高层建筑结构设计教案A简化.ppt

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1、 第第 一一 章章 高层建筑结构概述 高层建筑的范畴高层建筑的范畴 通常以通常以建筑的高度和层数建筑的高度和层数两个指标来判定，但两个指标来判定，但 全世界范围内目前还没有一个统一的划分标准全世界范围内目前还没有一个统一的划分标准。国际高层建筑会议（国际高层建筑会议（1972，伯利恒）划分标准，伯利恒）划分标准 多层建筑多层建筑 8层层 高层建筑高层建筑 第一类第一类 9 16层层 高度高度50m 第二类第二类 1725层层 高度高度75m 第三类第三类 2540层高度层高度100m 第四类第四类(超高层超高层)40层层 高度高度100m问题问题:高层建筑的定义高层建筑的定义？民用建筑设计通则

2、民用建筑设计通则(JGJ37)(JGJ37)、高层民用建筑高层民用建筑 筑设计防火规范筑设计防火规范(GB 50045)(GB 50045)中规定：中规定：住宅建筑住宅建筑1010层及层及1010层以上为高层建筑；层以上为高层建筑；除住宅建筑之外的民用建筑高度超过除住宅建筑之外的民用建筑高度超过24m24m者者 为高层建筑为高层建筑(不包括建筑高度超过不包括建筑高度超过24m24m的单层的单层 公共建筑公共建筑)。高层建筑混凝土结构技术规程高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)(JGJ3-2010)规定规定：1010层层及及1010层层以以上上或或高高度度超超过过28m28m的的住住

3、宅宅以以及及房房屋屋高高度度大大于于24m24m的的其其他他民民用用建建筑筑为为高高层层建建筑筑。（本本课程内容的依据）课程内容的依据）我国对高层建筑的定义我国对高层建筑的定义 高层建筑设计特点小结高层建筑设计特点小结高层建筑同时承受竖向荷载和水平荷载，随高层建筑同时承受竖向荷载和水平荷载，随着房屋层数的增加，虽然竖向荷载对结构设着房屋层数的增加，虽然竖向荷载对结构设计仍有着重要的影响，但计仍有着重要的影响，但水平荷载已成为结水平荷载已成为结构设计的控制因素，侧移成为控制指标。构设计的控制因素，侧移成为控制指标。对高层建筑，水平荷载和竖向荷载产生的对高层建筑，水平荷载和竖向荷载产生的轴轴力力均

4、很大，不容忽略。均很大，不容忽略。为了保证高层建筑的为了保证高层建筑的抗震抗震性能，结构应具有性能，结构应具有较大的延性。较大的延性。高层建筑的高层建筑的材料材料用量随高度增加而加大，可用量随高度增加而加大，可通过优化设计减小材料用量。通过优化设计减小材料用量。高层建筑结构的主要材料：钢、钢筋、混凝土高层建筑结构的主要材料：钢、钢筋、混凝土高层建筑结构的主要材料：钢、钢筋、混凝土高层建筑结构的主要材料：钢、钢筋、混凝土 相应的结构构件（以材料分类）可分为：相应的结构构件（以材料分类）可分为：相应的结构构件（以材料分类）可分为：相应的结构构件（以材料分类）可分为：钢构件、钢筋混凝土构件、组合构件

5、（包括钢骨混凝土构钢构件、钢筋混凝土构件、组合构件（包括钢骨混凝土构钢构件、钢筋混凝土构件、组合构件（包括钢骨混凝土构钢构件、钢筋混凝土构件、组合构件（包括钢骨混凝土构件和钢管混凝土构件）。件和钢管混凝土构件）。件和钢管混凝土构件）。件和钢管混凝土构件）。相应的结构分类（以材料分类）：相应的结构分类（以材料分类）：相应的结构分类（以材料分类）：相应的结构分类（以材料分类）：钢结构、钢筋混凝土结构、混合结构（两种或两种以上材料的钢结构、钢筋混凝土结构、混合结构（两种或两种以上材料的钢结构、钢筋混凝土结构、混合结构（两种或两种以上材料的钢结构、钢筋混凝土结构、混合结构（两种或两种以上材料的构件组成

