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多层及高层钢筋混凝土结构在现代建筑领域中，多层及高层钢筋混凝土结构是极为常见且重要的建筑形式。
它们不仅为我们提供了安全舒适的居住和工作空间，还展现了人类在工程技术方面的卓越成就。
钢筋混凝土结构，简单来说，就是由钢筋和混凝土这两种主要材料组合而成的结构体系。
混凝土具有良好的抗压性能，而钢筋则具备出色的抗拉性能，两者相互结合，优势互补，使得结构能够承受各种复杂的荷载和外力作用。
多层建筑，通常指的是层数在四到六层之间的建筑。
这类建筑在我们的日常生活中随处可见，比如一些住宅小区、学校教学楼以及小型商业楼等。
多层钢筋混凝土结构在设计和施工上相对较为简单，但也需要充分考虑到结构的稳定性、抗震性能以及使用功能等方面。
在设计时，要根据建筑物的用途和所在地区的地质条件、气候条件等因素，合理确定结构的布局和构件的尺寸。
例如，在地震频发地区，就需要加强结构的抗震设计，增加抗震构造措施，以提高建筑物在地震作用下的安全性。
高层建筑，一般是指层数超过七层或者高度超过 24 米的建筑。
随着城市化进程的加速，高层建筑如雨后春笋般涌现，成为城市天际线的重要组成部分。
与多层建筑相比，高层建筑面临着更为严峻的挑战。
由于高度的增加，风荷载、地震作用等水平力对结构的影响显著增大，这就要求结构具有更强的抗侧力能力。
在高层钢筋混凝土结构中，框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构是常见的结构形式。
框架结构由梁柱组成框架，共同抵抗水平和竖向荷载。
其优点是建筑平面布置灵活，可提供较大的室内空间。
但框架结构的侧向刚度较小，在高层建筑中应用时，需要控制其高度。
剪力墙结构则是利用钢筋混凝土墙体来承受水平和竖向荷载，其侧向刚度大，抗震性能好，但建筑平面布置相对不够灵活。
框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点，既具有一定的灵活性，又有较好的抗侧力性能，因此在高层建筑中得到了广泛的应用。
钢筋混凝土结构的施工过程也是一个复杂而精细的过程。
首先要进行原材料的选择和检验，确保水泥、砂石、钢筋等材料的质量符合要求。
7 多层及高层钢筋混凝土房屋本章预备知识：《建筑构造》中关于框架结构建筑的规定，《建筑力学》中弯距分配法的内容、截面平衡的概念、弯距剪力图的绘制。
本章知识结构：1.常用结构体系2.多层框架结构平面布置、内力分析和构造要求本章内容：我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)把10层及10层以上或房屋高度大于28m的建筑物定义为高层建筑，10层以下的建筑物为多层建筑。
多层与高层房屋的荷载有：①竖向荷载(恒载、活载、雪载、施工荷载)；②水平作用(风荷载、地震作用)；③温度作用。
对结构影响较大的是竖向荷载和水平荷载，尤其是水平荷载随房屋高度的增加而迅速增大，以致逐渐发展成为与竖向荷载共同控制设计，在房屋更高时，水平荷载的影响甚至会对结构设计起绝对控制作用。
7.1常用结构体系钢筋混凝土多层及高层房屋有框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构四种主要的结构体系。
图7-1 (a)框架结构；(b)剪力墙结构（c）框架－剪力墙结构7.1.1框架结构框架结构房屋(图7－1)是由梁、柱组成的框架承重体系，内、外墙仅起围护和分隔的作用。
