高层建筑的常见结构体系
王轶杰 11建筑2班 2011331210224
高层建筑常见结构体系有以下几种：纯框架体系、纯剪力墙体系、筒体体系、体系组合，其中体系组合又分以下几种：框支剪力墙体系、框架—剪力墙体系、框架—筒体体系、筒中筒体系、束筒体系。
纯框架体系：
结构特点——整个结构的纵向和横向全部由框架单一构件组成的体系，框架既承担重力荷载，又承担水平荷载，在水平荷载作用下，该体系侧向刚度小、水平位移大。
适用范围——在高烈度地震区不宜采用，目前，主要用于10~12层左右的商场、办公楼等建筑。
实例分析：
芝加哥百货公司大厦，采用的是框架结构，在平面布置上，通过合理的柱网分布，将平面布置灵活，而且提供了较大的内部空间，布置上受限制也就减少了。
纯剪力墙体系：
结构特点——该体系中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙所组成，剪力墙不仅承受重力荷载作用，而且还要承受风、地震等水平荷载的作用，该体系侧向刚度大、侧移小，属于刚性结构体系。
适用范围——理论上讲该体系可建造上百层的民用建筑，但从技术经济的角度来看，地震区的剪力墙体系一般控制在35层、总高110m为宜。
实例分析：
广州白云宾馆，该建筑共33层，横向布置钢筋混凝土剪力墙，纵向走廊的两遍也为钢筋混凝土剪力墙，墙厚沿高度由下往上逐渐减小，混凝土强度等级也随高度而降低。
筒体体系：
结构特点——由框架或剪力墙合成竖向井筒，并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构件，可将受力构件集中，形成较大的室内空间。
适用范围——超高层建筑都用筒体结构。
实例分析：
美洲银行中心，由密集立柱围合成的空腹式筒体，属于一个矩形内筒外框架，拥有筒体结构主要的特征，内部空间大，并且平面布局也能非常灵活。
体系组合中体系：
框支剪力墙体系：
结构特点——建筑上部采用剪力墙结构，下部分采用框架体系来满足建筑功能对空间使用的要求。
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框架梁框架梁框架柱框架柱框架梁框架梁框架柱位移（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。若按照施工方法分类，可分为现浇剪力墙结构、预制墙板装配式剪力墙结构和内墙现浇、外墙预制装配的剪力墙结构。剪力墙结构体系的建筑特点是房屋空间不含凸出平面的框架柱，室内墙面平整，常用于高层住宅和高层宾馆；但由于其墙体位置固定，建筑空间整体使用不灵活，一般不用于办公或商业建筑中。
总结收获和心得体会
高层建筑的结构体系是指巫担由恒载和活载产生的紧向荷载、抵抗由风产生的水平荷载及由地震产生的水平作用及竖向作用的骨架。结构体系由水平构件和紧向构件组成，有的结构体系中还有斜向构件，即支撑。水平构件包括梁、连梁和楼板，梁和楼板组成楼(屋)盖;竖向构件包括柱和墙肢。作用在楼板上的竖向荷载传至梁，再传至柱、墙、支撑，或由楼板直接传至柱、墙、支撑，最后传至基础和地基。作用在房屋建筑上的水平荷载也是通过水平构件传至竖向构件，最后传至基础和地基。高层建筑的结构体系包括框架结构、框架剪力墙结构、框架支撑(延性墙板) 结构、剪力墙结构、简体结构、口型结>构等。不同结构体系的受力性能各有特点，其最大的适用高度各不相同。随着建筑高度的不断发展，高层建筑结构体系也在不断发展、创新，在积累工程经验和科研成果的基础上，逐渐形成更加高效的抗侧力结构体系。
框架结构（例如老区工科实训中心）
