联肢剪力墙。其中，仅由一列连梁把两个墙肢联结起来的称为双肢剪力墙；由两列以上的连梁把三个以上的墙肢联结起来的称为多肢剪力墙。
当剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口时，由于洞口较大，剪力墙截面的整体性已被破坏，剪力墙的截面变形已不再符合平截面假设。这时剪力墙成为由一系列连梁约束的墙肢所组成的联肢墙。开有一列洞口的联肢墙称为双肢墙，当开有多列洞口时称之为多肢墙。
4．壁式框架
洞口开得比联肢剪力墙更宽，墙肢宽度较小，墙肢与连梁刚度接近时，墙肢明显出现局部弯矩，在许多楼层内有反弯点。剪力墙的内力分布接近框架，故称壁式框架。壁式框架实质是介于剪力墙和框架之间的一种过渡形式，它的变形已
很接近剪切型。只不过壁柱和壁梁都较宽，因而在梁柱交接区形成不产生变形的刚域。
当剪力墙的洞口尺寸较大，墙肢宽度较小，连梁的线刚度接近于墙肢的线刚度时，剪力墙的受力性能已接近于框架，这种剪力墙称为壁式框架。
剪力墙结构的使用范围：
1．框架-剪力墙结构。是由框架与剪力墙组合而成的结构体系，适用于需要有局部大空间的建筑，这时在局部大空间部分采用框架结构，同时又可用剪力墙来提高建筑物的抗侧能力，从而满足高层建筑的要求。
2．普通剪力墙结构。全部由剪力墙组成的结构体系。
3．框支剪力墙结构。当剪力墙结构的底部需要有大空间，剪力墙无法全部落地时，就需要采用底部框支剪力墙的框支剪力墙结构。
工程实例
概述】
1985 年建成的香港汇丰银行大楼 . 地面以下四层，基础埋深为-20m ，地面以上43 层，高175m ；采用矩形平面，底层平面尺寸为55m×72m 。建筑规划要求大楼底层为全开敞式大空间，与前面的皇后广场自然地连成一片 . 由于开敞底层限制了上部框架落地，最后确定采用钢结构悬挂体系。由八根“格构柱”和五层纵、横向桁架梁组成悬挂体系的主构件( 下图) ，承担着整个大楼的全部水平荷载和竖向荷载 . 每根格构柱是由两个方向间距分别为48m 和51m 的四根圆形钢管；以及沿高度每隔39m 的四根纵、横向变裁面箱形梁所组成。沿房屋的横向，构架柱的净距为11.1m ；沿房屋的纵向，一对格构柱之间的净跨度为33.6m ，两端悬臂长度为10.8m 。各道桁架梁之间的4
—7 层楼板，通过吊杆悬挂在上一层的桁架梁上。
结构设计】
风荷裁作用下的结构分析结果表明，纵向或横向水平力作用下，结构体系的侧移曲线均属剪切型变形。结构的动力分析结果给出，沿房屋纵向( 东西方) ，结构的基本周期为4.5s ，第二和第三扭转振型的周期分别为3.7s 和3.1s 。比其它结构体系的自振周期稍长。整座大楼钢结构的总用钢量为2500T 。
在框架结构中杆件以受弯为主，截面刚度主要取决于截面高度，但过大的截面高度势必增加层高，或使得结
构构件与建筑功能发生矛度。巨
型框架的概念实际上是把框架梁
柱截面大幅度提高，把每一栋高
层框架结构划分成很少几层，每
层的梁柱都特别大。例如，对于
巨型截面来说，截面刚度与截面
高度3 次方成正比。
巨型框架的横梁可以为各种
大型水平结构。它利用整体楼层
作为“梁”高，可以是箱形截面或桁架；巨型框架的立柱一般为筒体结构。巨型框架利用了把荷载集中在主要承重结构上的概念，其他柱子不必从上通到地。每个小柱只需承受横梁之间少数几层荷载，截面可以做得很小；采用巨型框架结构，巨型横梁下的楼层，没有中间小柱，可以布置餐厅、会议厅及游泳池等需要大空间的楼层。深圳亚洲大酒店以及新华大厦都是巨型框架结构。
此外，巨型框架结构可以利用中间大横梁下部空间开设大洞口，让一部分气流通过，从而大大减小风荷载，这是别的结构难以做到的。但是，由于构件刚度增大，温度、收缩和局部压力的影响也会加剧，节点构造上也会出现新的问题。
三．框架-剪力墙结构
由于框架结构的主要特点是能获得大空间的房屋，房间布置灵活。而其主要弱点是侧刚度较小，侧移较大。而剪力墙结构侧向刚度大，可减小侧移。但是全剪力墙结构无法布置大空间房屋。因此，框架．剪力墙结构体系恰好是对两者取长补短，既能布置大空间房屋与小空间房屋，布置灵活，又具有较大的侧向刚度，弥补纯框架结构之小足，所以广泛用于层数较多、房屋总高较高的建筑，而且可以灵活布置大小空间房间，适应较多的建筑功能要求。
对于地震区建筑来说，框架一剪力墙结构具有两道抗震防线即剪力墙与框架。
框架．剪力墙结构的主要缺点，由于功能要求，剪力墙布置位置往往受到限制，往往不可避免地造成刚心、质心不重合，产生偏心扭矩。同时其侧向刚度还是偏小．房屋建造高度受到限制。
框架一剪力墙结构在水平力作用下侧向变形的特征为弯剪型。
工程实例
概述】
洛阳市政府机关办公大楼建筑总高84.3m，总长180.3m，总建筑面积62390平方米，大楼地上21层，其总一层为架空停车场，二层为入口大厅，三层以上为政府办公用房，裙楼为会议用房，设400人大型报告厅2个，容纳80人的电视会议厅和200平方米的贵宾接待厅各一个，大楼设
地下室一层，为后勤服务和设备用房。
结构设计】
该办公大楼主楼采用框架-
剪力墙结构，基础埋深6.50m，
经计算基地压力约为380Kps。
主楼采用框架-剪力墙结构，上层
结构层数较多，且轴网尺寸较大，
故底层剪力墙和框架柱子承受的
荷载较大，多采用样式主板基础，通过试算，满足荷载要求，混凝土强度为C40时，底面板厚度约为2m，且板顶部受力钢筋较大，因此在确定基础方案是，本着，安全，经济，使用的原则，通过反复的计算比较，决定采用梁板结合的结构设计方案。
该种结构形式更适合本工程的要求，不仅使基础受力更加明确，并且大大节省了基础的土建投资，加快了施工进度，并且得到了的好评。
四．筒体结构
筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。
主要抗侧力，四周的剪力墙围成竖向薄壁筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒，形成整体，整体作用抗荷。
由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称为筒体（由密柱框架组成的筒体称为框筒；由剪力墙组成的筒体称为薄壁筒）。由一个或数个筒体作为主要抗侧力构件而形成的结构称为筒体结构，它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称为筒体（由密柱框架组成的筒体称为框筒；由剪力墙组成的筒体称为薄壁筒）。由一个或数个筒体作为主要抗侧力构件而形成的结构称为筒体结构，它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
筒体结构分筒体－框架、框筒、筒中筒、束筒四种结构。
1.筒体-框架结构
中心为抗剪薄壁筒,外围为普通框架所组成的结构南京玄武饭店即采用这种结构。
2．框筒结构
外围为密柱框筒，内部为普通框架柱组成的结构。
3.筒中筒结构
中央为薄壁筒，外围为框筒组成的结
构。目前世界上层数最多的纽约世界贸易
中心[1]（110层，高412米，1931年建成，
