高层建筑设计 抗侧力结构与布置
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简述高层建筑结构的布置原则
简述高层建筑结构的布置原则随着我国社会经济的快速发展，建筑行业也发生了翻天覆地的变化。
其中，大量外来人口不断朝城市涌进，在加快城市发展的同时，土地资源不足的问题也充分暴露出来。
为全面满足城市人口居住以及建设行业的需求，就需采取相应措施缓解土地资源的压力。
在此种形势下，高层建筑技术得到了迅猛发展，同时高层建筑也已成为城市空间中一道独特的风景。
现阶段，如何将人们对居住条件的要求以及精神层面的追求纳入高层建筑结构的设计当中，进而设计出安全实用的建筑，已成为工程建筑设计人员面临的一项重要课题。
1 高层建筑结构的布置原则1.1 有关结构平面的布置原则在高层建筑建构中，其平面形状的布置应严格遵循简单、规则、对称的原则，同时确保钢心与质心尽量重合。
如果结构的偏心比较大，那么其扭转效应也会相应变大，在促进端部构件位移增大的基础上，造成应力集中现象的发生。
对于高层建筑而言，其结构布置应尽量避免严重的不规则情况;如果建筑结构及使用功能必须要求不规则的结构平面布置，那么就需要分割成多个独立、简单且规则的结构单元。
对于一些需具备抗震性能的高层建筑，在结构布置过程中尤其要重视简单、规则、对称这三项原则[1]。
1.2 有关结构立体的布置原则均匀、规则为高层建筑结构竖向布置应遵循的基本原则，并设计成刚度自上朝下逐渐增大的结构。
如果建筑下层的刚度比较小，那么变形将会集中在结构的下部，使得下部成为薄弱层，一旦发生地震等较大的震动时，便会导致建筑物全面倒塌的严重情况。
在布置建筑结构立体过程中，通常出现收进上部楼层、减小体型的情况，需要注意的是，应限制收进的尺寸在一定的范围内。
收进部位越高，其后的平面尺寸越小，会显著增加高振型的影响;此外，如果上部的楼层出现外挑的情况，那么就会使建筑结构出现“头重脚轻”的现象，不但增加了扭转反应，同时也会增加地震带来的竖向影响。
2 高层建筑结构的设计要点分析2.1 高层建筑结构的地基及基础设计地基在高层建筑结构和整体项目的工程造价中，均占据非常重要地位，所以建筑工程人员应充分做好地基的设计工作[2]。
高层建筑结构课件第2章(结构体系与结构布置)
六.截面尺寸初估（方案设计和初步设计时）
1.柱截面：
由轴压比控制
N c c f cbh
轴压比限值 P68表4.4
柱负荷面积 表4.4
单位面积荷载：框架、框-剪12～14kN/m2； 框架柱轴压比限值 剪力墙、筒体13～16
N Q S Qn
结1.1 构～ 体 系 系数 1.2
3.适用范围：适用于200m以下的超高层
代表作品及平面：
深圳国贸大厦
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五.结构体系（抗侧力体系）的选择
•建筑使用功能 •建筑平面
•建筑高度
•抗震等级 •地质条件 •施工技术 ……
用 途 住 宅 旅 馆 公 共
≤50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 框架 框架-剪力墙、框架
≥50m 剪力墙、框架-剪力墙 剪力墙、框架-剪力墙、 筒体 框架-剪力墙、筒体
竖向抗侧力构件不连 竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力由水平 续 转换构件（梁、桁架等）向下传递 楼层承载力突变 抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的 80％
五.设置变形缝的原则
1.设置原则：
1）尽量不设缝，而调整平面形状、尺寸和结构布置， 采取构造和施工措施。 2）设缝时，应形成独立的结构单元，保证足够的缝宽。
框架结构 框架—剪力墙结构、筒体结构 部分框支剪力墙结构 0.7 0.75 0.6
抗震等级
计算截面以上层数 一级 二级
三级 0.9 0.95 ---
0.8 0.85 0.7
2.梁截面：
由高跨比控制：P18表2.9
注意：梁高有减小的趋势。
抵抗温度应力 3.板厚： 加强顶层约束 提高抗风抗震 一般楼层：80-140 顶层现浇板：≥120，宜双层双向配筋 地下室顶板：≥160
抗侧力结构与布置
第2章 抗侧力结构与布置
• 初步设计时，如何估算框架梁、 柱截面尺寸？
高层建筑结构设计原理 Design Principles of Highris Building
• 组成结构的基本构件： 梁(楼板)，柱，支撑，墙肢，连梁
高层建筑结构设计原理 Design Principles of Highris Building
第2章 抗侧力结构与布置
