高层建筑结构选型 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
《结构选型课程论文》 班级：建筑13-1 学号 姓名：穆宝宝 指导老师：王东坡
高层建筑结构体系选型及分析 摘要:高层建筑的结构体系是高层结构是否合理、经济的关键,随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。论文总结了各种高层建筑结构体系、特别是近年来出现的复杂、新颖的结构体系的受力特征,进而对高层建筑结构选型要点进行了探讨。关键词：高层建筑结构体系选型分析 一，高层建筑选型的重要性 1高层建筑与城市社会发展的关系密切我国城市化进程及人口的持续增长导致城市人口急剧上升,城市居住、生产、生活用地日趋紧张。为节约及充分利用城市土地资源,减少拆迁费、市政工程费和复杂地形处理费,提高城市社会吸纳能力及其综合效益,缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾,改善城市环境与调节心理等城市社会性问题,高层建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增长,且其规模、高度、复杂性及建设速度也将呈上升趋势。 2高层建筑结构复杂性提高现代高层建筑体形与平立面空间分布日益复杂,高度、规模、投资日益增大,要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为:(1)需求多元化、功能综合化的趋势,必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部空间分布等多样化、个性化与复杂化,为增大建筑净空
高度,很多一般多高层建筑中不存在的新问题与矛盾开始出现,对结构系统形式的要求提高。(2)随着高度与规模等增大,高层建筑投资增加、工期增长,其结构系统优化的必要性及可优化的空间与效益将更明显。结构优化,首先是其形式的优化,然后才是其布局与构件参数的优化。(3)高层建筑需考虑的影响因素日益复杂、系统、综合和多变,选型需要的知识信息愈加庞大,选型结果受人为因素的影响也将增大。 二，高层建筑常用类型 高层建筑结构的结构型式繁多，框架、剪力墙、框架一剪力墙结构体系是高层钢筋混凝土建筑结构中较为传统的、广为应用的结构体系。随着层数和建筑高度增加，利用结构空间作用，又发展了框架一简体结构、筒中筒结构多筒结构和巨型结构等多种结构体系。 高层建筑的结构体系主要有框架结构；剪力墙结构，包括部分框支、剪力墙结构；框架-剪力墙结构；筒体结构，包括框架-核心筒结构、筒中筒结构；以及混合结构，即由多种材料构件如钢筋混凝土构件、钢构件、组合结构构件（钢管混凝土构件、型钢混凝土构件及组合梁等）构成的结构，现分别加以分析。 1、框架结构体系 由框架梁、柱、楼板等主要构件组成。其特点是柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间。延性较好。横向侧移刚度较小。因此适用
通过这一个学期建筑结构选型将建筑结构分类如下:●平面结构 梁柱结构(框架结构 桁架结构 单层钢架结构 拱式结构 ●空间结构 薄壁空间结构 网架结构 网壳结构网格结构 悬索结构 薄膜结构 ●高层建筑结构 ●平面结构 平面屋盖结构空间跨度相比较小,节点、支座形式较简单。 2008年奥运会摔跤比赛馆总建筑面积约23950平方米,比赛馆平面是一个82.4*94米平面,屋面是反对称的折面,采用巨型门式钢钢架结构,将建筑塑造为富有韵律感的
造型,如图所示。三维整体模型工程屋盖由12榀空间门式钢钢架组成,跨度82.4米,中心距8,0米,钢刚架为四肢组合的格构式结构。构件间的连接节点均为相贯节点,钢架柱(钢管连接于看台部分的钢筋混凝土柱,屋盖结构外形简洁、流畅,节点形式简单,刚度大,几何特性好。 单榀空间门式钢刚架单榀空间门式钢刚架(有连系杆单榀空间门式钢刚架(有连系杆
刚架柱支座 ●空间结构 ●网格结构 ?网架结构 一:2008奥运会国家体育馆 国家体育馆位于北京奥林匹克公园中心区,建筑面积80 476m2 ,固定座席118 万座,活动座2 000座,用于举办2008 年奥运会的体操、手球比赛,赛后用于举办体育比赛和文艺演出。虽然体育馆在功能上划分为比赛馆和热身馆两部分,但屋盖结构在两个区域连成整体,即采用正交正放的空间网架结构连续跨越比赛馆和热身馆两个区域,形成一个连续跨结构。空间网架结构在南北方向的网格尺寸为815m,东西方向的网格有两种尺寸,其中中间(轴a和○K之间的网格尺寸为1210m,其他轴的网格尺寸为815m。按照建筑造型要求,网架结构厚度在11518~31973m之间。不包括悬挑结构在内,比赛馆的平面尺寸为114m ×144m,跨度较大,为减小结构用钢量,增加结构刚度,充分发挥结构的空间受力性能,在空间网架结构的下部还布置了双向正交正放的钢索,钢索通过钢桅杆与其上部的网架结构相连,形成双向张弦空间网格结构。其中最长桅杆的长度为91237m,钢索形状根据桅杆高度通过圆弧拟合确定。在