保持高度纪录（378米，102层）达40年，综合地代表20世纪30年代][建筑科学技术的水平,位于美国纽约市])即采用这种结构。中国目前最高的深圳国际贸易中心（52层,高160米，平面如图2a[筒中筒结构],(见彩图[深圳国际贸易中心滑升模板施工])和按地震烈度9度设防的北京中央彩色电视中心（24层，高107米,平面如图2b[筒中筒结构]）也采用了这种结构。在有些工程中还采用了三重筒、四重筒结构。
4.束筒结构
由若干个筒体并列连接为整体的结构。
工程实例
概述】
台北101，又称台北101大楼，在规划阶段初期原名台北国际金融中心，是目前世界第二高楼。位于我国台湾省台北市信义区，由建筑师李祖原设计，KTRT团队建造，保持了中国记录协会多项世界纪录。台北101曾是世界第一高楼，以实际建筑物高度来计算已在2007年7月21日被当时兴建到141楼的迪拜塔（阿联酋迪拜）所超越，2010年1月4日迪拜塔的建成（828米）使得台北101退居世界第二高楼。
结构设计】
台湾位于地震带上，在台北盆地的范围内，又有三条小断层，为了兴建台北101，这个建筑的设计必定要能防止强震的破坏。且台湾每年夏天都会受到太平洋上形成的台风影响，防震和防风是台北101两大建筑所需克服的问题。为了评估地震对台北101所产生的影响，地质学家陈斗生开始探查工地预定地附近的地质结构，探钻4号发现距台北101 200公尺左
右有一处10公尺厚的断层。依据这些资料，国家地震工程研究中心建立了大小不同的模型，来仿真地震发生时，大楼可能发生的情形。为了增加大楼的弹性来避免强震所带来的破坏，台北101的中心是由一个外围8根钢筋的巨柱所组成。
但是良好的弹性，却也让大楼面临微风冲击，即有摇晃的问题。抵销风力所产生的摇晃主要设计是阻尼器，而大楼外形的锯齿状，经由风洞测试，能减少30-40%风所产生的摇晃。
台北101打地基的工程总共进行了15个月，挖出70万吨土，基桩由382根钢筋混凝土构成。中心的巨柱为双管结构，钢外管，钢加混凝土内管，巨柱焊接花了约两年的时间完成。台北101所使用的钢至少有5种，依不同部位所设计，特别调制的混凝土，比一般混疑土强度强60%。
为了因应高空强风及台风吹拂造成的摇晃．大楼内设置了调谐质块阻尼器是在88至92楼挂置一个重达660公吨的巨大钢球，利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度。据台北101告示牌所言，这也是全世界唯一开放游客观赏的巨型阻尼器，更是目前全球最大之阻尼器。
防震措施方面，台北101采用新式的「巨型结构」在大楼的四个外侧分别各有两支巨柱，共八支巨柱，每支截面长3公尺、宽2.4公尺，自地下5楼贯通至地上90楼，柱内灌入高密度混凝土，外以钢板包覆。
四．组合结构
高层建筑结构的布置有很大的灵活性，可以在以上各种基本结构形式的基础上进行灵活组合和布置，形成新的抗侧力结构体系。
1.巨型框架结构
其打破了传统的以单独楼层为基本结构单元的格局，整个高层由两级结构组成，第一级为巨型框架，是主要承重结构；第二级为楼层框架，只承受各楼面荷载并传到巨型框架上。东京N E C大厦，由刚度很大桁架组成巨型的梁柱，形成单跨四层大框架。
2.悬挂式结构
以核心筒、刚架、拱等作为竖向承力结构，全部楼面均通过钢丝束、吊索牢挂在上述承重结构上而形成的一种新型结构体系。南非约翰内斯堡标准银行大厦，以中央核心筒为主要承重结构，外挑三道预应力混凝土井字梁，由预应力混凝土吊杆悬挂33个楼层。
3.竖向桁架结构
在高层钢结构中，采用若干建筑层高作为桁架的节间距，以若干个建筑开间作为桁架的弦杆间距，所形成的巨型桁架作为高层建筑的承重结构，用来承受竖向力和水平作用。芝加哥的约翰·考克大厦为锥形桁架筒，102层，344m。
1.从结构的体系上来分,常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有:_框架结构, 力墙结构, _框架 -剪力墙_结构, _筒体_结构,悬挂结构和巨型框架结构。 2.一般高层建筑的基本风压取 感的高层建筑, 采用 _100_年一遇的风压值; 在没有 _100_年一遇的风压资料时, 可近视用取 _50_年一遇的基本风压乘以 1.1的增大系数采用。 3.震级―― 地震的级别,说明某次地震本身产生的能量大小 地震烈度―― 指某一地区地面及建筑物受到一次地震影响的强烈程度 基本烈度―― 指某一地区今后一定时期内,在一般场地条件下可能遭受的最大烈度设防烈度―― 一般按基本烈度采用,对重要建筑物,报批后,提高一度采用 4. 《建筑抗震设计规范》中规定, 设防烈度为度及度以上的地区, 建筑物必须进行抗震设计。 5.详细说明三水准抗震设计目标。 小震不坏:小震作用下应维持在弹性状态,一般不损坏或不需修理仍可继续使用中震可修:中震作用下,局部进入塑性状态,可能有一定损坏,修复后可继续使用大震不倒:强震作用下,不应倒塌或发生危及生命的严重破坏 6.设防烈度相当于 _B _ A 、小震 B 、中震 C 、中震 7.用《高层建筑结构》中介绍的框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构的内力和位移的近似计算方法,一般计算的是这些结构在__下的内力和位移。 A 小震 B 中震 C 大震
8. 在建筑结构抗震设计过程中, 根据建筑物使用功能的重要性不同, 采取不同的抗震设防标准。请问建筑物分为哪几个抗震设防类别? 甲:高于本地区设防烈度,属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑乙:按本地区设防烈度,属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑 丙:除甲乙丁外的一般建筑 丁:属抗震次要建筑,一般仍按本地区的设防烈度 9. 下列高层建筑需要考虑竖向地震作用。 (D A 8°抗震设计时 B 跨度较大时 C 有长悬臂构件时 D 9°抗震设计 10. 什么样的高层建筑结构须计算双向水平地震作用下的扭转影响? 对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过 100m 的高层建筑结构 11. 结构的自振周期越大,结构的刚度越 _小_,结构受到的地震作用越 _小_。 12. 高层建筑设计一般要限制结构的高宽比(H/B ,为什么?房屋高度 H 是如何计算的? 高层建筑设计中,除了要保证结构有足够的承载力和刚度外,还要注意限制位移 的大小,一般将高层建筑结构的高宽比 H/B控制在 6以下。详细参考 P26表 2.2 房屋高度指室外地面至主要屋面的高度,不包括局部突出屋面部分的高度,而房屋宽度指所考虑方向的最小投影宽度。 13. 高层建筑结构设计采用的三个基本假定是什么? 弹性变形假定