2.1 框架结构（Frame structure) • 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。
结构受力特点 • 平面抵抗侧力结构，只能在自身平面内抵
抗侧向力 • 刚度小，房屋高度比较低 • 可以设计成延性好的抗震结构
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第2章 抗侧力结构与布置
侧向力作用下的变形特点 • 侧向力→层剪力和倾复力矩 • 层剪力→梁的弯矩、剪力
第2章 抗侧力结构与布置
布置要求 • 柱网布置：
小柱距4－5m,大柱距7－8m
• 沿高度布置： 柱网尺寸一般不变，轴线位置尽可能不变。
• 平面布置： 尽可能对称。
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第2章 抗侧力结构与布置
使用特点
• 平面布置灵活,可以用隔断墙分隔（宜选用 轻质墙体）空间,以适应不同使用功能的需 求
第2章 侧力结构与布置
• 建筑结构体系：为支承竖向荷载和侧向荷载， 构件组成的形式。
• 犹如人体中的骨架 • 结构的首要功能是承重，抵抗各种偶然作用
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板柱剪力墙结构
高层建筑结构设计原理 Design Principles of Highris Building
第2章 抗侧力结构与布置
试验研究 无支撑
高层建筑结构设计原理 Design Principles of Highris Building
第2章 抗侧力结构与布置
试验研究 十字支撑
高层建筑结构设计原理 Design Principles of Highris Building
第2章 抗侧力结构与布置
Dr.FazlurKhan
高层建筑结构设计原理 Design Principles of Highris Building
第2章 抗侧力结构与布置
2.6.1 框筒(Framed Tube)
• 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。
•钢 • 钢筋混凝土
高层建筑结构设计原理 Design Principles of Highris Building
性
高层建筑结构设计原理 Design Principles of Highris Building
第2章 抗侧力结构与布置
框架－墙板结构 （墙板代替钢支撑）
• 带竖缝RC墙板 • 带横缝RC墙板 • 内藏钢支撑RC墙板 • 钢板墙 • 带竖缝钢板墙
高层建筑结构设计原理 Design Principles of Highris Building
第2章 抗侧力结构与布置
偏心支撑框架 支撑连接位置偏离梁柱节点，形成
消能梁段
高层建筑结构设计原理 Design Principles of Highris Building
第2章 抗侧力结构与布置
偏心支撑框架的特点
• 刚度与中心支撑框架接近 • 消能梁段腹板剪切屈服，耗散地震能量 • 支撑斜杆、柱和消能梁段以外的梁保持弹
第2章 抗侧力结构与布置
试验研究 无支撑
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第2章 抗侧力结构与布置
试验研究 十字支撑
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第2章 抗侧力结构与布置
Dr.FazlurKhan
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第2章 抗侧力结构与布置
2.6.1 框筒(Framed Tube)
• 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。
•钢 • 钢筋混凝土
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性
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第2章 抗侧力结构与布置
框架－墙板结构 （墙板代替钢支撑）
• 带竖缝RC墙板 • 带横缝RC墙板 • 内藏钢支撑RC墙板 • 钢板墙 • 带竖缝钢板墙
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第2章 抗侧力结构与布置
偏心支撑框架 支撑连接位置偏离梁柱节点，形成
消能梁段
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第2章 抗侧力结构与布置
偏心支撑框架的特点