建筑结构 第1章概论 1.建筑结构与建筑的关系 强度是建筑的最基本特征，它关系到建筑物保存的完整性和作为一个物体在自然界的生存能力，满足此“强度”所需要的建筑物部分是结构，结构是建筑的的基础，没有结构就没有建筑物。结构以建筑之间的关系能够采用多种形式，结构是建筑物的基本受力骨架。 2.建筑结构的基本要求 安全性、经济性、适用性、耐久性、可持续性 3.建筑结构的分类 1.按组成材料 1）木结构 优点：施工周期短；易于扩建和改造；保温隔热性能好；节能环保性能好。 缺点：多疵病；易燃；易腐；易虫蛀。 2）砌体结构（包括无筋砌体和配筋砌体等）消防限制，最高七层。 优点：耐久性好；耐火性好；就地取材；施工技术要求低；造价低廉。 缺点：强度低，砂浆与砖石之间的粘接力较弱； 自重大；砌筑工作量大，劳动强度高；粘土用量大，不利于持续发展。3）混凝土结构（包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。） 优点：耐久性好；耐火性好；可模性好；整体 性好；可就地取材。 缺点：自重大；抗裂差；施工环节多；施工周 期长；拆除、改造难度大。 4）钢结构 优点：强度高、重量轻；材性好，可靠性高； 工业化程度高，工期短；密封性好；抗震性能 好。 缺点：钢材为非燃烧体，耐热但不耐火；耐腐 蚀性差。 5）组合结构（可分为钢骨混凝土结构和混合结构）优点：刚度大；防火、防腐性能好；重量轻； 抗震性能好；施工周期短、节约模板 缺点：需要特定的剪力连接件、需要专门焊接 设备与人员、需要二次抗火设计 2.按结构体系 1）混合结构体系—主要承重构件由不同的材料组成的房屋。主要用于量大面广的多层住宅。 2）排架结构—由屋面梁或屋架、柱和基础组成，其屋架与柱顶为铰接，柱与基础顶面为固接。主要用于单层工业厂房中。 3）框架结构—采用梁、柱等杆件组成空间体系作为建筑物承重骨架的结构。 优点：建筑室内空间布置灵活；平面和立面变化丰富。
高层建筑结构选型 高层建筑结构选型 选型工作具有很强的综合性，包含大量确定与不确定的因素,受诸多条件和因素影响,高层结构是否合理、经济的关键,随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。除了要考虑工程造价和投资能力,还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性,施工条件,技术能力,施工工期,建筑材料和能源供应,建筑美学要求包括建筑群及其环境的配合，建设场地的地形地貌自然灾害等等。 竖向承重结构的选型： 在对竖向承重结构进行选型时,首先考虑的是建筑物的高度和用途。不同结构体系的强度和刚度是不一样的,因而它们适应的高度也不同。一般说来,框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低的情况;框架—剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求;层数很多或设防烈度较高时,可用筒体结构。当建筑物的高度超出规范表中数值时,要进行专门的研究,采取有效的措施。选择结构体系应考虑的另一个因素是建筑物的用途。目前国内高层建筑按用途大体上可分三大类:住宅、旅馆及公共性建筑(办公、商业、科研、教学、医院等)。住宅建筑一般采用剪力墙结构。 水平承重结构的选型： 水平承重结构对保证建筑物的整体稳定和传递水平力有重要作用。水平承重结构选型通常有以下几种,平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋
形楼盖。平板体系:平板体系采用单向板或双向板,常用于剪力墙结构或筒体结构。其优点是板底平整,可以不加吊顶,结构高度低,可以降低层高。但当跨度大时,采用平板较困难,一般非预应力平板不宜成过6m,预应力平板不宜超过9m,否则平板厚度过大,楼面重量太大。采用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚。无梁楼盖:在层高受限制情况下,公用建筑常采用无梁楼盖。无梁楼盖最好带现浇柱帽,以加强板柱连接的可靠性。无梁楼盖的合适跨度是:普通钢筋混凝土楼面6m以内;预应力混凝土楼面可达9m。密肋楼盖:密肋楼盖多用在跨度较大而梁高受限制的情况下。筒体结构角区楼面也常用密肋楼盖。当采用装配式楼板时,框架－剪力墙结构应加混凝土现浇面层。楼盖结构应满足:房屋高度超过50m时,框架—剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇搂盖结构;剪力墙结构和框架结构宜采用现浇结构。房屋高度不超过50m时,8、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构;6、7度抗震设计的框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖;框架结构和剪力墙结构可采用装配式结构。同时对于现浇楼盖,混凝土强度等级不宜低于C20,也不宜高于C40。 下部结构的选型： 高层建筑的基础是高层建筑的重要组成部分。它将上部结构传来的巨大荷载传递给地基。高层建筑基础形式选择的好坏,不但关系到结构的安全,而且对房屋的造价、施工工期等有重大的影响。高层建筑基础形式通常有以下几种:
建筑结构体系及选型 Structural Systems and choices for Architects and Engineers 课程编号：223 开课单位：建筑系建筑技术教研室 撰写人：樊振和 开课学期：2 总学时：40 学分：2 课程类别：选修 考核类型：考试 考核方式：平时成绩占40%；其中，考勤10%，课堂纪律10%，作业20%。考查测验成绩占60%。 预修课程：建筑力学，建筑结构 适用专业：建筑设计及其理论、建筑历史与理论、建筑技术科学 一、教学目标 通过本课程的学习，使学生熟悉建筑结构的主要类型及适用范围；熟悉各种建筑结构体系的受力和变形特点，以及选型和布置的一般原则；掌握常用建筑结构的选型和布置方法。为今后进一步的研究和工作打下必要的基础。 二、教学要求 通过课堂讲授、课堂讨论、模型试验、参观调研、撰写论文等多种教学形式，使学生熟悉和掌握建筑结构选型的原理和方法。 三、课程内容 建筑结构体系及选型课程主要介绍常见的各种建筑结构型式，主要包括各种钢筋混凝土平板结构、屋架、刚架、拱、网架、悬索、薄壁空间结构、充气结构等大、中、小跨度空间结构类型以及框架、剪力墙、框架—剪力墙、筒体结构、框架—筒体结构、悬挂结构等各种中、高层建筑结构类型，各种类型结构的受力和变形特点、适用范围、经济分析、选型和布置的一般原则和方法。同时，还将介绍建筑设计和结构设计的关系以及结构在建筑中的非结构功能。 71