高层建筑的常见结构体系 王轶杰11建筑2班2011331210224 高层建筑常见结构体系有以下几种：纯框架体系、纯剪力墙体系、筒体体系、体系组合，其中体系组合又分以下几种：框支剪力墙体系、框架—剪力墙体系、框架—筒体体系、筒中筒体系、束筒体系。 纯框架体系： 结构特点——整个结构的纵向和横向全部由框架单一构件组成的体系，框架既承担重力荷载，又承担水平荷载，在水平荷载作用下，该体系侧向刚度小、水平位移大。 适用范围——在高烈度地震区不宜采用，目前，主要用于10~12层左右的商场、办公楼等建筑。 实例分析： 芝加哥百货公司大厦，采用的是框架结构，在平 面布置上，通过合理的柱网分布，将平面布置灵 活，而且提供了较大的内部空间，布置上受限制 也就减少了。 纯剪力墙体系： 结构特点——该体系中竖向承重结构全部由一 系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙所组成，剪 力墙不仅承受重力荷载作用，而且还要承受风、 地震等水平荷载的作用，该体系侧向刚度大、侧 移小，属于刚性结构体系。 适用范围——理论上讲该体系可建造上百层的 民用建筑，但从技术经济的角度来看，地震区的剪力墙体系一般控制在35层、总高110m为宜。 实例分析： 广州白云宾馆，该建筑共33层， 横向布置钢筋混凝土剪力墙，纵 向走廊的两遍也为钢筋混凝土剪 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。 筒体体系： 结构特点——由框架或剪力墙合成竖向井筒，并以各层楼板将井筒四壁相互连
接起来，形成一个空间构件，可将受力构件集中，形成较大的室内空间。 适用范围——超高层建筑都用筒体结构。 实例分析： 美洲银行中心，由密集立柱围合成 的空腹式筒体，属于一个矩形内筒 外框架，拥有筒体结构主要的特征， 内部空间大，并且平面布局也能非 常灵活。 体系组合中体系： 框支剪力墙体系： 结构特点——建筑上部采用剪力 墙结构，下部分采用框架体系来满 足建筑功能对空间使用的要求。 适用范围——适用于高层旅馆、高层综合楼 实例分析： 北京粮食公司高层商店住宅，在底层，则作 为框支剪力墙，使标准层中间6道横向剪力 墙不落地面做成框架，形成较大空间作为商 店营业厅用。 框架—剪力墙体系： 结构特点——框架中布置剪力墙，并使楼 板与框架有可靠连接的结构体系。竖向荷载 由剪力墙和框架承担，水平荷载由剪力墙承 担。 适用范围——绝大多数高层建筑都为框架剪力墙结构，15~25层较多，非地震区120m，7度区可达100m，8度区90m，9度区40m。 实例分析： 北京民族饭店，从平面图上可以看出， 该层平面在框架的的基础上增加了一 定数量的纵、横向剪力墙，图上左边 和右边各有几处剪力墙，竖向荷载由 框架柱和剪力墙共同承担，水平荷载 则主要由刚度较大的剪力墙来承受， 融为一体，取长补短。
《高层建筑结构与抗震》综合练习1 一、选择题 1．下列关于高层建筑结构平面布置的一般规定中，不正确的是（ D ）。 A.平面宜简单、规则、对称，减少偏心 B.平面长度不宜过长，突出部分长度宜减小 C.宜选用风压较小的形状，并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响 D.应尽量设置变形缝来划分结构单元 2．一幢五层办公楼，顶层是打开间会议室，层高为m 6.3,应优先选用（ B ）。 A.砌体结构 B.框架结构 C.钢结构 D.剪力墙结构 3．框架梁端调幅后，在相应荷载作用下的跨中弯矩（A ），这时应校核梁的静力平衡条件。A ．增加B ．不变C ．减小 4．在水平荷载作用下的总侧移，可近似地看作（ C ）。 A ．梁柱弯曲变形 B ．柱的轴向变形 C ．梁柱弯曲变形和柱的轴向变形的叠加 5．剪力墙设计时应首先判断它属于哪一种类型，当满足（ D ）时，一般可作为整体剪 力墙考虑。I ．10≥αII ．ξ≤J J n /III ．洞口面积与剪力墙立面总面积之比不大于0.15IV ．洞 口净距及孔洞至墙边的净距大于洞口的长边尺寸 A ．I+II B ．I C ．II D ．III+IV 6．框架结构，柱子弯矩和轴力组合要考虑下述四种可能情况：（B ）。 I ．max M 及相应的N II ．min M 及相应的N III ．max N 及相应的M IV ．min N 及相应的M V ．M 比较大，但N 比较小或比较大 A.I 、II 、III 、IV B.I 、III 、IV 、V C.II 、III 、IV 、V D.I 、II 、III 、V 二、判断题（每小题2分，共20分。正确的画√，错误的画×） 1．框架——剪力墙结构的刚度特征值λ愈小，则愈接近剪力墙的变形特征。（√） 2．框架梁非加密区的箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍；否则破坏可能转移到加密区之外。（√ ） 3．剪力墙经受反复荷载时，其正截面承载力要比承受单调加载时降低。（ ×） 4．分层法中，各柱的刚度均应乘以折减系数0.9。（× ） 5．等效地震荷载的合力作用点，与各片抗侧移结构的抗侧移刚度有关，称为刚度中心。 （ ×） 6．高层多跨框架在水平荷载作用下的弯矩图中，梁柱的弯矩图均为直线，且均有一弯矩为零的点。（√ ） 7．把高层结构看成一根最简单的竖向悬臂构件，轴力与高度成正比，水平力产生的弯矩与高度的二次方成正比，水平力产生的侧向顶点位移与高度的四次方成正比。（√ ） 8．框架结构主要构件是由组成的承受竖向和水平作用的结构，节点一般为梁和柱组成。 （ √）
高层建筑结构设计 名词解释 1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物。 2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。 3. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。 4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。 5. 框架—剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。 6. 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而 设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。 7. 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置 轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。（或说转换结构构件所在的楼层） 8. 剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值。 9. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。是影响重力?-P 效应的主要参数。 10. 抗推刚度（D ）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。 11. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。 