6、的结构，如钢构件构件组成的结构，如钢构件构件组成的结构，如钢构件构件组成的结构，如钢构件+钢筋混凝土构件等）钢筋混凝土构件等）钢筋混凝土构件等）钢筋混凝土构件等）1 1）钢结构钢结构钢结构钢结构具有强度高，自重轻（有利于基础），延性好，变具有强度高，自重轻（有利于基础），延性好，变具有强度高，自重轻（有利于基础），延性好，变具有强度高，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，交叉作业形能力大，有利于抗震，可以工厂预制，现场拼装，交叉作业形能力大，有利于抗震，可以工厂预制，现场拼装，交叉作业形能力大，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

7、材料（增加造价），侧向刚度小。但价格高，防火材料（增加造价），侧向刚度小。但价格高，防火材料（增加造价），侧向刚度小。但价格高，防火材料（增加造价），侧向刚度小。高层建筑结构的主要材料高层建筑结构的主要材料小结小结 2 2）钢筋混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土是应用最广的建筑材料。具有价格低，可浇筑是应用最广的建筑材料。具有价格低，可浇筑是应用最广的建筑材料。具有价格低，可浇筑是应用最广的建筑材料。具有价格低，可浇筑成任成任成任成任 何形状，不需要防火，刚度大。但强度低，构件截面大占何形状，不需要防火，刚度大。但强度低，构件截面大占何形状，不需要防火，刚度大。但强度低，构件截面大占何形状，

8、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。用空间大，自重大，不利于基础、抗震，延性不如钢结构。用空间大，自重大，不利于基础、抗震，延性不如钢结构。用空间大，自重大，不利于基础、抗震，延性不如钢结构。高强混凝土是近高强混凝土是近高强混凝土是近高强混凝土是近4040年来建筑材料最重要的发明创造年来建筑材料最重要的发明创造年来建筑材料最重要的发明创造年来建筑材料最重要的发明创造。高强。高强。高强。高强 可可可可减小柱、墙截面尺寸，早强可加快施工进度，密实可提高减小柱、墙截面尺寸，早强可加快施工进度，密实可提高减小柱、墙截面尺寸，早强可加快施工进度，

9、密实可提高减小柱、墙截面尺寸，早强可加快施工进度，密实可提高 耐久耐久耐久耐久性、弹性模量高，徐变小可减小压缩变形。但高强混凝性、弹性模量高，徐变小可减小压缩变形。但高强混凝性、弹性模量高，徐变小可减小压缩变形。但高强混凝性、弹性模量高，徐变小可减小压缩变形。但高强混凝 土变形土变形土变形土变形能力小，脆性大，易开裂，耐火不如普通混凝土等。能力小，脆性大，易开裂，耐火不如普通混凝土等。能力小，脆性大，易开裂，耐火不如普通混凝土等。能力小，脆性大，易开裂，耐火不如普通混凝土等。3 3）混合结构混合结构混合结构混合结构是梁板柱墙等基本构件或结构的一部分采用不同是梁板柱墙等基本构件或结构的一部分采用

10、不同是梁板柱墙等基本构件或结构的一部分采用不同是梁板柱墙等基本构件或结构的一部分采用不同材料混合而成。包括材料混合而成。包括材料混合而成。包括材料混合而成。包括组合结构构件组合结构构件组合结构构件组合结构构件如钢骨为骨架，外包钢筋混如钢骨为骨架，外包钢筋混如钢骨为骨架，外包钢筋混如钢骨为骨架，外包钢筋混凝土，钢骨、混凝土，钢骨、混凝土，钢骨、混凝土，钢骨、混 凝土为整体、共同受力，钢骨可以做施工平台，凝土为整体、共同受力，钢骨可以做施工平台，凝土为整体、共同受力，钢骨可以做施工平台，凝土为整体、共同受力，钢骨可以做施工平台，与钢构件比：与钢构件比：与钢构件比：与钢构件比：用钢少，刚度大，防火、