四、教学时间安排 四、选用教材 虞季森，《中大跨建筑结构体系及选型》，中国建筑工业出版社，1990.12 五、参考书目 1.清华大学土建设计研究院，《建筑结构型式概论》，清华大学出版社，198 2. 2.[意] P·L·奈尔维，《建筑的艺术与技术》，中国建筑工业出版社，1981.1 3.[美] 林同炎 S·D·斯多台斯伯利《结构概念和体系》（第二版），中国建筑工业出版社，1999.2 72
超高层项目结构体系选型浅析 1 超高层住宅结构材料体系 目前超高层住宅主要使用的结构材料有钢筋混凝土和型钢，因此超高层结构按材料类型可以分为钢结构、钢筋混凝土结构和混合结构。 1)．钢结构 钢材强度高、质量轻（支撑同样重量下），特别适合作为超高层建筑的结构材料，世界最早一批超高层建筑大都为钢结构建筑。 钢结构主要包括钢框架和钢斜撑结构，由于钢结构轻柔，风荷载下水平位移大，舒适性较差，加上防锈、防火的因素，目前在我国很少用于超高层住宅。 但钢结构高强轻质，节约结构构件截面，在风荷载小、烈度高和软弱地基地区的超高层住宅采用钢结构还是有明显优势；加上钢板剪力墙、编织网筒等新的结构形式的应用和发展，侧向刚度问题得以解决；同时,钢结构具有工厂预制、现场安装的特点, 可实现建筑住宅产业化，大大减少项目建设周期，实现绿色环保，相信未来钢结构也可以在超高层住宅一个发展方向。 2)．钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构整体性好，刚度大，位移小，舒适性佳，在抗风设计方面有优势；钢筋混凝土结构耐腐蚀、耐火、维护方便，建造造价和维护成本均低于钢结构，因此，钢筋混凝土结构是目前超高层住宅（200m以内）的主流形式。
对于超高层住宅，宜采用高强混凝土，目前普遍用到C60。随着性能的不断改进，国内、外已有超高层公建项目开始使用C100强度等级的混凝土，预计未来会推广到超高层住宅。 3)．混合结构 随着建筑高度的攀升，钢筋混凝土结构墙、柱尺寸需要不断加大，一方面加大了基础的负担，另一方面，占用了建筑空间，影响使用和美观。因此，在混凝土构件里加入型钢，形成钢—混凝土组合构件；或部分构件直接采用钢构件，组合成钢—混凝土混合结构。混合结构兼有钢结构和混凝土结构的优点，已成为我国超高层公建的主流形式。对于超高层住宅，由于目前我国住宅高度不高（大多少于150m），结构形式单一（大多为剪力墙结构），混合结构应用不多。但随着我超住宅高度和结构形式的发展，混合结构是大势所趋，如北京财富中心二期公寓楼(198m)即采用了钢框架-钢筋混凝土核心筒的混合结构。 2 超高层住宅结构受力体系 高层建筑的受力特点是水平荷载的作用、特别是风荷载占主导地位。在低层结构中，水平荷载产生的内力很少，结构以抵抗垂直荷载产生的轴力为主；弯矩和剪力的影响较小、侧向位移很小，通常可以忽略。随着建筑高度的增加，水平荷载（风或地震力）产生的内力和位移迅速增加。 由于上述特点，选择经济而有效的结构体系是超高层住宅设计的
1 混合结构体系 1.1混合结构体系概述 混合结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土和砖木建造的。如一幢房屋的梁是用钢筋混凝土制成，以砖墙为承重墙，或者梁是用木材建造，柱是用钢筋混凝土建造。由两种或两种以上不同材料的承重结构所共同组成的结构体系均为混合结构。混合结构,又可以说是砖混结构.虽然也用钢筋浇柱\梁,但墙体具是承重功能,不能乱拆. 特点：质量较框架略差,质量较好,寿命较长.造价略低，适合6层以下，横向刚度大，整体性好，但平面灵活性差。 分类：型钢柱+混凝土梁+混凝土筒归入混凝土结构 型钢柱/钢管混凝土+钢梁+混凝土筒归入型钢框架混凝土核心筒结构 1.2 实例工程项目概况 金茂大厦（JinMaoTower），又称金茂大楼，位于上海浦东新区黄浦江畔的陆家嘴金融贸易区，楼高420.5米，是上海目前第2高的摩天大楼（截至2008年）、中国大陆第3高楼、世界第8高楼。大厦于1994年开工，1999年建成，有地上88层，若再加上尖塔的楼层共有93层，地下3层，楼面面积27万8,707平方米，有多达130部电梯与555间客房，现已成为上海的一座地标，是集现代化办公楼、五星级酒店、会展中心、娱乐、商场等设施于一体，融汇中国塔型风格与西方建筑技术的多功能型摩天大楼，由著名的美国芝加哥SOM设计事务所的设计师Adrian Smith设计。因为中国人喜欢塔所以中国才把金茂大厦设计成这样。 1.3 实例工程项目结构选型与结构布置分析 其结构体系为巨型型钢混凝土翼柱+ 内筒混合结构体系。这种混合结构体系的巨型型钢混凝土柱和钢筋混凝土内筒通过刚性大梁构成一个整体的抗侧力体系, 而且其抗侧力体系的力矩很大, 效率很高。这种体系还可提供较大的使用空间, 其外围洞口可以做得很大。 2框架结构体系 2.1框架结构体系概述 框架结构是利用梁柱组成的纵、横向框架，同时承受竖向荷载及水平荷载的