• 刚度与中心支撑框架接近 • 消能梁段腹板剪切屈服，耗散地震能量 • 支撑斜杆、柱和消能梁段以外的梁保持弹
高层建筑结构的抗侧力体系
高层建筑结构的抗侧力体系1. 框架结构框架结构体系是由梁和柱在节点区通过刚性连接构成的结构体系（图2-2）。
构件材料一般为钢筋混凝土、型钢混凝土或结构钢。
框架结构的建筑特点是：空间布置灵活，使用方便，常用于商场、办公楼、综合楼。
框架结构的结构特点是：梁与柱节点是刚性连接，即梁与柱之间除传递剪力和轴力外，必须保证弯矩的传递。
结构计算时，该节点假定为理想刚性。
因此，节点的转动刚度与柱的抗侧刚度决定着框架结构的主要抗侧能力。
与后续介绍的几种结构体系相比，框架结构抗侧刚度小，楼层水平水平位移大，对支座不均匀沉降比较敏感。
a)b) 图2-2 框架结构体系a)框架结构平面示意图 b)框架结构立面示意图 框架节点区内力集中，是关系到结构整体安全的关键部位。
震害表明，节点破坏常导致结构整体倒塌。
因为节点破坏导致结构传递水平荷载的能力迅速下降，侧移增大，从而导致框架柱在竖向荷载下重力二阶矩（P-Δ效应）激增，楼层柱端弯矩激增，随即导致局部倒塌，同一楼层发生同方向的侧移结果导致该层结构倒塌，并可能发生连续性的整体倒塌。
因此，在框架结构中，应确保节点的强度和刚度高于梁和柱的要求。
一般情况下，纯框架结构的高层建筑总高度在50米左右，水平荷载下结构的整体变形为剪切型变形，即下部楼层的层间水平位移大于上部楼层的层间水平框架柱位移（见图2-3）。
随着楼层的高宽比（建筑物大屋面高度H与建筑物平面短边B之比）的增大，框架结构在水平风荷载作用下也表现出一定的整体弯曲变形形式。
由于框架结构抗侧刚度相对较小，因此对于填充墙或其他非结构构件，需要考虑其变形能力可适应框架结构变形的要求，以免造成在水平荷载作用下填充墙或其他非结构构件的破坏。
图2-3 框架结构在水平荷载下的变形特征2. 剪力墙结构剪力墙结构体系是指结构由纵横方向的墙体承担主要的水平和竖向荷载的结构体系。
不同的材料均可构成墙体结构，如常见的钢筋混凝土剪力墙结构。
另外型钢混凝土墙体、钢板混凝土墙体，以及配筋砌块墙体或正交胶合木（Cross-Laminated Timber，CLT）均为剪力墙结构体系。
3-2房屋建筑适用最大高度及适用高宽比
混凝土后浇带
• 混凝土后浇带是高层建筑中常用的一种施工工艺， 带宽常为800mm～1000mmm，贯通的后浇带在施工期 间将结构分为独立的几部分，当结构平面尺寸较大时， 缝可以曲折贯通。后浇带内的钢筋可与带两侧钢筋同 时绑扎，也将钢筋先从两侧伸出，在带内砼浇注前再 焊接或搭接；带内待其两侧砼浇注完近两个月(≥30 天)后浇注。
240
220
200
180 160
筒体（框筒，筒中筒，
桁架筒，束筒）和巨型 300
280
框架
260
240 180
钢-混凝土混合结构房屋适用的最大高度(m) 表2-5
高层建筑结构高宽比的规定，是对结构整体刚度、抗倾覆能 力、承载能力以及经济合理性的宏观控制指标。实际上当满 足高规对侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性 能的规定时，高宽比的规定可不作为一个必须满足的条件， 也不作为判断结构规则与否及超限高层建筑抗震专项审查的 一个指标。
• 增大伸缩缝间距的可靠措施
1. 设置后浇带； 2. 局部加强配筋； 3. 施加预应力； 4. 采用预制构件或叠合结构； 5. 解除约束，设置滑移层； 6. 采用膨胀剂补偿混凝土的收缩； 7. 加强保温隔热措施等。
• 采用可靠措施后，可适当放宽伸缩缝的间距：
房屋的平面宽度B，一般矩形平面按所考虑方向的最小 投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面很小的局部构件 （如楼梯间、电梯间等），一般不作为建筑物计算宽度。
各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，应符合下列要求：
1 标准设防类，应按本地区抗震设防烈度确定其抗震措施和地震作用，达 到在遭遇高于当地抗震设防烈度的预估罕遇地震影响时不致倒塌或发生危及 生命安全的严重破坏的抗震设防目标。
第2章-1 抗侧力结构与布置
2、一般情况下，高层建筑结构宜选用框架 结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构及筒 体结构，这些结构具有竖向布置规则，传 力途径简单，抗震性能好等优点。如果由 于建筑功能需要，也可选用带转换层的结 构、带加强层的结构、错层结构、连体结 构和多塔楼结构等复杂结构，但应进行更 详细的结构分析并采取必要的构造措施。