12. 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产 生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。 13. 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。框架结构的 变形特征是呈剪切型的。 14. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受 轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。 15. 延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹 塑性状态。在这个阶段结构刚度降低，地震惯性力不会很大，但结构变形加大，结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。具有上述性能的结构，称为延性结构。 16. 弯矩二次分配法：就是将各节点的不平衡弯矩，同时作分配和传递，第一次按梁柱线刚度分配固 端弯矩，将分配弯矩传递一次（传递系数C=1/2），再作一次分配即结束。 第一章 概论 （一）填空题 1、我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)规定：把10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。
高层建筑结构分析 一、高层建筑结构设计特点 1.水平荷载成为决定因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。 2.轴向变形不容忽视。高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。 3.侧移成为控制指标。与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。 4.结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。 二、高层建筑的结构体系 1.框架-剪力墙体系。当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架-剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。框架-剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。 2.剪力墙体系。当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。
高层建筑结构与抗震综合练习及参考答案1 一、选择题 1．在高层建筑结构设计中，（）起着决定性作用。 A．地震作用B．竖向荷载与地震作用 C．水平荷载与地震作用D．竖向荷载与水平荷载 2．（）在自身平面内的刚度大、强度高、整体性好，在水平荷载作用下侧向变形小，抗震性能较强。其局限性在于平面布置不灵活，自重也比较大。目前我国10～30层的高层住宅大多采用这种结构体系。 A．框架结构体系B．剪力墙结构体系 C．框架——剪力墙结构体系D．筒体结构体系 3．（）具有造价较低、取材丰富，并可浇注各种复杂断面形状，而且强度高、刚度大、耐火性和延性良好、结构布置灵活方便，可组成多种结构体系等优点。 A．钢筋混凝土结构B．钢结构 C．钢——钢筋混凝土组合结构D．钢——钢筋混凝土混合结构 4．随着房屋高度的增加，（）产生的内力越来越大，会直接影响结构设计的合理性、经济性，成为控制荷载。 A．结构自重和楼（屋）盖上的均布荷载B．风荷载和地震作用 C．结构自重和地震作用D．结构自重和风荷载 5．下列关于荷载对结构影响的叙述中，错误的是（）。 A．低层和多层建筑的竖向荷载为主要荷载 B．高层建筑的水平荷载为主要荷载 C．所有建筑都必须考虑风荷载作用的影响 D．在地震区需要考虑地震作用的影响 6．结构计算中如采用刚性楼盖假定，相应地在设计中不应采用（）。 A．装配式楼板B．现浇钢筋混凝土楼板 C．装配整体式楼板D．楼板局部加厚、设置边梁、加大楼板配筋等措施7．在目前，国内设计规范，仍沿用（）方法计算结构内力，按弹塑性极限状态进行截面设计。 A．弹性B．塑性C．弹塑性
8．在水平荷载作用下的总侧移，可近似地看作（ ）。 A ．梁柱弯曲变形 B ．柱的轴向变形 C ．梁柱弯曲变形和柱的轴向变形的叠加 9．在修正反弯点法中，梁、柱的线刚度比值越大，修正系数α植（ ）。 A ．也越大 B ．不变 C ．越小 10．无洞口的剪力墙或剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超过墙体面积的（ ），且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时，可以忽略洞口对墙体的影响，这种墙体称为整体剪力墙 A ．5% B ．10% C ． 15% D ．25% 11．剪力墙设计时应首先判断它属于哪一种类型，当满足（ ）时，一般可作为整体剪力墙考虑。 I ．10≥α II ．ξ≤J J n / III ．洞口面积与剪力墙立面总面积之比不大于0.15 IV ．洞口净距及孔洞至墙边的净距大于洞口的长边尺寸 A ．I+II B ．I C ．II D ．III+IV 12．框架—剪力墙结构的剪力分布的特点之一是，框架剪力与剪力墙剪力的分配比例随截面所在位置的不同而不断变化。其中（ ）。 A ． 剪力墙在下部受力较大，而框架在上部受力较大 B ． 剪力墙在下部受力较大，而框架在中部受力较大 C ． 剪力墙在下部受力较小，而框架在中部受力较大 D ． 剪力墙在下部受力较小，而框架在上部受力较大 13．框架结构和框架——剪力墙结构在水平荷载作用下的侧向变形分别为（ ）。 A ．剪切型和弯曲型 B ．弯曲型和剪切型 C ．弯曲型和弯剪型 D ．弯剪型和剪切型 14．为体现“强梁弱柱”的设计原则，三级抗震等级框架柱端弯矩应大于等于同一节点左、右梁端弯矩设计值之和的（ ）。
高 层 建结筑构 体 系 分 析