成绩 考查课结课作业（论文） 题目：建筑结构选型实例分析 课程名称：建筑结构选型 学院：土木与建筑工程学院 学生姓名： 学号：201104030002 专业班级：城市规划11-1 任课教师：尹涛 2013年6月 《建筑结构选型》课程报告评分表
学生姓名专业班级城市规划11-1 题目名称建筑结构选型实例分析 项目考核指标权重得分 课程报告质量收集调研相 关资料 独立查阅资料、进行调研；有收集处理相关信息及获得 新知识的能力。 10 内容完整、分 析正确合理 内容完整，每部分均包括概述、实例分析和小结，要求 图文并茂。结构实例综合分析的正确、合理性。 30 格式规范、条 理清楚 条理清楚、结构严谨、文理通顺、用语规范、书写格式 规范。 20 创新工作中有创新意识，一定的自己的理解，一定独创性。20 完成任务及答辩的情况答辩根据课程报告内容，正确回答相关问题10 学习态度、按时提交，按要求修改完善10 总分 简要评语： 任课教师签名：年月日 目录
一、引言 (1) 二、多层建筑（砖混结构、框架结构）.................... (1) 三、高层建筑（剪力墙结构、框剪结构）........................ .. (5) 四、超高层建筑（筒中筒结构）................................ . (8) 五、工业厂房（轻型钢结构） (9) 六、大跨度公共建筑（桁架结构、拱结构、网架结构、膜结构等）.. (10) 七、桥梁结构（桁架结构、拱结构、悬索结构等）................. . (13) 八、总结 (17) 引言 对于建筑结构，它们并不是我们通常所说的建筑物，而是隐藏于建筑物外表之下的，构成建筑
建筑结构体系及选型樊振和课后题
建筑结构选型 绪论 0-1.建筑结构选型是对各种建筑结构形式的结构组成、基本力学特点、适用范围以及技术经济、施工要求等方面的内容进行分析和研究，建筑师做到了这些，才能更好解决以下两个问题：（1）做方案时，主动并正确地考虑、推敲、确定并采用最适宜的建筑结构体系，并使之与建筑空间、体型及形象有机融合；（2）作为工程主持人的建筑师，掌握了建筑结构体系及选型的知识（以及必要的其它相关专业知识），就能很好地与建筑结构工程师进行默契的协作和配合。 0-2.技术因素：建筑材料、建筑技术发展水平 社会因素：人们对建筑功能要求的丰富和提高 0-3.非结构功能：美学表现力 建筑师的设计：处理好建筑功能与建筑空间的关系，并选择合理的建筑结构形式，就自然形成了建筑的外观，然后去发现、选择、袒露那些建筑结构自身具有美学价值的因素；再在选择的基础上，根据建筑构图原理，对那些具有美学价值的结构因素进行艺术加工和创造，从而利用这些来构成建筑的艺术形象。 0-4.（1）选择能充分发挥材料性能的结构形式。根据力学原理选择合理的结构形式使结构处于无弯矩状态，以达到受力合理节省材料的目的。减少结构弯矩峰值，使结构受力更为合理。
（2）合理地选用结构材料。充分利用结构材料的长处，避免和克服它们的短处。提倡结构形式的优选组合。采用轻质高强的结构材料、 一般平板结构 1-1.平板结构：一个简单而基本的概念，即非曲面结构，不但涵盖建筑结构水平分系统中的板式结构和梁板式结构，而且涵盖了建筑结构竖向分系统，包括结构柱、结构墙体、带壁柱结构墙体等 板式结构与梁板式结构都属于平板结构 1-2.单向板：荷载主要沿短跨方向传递 双向板：长跨短跨两个方向都有明显挠曲，板在两个方向上都传递荷载。 单向板在结构上属于平面受力和传力，双向板在结构上属于空间受力和传力，因此双向板比单向板更为经济合理 1-3.水平分系统：自身跨度 竖向分系统：稳定性条件 两者都是结构力学的问题 1-4.减小板的跨度。 无关，壁柱是为了提高砖墙的稳定性以及增加墙体刚度的。 1-5.简支梁：静定结构，由梁自身承重，内力较连续梁大，跨度
浅谈超高层建筑结构体系的选型与优化 发表时间：2017-11-18T16:07:05.493Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第16期作者：杨振宇 [导读] 随着社会经济的高速发展，人口的迅速增长以及土地资源的日益紧张，建筑也日趋超高层化。 上海 200000 摘要：随着社会经济的高速发展，人口的迅速增长以及土地资源的日益紧张，建筑也日趋超高层化。随着建筑高度的增加，结构自重越来越大，同时水平风荷载也显得尤为突出。因此，超高层结构的优化设计具有十分重要的意义。本文以超高层结构为研究对象，通过结构优化的基本概念，选择合理的结构设计方案。 关键词：超高层；结构优化；体系选型；高宽比；加强层；外框柱选型 1、超高层建筑的现状 现代社会经济与科学技术发展迅速，新型建筑材料的出现，结构体系的不断创新，计算机技术的发展和施工水平的持续提高，使超高层建筑得到了迅猛发展；世界最高建筑的记录不断被刷新，目前的世界第一高楼——迪拜塔（哈利法塔），高达828米，共160层，成为了现代经济与技术发展的有力见证；在超高层建筑设计中，结构体系的选型与优化，影响着建筑的安全性与经济性，对超高层建筑的设计和施工都具有十分重要的意义。 2、超高层结构类型及特点 顾名思义，高层建筑的特征在于“高”。房屋高度是指室外地坪至房屋主要屋面的高度，高层建筑依据房屋高度大致可以分为以下几类：一般高层建筑：24~60米；中高层建筑：60~100米；超高层建筑100米以上；超高层建筑根据所采用的结构材料可分为三类：钢结构、混凝土结构、钢-混凝土混合结构； 其中钢结构的优点是强度高、自重小、抗震性能好、施工速度快，但造价较高、施工精度要求高、防火性能差。