按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体 式三种。在地震区，多采用梁、柱、板全现浇或梁柱现浇、板预 制的方案；在非地震区，有时可采用梁、柱、板均预制的方案。
2.1 结构体系
注：由Ｌ形、Ｔ形、Ｚ形或十字形截面柱构成的异形柱 框架结构，截面各肢的肢高肢后比不大于4。
2.1 结构体系
二、剪力墙结构体系（理解掌握）
愈小；在腹板框架中，远离翼缘框架各柱轴力的递减速度比按直线规律递减的要快。上 述现象称为剪力滞后。
2.1 结构体系
3）产生剪力滞后现象的原因：框筒中各柱之间存在剪力，剪力使联系柱子的 窗裙梁产生剪切变形，从而使柱之间的轴力传递减弱。
4）框筒中剪力滞后现象愈严重，参与受力的翼缘框架柱愈少，空间受力性能 愈弱。
纵向连系梁 横向主梁
柱
其优点是：
1、建筑平面布置灵活，分隔方便； 2、整体性、抗震性能好，设计合理时结构具
有较好的塑性变形能力 3、外墙采用轻质填充材料时，结构自重小。
其缺点是：侧向刚度小，抵抗侧向变形能力
差。正是这一 点，限制了框架结构的建造高 度。
清华大学主楼
2.1 结构体系
2.1 结构体系
上海金融大厦
筒体最主要的特点是它的空间受力性能好。 无论那一种筒体，在水平力的作用下都可以 看成是固定于基础上的悬臂结构，比单片平 面结构具有更大的抗侧移刚度和承载能力， 因而适宜建造高度更高的超高层建筑。同 时，由于筒体的对称性，筒体结构具有很好 的抗扭刚度。但该结构因为采用密柱深梁框 架围成的筒体会影响视线和观景。
高层建筑结构设计思考题答案-(2)
第二章2.1钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？钢筋混凝土房屋建筑和钢结构房屋建筑各有哪些抗侧力结构体系？每种结构体系举1~2例。
答：钢筋混凝土房屋建筑的抗侧力结构体系有：框架结构(如主体18层、局部22层的北京长城饭店)；框架剪力墙结构（如26层的上海宾馆）；剪力墙结构（包括全部落地剪力墙和部分框支剪力墙）；筒体结构[如芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦（框筒），芝加哥John Hancock大厦（桁架筒），北京中国国际贸易大厦（筒中筒）]；框架核心筒结构（如广州中信大厦）；板柱-剪力墙结构。
钢结构房屋建筑的抗侧力体系有：框架结构（如北京的长富宫）；框架-支撑（抗震墙板）结构（如京广中心主楼）；筒体结构[芝加哥西尔斯大厦（束筒）]；巨型结构（如香港中银大厦）。
2.2框架结构、剪力墙结构和框架----剪力墙结构在侧向力作用下的水平位移曲线各有什么特点？答：(1)框架结构在侧向力作用下，其侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移，侧移曲线呈剪切型，自下而上层间位移减小；柱的轴向变形产生的侧移，侧移曲线为弯曲型，自下而上层间位移增大。
第一部分是主要的，所以框架在侧向力作用下的水平位移曲线以剪切型为主。
(2)剪力墙结构在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯曲型，即层间位移由下至上逐渐增大。
(3)框架-剪力墙在侧向力作用下，其水平位移曲线呈弯剪型, 层间位移上下趋于均匀。
2.3框架结构和框筒结构的结构构件平面布置有什么区别?答：(1)框架结构是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩，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。
抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。
框筒结是由密柱深梁组成的空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，框筒结构的四榀框架位于建筑物的周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒。
2.5中心支撑钢框架和偏心支撑钢框架的支撑斜杆是如何布置的？偏心支撑钢框架有哪些类型？为什么偏心支撑钢框架的抗震性能比中心支撑框架好？答：中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。
高层建筑结构设计 第02章 高层建筑结构设计基本规定
• （3）对超过B级高度的工程，应通过全国超限高 层建筑工程抗震专家委员会进行审查论证。
A 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
结构类型
非抗震设计
框架，板柱—抗震墙
５
框架—抗震墙
5
筒体，抗震墙，框架—筒体
6
