高层建筑结构高层建筑结构体系与结构布置

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]。

简述高层建筑结构布置的一般原则高层建筑中，应当根据地基的支承能力，结合结构的惯性特性，选择合适的结构形式支撑高层建筑。

一般原则包括：
一、采用合理、可行的体系结构，以利于减轻自重及免受外力的影响。

同时采用建筑类型应当结合建筑的功能特点，安全靠谱。

二、在结构表达方面，根据建筑结构复杂程度，采用最省工程、易施工的形式，在保证结构安全、强度设计满足要求的前提下，尽可能节省结构体积及各部件材料量。

三、结构构件应当因地制宜，具备本市有强烈的建筑文化主题，营造出独特的建筑景观效果。

四、应当突出环保、节能，正当用先进的施工技术、设备，控制建筑室内空气质量以及施工现场的环境污染。

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。

适用范围——适用于高层旅馆、高层综合楼实例分析：北京粮食公司高层商店住宅，在底层，则作为框支剪力墙，使标准层中间6道横向剪力墙不落地面做成框架，形成较大空间作为商店营业厅用。

高层建筑结构布置的一般原则
高层房屋平面宜简单、规则、对称，尽量减少复杂受力和扭转受力，尽量使结构抗侧刚度中心、建筑平面形心、建筑物质量中心重合，以减少扭转。

高层建筑，其平面形状可以是方形、矩形和圆形，也可以采用L形、T形、十字形和Y形。

但平面尺寸要满足有关规范要求。

高层结构房屋竖向的强度和刚度宜均匀、连续，无突变。

避免有过大的外挑和内收，避免错层和局部夹层，同一楼层楼面标高尽量统一，竖向结构层间刚度上下均匀，加强楼盖刚度，以加强连接和力的传递。

同时，建筑物高宽比要满足有关规定，并按要求设置变形缝。

1。

高层建筑结构体系的分类
高层建筑按结构体系分主要有：框架结构体系、框架-剪力墙结构体系、剪力墙结构体系、框肢剪力墙结构体系、框架-筒体结构体系和筒体结构体系等。

框架结构：包括钢框架－支撑结构和混凝土框架结构。

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。

剪力墙结构：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格构件。

框架剪力墙结构：包括钢框架混凝土剪力墙结构。

框架剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同时又有足够的剪力墙，有相当大的侧向刚度（剪力墙的侧向刚度大就是指在水平荷载（风荷载和水平地震力）的作用下抵抗变形能力强）。

框支剪力墙结构：框支剪力墙指的是结构中的局部，部分剪力墙因建筑要求不能落地，直接落在下层框架梁上，再由框架梁将荷载传至框架柱上，这样的梁就叫框支梁，柱就叫框支柱，上面的墙就叫框支剪力墙。

框架核心筒结构：包括钢框架混凝土核心筒结构、钢桁架－核心
筒结构、筒中筒钢结构、束筒钢结构。

由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称为筒体，由密柱框架组成的筒体称为框筒，由剪力墙组成的筒体称为薄壁筒。

一般适用于它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大30-50层高层建筑。

高层建筑结构辅导资料四主题：第二章高层建筑结构体系与布臵原则（第6节）学习时间：2014年4月21日--4月27日内容：这周我们将学习第二章中的第6节，这部分主要介绍高层建筑结构体系的布臵原则，主要包括：房屋结构的最大适用高度及高宽比限值、结构的平面及竖向布臵要求、变形缝的类型与设臵、不规则结构的类型与确定，另外对高层建筑基础还作了简要介绍。

下面整理出的框架供同学们学习，希望能够帮助大家更好的学习这部分知识。

一、学习要求1、熟悉高层建筑结构总体布臵的原则；2、了解各种结构缝的处理方法；3、了解地基基础选型。

二、主要内容（一）最大适用高度《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（以下简称高规）划分了A 级高度的高层建筑和B级高度的高层建筑。

A级高度的钢筋混凝土高层建筑是指常规的、一般的建筑，也是目前数量最多，应用最广泛的建筑；B级高度的高层建筑是指较高的、设计上有严格要求高层建筑。

A级、B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度见下表1、2所示。

在学习中应该注意新旧规范的不同，大家在学习时以课件为主。

表1 A级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）表2 B级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m）说明：相比于2002规范，新规范增加了对8度0.3g设防的结构适用高度的要求；A级高度高层建筑中，框架结构高度适当降低，板柱-剪力墙结构高度增大较多。