混凝土结构优点是可塑性强、用钢量小、取材方便、施工简便、造价低、维护成本低；缺点是自重较大，施工速度慢、构件占用空间大、需要支模施工；混合结构是钢结构、混凝土结构组合而成的结构体系，组合形式多种多样，结合了上述两者的优点，降低了用钢量及自重、施工便利；混合结构综合了成本、性能、施工等方面要求，也是目前应用最多的超高层结构类型。 众所周知，影响高层结构设计尤其是超高层结构设计的主要因素是水平力，既水平风荷载和地震荷载，那么判断一个超高层结构方案的好坏，就要看他的抗侧力体系，是否能高效的抵抗水平力； 在超高层建筑里比较常见的几种抗侧力体系：框架核心筒、巨柱核心筒、筒中筒等，其中框架核心筒使用的最多，其核心筒一般为钢筋混凝土剪力墙，为增加结构延性或控制轴压比可以加设型钢，高度超过一定范围可以设置加强层来控制位移，外框柱也有多种选择：钢筋混凝土柱、型钢混凝土柱、钢管混凝土柱等等；加强层和外框柱的选型后文详细分析。 3、超高层经济性 评判一个结构体系的经济性，经常采用含钢量作为指标；含钢量，既单位面积钢筋含量，以工程中钢筋总用量除以面积得出，含钢量和工程造价息息相关，其指标更是考核设计水平和成本控制的有效工具；合理选择结构体系和结构布置，可大大降低结构含钢量，如102层的纽约帝国大厦，采用框架剪力墙结构，用钢量206公斤/平米；而110的芝加哥希尔斯大厦，采用筒体结构，用钢量仅161公斤/平米，相差近20%； 影响结构含钢量的主要因素： ①建筑物的体型、平立面规则程度、层高、柱网布置、地下室覆土厚度； ②结构类型、基坑支护类型、桩基类型、底板类型； ③结构计算参数选取、合理的计算模型、材料选用和荷载取值、构造措施等； 4、超高层结构优化 ⑴优化思路 ①方案阶段、通过与建筑专业的充分沟通，对建筑的平面布置、立面造型、柱网布置等提出合理的建议和要求，使结构的高度、复杂程度、不规则程度均控制在合理范围内；将结构概念设计贯穿于建筑方案阶段，能逐步引导建筑专业向有利于结构体系更合理的方向发展； ②初步设计阶段，通过对结构体系、结构布置、建筑材料、设计参数、基础形式等内容的多方案技术经济比较，选出最优方案； ③计算过程中，通过精确的荷载计算、细致的模型调整，使结构达到最优受力状态，进一步降低用钢量； ④施工图阶段，通过精细的配筋设计抠出多余钢筋，将含钢量降至最低； ⑵优化要点 ①合理的高宽比：一般内筒高宽比10~12、外筒高宽比6~8较为合理，外筒高宽比超过8会给结构设计带来一定难度，高宽比超过9的超高层结构，设计上会非常困难，当然还要结合项目所在地的自然条件——地震设防烈度和风荷载；例如深圳京基大厦，高439m，高宽比9.5，本身难度就大，深圳又是七度区，风荷载也大，所以采用了三道伸臂桁架、五道腰桁架，还加了斜撑，风荷载下的弹性层间位移角是1/470，仍不能，满足规范1/500的要求，是唯一一个未达到位移要求的100层超高层；再有天津高银大厦，主结构597m，高宽比9.7，天津设防烈度7.5，风荷载也大，自然条件很差，最后采用了矩形框架加斜撑的结构形式； ②加强层的设置 加强层设置的关键是伸臂桁架和腰桁架：腰桁架作用是加强外框柱的联系，使其均匀工作；伸臂桁架是协调内筒与外框柱，减小侧向变形；加强层的布置有利有弊，在满足相关指标的前提下，应该尽量不设或少设；设置位置应通过精细计算、通过敏感性分析选择效果最好的楼层，不能只为算够指标而随便设置； 关于腰桁架与伸臂桁架设置的优先级，一般应先采用腰桁架，从高区到低区，若位移仍不满足，再设置伸臂桁架，伸臂桁架设置在高
建筑结构及 选型报告 学号：1322 姓名：武昆鹏
一.框架结构 1、概述 框架结构一般由竖直的柱和水平横梁所组成，梁柱交结处一般为刚性连接。框架结构一般都是受到竖直荷载和水平荷载的共同作用。其主要特点是：布局灵活，不靠墙承重，使用方便，可以获得相对较大的使用空间；但抗侧刚度小，侧移大，抗震和抗风能力较差，对于支座不均匀沉降比较敏感。框架结构按框架构件组成可以划分为梁板式结构和无梁式结构；按框架的施工方法可以划分为现浇整体式框架、装配式框架、半现浇框架和装配整体式框架；按承重结构可以划分为纯框架和内框架。框架结构适用于民用住宅、办公楼、旅馆、饭店、医院、大型商业建筑等，亦可用于工业车间等建筑。 2、实例分析广州合景金融大厦结构型式及特点 广州合景金融大厦采用圆钢管混凝土框架-钢支撑框架结构体系。结构方案控制原则：刚度、强度，舒适度、延性满足规范要求。小震作用下，主、次结构均要求处于弹性阶段，满足小震不坏的目标；中震作用下，主体结构墓本处于弹性状态，无损坏或损坏程度小，次结构有一定程度损伤，但损伤程度为可修复，修复时不会对主体结构的稳定性和安全性造成很大影响；大震作用下，地震能量主要依靠次要构件耗散，少数抗侧力构件出现塑性铰，整体结构内力重分布，结构整体仍具有一定的抗侧刚度，可继续工作。通过设置部分偏心支撑，在支撑与柱之间或支撑与支撑之间形成耗能梁段。在大震作用下通过耗能梁段的弹塑性变形耗能，保证支撑不屈曲。高出屋面的幕墙采用钢桁架结构，并设置部分粘弹性消能阻尼器，以起到减少风振和在地震作用下耗能的作用。广州合景金融大厦框架柱采用圆钢管混凝土：柱、支撑体系采用跨层、形矩形钢管支撑，层内人字形及V字形热轧或焊接正放H型钢支撑，框架梁采用烘轧或焊接H型钢与闭口型或缩口型压型钢板组合楼板的组合形式。利用钢支撑作为主要抗侧力构件，钢框架土要承担竖向荷栽。钢柱与钢梁节点，钢支撑与钢骨连接点均采用刚性连接，主次梁节点为铰接。 二.剪力墙结构、框-剪结构 1、剪力墙结构概述 剪力墙结构，是利用建筑物的外墙和永久性内隔墙的位置布置混凝土承重墙的结构。其主要特点是：抗侧刚度大，侧移小，抗震性能好；室内墙面平整，结构自重大，平面布置不灵活，不容易形成大空间。剪力墙结构常用于高层住宅和旅游建筑中。 2、实例分析广州白天鹅宾馆结构选型及特点 广州白天鹅宾馆主楼采用剪力墙大阪系统，主楼地下室采用钢筋混凝土防渗墙结构。横向剪力墙和纵向剪力墙共同承重，侧刚度更强，侧移更小，从而保证了抗震性能。 3、框-剪结构概述 框-剪力墙结构体系是由框架和剪力墙共同作为承重结构的受力体系。是两种体系的结合，吸取了各自的长处，既有布置灵活、使用方便的特点，又具有良好的抗侧力性能。 框-剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。因此，这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。