抗震设防烈度
6度、7度 8度 9度
4
3
2
5
4
3
6
5
4
注：（1）当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘的顶部算起； （2）超过表内高宽比的体型复杂的房屋，应进行专门研究。
• 房屋的平面宽度B，一般矩形平面按所考虑方向 的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面 很小的局部构件（如楼梯间、电梯间等），一般 不作为建筑物计算宽度。
• 实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、 抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时， 高宽比的规定可不作为一个必须满足的条 件，也不作为判断结构规则与否及超限高 层建筑抗震专项审查的一个指标。
2.3 楼盖结构
• 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 楼盖结构，剪力墙结构和框架结构宜采用 现浇楼盖结构。当房屋高度不超过50m时， 剪力墙结构和框架结构可采用装配式楼盖， 但应采取必要的构造措施。
• 楼盖构造要求 • （1）为了保证楼盖的平面内刚度，现浇楼盖的混凝
• 对于结构上下有收进或挑出时， 其收进或挑出部分的尺 寸限制为：上部楼层收进时， 且 H 1 / H ＞ 0.2 时， 应 有 B 1 / B ≥ 0.75 ； 上部楼层外挑时， 应有 B / B 1 ≥ 0.9
且a≤4m。
二、最大适用高度与高宽比
结构体系
框架
框架--抗震墙
A 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
结构类型
非抗震设计
框架，板柱—抗震墙
５
框架—抗震墙
5
筒体，抗震墙，框架—筒体
6
抗震设防烈度
6度、7度 8度 9度
4
3
2
5
4
3
6
5
4
注：（1）当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘的顶部算起； （2）超过表内高宽比的体型复杂的房屋，应进行专门研究。
• 房屋的平面宽度B，一般矩形平面按所考虑方向 的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面 很小的局部构件（如楼梯间、电梯间等），一般 不作为建筑物计算宽度。
• 实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、 抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时， 高宽比的规定可不作为一个必须满足的条 件，也不作为判断结构规则与否及超限高 层建筑抗震专项审查的一个指标。
2.3 楼盖结构
• 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 楼盖结构，剪力墙结构和框架结构宜采用 现浇楼盖结构。当房屋高度不超过50m时， 剪力墙结构和框架结构可采用装配式楼盖， 但应采取必要的构造措施。
• 楼盖构造要求 • （1）为了保证楼盖的平面内刚度，现浇楼盖的混凝
• 对于结构上下有收进或挑出时， 其收进或挑出部分的尺 寸限制为：上部楼层收进时， 且 H 1 / H ＞ 0.2 时， 应 有 B 1 / B ≥ 0.75 ； 上部楼层外挑时， 应有 B / B 1 ≥ 0.9
且a≤4m。
二、最大适用高度与高宽比
结构体系
框架
框架--抗震墙
土木工程课件：抗侧力结构与布置
2、分类： 按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体 式三种。在地震区，多采用梁、柱、板全现浇或梁柱现浇、板预 制的方案；在非地震区，有时可采用梁、柱、板均预制的方案。
2.1 结构体系 3、受力变形特点： 框架结构的侧移一般由两部分组成： 1）水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形
布置原则：见课本P13
4、变化情况 框支剪力墙结构：
2.1 结构体系
1）框支剪力墙结构将剪力墙结构房屋的底层或 底部几层做成框架，这种结构亦称为带转换层高层建 筑结构。
2.1 结构体系
2）破坏特点：带转换层高层建筑结构在其转 换层上、下层间侧向刚度发生突变，形成柔
性底层或底部，在地震作用下易遭破坏甚至
4、优缺点：
2.1 结构体系
1）优点：建筑平面布置灵活，能获得大空间（特别适用 于商场、餐厅等）也可按需要隔成小房间；建筑立面容易处 理；结构自重较轻；计算理论比较成熟；在一定高度范围内 造价较低。