框架结构的优点是能够提供较大的室内空间，平面布置灵活，因而适用于各种多层工业厂房和仓库。
在民用建筑中，适用于多层和高层办公楼、旅馆、医院、学校、商场及住宅等内部有较大空间要求的房屋。
框架结构在水平荷载下表现出抗侧移刚度小，水平位移大的特点，属于柔性结构，随着房屋层数的增加，水平荷载逐渐增大，将因侧移过大而不能满足要求。
因此，框架结构房屋一般不超过15层。
7.1.2剪力墙结构当房屋层数更多时，水平荷载的影响进一步加大，这时可将房屋的内、外墙都做成剪力墙，形成剪力墙结构，见图7－1b。
它既承担竖向荷载，又承担水平荷载—剪力，“剪力墙”由此得名。
因剪力墙是一整片高大实体墙，侧面又有刚性楼盖支撑，故有很大的刚度，属于刚性结构。
在水平荷载下，相当于一个底部固定、顶端自由的竖向悬臂梁。
第九章多层及高层钢筋混凝土房屋结构学习目标：了解多层及高层钢筋混凝土房屋四种常用的结构体系；掌握多层及高层钢筋混凝土结构设计的一般原则；掌握框架和剪力墙结构的组成、布置及受力特点。
9.1多层及高层房屋结构体系9.1.1 高层建筑结构的特点1.高层建筑的定义：«高层混凝土结构技术规程» 10层及10层以上或房屋高度大于28m的建筑物，2～9层且高度不大于28m的建筑物为多层建筑物。
«高层民用建筑设计防火规范» 10层及10层以上的住宅以及房屋高度超过24m的公共建筑和综合性建筑为高层，超过100m的为超高层。
2.高层建筑的特点：1)可以获得更多的建筑面积，缺点：热岛效应或影响建筑物周边区域的采光，玻璃幕墙造成光污染现象。
热岛效应：一个地区的气温高于周围地区的现象。
城市人口密集、工厂及车辆排热、居民生活用能的释放、城市建筑结构及下垫面特性的综合影响等是其产生的主要原因。
城市热岛可影响近地层温度层结，城市热岛还在一定程度上影响城市空气湿度、云量和降水。
对植物的影响则表现为提早发芽和开花、推迟落叶和休眠。
2)可以提供更多的空闲场地，用作绿化和休闲场地，利于美化环境，带来充足的日光、采光和通风效果。
3)结构分析和计算更加复杂，水平荷载是高层建筑结构设计的主要控制因素，水平荷载在非地震区主要为风荷载，地震区为风荷载和地震荷载。
4)工程造价较高，运行成本较大。
9.1.2 多层及高层房屋常用的结构体系结构体系：结构抵抗外部作用的结构构件的组成方式。
多层和高层建筑常用的结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系和筒体结构体系。
1.框架结构体系1)承重构件：楼板、梁、柱及基础2)特点：建筑平面布置灵活，易于满足建筑物较大空间的使用要求，竖向荷载作用下承载力较高，结构自重较轻。
在水平荷载作用下，其侧向刚度小，水平位移较大，使用高度受到限制。
3)应用：多层及高层办公楼、住宅、商店、医院、旅馆、学校以及多层工业厂房中。
由于框架结构的侧向刚度小，其水平位移大，故其高度受到限制，框架结构的适用高度为6-15层，非抗震区为15-20层。
2.剪力墙结构体系1)承重构件：纵向和横向的钢筋混凝土剪力墙作为抵抗竖向承重和抵抗侧力构件的结构体系。
一般情况下，剪力墙结构的楼盖内不设梁，现浇楼板直接支撑在钢筋混凝土墙上。
2)特点：刚度大、空间整体性好、抗震性能好、对承受水平荷载有利。
结构自重大、建筑平面布置局限性较大。
3)应用：适用建筑层数为15-20层，开间较小的高层住宅、旅馆、写字楼等建筑。
3.框架—剪力墙结构体系1)承重构件：梁、板、柱、剪力墙2)特点：框架承受竖向荷载，剪力墙承受水平荷载。