一、结构体系及布置 《高层建筑结构混凝土结构技术规程》中将10层及以上或房屋高度超过28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他民用建筑划分为高层建筑。 (一)结构体系选择 结构轴力N与建筑高度H为线性增长，弯矩与建筑高度为二次方增长，侧向位移随高度为四次方增长，选择结构体系需要合适的高度。 1.框架体系 优点是建筑平面布置灵活，立面也可以变化，容易满足各种工业与民用建筑的使用要求。缺点是抗侧刚度较小，因梁柱截面不能太大，其使用高度受到限制，一般控制在15层以下，高度不超过70m。 2.剪力墙结构 纵横方向的竖向墙体组成的承重与抗侧力体系成为剪力墙结构。优点是剪力墙结构的侧向刚度比框架结构大很多，侧移小，抵御地震作用的能力强，缺点是结构自重大，建筑平面布置局限性大，难以满足建筑内部大空间的要求。适用范围在10~50层，经济角度看30层较合适。 3.框架剪力墙与框架筒体结构 框架体系中适当部位布置剪力墙或筒体结构。既具有框架建筑布置灵活，又具有剪力墙与筒体抗侧移刚度大的优点。框剪结构用于10~20层，框筒结构可建造30~40层。 4.筒体结构 框筒结构：建筑外围周边间距很密的柱与截面很高的窗裙组成的筒体结构。 筒中筒结构：外部框筒和内部剪力墙围成的薄壁筒组成的结构 多筒结构：平面内将多个筒体组合在一起形成多筒结构体系，或者将几个单筒体并联成为整体刚度很大的筒体。 筒体结构抗侧力刚度大，一般用于40层以上
(二)结构布置原则 1.结构的最大适用高度及结构适用的最大高宽比 为避免结构侧移过大，对建筑物高度H和高宽比B/H加以控制，钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高宽比分为A和B两级，见表。 A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（单位：m） 注： 1.甲类建筑，678度时宜按本地区抗震设防烈度提高一度后符合本表的要求，9度时应专 门研究。 2.框架结构、板柱-剪力墙结构以及9度抗震设防的表列其他结构，当房屋高度超过本表 数值时，结构设计应有可靠依据，并采取有效的加强措施.
第一章梁 1.梁按支座约束分为：静定梁和超静定梁，根据梁跨数的不同，有单跨静定梁或单跨超静定梁、多跨静定梁或多跨连续梁。 2.简述简支梁和多跨连续梁的受力特点和变形特点？答：简支梁的缺点是内力和挠度较大，常用于中小跨度的建筑物。简支梁是静定结构，当两端支座有不均匀沉降时，不会引起附加内力。因此，当建筑物的地基较差时采用简支梁结构较为有利。简支梁也常被用来作为沉降缝之间的连接构件。 多跨连续梁为超静定结构，其优点是内力小，刚度大，抗震性能好，安全储备高，其缺点是对支座变形敏感，当支座产生不均匀沉降时，会引起附加内力。（图见5 页） 3.悬挑结构的特点：悬挑结构无端部支撑构件、视野开阔、空间布置灵活。悬挑结构首要关注的安全性是：倾覆、承载力、变形等。 第二章桁架结构 1.桁架结构的组成：上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖腹杆 2.桁架结构受力计算采用的基本假设： （1）组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面。 （2）桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点。（铰接只限制水平位移和竖向位移，没有限制转动。） （3）所有外力（包括荷载及支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上（节点只受集中力作用） 3.桁架斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有何关系？答：斜腹杆的布置方向对腹杆受力的符号（拉或压）有直接的关系。对于矩形桁架，斜腹杆外倾受拉，内倾受压，竖腹杆受力方向与斜腹杆相反，对于三角形桁架，斜腹杆外倾受压，内倾受拉，而竖腹杆则总是受拉。（图见11 页） 4.按屋架外形的不同，屋架结构形式有几种？答：三角形屋架，梯形屋架，抛物线屋架，折线型屋架，平行弦屋架等。屋架结构的选型应从哪几个方面考虑？ 答：（1）屋架结构的受力；（2）屋面防水构造；（3）材料的耐久性及使用环境；（4）屋架结构的跨度。 屋架结构的布置有哪些具体要求？ 答：（1）屋架的跨度：一般以3m 为模数； （2）屋架的间距：宜等间距平行排列，与房屋纵向柱列的间距一致，屋架直接搁置在柱顶； （3）屋架的支座：当跨度较小时，一般把屋架直接搁置在墙、垛、柱或圈梁上。当跨度较大时，则应采取专门的构造措施，以满足屋架端部发生转动的要求。 5.屋架结构的支撑有哪几种？答：屋架支撑包括设置在屋架之间的垂直支撑，水平系杆以及设置在上、下弦平面内的横向支撑和通常设置在下弦平面内的纵向水平支撑。 