11、防锈；与混凝土构件比：用钢少，刚度大，防火、防锈；与混凝土构件比：用钢少，刚度大，防火、防锈；与混凝土构件比：用钢少，刚度大，防火、防锈；与混凝土构件比：重量轻，重量轻，重量轻，重量轻，承载力大，抗震性能好。承载力大，抗震性能好。承载力大，抗震性能好。承载力大，抗震性能好。高层建筑结构的主要材料高层建筑结构的主要材料小结小结 第一章第一章 小结小结高层建筑是相对于多层建筑而言的，通常以建筑的高高层建筑是相对于多层建筑而言的，通常以建筑的高度和层数作为两个主要指标，全世界至今没有一个统度和层数作为两个主要指标，全世界至今没有一个统一的划分标准。一的划分标准。我国规定，我国规定，1010层及层及1

12、010层以上或房屋高层以上或房屋高度超过度超过28m28m的混凝土结构民用建筑物为高层建筑；超的混凝土结构民用建筑物为高层建筑；超高层建筑也没有统一和确切的定义，一般泛指某个国高层建筑也没有统一和确切的定义，一般泛指某个国家或地区内较高的一些建筑。家或地区内较高的一些建筑。与多层建筑结构相比，与多层建筑结构相比，高层建筑结构的最主要特点是高层建筑结构的最主要特点是水平荷载成为设计的决定性因素水平荷载成为设计的决定性因素，侧移限值为确定各，侧移限值为确定各抗侧力构件数量或截面尺寸的控制指标抗侧力构件数量或截面尺寸的控制指标，有些构件除，有些构件除必须考虑弯曲变形外尚须考虑轴向变形和剪切变形，必须

13、考虑弯曲变形外尚须考虑轴向变形和剪切变形，地震区的高层建筑结构还需控制结构构件的延性指标。地震区的高层建筑结构还需控制结构构件的延性指标。混凝土结构、钢结构和钢与混凝土混合结构混凝土结构、钢结构和钢与混凝土混合结构，是当前，是当前广泛应用于高层建筑的结构类型广泛应用于高层建筑的结构类型。其中钢与混凝土混。其中钢与混凝土混合结构是近年来发展较快、具有广阔前景的新型结构合结构是近年来发展较快、具有广阔前景的新型结构它融合了钢结构和混凝土结构的优点，承载力高、延它融合了钢结构和混凝土结构的优点，承载力高、延性好、变形能力强，从而具有较强的抗风和抗震能力。性好、变形能力强，从而具有较强的抗风和抗震能力

14、。第二章第二章 高层建筑的结构体系 与结构布置 本章重点本章重点高层建筑结构体系的构件受力特性高层建筑结构体系的构件受力特性高层建筑结构体系的种类及应用范围高层建筑结构体系的种类及应用范围高层建筑结构体系的总体布置原则高层建筑结构体系的总体布置原则抗侧力结构的选型和布置抗侧力结构的选型和布置（难点难点）高层建筑结构的结构体系高层建筑结构的结构体系抗侧力构件的基本形式与受力特性抗侧力构件的基本形式与受力特性结构的承重单体与抗侧力结构单元结构的承重单体与抗侧力结构单元高层结构体系的发展过程高层结构体系的发展过程常用高层结构体系的类型常用高层结构体系的类型竖向结构体系及选择原则竖向结构体系及选择原则

15、水平承重体系及选择原则水平承重体系及选择原则 结构的整体性结构的整体性 分体系的功能分体系的功能 水平结构由竖向结构水平结构由竖向结构支撑支撑 竖向结构靠水平结构保持竖向结构靠水平结构保持稳定稳定 水平体系和竖向体系共同作用形成空间结构水平体系和竖向体系共同作用形成空间结构 两个分体系必须综合考虑，共同设计两个分体系必须综合考虑，共同设计水平体系承受楼盖和水平体系承受楼盖和屋盖等竖向荷载，并屋盖等竖向荷载，并传递到竖向体系传递到竖向体系水平体系通过横隔板水平体系通过横隔板作用，将水平荷载分作用，将水平荷载分配到竖向抗侧体系配到竖向抗侧体系竖向体系承受竖向荷载，竖向体系承受竖向荷载，将荷载传递到

