高层建筑结构体系与布置

高层建筑结构体系与布置原则1. 高层建筑结构体系与布置原则1.1 结构体系选择高层建筑的结构体系选择应考虑建筑的高度、形状、荷载等因素。

常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、桁架结构、筒状结构等。

选择合适的结构体系可以提高建筑的安全性和经济性。

1.2 结构材料选择高层建筑的结构材料应具备足够的强度和刚度以承受荷载。

常见的结构材料包括钢结构、钢混凝土结构和钢木混凝土结构等。

在选择结构材料时还应考虑材料的可持续性和环保性。

1.3 布置原则高层建筑的布置应考虑结构的均匀性和对外界环境的适应性。

为了提高建筑的整体性能，应采用合理的布置原则，如底部加固、设计布局合理、选择合适的结构系统等。

1.4 开间控制高层建筑的开间控制是指建筑结构中跨度的控制。

合理的开间控制可以提高结构的抗震性能和整体刚度。

开间控制应根据具体的结构形式和荷载条件来确定。

1.5 端部处理高层建筑的端部处理是指建筑结构两端的处理方法。

端部处理应考虑结构的整体刚度和变形性能，采用合适的端部处理方法可以提高结构的抗震性能和稳定性。

1.6 楼层布置高层建筑的楼层布置应根据建筑的功能和使用需求进行合理的规划。

楼层布置应考虑结构的稳定性和对外界环境的适应性，合理确定楼层的数量和高度。

1.7 结构连接高层建筑的结构连接应采用合适的连接方式，确保连接的强度和稳定性。

常见的结构连接方式包括焊接、螺栓连接、预应力等。

1.8 结构维护高层建筑的结构维护是指在使用过程中对结构进行定期检查和维护的工作。

结构维护应根据结构的使用状况和维护需求，制定合理的维护计划和方法，确保结构的安全性和可靠性。

本文档涉及附件：附件1：高层建筑结构体系选择案例分析附件2：高层建筑结构材料选择流程图附件3：高层建筑布置原则实例展示法律名词及注释：1.高层建筑：按照国家标准规定的建筑高度在一定范围内的建筑物。

2.结构体系：指建筑结构的整体布局和组成形式。

3.结构材料：指用于构造建筑结构的材料，如钢材、混凝土等。

1 回顾我们对超高层的定义进行了总结，根据CTBUH的定义，将300米以上的建筑定位为超高层建筑（Supertall），将600m以上的建筑定位超级高层建筑（M egatall）。

我们将超高层建筑结构体系主要划分为筒体结构、束筒结构、筒中筒结构、框架-核心筒结构、巨型结构、连体结构和其它一些新型结构体系等。

图1 超高层结构的体系分类我们在上一篇中着重分享了筒体（框筒、支撑筒以及斜交网格筒体）结构体系的特点及案例，在本篇中主要着重分享关于束筒和筒中筒（框筒-核心筒、支撑筒-核心筒以及斜交网格筒-核心筒）结构体系的受力特点及案例。

2束筒结构(Bundled Tube)束筒可以认为是由一组筒体组成的结构，这些筒体由共用的内筒壁相互连接以形成一个多孔的多格筒体。

在这个筒体中，水平剪力主要由平行于水平荷载方向的腹板框架来承担，而倾覆力矩则主要由垂直于水平荷载方向的翼缘框架来承担。

并且，筒体的各个筒格可在不同的高度任意截断而不削弱结构的整体性。

各个筒格所形成的封闭筒体在建筑体型收进后，仍具有较好的抗扭性能。

图2 由半圆筒体和矩形筒体组成的束筒结构束筒是在框筒的基础上发展而来。

对于框筒结构，由于剪力滞后的负面影响，较大的平面尺寸中间位置的结构不能充分参与到结构抗侧中去，这也是限制框筒结构适用高度的一个主要原因。

如果利用框筒结构来设计更高的超高层建筑，可能需要采用更小的柱距来减小剪力滞后的不利影响，例如410m高的纽约世贸中心双子塔的柱距达到了惊人的1m左右，即使这么小的柱距依然呈现出明显的剪力滞后效应。