综合了框架和剪力墙结构的优点，增大了结构的总刚度、提高了结构的抗震性能，又保持了框架结构易于分割、使用方便的优点。
3)应用：多高层办公楼和宾馆等公共建筑，15～25层为宜。
4.简体结构体系1)承重结构：简体承受竖向和水平荷载。
空间封闭筒体。
2)分类：根据开孔的多少分为实腹筒和空腹筒。
3)特点：侧向刚度大，内部空间较大且平面设计较灵活。
4)应用：30层以上或高层超过100m的写字楼、酒店等超高层建筑。
9.1.3 多层及高层建筑结构设计的一般原则选择的原则：使用功能，结构高度，抗震性能和抗风性能，平立面布置，构造加强。
1.结构平面布置在高层建筑中，水平荷载起控制作用，抗风：结构要具有圆形、椭圆形等流线型周边的建筑物；抗震：平面对称、结构侧向刚度均匀，平面长宽比较接近。
«高规»中的具体要求：1)平面布置宜简单，规则、对称、减小偏心2)平面长度不宜过长，突出部分长度应尽可能小，凹角处采取加强措施。
3)不宜采用角部重叠的平面图形或细腰部平面图形。
2.结构竖向布置高层建筑结构沿竖向体型宜规则、均匀、避免有过大的外挑和内收，刚度均匀而连续，避免由于刚度突变而形成薄弱层。
竖向抗侧移刚度的分布宜从下而上逐渐减少，不宜突变。
3.房屋的高宽比限值为了结构设计的合理性，一般要求房屋的高宽比不宜过大，高宽比过大的房屋很难满足侧移控制、抗震和整体稳定性的要求。
4.变形缝当房屋的平面形状复杂、过长或抗震、地基等方面的要求设置变形缝。
1)伸缩缝当高层建筑物的长度超过规定限值，又未采取可靠的构造措施或施工措施时设置。
2)沉降缝建筑可能造成较大沉降时设置。
①荷载差异较大，高度差异。
②地基土层压缩性有较大差异+③上部结构类型和结构体系不同，相连接处④基底标高相差过大，基础类型或基础处理不一致。
3）防震缝当房屋平面复杂，不对称或房屋各部分刚度、高度、重量相差悬殊时设置。
设置防震缝时，从基础分开，要留有足够的宽度。
以防止地震时缝两侧的独立单元发生碰撞，最小宽度限制。
9.1.4 多层及高层建筑结构的荷载分类及其特点随着房屋高度的增加、水平荷载对结构所起的作用越来越重要，对多层建筑，水平荷载与竖向荷载共同起控制作用，对于高层建筑水平荷载对结构设计起决定作用。
1.竖向荷载1)恒荷载：材料和构件的自重2)楼面活荷载：设计楼面梁时，楼面活荷载标准值为2.0kn/m，设计墙、柱和基础时，楼面活荷载标准值为2.0kn/m3)屋面均布活荷载（1）不上人屋面活荷载标准值为0.5kn/m，（2）上人屋面活荷载标准值为2.0kn/m，屋面均布活荷载不应与雪荷载同时组合。
2.水平荷载1）风荷载风荷载是结构承受的主要水平荷载，风荷载与风压大小、建筑物表面形状和建筑物的动力特性有关，计算时，通过风振系数来考虑风的动力作用。
为了方便计算，将沿建筑物高度分布作用的风荷载简化为节点集中荷载，分别作用于各层楼面和屋面处，并合并于迎风面一侧。
2）水平地震地震作用一般在地震设防烈度6度以上需要考虑，地震作用分为竖向地震作用和水平地震作用，对于高层建筑物，水平地震作用起控制作用。
在结构设计时，将结构的惯性力（即地震作用）简化为作用在各楼层处的水平集中力。
9.2框架结构9.2.1 框架结构的组成与分类1. 框架结构的组成1）框架梁和框架柱是主要的承重构件，普通框架梁和柱的节点为刚接，框架柱和基础为固接。
2）墙体一般不承重，只起分隔和维护作用2. 框架结构的类型1)现浇整体式框架优点：结构整体性好，刚度大，抗震性好，平面布置灵活，构件尺寸不受标准构件的限制，较其他形式的框架节省钢材。
