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高层建筑结构设计课件高层建筑结构设计课件一、概述高层建筑结构设计是建筑工程领域的一个重要分支，它涉及到结构设计理论、力学分析、材料选取等多个方面。
随着城市化进程的加速和建筑技术的不断发展，高层建筑在城市规划、人居环境和景观设计等方面发挥着越来越重要的作用。
本课程将系统地介绍高层建筑结构设计的基本原理和方法，旨在帮助读者掌握高层建筑结构设计的核心知识和技能。
二、高层建筑结构设计理论1、高层建筑结构体系的分类与特点1、框架结构体系2、剪力墙结构体系3、框架-剪力墙结构体系4、筒体结构体系2、结构设计的基本原则与要求1、安全性2、适用性3、耐久性4、经济性3、结构分析方法与设计流程1、力学模型与简化方法2、荷载分析与组合3、内力分析4、位移限制与稳定性5、设计流程与优化三、高层建筑结构优势分析1、材料优势：高层建筑采用高强度混凝土、高性能钢筋等新型材料，提高了结构的承载能力和耐久性。
2、结构优势：采用合理的结构形式和布局，能够有效地抵抗风载、地震等外部荷载，保证建筑的安全性和稳定性。
3、功能优势：高层建筑具有较高的空间利用效率和较大的商业价值，能够满足城市发展对高品质、多功能建筑的需求。
4、景观优势：高层建筑可以成为城市的标志性建筑，丰富城市景观，提升城市形象。
四、高层建筑结构设计案例分析1、上海中心大厦：采用筒中筒结构体系，高度达到632米，是世界上最高的建筑之一。
2、广州珠江城：采用钢筋混凝土剪力墙结构体系，高度达到309米，是华南地区最高的建筑。
3、北京国贸中心：采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，高度达到207米，是北京CBD区域最高的建筑。
以上案例将分别从设计理念、结构体系、材料选择、施工工艺等方面进行深入剖析，以便读者更好地理解和掌握高层建筑结构设计的要点。
五、总结与展望高层建筑结构设计是建筑工程领域的重要组成部分，它涉及到多个学科的知识和技能。
随着城市化的不断推进和建筑技术的不断发展，高层建筑在城市规划和建设中的作用越来越重要。
高层建筑结构设计第二版1、框架结构：由梁，柱组成的结构单元称为框架，全部竖向荷载和侧向荷载由框架承受的结构体系，称为框架结构2、框架只能在自身平面内抵抗侧向力，必须在两个正交的主轴方向设置框架，以抵抗各个方向的侧向力3、框架在侧向力作用下侧移有两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切性，自下而上侧键位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线弯曲形，自下而上层间位移增大。
框架的侧移曲线以剪切性为主4、剪力墙结构：用钢筋混凝土剪力墙承受竖向荷载和抵抗侧向力的结构称为剪力墙结构，也称为抗震墙结构5、剪力墙是平面结构，在自身平面内有较大的承载力和刚度，平面外的承载力和刚度小，6、框剪结构：框架和剪力墙共同承受竖向荷载和侧向力，就成为框架-剪力墙结构7、框剪结构常用组成形式：框架与一般剪力墙组合；与一般剪力墙和剪力墙围城的井筒组合；框架与带边框剪力墙的组合8、框架-剪力墙结构是一种双重抗侧力结构9、框架和剪力墙的变形分别呈剪切性和弯曲形，由于楼板的作用，框架和剪力墙的侧向位移必须协调。
在结构的底部，框架的侧移减小，在结构的上部，剪力墙的侧移减小，侧移曲线的形状呈弯剪行10、框剪结构特点：布置灵活，延性好，刚度大，承载力大，是一种比较好的抗侧力体系11、其他结构形式:板柱-剪力墙结构；框架-支撑结构；筒体结构（框筒结构，桁架筒结构，筒中筒结构，束筒结构）框架-核心筒结构；巨型结构12、剪力滞后：倾覆力矩使框筒的一侧翼缘框架柱受拉，另一侧翼缘框架柱受压，而腹板框架柱有拉有压。
