多高层建筑结构设计精华

第一章 结构体系和受力特点

1、建筑高层的概念：根据联合国教科文组织所属的世界高层建筑委员会的建议，一般指9层及其以上的建筑定义为高层建筑。并根据建筑层数和高度划分为四类： 第一类，9～16层，高度不超过50M。 第二类，17～25层，高度不超过75M。 第三类，26～40层，高度不超过100M。 第四类，40层以上，高度超过100M以上。

我国10层及十层以上的住宅和建筑物高度超过24M的其他民用建筑规定为高层建筑。 2、高层建筑的结构体系： （1）框架结构体系：当采用梁、柱组成的结构体系为竖向承重结构，并承受水平荷载时。（横向、竖向、双向承重）。有点：平面布置灵活，立面也可以变化。

（2）剪力墙结构体系：用墙体来承受荷载和侧向力，有点：墙体截面大，整体性好，抗侧移刚度大，抗震性能较强，同时墙体也可以作为围护结构和房间的分隔构件。缺点：受楼板的跨度的限制，一般为3～8M，间距小，平面布置不灵活，结构自重大不适宜建造公共建筑。

（3）框架—剪力墙结构体系： （4）通体结构体系： （5）巨型结构体系： 3、结构总体布置原则：

（1）安全，合理而经济的结构设计必须注重概念设计方法。

（2）概念设计：是指一些难以精确作出力学分析或者在规范中难以具体规定的问题，必须由工程师运用“概念”进行分析，作出判断，以便采取措施。

（3）建筑高度：高层建筑结构应根据①房屋高度、②高宽比、③抗震类别、④抗震设防烈度、⑤场地类别、⑥结构材料和施工条件等因素。

①房屋高度：指室外地面至主要屋面高度，不包括突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。(部分剪力墙结构是指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构)

②高宽比（H/B）控制位移常常成为结构设计的主要矛盾，随着高度的增加，倾覆力矩迅速增大。因此，建造宽度很小的建筑不适宜。一般应将结构的高宽比控制在6以下。建筑高宽比是结构刚度，整体稳定，承载能力和经济合理性的宏观控制。

一般情况下，暗锁考虑方向的最小投影宽度计算高宽比。突出建筑物很小的局部结构（电梯井、楼梯间）一般不包括在内；对带有裙房的高层建筑，裙房的面积和刚度相对于其上塔楼面积和刚度较大时，可以按裙房以上的高宽比来计算。

③结构平面布置：必须考虑有利于抵抗水平荷载和竖向荷载，受力明确，传力直接，力争均匀对称，减少扭转的影响。

建筑平面的长宽比不宜过大，一般宜小于6.。以避免两端相距太远，振动不同步，产生扭转等复杂的震动使结构受到破坏。

在楼板的凹角处，楼板容易产生应力集中，应加强楼板的配筋。

无论哪一种平面，应尽量设计成规则、对称而简单的平面形状，尽量减少因形状不规则而引起的结构扭转影响。（在布置抗侧力结构时，应使结构均匀分布，荷载作用线通过结构刚度中心，以减少扭转的影响。尤其是布置刚度较大的楼梯间、电梯间时，更要注意保证结构对称，采用剪力墙或者筒体结构加强措施。）

4、结构竖向布置：结构竖向布置要做到刚度均匀而连续，避免刚度突变，避免软弱层。在实际工程中抗震设防时，结构的承载力和刚度自下而上逐渐减少，一般情况下是沿竖向分段改变构件截面尺寸和混凝土强度等级。使刚度自上而下逐渐减少。

沿竖向刚度改变主要有以下两个原因： （1） 抗侧力结构改变：

①底层或底层若干层取消部分剪力墙或柱子产生刚度突变；这时应加大落地剪力墙或柱子的截面尺寸、提高混凝土强度等级，尽量使刚度变化减小。

②中部楼层部分剪力墙中断，（不宜多于三分之一，不得超过半数）这时其余墙体应加强配筋；

③顶层取消部分剪力墙或柱子，顶层刚度减小，高震型影响会使地震力加大，（不宜多于三分之一，不得超过半数）框架取消内柱后，全部剪力由外柱箍筋承受，顶层柱子应全长加密箍筋。

（2）结构的竖向体型突变：

①结构顶部内收形成塔楼，顶部小塔楼因鞭梢效应（指当建筑物受地震作用时，它顶部的小突出部分由于质量和刚度比较小，在每一个来回的转折瞬间，形成较大的速度，产生较大的位移,就和鞭子的尖一样，这种现象称为鞭梢效应。）

②楼层外挑内收，地震时易形成薄弱环节。 5、高层建筑宜设置地下室：

（1）利用土体的侧压力防止水平作用下结构的滑移、倾覆。 （2）减小土的重量，降低地基的附加应力。 （3）提高地基土的承载力。

(4)减少地震作用对上部结构的影响。 6、抗震设防的原则：略

7、变形缝的设置：伸缩缝、沉降缝、防震缝。 8高层建筑结构的受力特点：

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