图3 世贸中心双子塔框筒的剪力滞后效应提出筒体结构体系的Fazlur博士在指导学生的论文时发现，如果利用通长的剪力墙将框筒长边一分为三时，由于隔板剪力墙的协同作用，大尺寸筒体的剪力滞后效应明显降低了，其抗侧刚度也可以得到大幅提升。

图4 束筒结构的原型如果横隔剪力墙可以有效降低长边的剪力滞后效应，那么对于大尺寸的框筒结构，在两个方向都引入横隔剪力墙，必然可以提高大尺寸框筒的整体空间作用。

高层建筑结构体系一，框架结构体系与多层框架结构体系相似，高层建筑中框架结构体系也由，横向框架所组成，形成空间框架结构体系，以承受竖向荷载和水平力的作用。

优点：框架结构具有布置灵活，造型活泼等优点，容易满足建筑使用功能的要求，如会议厅，餐厅等。

框架结构可以具有较好的延性和抗震性能。

缺点：但框架结构构件断面尺寸较小，结构的抗侧刚度较小，水平位移大，在地震作用下容易由于大变形而引起非结构构件的损坏，因此其建设高度受到限制，一般在非地震区不宜超过60m，在地震区不宜超过50m。

二，剪力墙结构体系剪力墙结构是利用建筑物的外墙和永久性内墙的位置布置钢筋混凝土承重墙的结构，剪力墙既能承受竖向荷载，又能承受水平力。

一般来说，剪力墙的宽度和高度与整个房屋的宽度和高度相同，宽大十几米或更大，高达几十米以上。

而它的厚度侧很薄，一般为160——300mm，较厚的可达500mm。

剪力墙结构常被用于高层住宅和旅馆建筑中，因为这类建筑物的隔墙位置较为固定。

三，框架剪力墙结构框架剪力墙结构体系是由于框架和剪力墙共同作为承重结构的受力体系。

它克服了框架结构抗侧力刚度小的缺点，弥补了剪力墙结构开间过小的缺点，即可使建筑平面灵活布置，又能对常见的30层以下的高度建筑提供足够的抗侧刚度。

因而在实际工程中被广泛应用。

四，筒体结构筒体结构体系包括框筒结构，筒中筒结构，框架核心筒结构，多重筒结构和束筒结构等。

1，框筒结构框筒结构是由周边密集柱和高跨比很大的窗裙梁所组成的空腹筒结构。

为保证翼缘框架在抵抗侧向荷载中的作用。

以充分发挥筒的空间工作性能，一般要求墙面上窗洞面积不宜大于墙面总面积的50%，周边柱轴线间距为2.0——3.0m，不宜大于4.5m，窗裙梁截面高度一般为0.6——1.2m，截面宽度为0.3——0.5m，整个结构的高宽比宜大于3，结构平面的长宽比不宜大于2。

为减少楼盖结构的内力和绕度，中间往往要布置一些柱子，以承受楼面竖向荷载，如图2，筒中筒结构在高层建筑中，往往有一定数量的电梯间或楼梯间，及设备井道，这时可把电梯间，楼梯间及设备井道的墙布置成钢筋混凝土墙，它既可以承受竖向荷载，又可承受水平力作用。