翼缘框架柱中各柱轴力分布不均匀，角柱的轴力大于平均值，中柱的轴力小于平均值；腹板框架各柱的轴力也不是线性分布，这种现象称为剪力滞后13、体型和总体布置：建筑体型指的是建筑的平面和立面；结构的总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置14、概念设计：是指结构设计中，用概念进行分析，作出判断，并采取相应措施15、高层建筑外形可分为板式和塔式两种16、基础:基础承托房屋的全部重量和外部作用力并将其传到地基，伐型基础基础及箱型基础是高层建筑的常用基础形式，伐基有板式?梁板式17、地震动三要素：强度，频谱，持续时间18、限制侧向变形的主要原因：防止主体结构开裂，损坏；防止填充墙及装修开裂，损坏；过大的侧向变形会使人有不舒服感，影响正常使用，过大的侧移会使结构产生附加内力19、延性是指构件和结构屈服后，具有的承载力不降低或基本不降低，且有足够的塑形变形的能力的一种性能，一般用延性比表示?延性比：是指极限变形与屈服变形的比值20、要设计延性结构，与那些因素有关：（1）选择延性材料（?2）进行结构概念设计（3）设计延性结构（4）钢筋混凝土结构的抗震构造措施及抗震等级21、框架，剪力墙，框剪的两个计算基本假定：（1）一片框架或一片剪力墙可以可以抵抗在本身平面内的侧向力，而在平面外的刚度很小，可以忽略? （2）楼板在其自身内刚度无限大，楼板平面外刚度很小，可以忽略22、框架近似计算的一些假定：（1）忽略梁柱轴向变形及剪切变形?(2)杆件为等截面（等刚度），以杆件轴线作为框架计算轴线?(3)在竖向荷载下结构的侧移很小，因此在做竖向荷载下计算时，假定结构无侧移23、用力矩分配法计算的要点：(1)计算各层梁上竖向荷载和梁的固端弯矩(?2）将框架分层，各层梁跨度及柱高与原结构相同，柱端假定为固端（?3）计算梁柱线刚度（?4)计算和确定梁，柱弯矩分配系数和传递系数?(5)按力矩分配法计算单层梁，柱弯矩(?6)将分层计算得到的，但属于同一层的柱端弯矩叠加得到柱的弯矩24、抗侧移刚度d：单位位移所需施加的水平推力25、抗侧刚度D：柱节点有转角时使柱端产生水平位移所需施加的水平推力26、反弯点法基本假定：(1)假定框架梁的抗弯刚度无穷大?(2)_假定梁的轴向变形很小，可以忽略27、反弯点法计算框架内力的步骤：(1)确定各柱反弯点位置(2)分层取脱离体计算各反弯点处剪力(3)先求柱端弯矩，再由节点平衡求梁端弯矩，当为中间节点时，按梁的相对线刚度分配节点处的柱端不平衡弯矩28、影响D值的因素：(1)该柱本身刚度(2)上下梁的刚度(3)上下层柱的高度(4)上下层剪力(5)柱所在层的位置29、D值法计算内力的步骤：(1)计算作用在第i层结构上的总剪力并假定他作用在结构的刚心上(2)计算各梁柱的线刚度（3）计算各柱抗侧刚度（4）计算总剪力在各柱间的剪力分配（5）确定反弯点高度系数（6）根据各柱分配到的剪力及反弯点位置计算柱端弯矩（7）由柱端弯矩，并根据节点平衡计算梁端弯矩（8）根据力的平衡，由梁端弯矩和作用在该梁上的竖向荷载梁跨中的弯矩和剪力30，剪力墙类型（1）整体墙：墙上门窗洞口面积不超过墙面面积的16%，且空洞间距至墙边净距大于空洞边长（2）联肢墙：当洞门较大，切排列整齐，可划分为墙肢和连梁，称为联肢墙（3）不规则开洞剪力墙：当洞口较大，而排列不规则，不能简化成杆件体系进行计算31、联肢墙连续化计算方法基本假定：（1)忽略连梁的轴向变形，即假定两墙肢的水平位移完全相同(2)假定两墙肢各截面的转角和曲率都相等，因此连梁的转角相等，连梁的反弯点在梁的中点（3）各个墙肢截面，各连梁截面积及层高等几何尺寸沿双肢墙全高都是相同的32、双肢墙位移及内力分布特点：（1）双肢墙的侧移曲线呈弯曲形，（2）连梁的剪力分布具有明显特点，剪力最大的连梁不在底层，他的位置大小将随a值改变（3）墙肢的轴力与a值有关，当a值增大时，连梁剪力增大，墙肢轴力也必然加大（4）墙肢的弯矩也与a有关，但正好相反，a值愈大，墙弯矩愈小33、双肢墙多肢墙计算步骤：（1）计算几何参数（2）计算墙肢邓小刚度（3）计算连梁约束弯矩函数（4）计算连梁内力（5）计算墙肢轴力，弯矩及剪力（6）计算顶点位移34、小开口墙的内力和应力分布特点：（1）墙肢中大部分层都没有反弯点（2）截面上正应力分布接近于直线分布35、壁式框架：在联肢墙中，当洞口较大，连梁刚度接近于或大于墙肢刚度时，其性能已接近于框架，称为壁式框架36、剪力墙和框架之间的联系：（1）通过楼板联系，铰接体系（2）通过连系梁联系，刚接体系37、抗推刚度：产生单位层间变形角所需的推力38、刚度特征值很小时，剪力墙承担大部分剪力；当刚度特征值很大时，框架承担大部分剪力；框架的剪力最大值在结构中部某层，随着刚度特征值的增大，最大剪力层向下移动39、刚度中心：各抗侧力结构抗侧移刚度的中心；另一个解释：他是在不考虑扭转情况下各抗侧力单元层剪力的合力中心40、扭转偏心距：水平力作用线及刚度中心二者距离41、为了使钢筋混凝土框架称为延性耗能框架，应采用的抗震概念设计：（1）强柱弱梁（2）强剪弱弯（3）强核心区，强锚固（4）局部加强（5）限制柱轴压比，加强柱箍筋对混凝土的约束42、