（二）房屋的高宽比高层建筑的高宽比，是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。

钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比不宜超过下表3的规定。

表3 钢筋混凝土高层建筑结构适用的高宽比说明：相比于2002规范，新规范将A级高度与B级高度的适用高宽比限值进行了合并处理，不再强调“最大高宽比”概念；将筒中筒结构和框架-核心筒结构的高宽比限值分开规定，适当提高了筒中筒结构的适用高宽比。

（三）高层建筑结构抗震等级抗震设计的钢筋混凝土高层建筑结构，根据设防烈度、结构类型、房屋高度区分为不同的抗震等级，采用相应的计算和构造措施。

简述高层建筑结构体系摘要：随着新时代的到来，高层建筑已经成为当代建筑领域不可或缺的一部分。

众所周知，随着建筑物的增高，我们的施工难度也在成比例的上升。

我们需要考虑的因素也就随之增多。

在高层建筑中，我们不仅仅需要维持结构的稳定性，而且我们需要考虑更多的不确定因素，像风荷载，地震作用，以及他的竖向交通等等。

当存在高层建筑群的时候，在旁边新建的高层或者普通建筑物就需要考虑土方工程对其建筑群结构的影响。

那么，在这样复杂的条件下，怎样的结构体系才符合实际的需求。

关键词：高层结构；高层结构的抗震设计；结构设计.引言：在现在的生活中，高层建筑羽超高层建筑的发展正日益兴旺，相比较下，与传统结构不大相同的，高层建筑与超高层建筑在结构上是有着明显的差别。

例如：普通的砖混结构与高层建筑结构的差别，不仅仅表现在设计上，更重要的是其结构的差别。

因为考虑因素的增加，因此结构的复杂性也随之增长。

由于人们的居住需求与审美的改变，这就使得高层建筑变得更加复杂化。

1高层建筑结构高层建筑结构受力特点最主要是在两个部分，第一个就是高层建筑自己本身受重力影响而产生的对于建筑基础的负荷，另一部分就是来自于建筑物外部所施加的作用力，其中，这些作用力主要是水平方向，例如地震力、风力等等。

高层建筑结构体系主要是包括四大结构，不同类型的框架结构，有着不同的架构形式，因而导致其优缺点各有不同。

（一）框架结构。

框架结构的主要受力部分是建筑的支柱和梁，结构基础是用来承受整体受力的，三个结合起来构成了高层建筑的承重结构，楼板则是用于力的传递。

其主要特点是建筑内部的空间是比较大的，建筑的立面处理是相对容易的，楼板的平面布置也是灵活方便的，受力特点主要是在侧向刚度比较小，但是如果建筑的层数比较多，在受到水平方向的负荷时候侧移量比较大，很不利于建筑的稳定性，因此，框架结构有其相对的局限性。

（二）剪刀结构。

剪刀结构的特点是整个建筑所受到的所有力，包括自己本身的承重和外部水平方向或是垂直方向的载荷，全部是有建筑墙体所承重的承受的，因此，剪刀结构在力的传导方面来说直接、均匀，不会产生什么冲突。

高层建筑结构设计基本原则及合理设计方案摘要：对于高层建筑而言，结构设计是一项系统而全面的工作，也是关系建筑安全的基础性工作。

高层建筑的结构设计问题也成为建筑设计人员必须关注的问题，与一般建筑相比，高层建筑对于结构设计的要求更高。

在高层建筑中，结构设计和结构选型是最主要的方式，能够充分体现出建筑的外形特征，还能够最大程度的发挥建筑各项功能。

因此，必须优化高层建筑结构设计管理，促进高层建筑的设计质量，保障建筑的使用安全。

关键词：高层建筑；计算；结构设计；经济性前言：房屋建筑结构设计将会直接影响到房屋建筑的稳定性、可靠性以及安全性。

在对高层建筑进行结构设计时，要结合现场的实际情况，对设计施工的重点和难点进行分析，提出切合实际的、科学合理的结构设计方案，是高层建筑的结构设计更加经济适用、安全可靠，进而推动建筑行业的发展。

一、高层建筑结构设计原则1严谨性原则建筑结构方案的选择对于建筑的施工有着至关重要的影响，关系着建筑工程的施工和质量。

在高层建筑中，抗震能力和水平荷载能力都是决定建筑结构的主要因素。

设计中对房屋建筑整体结构影响因素进行充分研究和考虑，然后将其中影响较大的因素作为因变量，而影响较小的影响则作为参考数据，进而以此为基础构建房屋建筑整体结构优化模型，确保对房屋建筑整体结构进行实际优化时，相关影响因素的快速发现和解决，确保设计优化效率得到有效提升。