高层建筑结构体系与结构布置概述1. 引言高层建筑作为城市的地标性建筑之一，在城市发展中起到了重要的作用。

其设计与施工需要特别关注结构体系与结构布置，以确保建筑的稳定性和安全性。

本文将对高层建筑结构体系与结构布置进行概述，以便了解高层建筑结构设计的基本原理和方法。

2. 高层建筑结构体系概述高层建筑结构体系是指建筑物整体结构的组成方式和布置方式。

常见的高层建筑结构体系有框架结构、框剪结构、筒状结构和塔式结构等。

下面将对各种高层建筑结构体系进行简要介绍。

2.1 框架结构框架结构是一种常见的高层建筑结构体系，其特点是在垂直方向上由多层楼板和柱连接形成一个框架。

框架结构通常采用钢结构或混凝土结构。

在地震和风荷载下，框架结构通过柱和墙的竖向作用力将水平荷载传递到地基，具有较好的抗震性能和承载能力。

2.2 框剪结构框剪结构是在框架结构的基础上增加了剪力墙，以提高结构的抗震性能。

剪力墙通过对结构的水平荷载进行吸能和分散，减小了结构的位移和应力，提高了结构的稳定性。

框剪结构适用于高层建筑的抗震设计，并广泛应用于地震活跃地区。

2.3 筒状结构筒状结构是指通过设置筒状墙体或筒状柱体来构成建筑物的结构体系。

筒状结构具有较好的抗震性能和刚度，能够有效降低结构的位移和应力，对于高层建筑的抗震设计具有重要作用。

筒状结构还可以提供大空间的使用，减少结构支撑点的数量，提高建筑物的使用效率。

2.4 塔式结构塔式结构是一种利用塔式柱或塔式墙来支撑建筑物的结构体系。

塔式结构通常应用于超高层建筑的设计中，具有较高的抗风性能和抗震性能。

塔式结构的设计需要考虑结构的刚度和稳定性，并且对结构材料和施工工艺有较高要求。

3. 高层建筑结构布置概述高层建筑结构布置是指将各种结构体系按照一定的原则和要求进行合理布置。

结构布置不仅要考虑建筑的稳定性和安全性，还要考虑建筑的经济性和可行性。

下面将介绍几种常见的结构布置方法。

3.1 中心布置中心布置是指将结构的重心和承载力集中在建筑物的中心部位。

高层建筑的四大结构体系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。

一、框架结构体系：框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。

由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。

一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，使用较方便。

钢筋混凝土框架按施工方法的不同。

又可分为：①梁、板、柱全部现场浇筑的全现浇框架；②楼板预制，梁、柱现场浇筑的部分现浇框架；③梁、板预制，柱现场浇筑的半装配式框架；④梁、板、柱全部预制的全装配式框架。

优点：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。

缺点：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。

适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。

由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

二、剪力墙结构体系在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分隔构件。

优点：由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。

历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。

缺点：剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。

高层建筑结构体系及布置原则随着城市化进程的加速，高层建筑如雨后春笋般在城市中崛起。

高层建筑不仅是城市现代化的象征，更承载着人们对高效、舒适生活和工作环境的需求。

而要确保高层建筑的安全、稳定和功能性，合理的结构体系选择及布置原则至关重要。

一、高层建筑结构体系1、框架结构体系框架结构是由梁和柱组成的框架来承受竖向和水平荷载的结构体系。

这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，可形成较大的空间，便于建筑功能的灵活划分。

然而，其侧向刚度较小，在水平荷载作用下，侧向位移较大，因此一般适用于层数较少、高度较低的高层建筑。

2、剪力墙结构体系剪力墙结构是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构。

剪力墙的侧向刚度大，在水平荷载作用下，侧向位移小，能够有效地抵抗风荷载和地震作用。

但剪力墙结构的建筑平面布置不够灵活，难以形成较大的空间。

3、框架剪力墙结构体系框架剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构的结合，它既具有框架结构平面布置灵活的优点，又具有剪力墙结构侧向刚度大的优点。

在框架剪力墙结构中，框架主要承受竖向荷载，剪力墙主要承受水平荷载。

这种结构体系适用于层数较多、高度较高的高层建筑。

4、筒体结构体系筒体结构包括框筒结构、筒中筒结构和束筒结构等。

筒体结构的空间受力性能好，具有很大的侧向刚度和抗扭刚度，能够有效地抵抗水平荷载。

框筒结构是由周边密集的框架柱和深梁形成的筒体；筒中筒结构是由外筒和内筒组成，外筒一般为框筒，内筒可以是剪力墙筒或框架筒；束筒结构是由若干个筒体组合在一起形成的结构。

筒体结构适用于高度很高的高层建筑。

5、巨型结构体系巨型结构是由大型构件（巨型梁、巨型柱和巨型支撑）组成的主结构与常规结构构件组成的次结构共同工作的一种结构体系。

巨型结构具有很大的承载能力和侧向刚度，能够适应复杂的建筑造型和功能要求。

二、高层建筑结构布置原则1、结构平面布置（1）平面形状宜简单、规则，尽量避免过大的外伸、内收或不对称。

这样可以减少水平荷载作用下结构的扭转效应。