结构体系是指结构抵抗外部作用的构件总体组成的方式。在高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的的关键问题。高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。 一．框架结构 框架是由梁和柱子刚性连接的骨架结构，国外多用钢为框架材料，国内主要为钢筋混凝土，框架结构的特点在于“刚节点”。从框架的刚节点来看，它是一个几何不变体，以门式钢架为例来看，钢架受荷载后，刚节点始终维持节点的几何不变性，因而刚节点对杠杆的转动具有约束作用，从而刚架横梁产生正弯矩以减少，对梁的好处是很明显的。刚节点给柱子虽然带来弯矩，但对钢筋混凝土柱来说也不会导致坏处，因为钢筋混凝土不仅抗压能力强，而且抗弯能力也很好。所以，框架结构可以扩大梁的跨度，而且房屋的层数也可以增加。故框架结构体系是六层以上的多层与高层房屋的一种理想的结构形式。 框架结构的优点是：强度高，自重轻，整体性和抗震性好。它在建筑中的最大优点在于不靠砖墙承重，建筑平面布臵灵活，可以获得较大的使用空间，所以它的应用极为广泛，框架结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。混凝土框架结构广泛用于住宅、学校、办公楼，也有根据需要对混凝土梁或板施加预应力，以适用于较大的跨度；框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中，如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。 工程实例： 概述】 艾菲尔铁塔当初是为了万国博览会兴建,自1887年到1931年纽约帝国大厦落成前,保持了45年世界最高建筑物的地位, 铁塔高320公尺,建筑设计最著名的是防范强风吹袭的对称钢筋设计,兼具实用与美感考量。铁塔共分3层,登顶收费依楼层而定。搭快速升降梯直达274公尺高的顶层,就可尽览巴黎美景,白天视野佳时可远眺72公里远。 结构特色】 埃菲尔铁塔采用框架结构的全钢结构，艾菲尔铁塔的金属构架有1.5万个， 重达7000吨，施工时共钻孔700 万个，使用铆钉250万个，施工 完全依照设计进行，足见设计的 合理与计算的精确。铁塔占地约1 万平方米，塔的最顶端不到100 平方米，上下宽窄悬殊，使其结 构别具一格。从远处看去，它四 脚立地。拔地而起，呈四方狭长 金字塔形，颇似烛台。铁塔除顶 端塔楼外，分为三层，在57米、 115米和276米处设有三个了望 平台，供游客凭栏眺望。 他独特的全金属结构在当时确实是太为改革创新：艾菲尔铁塔由一百五十
高 层 建结 筑构 体 系 分 析 结构体系是指结构抵抗外部作用的构件总体组成的方式。在高层建筑中,抵抗水平力成为确定和设计结构体系的的关键问题。高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。 一．框架结构
框架是由梁和柱子刚性连接的骨架结构,国外多用钢为框架材料,国内要紧为钢筋混凝土，框架结构的特点在于“刚节点”。从框架的刚节点来看,它是一个几何不变体,以门式钢架为例来看,钢架受荷载后，刚节点始终维持节点的几何不变性，因而刚节点对杠杆的转动具有约束作用,从而刚架横梁产生正弯矩以减少,对梁的好处是专门明显的。刚节点给柱子尽管带来弯矩，但对钢筋混凝土柱来讲也可不能导致坏处，因为钢筋混凝土不仅抗压能力强,而且抗弯能力也专门好。因此,框架结构能够扩大梁的跨度,而且房屋的层数也能够增加。故框架结构体系是六层以上的多层与高层房屋的一种理想的结构形式。 框架结构的优点是:强度高,自重轻,整体性和抗震性好。它在建筑中的最大优点在于不靠砖墙承重，建筑平面布置灵活，能够获得较大的使用空间,因此它的应用极为广泛,框架结构可设计成静定的三铰框架或超静定的双铰框架与无铰框架。混凝土框架结构广泛用于住宅、学校、办公楼，也有依照需要对混凝土梁或板施加预应力，以适用于较大的跨度;框架钢结构常用于大跨度的公共建筑、多层工业厂房和一些专门用途的建筑物中,如剧场、商场、体育馆、火车站、展览厅、造船厂、飞机库、停车场、轻工业车间等。
工程实例: 概述】 艾菲尔铁塔当初是为了万国博览会兴建, 自1887 年到19３１年纽约帝国大厦落成前, 保持了４５年世界最高建筑物的地位，铁塔高320 公尺, 建筑设计最闻名的是防范强风吹袭的对称钢筋设计，兼具有用与美感考量。铁塔共分 3 层，登顶收费依楼层而定。搭快速升降梯直达２７4 公尺高的顶层, 就可尽览巴黎美景, 白天视野佳时可远眺72 公里远。 结构特色】 埃菲尔铁塔采纳框架 结构的全钢结构，艾菲尔 铁塔的金属构架有1.5万 个，重达７000吨,施工时 共钻孔70０万个，使用铆 钉25０万个，施工完全依照设计进行,足见设计的合理与计算的精确。铁塔占地约1万平方米，塔的最顶端不到100平方米,上下宽窄悬殊,使其结构不具一格。从远处看去，它四脚立地。拔地而起，呈四方狭长金字塔形,颇似烛台。铁塔除顶端塔楼外,
高层、超高层建筑的结构体系 摘要：本文简要介绍了高层、超高层建筑的结构体系，并结合“科技研发中心”超高层全钢结构的制作与安装及钢结构主要构件的翻样、下料、制作等各个重要环节的质量控制和材料选用提供一些粗浅的意见。对于支撑体系，消能减震装置不在此文内介绍。 关键词：超高层智能大楼节点域MST组合梁一、概况 高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史，1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥拔地而起，到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时高强度钢材应运而生，在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进。 超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材
料工业水平和综合技术水平，也是建设部门财力雄厚的象征。
我国的高层与超高层钢结构建筑自改革开放以来已有20年的历史，并在设计和施工中积累了不少经验，已有我国自行编制的《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99-98。 二、高层及超高层结构体系 对于高层及超高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过60m为超高层建筑。 对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。 高层和超高层建筑在结构设计中除采用钢筋混凝土结构（代号RC）外，还采用型钢混凝土结构（代号SRC），钢管混凝土结构（代号CFS）和全钢结构（代号S或SS）。