影响梁的延性和耗能的主要因素：破坏形态；截面混凝土相对受压区高度，塑性铰区混凝土约束程度43、柱的破坏形态：压弯破坏或弯曲破坏，剪切受压破坏，剪切受拉破坏，剪切斜拉破坏，粘结开裂破坏44、轴压比：柱的平均轴向压力与混凝土轴心抗压强度设计值的比值45、为了实现延性剪力墙，剪力墙的抗震设计应符合的原则：（1）强墙弱梁（2）强剪弱弯（3）限制墙肢的轴压比和墙肢设置边缘构件（4）加强重点部位（5）连梁特殊措施46、墙肢控制截面：墙底界面，改变混凝土强度等级，改变配筋量的截面47、在轴压力和水平力作用下，墙肢的破坏形态与实体墙破坏形态相同：弯曲破坏，弯剪破坏，剪切破坏，滑移破坏48、大偏心破坏：在极限状态下，墙肢截面相对受压区高度不大于相对界限受压区高度时，为大偏心受压破坏49、小偏心破坏：在极限状态下，墙肢截面混凝土相对受压区高度大于其相对界限受压区高度时微小偏心受压50、墙肢截面剪切破坏形态：（1）剪拉破坏，属脆性破坏（2）斜压破坏（3）剪压破坏，最常见破坏形态51、计算高层结构的基本计算类型：平面协同计算；空间协同分析；空间结构计算；完全空间结构计算?1，框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别？框筒结构的剪力滞后表现在哪？框架结构的柱距，可以是4-5米的小柱距，也可是7-8米的大柱距，可以用隔断墙分隔空间，以适应不同使用功能的需求，框筒结构是由布置在建筑物周边的柱距小，梁截面高的密柱深梁的框架组成，形式上框筒由四榀框架围城，（剪力滞后见小炒1）2、筒中筒结构和框架-核心筒结构的结构平面布置有什么区别？框架-核心筒结构设置加强层有什么作用？筒中筒：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做成内筒，就成为筒中筒结构，框架-核心筒，加大外框筒的柱距，减小梁的高度，周边形成稀柱框架，与内筒一起，组成了框架-核心筒结构，其周边框架与核心筒之间形成的可用空间大；使一侧框架柱受压，另一侧框架柱受拉，对核心筒形成反弯，减小结构的侧移和减小伸臂构件所在楼层以下核心筒各截面的弯矩。
高层建筑结构课程习题解答土木工程学院二0一二年秋Chap11、高层建筑定义JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》将10层及10层以上或高度超过28ｍ的住宅建筑结构和房屋高度大于24ｍ的其他民用建筑，划为高层民用建筑。
1）层数大于10层；2）高度大于28m；3）水平荷载为主要设计因素；4）侧移成为控制指标；5）轴向变形和剪切变形不可忽略；2、建筑的功能建筑结构是建筑中的主要承重骨架。
其功能为在规定的设计基准期内，在承受其上的各种荷载和作用下，完成预期的承载力、正常使用、耐久性以及突发事件中的整体稳定功能。
3、高层按结构体系分类结构体系是指结构抵抗外部作用构件的组成方式。
从结构体系上来分，常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有：框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构、筒体结构、悬挂结构及巨型框架结构等。
Chap 21、为什么活荷载的不考虑不利布置？计算高层建筑结构在竖向荷载作用下的内力时，一般不考虑楼面及屋面竖向活荷载的不利布置，而是按满布考虑进行计算的。
其一，在高层建筑中各种活荷载占总竖向荷载的比例很小，尤其对于住宅、旅馆和办公楼等，活荷载一般在1.5～2.5kN/㎡范围内，只占全部竖向荷载的10％～20％，因此活荷载不同的布置方式对结构内力产生的影响很小；其二，高层建筑结构是个复杂的空间结构体系，层数与跨数多，不利分布的情况复杂多样，计算工作量极大且计算费用上不经济，因此，为简化起见，在实际工程设计中，可以不考虑活荷载不利分布，按满布方式布置作内力计算后再将框架梁的跨中弯矩乘以1.1～1.3的放大系数。