在2020年10月7日马超老师带着我们考察工科实训中心，正如书上所说，由梁、柱组成的结构单元称为框架;竖向荷载和水平荷载(或水平作用)全部由若干榀框架承担的结构体系，称为框架结构。框架梁、柱可以分别采用钢、钢筋混凝土和型钢_混凝土，框架柱还可以采用圆钢管混凝土、方钢管混凝土、矩形钢管混凝土。
框架结构可以是4~6m的小柱距，也可以是7~ 10m的大柱距，采用钢梁混凝土组合楼盖时，柱距可以大一些框架结构的建筑平面布置灵活，可以用非承重墙分隔空间，以适应不同使用功能的需求。框架结构适用于办公楼、教室、商场等房屋建筑。己框架结构构件类型少，设计、计算、施工相对其他结构类型比较简单，我国很多早期的高层建筑采用框架结构，例如，北京的民族饭店、民航大楼、清华大学主楼等，这些建筑的高度都不大，不超过15层。
总结收获：
1，墙角处钢筋
钢筋是深入墙体内起拉结作用的，顶上地上是构造柱锚固钢筋。
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。在高层建筑平面中，为充分利用建筑物四周的景观和采光，楼电梯间等服务性用房常为于房屋的中部，核心筒也因此而得名。有事也简称为“核”，因简壁上仅开有少量洞口，故有时也称为“实腹筒”。核心筒一般不单独作为承重结构，而是与其他结构组合形成新的结构型式。当把框筒结构与核心筒结合在一起时，便成为筒中筒结构。筒中筒结构的内筒与外筒之间的距离以10m——16m为宜，内筒面积占整个筒体面积的比例对结构的受力有较大影响。缺点：框筒结构或筒中筒结构的外筒柱距较密，常常不能满足建筑使用上的要求。为扩大底层出入口，减少底层柱的数目，常用巨大的拱，梁或桁架等支撑上部的柱。3，框架核心筒结构筒中筒结构外部柱距较密，常常不能满足建筑设计中的要求。有时建筑布置上要求外部柱距在4——5m左右或更大，这时，周边柱已不能形成筒的工作状态，而相当于空间框架的作用，这种结构成为框架核心筒结构。4，多重筒结构当建筑物平面尺寸很大或当内筒较小时，内外筒之间的距离较大，即楼盖结构的跨度变大，这样势必会增加楼板厚度或楼面大梁的高度，为降低楼盖结构的高度，可在筒中筒结构的内外筒之间曾设一圈柱或剪力墙，如果将这些柱或剪力墙连接起来使之形成一个筒的作用，则可认为有三个筒共同工作来抵抗侧向荷载，亦即成为一个三重筒结构。5，束筒结构当建筑物高度或其平面尺寸进一步加大，以至与框筒结构或筒中筒结构可以看成若干个框筒结构的组合，它可以有效地减少外筒翼缘框架中的剪力滞后效应，是内筒或内部柱充分发挥作用。五，巨型框架结构 高层建筑中，通常每隔一定的层数就有一个设备层，布置水箱，空调。电梯机房或安置一些其他设备，这些设备层在立面上一般没有或很少有布置门窗洞口的要求，因此，可以利用设备层的高度，布置一些强度和刚度都很大的水平构件（桁架或钢筋混凝土大梁），即形成水平加强层（或称刚性层）的作用。这些水平构件及连接建筑物四周的柱子，又将核心筒外柱连接起来，可约束周边框架核心筒的变形，减少结构在水平荷载作用下的侧移量，并使各竖向构件在温度作用下的变形趋势于均匀，减少楼盖结构的翘曲。这些大梁或大型桁架如与布置在建筑物四周的大型柱或钢筋混凝土大梁井筒连接，便形成具有强大的抗侧刚度的巨型框架结构。六，高层建筑钢结构——钢-混凝土组合结构1，框架结构体系框架结构由于柱，梁组成，及承受垂直荷载亦承受水平荷载，为限制建筑物在水平荷载作用下的侧移，框架需要有一定的刚度，构件之间连接多为刚接。2，筒体结构体系框筒结构体系——上海静安希尔顿饭店 束筒结构体系——芝加哥西尔斯大厦3，水平桁架结构体系水平桁架是设置大型桁架来加强结构的刚度4，竖向桁架结构桁架结构具有很大的刚度，能够充分利用材料强度，因而在桥梁结构工程中得到广泛的应用。5，悬挂结构体系悬挂结构是以核心筒，钢架，拱等作为主要承重结构，全部楼面军统过钢丝束，吊索牢牢挂在上述承重结构上所形成的一种新型结构体系。
