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高层建筑结构设计主讲人：谢孝副教授后勤工程学院建筑工程系结构教研室CHAPTERTwoCHAPTERTwo11CHAPTERTwo高层建筑结构受力特点和结构概念设计1高层建筑的特点2高层建筑的结构形式3高层建筑的结构体系4高层建筑结构体系的选择5结构总体布置6缝的设置和基础6/18/20246/18/.1高层建筑的特点水平荷载成为决定因素说明：(、竖向荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力与H的二次方成正比，侧移更大，为四次方。
1、(、竖向荷载一般为定值（除了需考虑竖向地震作用外），水平荷载（风、地震）均为不确定的因素，且随很多因素（时间、地点、结构动力特性、周边环境等）变化有较大幅度的变化。
2、M均布荷载倒三角荷载轴力N=f(H)弯矩M=f(H变形（侧移）f(H公式公式水平荷载水平荷载6/18/20246/18/、竖向构件的轴向变形不容忽视(、对连续梁弯矩的影响中柱、边柱轴向应力不同引起压缩变形的差异(、对预制构件下料长度影响美国休斯顿75层汉克萨斯商业大厦，采用型钢混凝土墙和钢柱组成的混合体系。
3、根据计算，中心钢柱由于受荷面积大，重力荷载下轴向压缩变形要比型钢混凝土墙多260mm，总下料多260mm，并且要逐层调整高层建筑的特点高层建筑的特点6/18/20246/18/、竖向构件的轴向变形不容忽视(、对构件剪力和侧移的影响一般情况下不考虑竖向构件的轴向变形，在高层中，考虑轴向变形计算的剪力与不考虑结果相差30以上，结构顶点侧移减小一半以上（考虑轴向变形计算的侧移大）高层建筑的特点高层建筑的特点6/18/20246/18/、侧移成为主要控制指标之一结构侧移已经成为高层结构设计中的关键，侧移f(H要求：强度满足要求，足够的抗推刚度，控制水平荷载作用下产生的侧移.高规P3条规定限值（钢筋混凝土结构）层间位移楼层层间最大位移与层高之比的限值U/h：结构类型U/h限值框架1/550框架剪力墙、框架核心筒、板柱剪力墙1/800筒中筒1/1000框支层1/1000高层建筑的特点高层建筑的特点6/18/20246/18/202466说明：过大的侧移使人有一种不安全感、不舒适感过大的侧移会使隔墙、围护结构以及装修损坏，使电梯轨道变形高楼重心位置较高，过大侧移使结构因P效应而产生较大的附加应力，甚至导致恶性循环直至倒塌。
4、高层建筑的特点高层建筑的特点6/18/20246/18/202477高层建筑的特点高层建筑的特点结构延性是重要设计指标与较低层建筑相比，高层建筑较柔，地震作用下变形较大，为使结构在进入塑性变形阶段后仍然具有较强的变形能力，避免倒塌，需要在构件上采取恰当的措施，保证结构具有足够的延性构件的基本形式线形构件具有较大的长细比的细长构件梁、柱、桁架支撑弦杆、腹杆线性构件是组成框架体系、框撑体系、框墙体系或板柱体系的基本构件6/18/20246/18/202488高层建筑的特点高层建筑的特点平面构件具有较大横截面边长比（宽厚比）的片状构件楼板、墙体：构件平面外刚度和承载力很小，结构分析中常常忽略面构件是组成全墙体系、框墙体系、框托墙体系和叠和体系的基本构件立体结构由线构件或面构件组成具有较大横截面尺寸和较小壁厚的整体筒状构件框筒梁柱构成的立体构件；具有较大的抗推刚度、抗扭刚度立体构件是框筒体系、筒中筒体系、筒体体系、框筒束体系、支撑框筒体系、大型支撑筒体系和巨型框架体系中的基本构件6/18/20246/18/.2高层建筑的结构形式结构方案选择：在满足建筑使用要求的前提下，选择结构形式、结构体系和结构布置砖石结构缺点：自重大，强度低，抗震性能差，施工难以机械化，工人劳动强度高，工期长和结构面积大，难以用于高层房屋，国内目前砖石结构房屋只建到19层左右新型砌体结构配筋砌体10曾以上采用，北京（八度区）拟建30层钢筋混凝土结构优点：结构强度较高，抗震性能较好，并具有良好的可塑性缺点：自重大6/18/20246/18/高层建筑的结构形式高层建筑的结构形式钢结构钢结构强度高、自重轻，具有良好的延性和抗震性能，能够满足建筑上对大跨度、大空间的要求抗震性能优于钢筋混凝土结构：混凝土的抗拉和抗剪强度均较低，延性也差，混凝土构件开裂后的承载力和变形能力迅速降低，钢材基本上属于各向同性的材料，抗压、抗拉和抗剪强度均很高，重要的是具有良好的延性。
5、地震作用下，钢结构因良好的延性，不仅能够减弱地震反应，而且属于较理想的弹塑性结构，具有抵抗强烈地震的变形能力减轻结构自重，降低基础工程造价：两类结构的结构自重的比例为2：1，荷载减小，基础处理的难度和基础工程的造价均下降减少建筑中结构所占的面积施工周期短：工厂制作，现场安装，无须大量脚手架，压型钢板可以作为混凝土楼板的永久模板，可节约20%30%的施工时间6/18/20246/18/高层建筑的结构形式高层建筑的结构形式组合结构综合钢框架与钢筋混凝土筒体，具有二者的优点侧向刚度大于钢结构结构造价介于钢结构和钢筋混凝土结构之间施工速度比钢筋混凝土结构加快结构面积小于钢筋混凝土结构发挥钢管混凝土柱的强度和刚度作用结构形式选择的基本要求经济性（必要时考虑综合经济效果）技术条件（包括设计技术、施工技术等等）材料供应情况受力特点6/18/20246/18/.3高层建筑的结构体系现代高层建筑结构体系分类框架体系（含板柱体系）框架剪力墙体系（含框架筒体体系）剪力墙体系全落地剪力墙体系部分框支剪力墙体系筒体体系框筒体系筒中筒体系多筒体系6/18/20246/18/高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系结构抵抗外部作用的构件组成方式框架结构（由杆件梁、柱组成）图特点：结构布置灵活，较大的室内空间，使用方便分类：（按照施工方法）现浇框架装配整体式框架装配式框架6/18/20246/18/高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系抗侧刚度：梁柱，但梁柱截面惯性矩小，侧向变形较大，限制使用高度缺点：抗震性能差，刚度较低，地震中填充墙损坏严重，修复费用高适用范围：非抗震地区和层数较少的建筑，1520层以下较适宜框架结构6/18/20246/18/高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系框架结构6/18/20246/18/高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系6/18/20246/18/高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系框架结构受力变形特点6/18/20246/18/9高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系剪力墙结构（纵横方向的墙体组成抗侧力体系）6/18/20246/18/剪力墙结构的平面形式剪力墙结构的平面形式2121高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系剪力墙结构特点：结构刚度很大，空间整体性好，水平荷载作用下侧向变形小，用钢量较省，抗震性能好，剪力。