2）缺点：侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大，有
时会影响正常使用；如果框架结构房屋的高宽比较大，则水 平荷载作用下的侧移也较大，而且引起的倾覆作用也较大。 因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。（以15~20层以下 为宜）
在水平荷载作用下，剪力墙则是下 端固定、上端自由的悬臂柱。 注：1）剪力墙结构属于刚性结构，
对于高宽比较大的剪力墙，侧向变形 呈弯曲型（层间位移由下至上逐渐增 大）。 2）剪力墙结构水平承载力和侧 向刚度均很大，侧向变形较小。
剪力墙的侧移曲线
2.1 结构体系
3、优缺点： 1）优点：剪力墙结构水平承载力和侧向刚度均很 大，侧向变形较小；房间墙面及天花板平整，层高较 小，特别适用于住宅、宾馆等建筑。（结构高度：几 十米~ 100多米） 2）缺点：结构自重较大；建筑平面布置局限性大， 较难获得大的建筑空间（一般剪力墙间距3~8m）。
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❖短肢剪力墙——hw/bw= 4～8，且bw<300mm的剪力墙。
❖一般剪力墙——是指hw/bw＞8的剪力墙。 ❖异形柱 ——截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面 各肢的肢高肢厚比hw/bw<4的柱(剪力墙)。
b、墙肢轴压比μN限制：
轴压比的N定义：
N
N fc A
短肢剪力墙μN限制：抗震等级为一、二、三级时分 别不宜大于0.45、0.50、0.55。
随着建筑高度加大，第二部分变形比例
逐渐加大，但合成以后框架仍然呈现剪 切型变形特征 。
2.2 剪力墙结构体系
❖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（见图2-5、2-6）。墙体同时也作为维护 及房间分隔构件。
2.2.1 剪力墙的受力变形特点
(1)在承受水平荷载作用时，剪力墙 相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。
(3)抗震性能好——延性剪力墙结构。 (4)平面布置不灵活，(剪力墙的间距取决于楼板的跨度。一般 情况下剪力墙间距为3～8m，适用于要求较小开间的建筑)。
(5)结构自重较大。
❖ 底部大空间剪力墙结构(见图2-7)
2.2.3 剪力墙结构体系的布置要求
(1)构布置原则
•剪力墙应沿结构的主要轴线布置。 •剪力墙应沿竖向贯通建筑物的全高。 •剪力墙应尽量布置得比较规则，拉通、对直。 •剪力墙的厚度应按阶段变化，每次厚度减少宜为50～l00mm。
特点：框支墙上下刚度相差悬殊，不利抗震。 要求： ①不允许单独采用框支剪力墙。
②控制建筑物沿高度方向的刚度变化幅度。 ③落地剪力墙的间距L应满足一定要求。 ④提高转换层附近楼盖的强度及刚度。
(3) 剪力墙的数量
①剪力墙的间距：3m~7.2m
②剪力墙的厚度
a.构造要求(规范规定)： bw≥160mm~220mm。 ❖小墙肢——墙肢截面高度与厚度之比hw/bw<3的剪力墙。
一般剪力墙μN限制：一、二、三级抗震等级的剪力 墙，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过
下表的限值。
c.结构刚度判断
❖结构基本自振周期：T1=(0.04～0.05)N，(N为层数)。
❖当周期过短，地震力过大时，宜加以调整。
❖调整结构刚度的方法有： —适当减小剪力墙的厚度； —降低连梁高度； —增大门窗洞口宽度； —对较长的墙肢设置施工洞，分为两个墙肢。
❖ 框架结构按抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重(框架 结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、 水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重)；
❖ 电梯井贴梁柱布置，不得独立；
❖填充墙应位于框架平面内，并受柱约束；
❖现浇框架梁、柱、节点的混凝土强度等级，按一级抗震等 级设计时，不应低于C30；按二～四级和非抗震设计时，不应 低于C20；
❖现浇非预应力混凝土楼盖结构的混凝土强度等级不宜高于C40 ❖框 架 柱 的 混 凝 土 强 度 等 级 ， 抗 震 设 防 烈 度 为 9 度 时 不 宜 大 于 C60，抗震设防烈度为8度时不宜大于C70；
❖抗震设计的框架结构中，当布置少量钢筋混凝土剪力墙时， 结构分析计算应考虑该剪力墙与框架的协同工作。