《高层建筑结构与抗震》期末复习题 1.在高层建筑结构设计中，（ C ）起着决定性作用， A.地震作用 B.竖向荷载与地震作用 C.水平荷载与地震作用 D.竖向荷载与水平荷载 2.（ A ）的优点是建筑平面布置灵活，可以做成有大空间的会议室，餐厅、车间、营业室教室等，需要时，可用隔断分割成小房间，外墙用半承重构件，可使立面灵活多变。 A.框架结构体系 B.剪力墙结构体系 C.框架—剪力墙结构体系 D.筒体结构体系 3.（ A ）具有造价低廉，取材丰富，并可浇筑各种复杂断面形状，而且强度高、刚度大、耐火性和延性良好、结构平面布置方便，可组成多种结构体系等优点。 A.钢筋混凝土结构 B.钢结构 C.钢—钢筋混凝土组合结构 D.钢—钢筋混凝土组合结构 4.（ D ）最主要的特点是它的空间受力性能。它比单片平面结构具有更大的抗侧移刚度和承载力，并具有较好的抗扭刚度。因此，该种体系广泛用于多功能、多用途、层数较多的高层建筑中。 A.框架结构体系 B.剪力墙结构体系 C.框架—剪力墙结构体系 D.筒体结构体系 5. 下列关于荷载对结构的影响叙述中，错误的是（ C ）。 A .低层和多层建筑的竖向荷载为主要荷载 B .高层建筑的水平荷载为主要荷载 C .左右建筑都必须考虑风荷载作用的影响 D .在地震区需要考虑地震作用的影响 6.“小震不坏，中震可修，大震不倒”是建筑抗震设计三水准的设防要求，所谓小震，下列叙述正确的是（ C ）。 A.6度或7度的地震 B.50年设计基准期，超越概率大于10%的地震 C.50年设计基准期内，超越概率为63.2%的地震 D.6度以下的地震 7.在目前，国内设计规范，仍沿用（ A ）方法计算结构内力，按弹塑性极限状态进行截面设计。 A.弹性 B. 塑性 C.弹塑性 D.都不对 8.框架梁的弯矩调幅只对（ C ）作用下的内力进行。 A.地震荷载 B.水平荷载 C.竖向荷载 D.风荷载 9. 在修正反弯点法中，梁、柱的线刚度比值越大，修正系数α植（ A ）。 A ．也越大 B ．不变 C ．越小 10. 剪力墙设计时应首先判断它属于哪一种类型，当满足（ D ）时，按整体墙计算。 I ．10≥α II ．ξ≤J J n / III ．洞口面积与剪力墙立面总面积之比不大于0.15 IV ．洞口净距及孔洞至墙边的净距大于洞口的长边尺寸
浅论高层建筑结构特点及其体系 [摘要]文章分析高层建筑结构的六个特点,并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。 [关键词]高层建筑;结构特点;结构体系 我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米;上海金茂大厦88层,高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼:地王国际商会中心即地王大厦共54层,高206.3米。随着城市化进程加速发展,全国各地的高层建筑不断涌现,作为土建工作设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。 一、高层建筑结构设计的特点 高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有: (一水平力是设计主要因素 在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
高层建筑结构与抗震模拟试卷 一、填空题（每空1分，共20分） 1、高层建筑结构平面不规则分为、、 几种类型。 2、高层建筑基础类型有、和。 3、框架结构近似手算方法包括、、 。 4、高层建筑框架结构柱反弯点高度应考虑、 、的影响。 5、隔震又称为“主动防震”，常用的隔震形式包括、、、 。 6、对于钢筋混凝土框架和抗震墙之类的杆系构件，抗震设计的优化准则是四强四弱，包括： 、、、。 二、单项选择题（每题2分，共10分） １、高层建筑采用（）限制来保证结构满足舒适度要求。 A、层间位移 B、顶点最大位移 C、最大位移与层高比值 D、顶点最大加速度 2、高层建筑地震作用计算宜采用（）。 A、底部剪力法 B、振型分解反应谱法 C、弹性时程分析法 D、弹塑性时程分析法 3、当框架结构梁与柱线刚度之比超过（）时，反弯点计算假定满足工程设计精度要求。 A、2 B、3 C、4 D、5 4、联肢剪力墙计算宜选用（）分析方法。 A、材料力学分析法 B、连续化方法 C、壁式框架分析法 D、有限元法 5、框剪结构侧移曲线为（）。 A、弯曲型 B、剪切型 C、弯剪型 D、复合型 三、多项选择题（将正确的答案的编号填入括弧中，完全选对才得分，否则不得分，每小题4分，共20分） 1、抗震设防结构布置原则（） A、合理设置沉降缝 B、合理选择结构体系 C、足够的变形能力 D、增大自重 E、增加基础埋深 2、框架梁最不利内力组合有（） A、端区-M max，+M max，V max B、端区M max及对应N，V C、中间+M max D、中间M max及对应N，V E、端区N max及对应M，V 3、双肢和多肢剪力墙内力和位移计算中假定（） A、连梁反弯点在跨中 B、各墙肢刚度接近 C、考虑D值修正 D、墙肢应考虑轴向变形影响 E、考虑反弯点修正 4、高层建筑结构整体抗震性能取决于（） A、构件的强度和变形能力 B、结构的刚度
第一章绪论 学习要求： 1．了解高层建筑的定义 2．了解高层建筑的特点 3．了解国内外高层建筑发展概况及趋势 要点、难点分析： 学习高层建筑的特点时注意从其建筑功能和结构受力两方面来了解，尤其注意水平力的作用的影响。 第二章高层建筑结构体系与布置 学习要求： 1．熟悉高层建筑常用的各类结构体系的优缺点和变形特点以及适用范围； 2．了解水平力对结构内力及变形影响； 3．了解结构总体布置的原则及需要考虑的问题； 4．了解各种结构缝的处理及地基基础选型等； 5．了解各类楼盖结构形式及适用范围。 要点、难点分析 一、高层建筑常用的各类结构体系的优缺点和变形特点以及适用范围。 目前国内的高层建筑结构以钢筋混凝土结构为主，其结构体系主要有：框架结构、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构(筒体)体系、筒体结构和巨型结构等。在学习过程中，注意从各个结构体系的概念、优缺点、受力变形特点及适用范围几方面来考虑；主要掌握框架结构体系、剪力墙结构体系和框架—剪力墙结构(筒体)体系 1、框架结构 概念：框架由杆件——梁、柱所组成的结构； 优点：框架结构布置灵活，具有较大的室内空间，使用比较方便； 缺点：由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制； 变形特点：剪切型变形，即层间侧移随着层数的增加而减小； 适用范围：框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m以下。 2、剪力墙结构体系 概念：利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。 优点：现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足； 缺点：主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。此外，结构自重往往也较大。 变形特点：当剪力墙的高宽比较大时，是一个受弯为主的悬臂墙，侧向变形是弯曲型，即层间侧移随着层数的增加而增大。 适用范围：剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑。 3、框架—剪力墙结构(框架—筒体结构)体系 概念：在框架结构中设置部分剪力墙，使框架和剪力墙两者结合起来；取长补短；共同抵抗水平荷载，就组成了框架—剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体，又可称为
《高层建筑混凝土结构技术规程》 修订简介 徐永基