缺点：需耗用大量的模板，现场工程量大，工期长，北方冬季施工要求防冻等。
应用：使用要求较高，功能复杂，对抗震性能要求高的多、高层框架结构房屋。
2)装配式框架优点：节约模板，缩短工期，可以做到构件的标准化和定型化，加快施工进度和提高工业化程度，可以大量采用预应力混凝土构件。
缺点：预埋件多，总用钢量大，框架整体性较差，不利于抗震。
3)装配整体式框架将预制梁、柱和板在现场安装就位后，再在构件连接处局部现浇混凝土，使之形成整体。
优点：节约模板，缩短工期，节省了预埋件，较少了用钢量，保证节点的刚度，结构整体性较好。
缺点：增加了混凝土的二次浇注工作量，且施工较为复杂。
9.2.2框架结构的布置1.结构布置原则1)房屋的开间、进深尽可能统一，2)房屋平面力求简单、规则、对称及较少偏心，以使受力更合理。
3)房屋的竖向布置应使结构刚度沿高度分布比较均匀，避免结构刚度突变。
4)宽高比不宜过大5)根据具体情况设置变形缝。
2.柱网的布置1)柱网布置应满足生产工艺的要求2)柱网布置应满足建筑平面布置的要求3)柱网布置要使结构受力合理4)柱网布置应便于施工3.承重框架的布置框架结构是由若干平面框架通过连系梁而形成空间结构体系，可将空间结构体系分解成纵、横两个方向的平面框架，楼盖的荷载可传递到纵横两个方向的框架上。
1）横向框架承重方案2）纵向框架承重方案3）纵横向框架混合承重方案9.2.3框架结构的受力特点1.框架结构的计算简图在工程设计中，为了简化计算，常忽略结构的空间联系，将纵横框架分别按平面框架分析计算，平面框架承受水平荷载，竖向荷载需按楼该结构的布置方案确定。
对于现浇整体式框架，将各节点视为刚接节点，基础顶面处为固定支座。
9.2.4框架结构的构造要求1.框架梁、柱的截面形状及尺寸1）框架梁2）框架柱：矩形、正方形截面。
9.3剪力墙结构9.3.1剪力墙结构的布置剪力墙既可承受水平荷载，又可承受竖向荷载，以承受水平荷载为主的结构。
剪力墙宜沿结构的主轴方向双向或多向布置，宜使两个方向的刚度接近，墙肢截面宜简单、规则、沿建筑物高度贯通对齐，上下不错层，不中断。
剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置；9.3.2剪力墙结构的受力特点1.整截面剪力墙不开洞，仅有小洞，洞口面积小于整墙面积的15%，且孔洞间距及洞口至墙边距离均大于洞口长边尺寸时，称为整截面剪力墙。
整截面剪力墙沿水平截面内的正应力呈线性分布，墙底部轴力最大，剪力墙的变形以弯曲变形为主，其特点是在结构上部层间侧移较大，越到底部层间侧移越小。
2.整体小开口剪力墙及联肢剪力墙3.壁式剪力墙当剪力墙有多列洞口，且洞口尺寸很大时，由于连梁的线刚度接近于墙肢的线刚度，整个剪力墙的受力性能接近于框架，称为壁式剪力墙。
4.剪力墙结构构件的受力特点1)墙肢墙肢处于受压、受弯、受剪状态，在墙肢中，其弯矩和剪力在墙底部达到最大。
其截面配筋计算与偏心受压柱或偏心受拉柱类似，但也有不同之处。
2)连梁剪力墙中的连梁承受弯矩、剪力、轴力的共同作用，属于受弯构件。
沿房屋高度方向内力最大的连梁并不在底层，应选择内力最大的连梁进行配筋计算。
9.3.3剪力墙结构的构造要求1．材料强度混凝土强度不低于C20，墙中分布钢筋和箍筋采用HPB235级钢筋，纵向钢筋采用HRB335级钢筋HRB400级钢筋。
2. 剪力墙的最小厚度截面的最小厚度≥140mm，且不应小于楼层高度的1/25。
3. 墙肢配筋构造1)墙肢端部纵向钢筋2)墙身分布钢筋3)连梁的配筋构造4)剪力墙洞口的补强措施。