2.1.2 框架结构的特点
❖ ①建筑平面布置灵活； ❖ ②立面设计灵活多变；（外墙是非承重构件，立面可任意
划分） ❖ ③构件类型少，易于标准化、定型化。 ❖ ④具有较好的抗震性能——“延性框架”； ❖ ⑤梁柱截面惯性矩小，侧向变形较大，限制了框架结构的
使用高度。以15～20层以下为宜。
2.1.3 框架结构的布置要求
(2)剪力墙的水平位移由弯曲变形和 剪切变形两部分组成。
(3)高层建筑剪力墙结构，以弯曲变形 为主，特点是结构层间位移随楼层增
高而增加。
2.2.2 剪力墙结构体系的特点
(1)承载力要求容易满足(截面尺寸大)。
(2)整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小(现浇 钢筋混凝土剪力墙结构)，适合于建造较高的高层建筑(10～ 30层，100～140m)。
❖ 结构体系：指结构抵抗外部作用的构件的组成方式。
❖高层建筑中基本的抗侧力单元有框架、剪力墙、 实腹筒(又称井筒)、框筒及支撑。由这几种单元 可以组成多种结构体系。
❖结构体系有：
•框架结构体系 •剪力墙结构体系 •框架－剪力墙结构(框架－筒体结构)体系 •筒体结构体系 •其他结构形式，如：板柱－剪力墙结构、框架－支撑(抗震 墙板)结构、竖向桁架结构、核心筒加复合巨型柱结构等。
—墙肢长度超过8m时，一般都应由施工洞口划分为小的 墙肢。墙肢由施工洞分开后，如果建筑上不需要，可以 用砖墙填充。
•剪力墙的洞宜上下对齐，成列布置——洞口把墙体分成墙肢 和连梁。(见图2-8)。 •避免小墙肢（hw/bw<3）(见图2-8)。 •墙段的高宽比应≥3(呈受弯工作状态)(见图2-9)。 •每一墙肢的宽度不宜＞8m。
(2) 平面布置方案
❖横墙承重方案：楼板支承在横向剪力墙上。 ❖纵横墙承重方案：楼板直接支承在纵横向墙上或通过 进深大梁传递。 ❖底层大空间剪力墙方案
2.1.4 框架结构的变形特点
❖框架结构在水平荷载作用下的受力变形特点(变形曲线)
(1)柱和梁的弯曲变形产生——剪切型：
下部的梁、柱内力大，层间变形也大，愈 到上部层间变形愈小。
(2)柱的轴向变形产生——弯曲型：
这种侧移在上部各层较大，愈到底部 层间变形愈小。
(3)框架结构中第一部分侧移是主要的，
2.1 框架结构体系
❖由梁、柱构件组成的结构称为框架。 ❖整幢结构都由梁、柱组成，就称为框架结构体系(见图 2-1~图2-3)，有时称为纯框架结构。
2.1.1 分类
❖按材料不同分为：钢、钢筋混凝土、钢骨(型钢)混凝土、 钢管混凝土等。
❖钢筋混凝土框架按施工方法的不同，可分为：现浇框架 、半装配式框架、全装配式框架等。
(1)承重框架的布置
❖承重框架指承受楼面竖向荷载的框架。
❖框架结构承重方案有(见图2-4)：
•横向框架承重方案 •纵 向 框 架 承 重 方 •纵横 向 框 架 混 合承重案方 案
(2)结构布置要求
❖应设计成双向框架；
❖抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架； ❖框架梁、柱中心线宜重合；
❖结构应受力明确，构造简单；
❖一般剪力墙——是指hw/bw＞8的剪力墙。 ❖异形柱 ——截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面 各肢的肢高肢厚比hw/bw<4的柱(剪力墙)。
b、墙肢轴压比μN限制：
轴压比的N定义：
N
N fc A
短肢剪力墙μN限制：抗震等级为一、二、三级时分 别不宜大于0.45、0.50、0.55。
随着建筑高度加大，第二部分变形比例
逐渐加大，但合成以后框架仍然呈现剪 切型变形特征 。
2.2 剪力墙结构体系
❖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（见图2-5、2-6）。墙体同时也作为维护 及房间分隔构件。
2.2.1 剪力墙的受力变形特点
(1)在承受水平荷载作用时，剪力墙 相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。
(3)抗震性能好——延性剪力墙结构。 (4)平面布置不灵活，(剪力墙的间距取决于楼板的跨度。一般 情况下剪力墙间距为3～8m，适用于要求较小开间的建筑)。
(5)结构自重较大。
❖ 底部大空间剪力墙结构(见图2-7)
2.2.3 剪力墙结构体系的布置要求
(1)构布置原则
•剪力墙应沿结构的主要轴线布置。 •剪力墙应沿竖向贯通建筑物的全高。 •剪力墙应尽量布置得比较规则，拉通、对直。 •剪力墙的厚度应按阶段变化，每次厚度减少宜为50～l00mm。
特点：框支墙上下刚度相差悬殊，不利抗震。 要求： ①不允许单独采用框支剪力墙。