第三章单层刚架结构 1.刚架结构：是指梁、柱之间为刚性连接的结构。 2.排架结构：是梁和柱之间为铰接的单层刚架。 3.在单层单跨刚架结构中约束条件对结构内力有何影响？答：约束越多，内力越分散，内力值越小，变形越小，即刚度越大。 （单层单跨刚架结构按构件的布置和支座约束条件可分为无铰刚架，两铰刚架，三铰刚架。 4.从截面形式看，钢刚架结构有哪两种类型？答：实腹式（型钢）和格构式（桁架）。 5.钢筋混凝土刚架在构件转角处为避免受力过大，可采取什么措施？答：在构件转角处，由于弯矩过大，且应力集中，可采取加腋的形式，也可适当地用圆弧过渡。为了减少材料用量，减轻结构自重，也可采用空腹刚架。空腹刚架有两种形式，一种是把杆件做成空心截面，另一种是在杆件上留洞。 6.刚架结构的支撑系统起什么作用？应怎样布置？答：为保证结构的整体稳定性，应在纵向柱间布置连系梁及柱间支撑，同时在横梁的顶面设置上弦横向水平支撑。柱间支撑和横梁上弦横向水平支撑宜设置在同一开间内。
关于高层建筑结构选型设计的初步探讨张奎立 发表时间：2018-11-16T19:14:04.653Z 来源：《基层建设》2018年第30期作者：张奎立[导读] 摘要：高层建筑选型的问题伴随着高层建筑的日益增多也开始凸显，大量的高层建筑造型不顾结构的安全性和经济性，设计方案虽然夺人眼目，却为此要付出巨大经济代价。 安徽新天柱工程规划设计研究院有限公司安徽省合肥 230000摘要：高层建筑选型的问题伴随着高层建筑的日益增多也开始凸显，大量的高层建筑造型不顾结构的安全性和经济性，设计方案虽然夺人眼目，却为此要付出巨大经济代价。解决这些问题的最好方法之一就是正确处理高层建筑的选型设计。 关键词：高层建筑；结构选型；设计 一、高层建筑结构选型的重要性 高层建筑与城市社会发展的关系密切我国城市化进程及人口的持续增长导致城市人口急剧上升，城市居住、生产、生活用地日趋紧张。为节约及充分利用城市土地资源，减少拆迁费、市政工程费和复杂地形处理费，提高城市社会吸纳能力及其综合效益，缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾，改善城市环境与调节心理等城市社会性问题，高层建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增长，且其规模、高度、复杂性及建设速度也将呈上升趋势。 高层建筑结构复杂性提高现代高层建筑体形与平立面空间分布日益复杂，高度、规模、投资日益增大，要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为需求多元化、功能综合化的趋势，必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部空间分布等多样化、个性化与复杂化，为增大建筑净空高度，很多一般多高层建筑中不存在的新问题与矛盾开始出现，对结构系统形式的要求提高。随着高度与规模等增大，高层建筑投资增加、工期增长，其结构系统优化的必要性及可优化的空间与效益将更明显。结构优化，首先是其形式的优化，然后才是其布局与构件参数的优化。高层建筑需考虑的影响因素日益复杂、系统、综合和多变，选型需要的知识信息愈加庞大，选型结果受人为因素的影响也将增大。 二、结构的选型问题 1.结构的超高 在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，特别是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此，必须对其重视，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。 2.结构的规则性 新旧规范在这方面的内容产生了很大变动，在这方面新规范增添了很多的限制条件，如：嵌固端上下层刚度比信息、平面规则性信息等，此外，新规范采用强制性条文对“建筑不应采用严重不规则的设计方案”进行了明确规定。因此，结构工程师在遵循新规范过程中必须要严格注意这些限制条件，防止后期施工图设计阶段工作陷于被动。 3、短肢剪力墙的设置 在新规范中，短肢剪力墙定义为对墙肢截面高厚比为5~8的墙，且通过实际经验和实验数据，对在高层建筑中的应用短肢剪力墙增加了很多限制，因此要最大程度避免采用短肢剪力墙。 4.嵌固端的设置 由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了此从而带来一系列需要注意的方面.如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，其中任何一方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。 三、高层建筑结构选型 根据高层建筑结构的受力特点，对高层建筑结构在概念阶段的设计显得尤为重要，该阶段设计的优缺点直接影响建筑工程整体的经济性。 （一）高层建筑结构体系选型与建筑施工的关系高层建筑施工工艺的不同，不仅会影响到材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标，而且也会影响到建筑结构的受力状态，抗震性能等。所以在高层建筑结构体系选型时就要对施工工艺连同其它因素加以权衡，综合考虑。现浇钢筋混凝土高层建筑结构的造价主要包括材料、模板及施工三部分。据统计，在造价中模板的费用是最主要、最易变化的部分，它可占总造价的33%-55%，模板体系选择是否合理，不仅影响主体结构造价，而且与施工速度及劳动力消耗有着密切关系。 （二）高层建筑结构抗震体系选定的原则（1）具有明确的计算简图和合理的地震力传递路线；（2）具备多道抗震防线，不会因部分结构或构件失效，而导致整个体系丧失抗侧力或承受重力荷载的能力；（3）具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力，从而使结构体系遭遇地震时具有足够的防倒塌能力；（4）沿水平和竖向结构的刚度和强度分布均匀，或按需要合理分布，避免出现局部削弱或突变，形成薄弱环节，从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中的危险。 在确定高层建筑方案的同时，应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地类别、房屋高度、地基基础，以及材料供应和施工条件，并结合结构体系的经济、技术指标，选择最合适的结构体系。 四、针对高层建筑结构选型进行设计 1、结构选型设计的条件 在进行建筑结构选型设计前，需要对建筑结构的功能要求进行充分的分析，在满足相应功能要求的基础上，实现合理的高层建筑结构选型设计。在高层建筑选型上，需要充分的考虑到各种建筑结构形式，并针对材料的选用情况进行慎重的分析。一般来说，很多的建筑成本花费最高的阶段就是结构设计阶段，而且在这一阶段，施工工期也相对较长。所以，有效的保障结构选型设计的质量，就能够使得高层建筑建设的整体质量得到保障。
在正常设计，正常施工条件下完成预 就是结构由可靠转变为失效的临界状态。整个结构或结构的一部分 能使结构产生效应（如结构或构件的内力、应力、位移、应变、裂缝等）●直接作用：作用在结构上的力的因素，称为荷载或直接作用，如建筑物自重、 人员设备自重；自然界对建筑物施加的力（如风）。 ●间接作用：不表现为力的形式，但同样会引起结构效应。如不均匀沉降、温 度效应等。 分类：1）永久作用（恒荷载）如结构自重、土压力等。 2）可变作用（活荷载）如楼面活荷载（包括人群、家具等）、屋面活 荷载、风荷载、雪荷载、吊车荷载等。 3）偶然荷载如地震、爆炸、撞击等。 4.构造地震：浅源地震（震源深度小于60km）/中地震（震源深度介于60km至300km）/深源地震（震源深度大于300km）（震源越浅，破坏性越大，但波及范围越小；反之，震源越深，破坏性越小，但波及范围却越大。） /诱发地震 :立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心抗拉强度。 7.混凝土的强度等级是用立方体抗压强度来划分的 8.木材的优点：密度小、强度高、弹性好、色调丰富、纹理美观和易加工 9.木材性质的最大特点是各向异性：木材的顺纹抗压强度比横纹抗压强度大，而横纹中径向抗压强度最小；顺纹抗拉强度在木材强度中最大，横纹抗拉强度只有 。 外力以压力的方式作用在构件的轴心处，使构件产生均匀压应力 并产生屈曲提高承载力的途径：尽量减小压杆长度；增强支承的刚性；合理选择截面形状； 11.各种构件比较：轴心受拉构件是受力理想的构件，有如下优势：1）能充分发挥材料性能，因在外力作用下，沿构件全长及截面的内力及应力都是均匀分布；
2）在承载相同荷载的情况下，与受压与受弯构件相比所需的断面最小；3）具有最多数量的轴拉构件和较少轴压和受弯构件组成的结构体系是较节省材料和经济合理的体系。/轴压构件的承载力受稳定性的影响，故应避免长杆受压；偏心受压构件在相同截面下，因受偏心弯矩的影响，其承载力将随偏心距的加大而大为减少，而且也要考虑稳定性的影响。受弯构件的内力不均匀分布，因此不能充分发挥材料的作用，有时会出现设计已满足强度要求但变形不能满足要求的情况。 12.粘结作用由胶合作用、摩擦作用和咬合作用三部分组成 13.钢筋应力应变4个阶段：弹性阶段/屈服阶段/强化阶段/局部紧缩阶段 4个指标：屈服强度、延伸率、极限强度、冷弯性能 1.梁是结构中基本的横向受力构件，主要承受弯矩和剪力作用。 2.钢筋混凝土梁是目前应用最广泛的梁。它利用混凝土受压，纵向钢筋受拉，箍 12m。 4.刚架结构的受力特点：刚架结构属于平面结构。 约束作用减小了梁的跨中弯矩。/水平荷载作用下，梁对柱的约束减小了柱内弯矩。/梁柱的刚性连接，提高了结构平面的刚度。/刚架结构平面外刚度很弱，结构的刚度一般忽略，需要支撑等构件以保证其平面外刚度。 5.单层刚架结构的形式： 1）、按材料不同可以分为钢、钢筋混凝土和预应力刚架 2）、按结构组成和构造不同，可分为无铰刚架、两铰刚架和三铰刚架，在同样荷载作用下，这三种刚架的内力分布和大小有差异，其经济效果也不相同。 3）、按结构的形状和跨数分类：单层刚架结构按形状可以分为平顶刚架、坡顶刚架、拱顶刚架等；按跨数可以分为单跨刚架、双跨刚架、多跨刚架等。 6.排架结构一般指由屋架和柱组成的结构体系，常用于单层工业厂房，比起刚架结构，更适合于有大跨度要求的工业建筑。排架常见的形式有单跨排架、多跨排 ：桁架的上弦受压、下弦受拉，由此形成力偶来平衡外荷载所产生的弯矩。外荷载所产生的剪力则是由斜腹杆轴力中的竖向分量来平衡。桁架各杆件单元（上弦杆、下弦杆、斜腹杆、竖杆）均为轴向受拉或轴向受压构件，使材料的强度可以得到充分的发挥。 9.桁架结构计算的假定：组成桁架的所有各杆都是直杆，所有各杆的中心线（轴线）都在同一平面内，这一平面称为桁架的中心平面；//桁架的杆件与杆件相连接的节点均为铰接节点；//所有外力（荷载和支座反力）都作用在桁架的中心平面内，并集中作用于节点上。 10.桁架结构在高层建筑中的应用：作为建筑结构的主要承载结构，即用桁架或密封空间桁架代替结构中柱和梁，既有框架的作用，同时其斜腹杆还为结构提供