2、高层建筑结构抵抗水平力的构件有哪几种？各种构件有哪些类型（1）有：梁、柱、支撑、墙和筒组成；（2）梁：钢梁、钢筋混凝土梁、钢骨（型钢）混凝土梁；柱：钢柱、钢筋混凝土柱、钢骨（型钢）混凝土柱；钢管混凝土柱等；支撑有：中心支撑和偏心支撑等；墙：实体墙、桁架剪力墙；钢骨混凝土剪力墙等；筒有：框筒、实腹筒、桁架筒、筒中筒、束筒等；3、如何确定高层建筑的结构方案（1）、结构体系的确定：按：高度、风荷载、地震作用；功能、场地特征；经济因素、体型等因素确定采用以下结构体系；（2）、构件的布置（3）、对构件截面进行初选；4、如何确定高层建筑的风荷载和地震作用；1、风荷载的确定：大多数建筑（300m 以下）可按荷载规范规定的方法计算；少数建筑（高度大、对风荷载敏感或有特殊情况者）还要通过风洞试验）；规范规定的方法：0k z s z w βμμω=z β--基本风压；s μ--风载体型系数；z μ--风压高度变化系数；z β--z 高度处的风振系数；2、地震荷载分为：反应谱法和时程分析法；《抗震规范》要求在设计阶段按照反应谱方法计算地震作用，少数情况需要采用时程分析进行补充；5、减少高层建筑温差影响的措施是什么？减少温差影响的综合技术措施主要有：（1）采取合理的平面和立面设计，避免截面的突变。
高层建筑结构设计课后答案 (沈蒲生)（文档1）一：前言高层建筑结构设计是现代建筑领域中的重要内容之一，它涉及到各种工程技术和专业知识，需要设计师在结构力学、材料力学、施工技术等方面具备丰富的经验和知识。
本文档旨在提供关于高层建筑结构设计的详细指导，以便设计师能够准确、科学地进行设计工作。
二：设计要求1. 建筑结构安全性要求高层建筑结构设计的首要是确保建筑安全。
设计师需要根据相关标准和规范，对结构进行合理的安全设计，包括承载能力、抗震性能、防火性能等方面的考虑。
2. 施工工艺要求高层建筑的施工工艺相对复杂，设计师需要考虑到施工的可行性和效率，设计结构时要尽量避免施工过程中的困难和瓶颈。
3. 节能环保要求随着社会对节能环保的要求越来越高，高层建筑结构设计也需要考虑到节能环保的要求。
设计师需要选用合适的材料和结构形式，以达到节能环保的效果。
三：设计内容1. 建筑结构形式选择高层建筑可以采用多种结构形式，如框架结构、筒体结构、网壳结构等。
设计师需要根据建筑性质和功能要求，选用合适的结构形式。
2. 结构布置设计高层建筑的结构布置需要考虑到空间利用效果和施工工艺要求。
设计师需要进行综合考虑，以确保结构布置的合理性和稳定性。
3. 结构荷载计算高层建筑的结构荷载计算是设计过程中的重要环节。
设计师需要详细了解建筑的使用情况和荷载特点，根据相关规范进行荷载计算。
4. 结构分析与设计高层建筑的结构分析与设计是设计过程的核心内容。
设计师需要运用结构力学和材料力学的知识，进行结构的全面分析和设计。
四：附件本文档涉及的附件包括：1. 高层建筑结构设计图纸；2. 高层建筑结构设计报告；3. 高层建筑结构材料选型表；4. 高层建筑结构施工工艺流程图等。
五：法律名词及注释1. 建筑结构安全标准 - 国家标准GB 50010该标准规定了建筑结构设计的安全性要求和技术规范。
2. 结构荷载标准 - 国家标准GB 50009该标准规定了建筑结构设计中的荷载计算方法和荷载数值。
高层建筑结构设计的探讨摘要：高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大，而建筑结构设计方面的变化也越来越多，很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。
建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量口渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。
面对如此形势，应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。
关键词：高层建筑、结构设计、结构特点一、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。
①、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。
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。
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，会得出偏于不安垒的结果。
③、抗震设计要求更高：有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
④、高层建筑结构设计中的侧移和振动周期：建筑结构的建筑结构的振动周期问题包含两方面：合理控制结构的自振周期；控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。