②控制建筑物沿高度方向的刚度变化幅度。 ③落地剪力墙的间距L应满足一定要求。 ④提高转换层附近楼盖的强度及刚度。
(3) 剪力墙的数量
①剪力墙的间距：3m~7.2m
②剪力墙的厚度
a.构造要求(规范规定)： bw≥160mm~220mm。 ❖小墙肢——墙肢截面高度与厚度之比hw/bw<3的剪力墙。
一般剪力墙μN限制：一、二、三级抗震等级的剪力 墙，其重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过
下表的限值。
c.结构刚度判断
❖结构基本自振周期：T1=(0.04～0.05)N，(N为层数)。
❖当周期过短，地震力过大时，宜加以调整。
❖调整结构刚度的方法有： —适当减小剪力墙的厚度； —降低连梁高度； —增大门窗洞口宽度； —对较长的墙肢设置施工洞，分为两个墙肢。
❖ 框架结构按抗震设计时，不应采用部分由砌体墙承重(框架 结构中的楼、电梯间及局部出屋顶的电梯机房、楼梯间、 水箱间等，应采用框架承重，不应采用砌体墙承重)；
❖ 电梯井贴梁柱布置，不得独立；
❖填充墙应位于框架平面内，并受柱约束；
❖现浇框架梁、柱、节点的混凝土强度等级，按一级抗震等 级设计时，不应低于C30；按二～四级和非抗震设计时，不应 低于C20；
❖现浇非预应力混凝土楼盖结构的混凝土强度等级不宜高于C40 ❖框 架 柱 的 混 凝 土 强 度 等 级 ， 抗 震 设 防 烈 度 为 9 度 时 不 宜 大 于 C60，抗震设防烈度为8度时不宜大于C70；
❖抗震设计的框架结构中，当布置少量钢筋混凝土剪力墙时， 结构分析计算应考虑该剪力墙与框架的协同工作。
2.1.2 框架结构的特点
❖ ①建筑平面布置灵活； ❖ ②立面设计灵活多变；（外墙是非承重构件，立面可任意
划分） ❖ ③构件类型少，易于标准化、定型化。 ❖ ④具有较好的抗震性能——“延性框架”； ❖ ⑤梁柱截面惯性矩小，侧向变形较大，限制了框架结构的
使用高度。以15～20层以下为宜。
2.1.3 框架结构的布置要求
(2)剪力墙的水平位移由弯曲变形和 剪切变形两部分组成。
(3)高层建筑剪力墙结构，以弯曲变形 为主，特点是结构层间位移随楼层增
高而增加。
2.2.2 剪力墙结构体系的特点
(1)承载力要求容易满足(截面尺寸大)。
(2)整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小(现浇 钢筋混凝土剪力墙结构)，适合于建造较高的高层建筑(10～ 30层，100～140m)。
❖ 结构体系：指结构抵抗外部作用的构件的组成方式。
❖高层建筑中基本的抗侧力单元有框架、剪力墙、 实腹筒(又称井筒)、框筒及支撑。由这几种单元 可以组成多种结构体系。
❖结构体系有：
•框架结构体系 •剪力墙结构体系 •框架－剪力墙结构(框架－筒体结构)体系 •筒体结构体系 •其他结构形式，如：板柱－剪力墙结构、框架－支撑(抗震 墙板)结构、竖向桁架结构、核心筒加复合巨型柱结构等。
—墙肢长度超过8m时，一般都应由施工洞口划分为小的 墙肢。墙肢由施工洞分开后，如果建筑上不需要，可以 用砖墙填充。
•剪力墙的洞宜上下对齐，成列布置——洞口把墙体分成墙肢 和连梁。(见图2-8)。 •避免小墙肢（hw/bw<3）(见图2-8)。 •墙段的高宽比应≥3(呈受弯工作状态)(见图2-9)。 •每一墙肢的宽度不宜＞8m。
(2) 平面布置方案
❖横墙承重方案：楼板支承在横向剪力墙上。 ❖纵横墙承重方案：楼板直接支承在纵横向墙上或通过 进深大梁传递。 ❖底层大空间剪力墙方案
2.1.4 框架结构的变形特点
❖框架结构在水平荷载作用下的受力变形特点(变形曲线)
(1)柱和梁的弯曲变形产生——剪切型：
下部的梁、柱内力大，层间变形也大，愈 到上部层间变形愈小。
(2)柱的轴向变形产生——弯曲型：
这种侧移在上部各层较大，愈到底部 层间变形愈小。
(3)框架结构中第一部分侧移是主要的，
2.1 框架结构体系
❖由梁、柱构件组成的结构称为框架。 ❖整幢结构都由梁、柱组成，就称为框架结构体系(见图 2-1~图2-3)，有时称为纯框架结构。
2.1.1 分类
❖按材料不同分为：钢、钢筋混凝土、钢骨(型钢)混凝土、 钢管混凝土等。
❖钢筋混凝土框架按施工方法的不同，可分为：现浇框架 、半装配式框架、全装配式框架等。
(1)承重框架的布置
❖承重框架指承受楼面竖向荷载的框架。
❖框架结构承重方案有(见图2-4)：
•横向框架承重方案 •纵 向 框 架 承 重 方 •纵横 向 框 架 混 合承重案方 案
(2)结构布置要求
❖应设计成双向框架；
❖抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架； ❖框架梁、柱中心线宜重合；
❖结构应受力明确，构造简单；