同时，设计人员必须对软件计算的结果进行正确的分析和验证，从而对计算结果和设计方案进行合理判断，确定最佳的设计方案，确保结构设计的准确性和合理性。

2实用性原则建筑结构方案的选择对于建筑的施工有着至关重要的影响，关系着建筑工程的施工和质量。

在设计方案的过程中，需要综合考虑建筑结构类型、荷载分布、施工现场基础条件和地质特征等内容，制定出最佳的设计方案，提前研究施工现场的地质勘测报告以及各种相关资料，掌握施工现场真实地质状况，以全面的数据信息作为有效支撑，促进建筑结构设计的有序进行。

第1章绪论1.我国对高层建筑结构是如何定义的？答：我国规定：10层及10层以上或高度超过28m的住宅以及房屋高度大于24m的其他民用建筑为高层建筑。

2.高层建筑结构的受力及变形特点是什么？设计时应考虑哪些问题？答:特点：水平荷载对结构影响大，随高度的增加除轴力与高度成正比外，弯矩和位移呈指数曲线上升，并且动力荷载作用下，动力效应大，扭转效应大。

考虑：结构侧移，整体稳定性和抗倾覆问题，承载力问题。

3.从结构材料方面来分，高层建筑结构有哪些类型？各有何特点？答：相应的结构分类（以材料分类）：砌体结构、钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土混合结构特点：（1）砌体结构具有取材容易、施工简便、造价低廉等优点，但其抗拉、抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能较差。

（2）钢结构具有强度高，自重轻（有利于基础），延性好，变形能力大，有利于抗震，可以工厂预制，现场拼装，交叉作业但价格高，防火材料（增加造价），侧向刚度小。

（3）钢筋混凝土具有价格低，可浇筑成任何形状，不需要防火，刚度大。

但强度低，构件截面大占用空间大，自重大，不利于基础、抗震，延性不如钢结构。

（4）混合结构与钢构件比：用钢少，刚度大，防火、防锈；与混凝土构件比：重量轻，承载力大，抗震性能好。

第2章高层建筑结构体系与布置1. 高层结构体系大致有哪几类？各种结构体系优缺点和受力特点如何？答：高层结构体系类型:框架结构体系剪力墙结构体系框架—剪力墙结构体系筒中筒结构体系多筒体系巨型结构体系框架结构：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，形成框架结构的整体剪切变形Us；2）由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形（一侧柱拉伸，另一侧柱压缩）形成框架结构的整体弯曲变形Ub；3）当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。

注：框架结构属于柔性结构，侧移主要表现为整体剪切变形。

简述高层建筑结构布置的一般原则高层建筑结构布置的一般原则包括以下几个方面。

首先，高层建筑的结构布置应考虑建筑的整体稳定性和安全性。

高层建筑结构的承载力需满足建筑自身负荷和外部荷载的要求，确保建筑物的稳定性和抗震性。

这包括考虑建筑物的重力荷载、风荷载、地震荷载等，通过合理的结构设计和布置，确保建筑能够承担这些荷载。

其次，高层建筑的结构布置应考虑建筑的空间利用效率。

高层建筑往往需要提供大量的使用空间，因此结构布置需要合理利用空间，最大限度地提供可用面积，并确保使用空间的灵活性和功能性。

在布置结构时，可以考虑采用合理的楼板跨度、柱网格和跨径等，以提高空间利用效率。

同时，高层建筑的结构布置应考虑建筑的施工和维护便利性。

高层建筑的施工过程复杂，因此结构布置应尽量减少施工难度，降低施工成本。

此外，结构布置还应便于建筑物的维护和修复，方便检修设备、更换材料等。

此外，高层建筑的结构布置还应考虑建筑的节能性和环境可持续性。

高层建筑的能耗较大，因此结构布置应考虑建筑物的节能需求，采用合理的隔热材料、节能设备等措施，提高建筑物的能效性能。

此外，结构布置还应注重环境保护，减少对土地和资源的消耗，遵循可持续发展的原则。

最后，高层建筑的结构布置应注重美观性和人性化。

作为城市的标志性建筑，高层建筑的外观设计和结构布置应考虑建筑的美观性，并与周边环境和谐协调。

此外，结构布置还应考虑建筑对居民的舒适性和便利性，如通风、采光、景观设计等，提供良好的使用体验。

综上所述，高层建筑结构布置的一般原则包括稳定性和安全性、空间利用效率、施工和维护便利性、节能性和环境可持续性、美观性和人性化等方面，以实现高层建筑的功能需求和可持续发展的目标。