中国建筑西北设计研究院二○一○年九月
《高层建筑混凝土结构技术规程》 修订简介 依照原建设部建标（2006）77号文《关于印发〈工程建设标准规范制定、修订打算（第一批）〉的通知》的要求，规程编制组经广泛调研、总结工作经验、地震震害经验和研究成果，参考有关国际标准和国外先进标准，在广泛征求意见的基础上，对本规程进行了修订。 本规程包括13章，6个附录，13章为： 1、总则； 2、术语和符号； 3、结构设计差不多规定； 4、荷载和地震作用； 5、结构计算分析； 6、框架结构设计； 7、剪力墙结构设计； 8、框架—剪力墙结构设计； 9、筒体结构设计；10、复杂高层建筑结构设计；11、混合结构设计；12、地下室和基础设计；13、高层建筑结构施工。 共有三十一条强制性条文，即：3.8.1条；3.9.1条；3.9.3条； 3.9.4条； 4.2.2条；4.3.1条；4.3.2条；4.3.12条；4.3.16条； 5.4.4条；5. 6.1条；5.6.2条；5.6.3条；5.6.4条；6.1.6条；6.3.2条；6.4.3条； 7.2.17条； 8.1.5条；8.2.1条； 9.2.3条；9.3.7条； 10.1.2条；10.2.7条；10.2.10条；10.2.19条；10.3.3条；10.4.4条；10.5.2条；10.5.6条；11.1.4条。 本规程要紧的修订内容为： 1、修改了适用范围。 2、修改、补充了结构平面和立面规则性有关规定。 3、调整了部分结构最大适用高度，增加了8度（0.3g）抗震设防区房屋最大适用高度规定。
高层建筑结构设计原则及意义分析叶方元 发表时间：2019-03-22T14:57:25.363Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：叶方元赵晓峰 [导读] 随着社会的不断进步和科技的不断发展，高层建筑越来越广泛的出现在城市建设中。 浙江晟元建筑设计有限公司 321000 摘要：随着社会的不断进步和科技的不断发展，高层建筑越来越广泛的出现在城市建设中。在高层建筑结构设计方面出现了新的发展和变化。高层建筑的结构设计已经成为了高层建筑设计的重点内容，因此，研究高层建筑结构设计的问题是非常重要和有意义的。介绍了高层建筑结构特征，分析了高层建筑结构设计的原则，阐述了高层建筑结构体系的选型问题，并重点分析了高层建筑结构设计问题及对策。 关键词：高层建筑结构；设计；对策 引言 随着科技和社会的不断发展和进步，自从19 世纪以来出现了现代高层建筑，高层建筑越来越广泛的出现在人们的生活中。作为一个庞大复杂的系统，高层建筑的结构设计，一方面要满足包括抗震，抗风等在内的安全性能的要求，另一方面，也要满足高层建筑结构的科学性和合理性。 1 高层建筑结构的特征 高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载，同时也承受着在垂直方向的荷载，并且对于地震的抵抗能力也有要求。一般情况下，建筑结构受到低层建筑结构水平方向上的影响比较弱，然而在高层建筑中，外界地震的影响和外界风产生的水平方向的荷载的影响是主要的影响因素。随着建筑物高度的增加，高层建筑的位移增加较快，但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度，同时使得建筑物的使用受到影响，并且容易损坏结构构件以及非结构构件。基于此，在设计高层建筑结构时，首先控制侧移在规定的范围之内，所以，高层建筑结构设计的核心是抗侧力结构的设计。 2 高层建筑结构设计的原则 2.1 选择合理的高层建筑结构计算简图在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算，如果选择不合理的计算简图，那么就比较容易造成由于结构安发生的事故，基于此，高层建筑结构设计安全保证的前提是合理的计算简图的选择。同时，计算简图应该采用相应的构造方法保证安全。在实际的结构中，其结构节点不单是钢节点或者饺节点，保证和计算简图的误差在规范规定的范围内。 2.2 选择合理的高层建筑结构基础设计按照高层建筑地质条件进行基础设计的选择。综合分析高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况，考虑施工条件，相邻的建筑物的影响等各个因素，在此基础上选择科学合理的基础方案。基础方案的选择应该使得地基的潜力得到最大程度的发挥，必要的时候要求进行地基变形的检验。高层建筑设计要有详细的地质勘查报告，如果缺失，那么应该进行现场勘查并参考相邻建筑物的有关资料。一般情况下，相同结构单元应该采用相同的类型。 2.3 选择合理的高层建筑结构方案合理的结构设计方案必须满足经济性的要求，并且要满足结构形式和结构体系的要求。结构体系的要求是受力明确，传力简单。在相同的结构单元当中，应该选择相同结构体系，如果高层建筑处于地震区，那么应力需要平面和竖向的规则。在进行了地理条件，工程设计需求，施工条件，材料等的综合分析的基础上，并和建筑包括水，暖，电等各个专业的相协调的情况下，选择合理的结构，从而确定结构的方案。 2.4 对计算结果进行准确的分析随着科技的不断进步，计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。当前市场上存在着形形色色的计算软件，采用不同的软件得到的结果可能不同，所以，建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下，选择合适的软件进行计算。由于建筑结构的实际情况和计算机程序并不一定完全相符，所以进行计算机辅助设计的时候，出现人工输入误差或者因为软件本身存在着缺陷使得计算结果不准确的问题，基于此，结构设计工程师在得到了通过计算机软件得到的结果以后，应该进行校核，进行合理判断，得出准确结果。 2.5 高层建筑的结构设计要采用相应构造措施高层建筑结构设计的原则是强剪切力弱弯变，强压力弱拉力，强柱弱梁。高层建筑结构设计过程中把握上述原则，加强薄弱部位，对钢筋的执行段锚固长度给予重视，并且要重点考虑构件延性的性能和温度应力对构件的影响。 3 高层建筑结构体系的选型 建筑的结构在抵抗来自于水平方向和竖直方向的荷载时构件的组成形式和传力的路径就是高层建筑的结构体系。通过包括墙，柱等的竖向构件和楼盖等水平构件将竖向荷载传递到基础，利用抗侧力体系将水平荷载传递到基础。 根据高层建筑结构的材料将高层建筑的结构体系分为钢筋混凝土结构体系，钢结构体系，钢-混凝土混合结构体系以及钢-混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系被广泛的应用在各类的工程结构中，具有混凝土和钢筋两种材料的协同受力性能特征，造价低廉，耐久耐火，成本低，整体性能优良，但存在着自重大，延性差，施工慢等缺点；钢结构体系的强度高，抗震性能比较好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在着费用高，防火性能差，施工复杂等不足；钢-混凝土混合结构结合了钢筋混凝土构件和钢构件的长处，不但增加了钢构件的材料强度，同时具有较高的抗震性能，成本低廉，然而这两种材料构件的连接技术还存在着不足；钢-混凝土组合结构具有承载能力高，抗震性能强，比钢结构具有更优良的耐火性，施工速度快，但是存在着节点的构造比较复杂的缺点，一般被用于小屁偏心受压构件。 根据结构形式可以将高层建筑结构分为框架结构体系，剪力墙结构体系，框架-剪力墙结构体系。利用柱，梁等结构体系作为高层建筑竖向承重的结构，并且承受水平荷载，这种结构侧向位移大，框架结构内力大，适于50m 高度以下的建筑；通过高层建筑的墙体当做抵抗侧力和竖向承重的结构体系，就是剪力墙结构体系。这种剪力墙结构的刚度大，整体性能好，不易受水平力作用发生变形，适应于高层建筑，但是由于剪力墙的间距小，使得平面的布置不灵活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墙组合的而构成的结构形式就是框架-剪力墙结构体系，这种结构形式不但具有实用性强，布局灵活的优点，同时承受水平负载的能力更高，在高层建筑中被广泛使用。在框架-剪力墙结构体系中，需要注意考虑剪力墙的位置，设计合理的剪力墙的数量，以及满足框架的设计要求。
（X ） 精品 《高层建筑结构与抗震》综合练习1 、选择题 1 ?下列关于高层建筑结构平面布置的一般规定中，不正确的是（ D ）。 A. 平面宜简单、规则、对称，减少偏心 B. 平面长度不宜过长，突出部分长度宜减小 C ?宜选用风压较小的形状，并应考虑邻近高层建筑对其风压分布的影响 D.应尽量设置变形缝来划分结构单元 2. —幢五层办公楼，顶层是打开间会议室，层高为 A.砌体结构B.框架结构C.钢结构D.剪力墙结构 3?框架梁端调幅后，在相应荷载作用下的跨中弯矩 （ 件。A .增加B .不变C .减小 4. 在水平荷载作用下的总侧移，可近似地看作（ A .梁柱弯曲变形 B .柱的轴向变形 C .梁柱弯曲变形和柱的轴向变形的叠加 5?剪力墙设计时应首先判断它属于哪一种类型，当满足（ 力墙考虑。1. 1 °ll . Jn/J III ?洞口面积与剪力墙立面总面积之比不大于 0.15IV ?洞 口净距及孔洞至墙边的净距大于洞口的长边尺寸 A . I+II B . I C . II D . III+IV 6?框架结构，柱子弯矩和轴力组合要考虑下述四种可能情况： （B ）。 I ? M max 及相应的N il . M min 及相应的N max min III ? N max 及相应的M lV . N min 及相应的M V . M 比较大，但N 比较小或比较大 A.I 、II 、III 、IVB.I 、III 、IV 、V C. II 、 III 、IV 、VD.I 、II 、III 、V 二、判断题（每小题 2分，共20分。正确的画"，错误的画X ） 1 .框架——剪力墙结构的刚度特征值 入愈小，则愈接近剪力墙的变形特征。 （V ） 2. 框架梁非加密区的箍筋最大 间距不宜大于加密区箍筋间距的 2倍；否则破坏可能转 移到 加密区之外。（V ） 3. 剪力墙经受反复 荷载时，其正截面承载力要比承受单调加载时降低。 （X ） 4. 分层法中，各柱的刚度均应乘以折减系数 0.9。 （ X ） 5. 等效地震荷载的 3.6m ，应优先选用（B ）。 A ），这时应校核梁的静力平衡条 C ）。 D ）时，一般可作为整体剪
建筑物的造型可分为: 1多层与高层建筑 2单层大跨度建筑。 多层与高层建筑常用结构体系: 1混合结构体系2框架结构体系3剪力墙结构体系。 单层大跨度建筑屋盖结构:1平面结构体系:门式钢架、薄腹梁结构、衔架结构、拱结构。2空间结构体系:壳体结构、网架结构、悬索结构。 混合结构优点:1主要承重结构墙体就是用砖砌,易于就地取材2刚性较大3壳节省三大材料,有很好的经济指标。缺点:砖砌结构强度低,房屋层数受到限制2抗震性差3工程繁重施工速度慢。适用范围:五层以及五层以下的楼房。 混合结构墙体布置方案:1横强承重,特点:横强为主要承重墙,纵墙起维护隔断与维持墙体的整体作用。优点整体的刚度好。缺点:横墙间距房屋布置灵活性差。使用:宿舍等居住建筑。2纵墙承重特点:纵墙就是主要承重墙,横墙只承受小部分荷载。优点:房屋空间较大,平面布置灵活,墙面积小。缺点:房屋刚度差。适用:教学楼、实验楼、办公楼、医院。3纵横墙承重特点:纵横墙同时承重房屋刚度提高。4内框架承重特点:房屋的空间刚度差、适用上可取得较大的空间。适用教学楼、医院、商店、旅馆。 墙体构造要求:1须注意横墙间距的大小2纵墙易尽可能贯通3墙体要适当假设壁柱4墙体要适当设置伸缩缝5墙体要适当设置沉降缝。补充:1衡墙间距小于1、5倍建筑物宽度可增强墙体的抗裂性2墙厚度小于24厘米大梁跨度大于6米时梁支撑处的墙体应加整柱,承受吊车荷载的墙体或者承受风荷载为主的墙体应就加壁柱。3一般现浇式楼盖有保温伸缩缝间距为50米,没有为30米,宽度为2——5厘米。装配式楼盖的选型:铺板式楼盖为最常用形式,常用预知铺板的截面形式有:实心平板、空心板、槽型板、檩条。一般房屋采用空心板走道采用平心板或者槽型板。现浇式楼盖一般由板、次梁与主梁组成。单向板肋梁楼盖荷载传递路线:板-次梁-主梁-柱-或者墙-基础-地基。双向板传递路线:板-梁-柱-基础-地基。板厚单项板:单跨简支就是h≥L/30 而且天面板h≥6厘米。多跨连续时h≥L/40,而且楼面板h≥7厘米双向板:单跨简支就是h≥L/40 而且h≥8厘米多跨连续时h≥L/50 悬臂板:h大于等于l/12。 框架结构及其类型:框架就是由梁与柱刚性连接的骨架结构。特点在于“刚接点”优点:强度高、自重轻、整体性与抗震性好。适用范围:合理层数就是6~15层,最经济的就是10层左右。而框架结构的一般高度比约为5~7。框架类型:△1按框架构件组成划分:○1梁板式结构○2无梁式结构△1按框架的施工方法分:○1现浇整体式○2装配式○3半现浇框架○4装配整体式△1按承重结构划分:○1全框架○2内框架△1按框架的构件分:○1短柱单梁式○2长柱单梁式○3组合单元式。框架的布置:○1主要承重框架横向布置优点:结构合理,且建筑上有利于立面处理与室内采光应用:一般工业与民用房屋多采用此结构布置○2主要承重结构纵向布置优点:有利于楼层净高效利用,房间的合理划分○3主要承重结构纵横向布置 框架的柱网布置应力求简单、规则、整齐,柱网尺寸应符合经济原则与尽量符合模数△1多层厂房的柱网尺寸柱距:一般采用6m 跨度:按柱网形式而分○1内廊式柱网——常用跨度为6、0+2、4+6、0(m)或6、9+3、0+6、9(m)○2等跨式 柱网——常用跨度为6m,7、5 m,9 m,12 m四种(从经济考虑 不宜超过9 m,一般常用为6 m)△1多层民用房屋的柱网尺寸柱距:3、3m~6m 跨度6~12m(从经济考虑不宜超过9m) 6、构件截面尺寸: 框架横梁截面梁高h=(/8~1/12)梁跨梁宽b=(1/2~1/3)h 框架柱截面的款与高约等于(1/15~1/20)层高 抗震设防区框架体系房屋提醒与结构布置的要求:○1房屋的平立面宜用简单的体型○2抗侧力结构的布置应尽可能的刚度中心与地震力的合力作用线接近或重合○3抗侧力结构的布