16、基础将荷载传递到基础竖向体系承受水平剪力，竖向体系承受水平剪力，并将总剪力传递到基础并将总剪力传递到基础竖向体系抵抗由倾覆力竖向体系抵抗由倾覆力 矩产生的弯曲内力矩产生的弯曲内力 结构的承重单体与抗侧力结构单元结构的承重单体与抗侧力结构单元基本构件或其组合基本构件或其组合如柱、墙、框架、桁架、实如柱、墙、框架、桁架、实腹筒、框筒等腹筒、框筒等是联系杆件和分体系的是联系杆件和分体系的“桥梁桥梁”，是建筑结构的基本受力单元，是建筑结构的基本受力单元，也称作，也称作承重单承重单体体或或抗侧力单元抗侧力单元。尽管单个的杆件可以作为基本的受力单元，如尽管单个的杆件可以作为基本的受力单元，如柱、墙等，但柱

17、、墙等，但构件只有作为构件只有作为单独单独的一个基本的的一个基本的受力单元时受力单元时才可称其为承重单体或抗侧力单元才可称其为承重单体或抗侧力单元。高层建筑结构体系通常高层建筑结构体系通常按照其承重单体与抗侧按照其承重单体与抗侧力单元的特性来力单元的特性来命名命名。问题：问题：高层建筑主要有几种结构体系？高层建筑主要有几种结构体系？高层建筑的基本抗侧力单元有框架、剪力墙、框高层建筑的基本抗侧力单元有框架、剪力墙、框剪、筒体等，由它们可组成多种结构体系。剪、筒体等，由它们可组成多种结构体系。整个结构整个结构体系的命名常取自竖向结构体系。体系的命名常取自竖向结构体系。框架结构框架结构剪力墙结构剪力

18、墙结构筒体结构筒体结构带加强层高层建筑结构带加强层高层建筑结构 框架框架-核心筒结构核心筒结构 框架框架-剪力墙结构剪力墙结构 小结小结 高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系概念概念：所谓高层建筑建筑的结构体系是指：所谓高层建筑建筑的结构体系是指结构结构抵抗外部作用的构件类型及组成方式。抵抗外部作用的构件类型及组成方式。组成组成：结构总体系由竖向结构体系、水平承重：结构总体系由竖向结构体系、水平承重体系及基础体系三个基本分体系组成。体系及基础体系三个基本分体系组成。抗侧力体系的合理选择和布置是高层建筑结构抗侧力体系的合理选择和布置是高层建筑结构设计的关键设计的关键。高层建筑结构体系选择高层建筑

19、结构体系选择高层建筑结构的高层建筑结构的选型原则选型原则常用常用的高层建筑结构体系的高层建筑结构体系竖向结构体系（抗侧力体系）的选择竖向结构体系（抗侧力体系）的选择水平承重体系（楼盖体系）及其选择水平承重体系（楼盖体系）及其选择 高层建筑结构的选型原则高层建筑结构的选型原则要根据建筑高度、抗震设防类别、设防烈要根据建筑高度、抗震设防类别、设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术确定度、场地类别、结构材料和施工技术确定与其匹配的、经济的结构体系，与其匹配的、经济的结构体系，使结构效使结构效能得到充分发挥，建筑材料得到充分利用能得到充分发挥，建筑材料得到充分利用满足建筑满足建筑使用使用要求要求尽可能

20、与建筑型式相一致尽可能与建筑型式相一致平面和立面型式规则，受力好，有足够的平面和立面型式规则，受力好，有足够的承载力、刚度和延性（承载力、刚度和延性（安全安全）施工简便，经济合理（施工简便，经济合理（可行可行）高层结构体系类型高层结构体系类型w 框架结构体系框架结构体系w 剪力墙结构体系剪力墙结构体系w 框架框架剪力墙结构体系剪力墙结构体系w 筒中筒结构体系筒中筒结构体系w 多筒体系多筒体系w 巨型结构体系巨型结构体系 随着建筑功能及形式的不断发展，随着建筑功能及形式的不断发展，相信会有更多更新的结构体系出现。相信会有更多更新的结构体系出现。高层建筑结构体系类型高层建筑结构体系类型 一一.框架

21、结构框架结构 框架结构体系框架结构体系 1、定义：、定义：由横梁、立柱组成的结构（由横梁、立柱组成的结构（杆件体系杆件体系）称为框架。）称为框架。节点节点全部或大部分为全部或大部分为刚性连接刚性连接。横向框梁柱纵向框梁 2、分类：、分类：按施工方法不同，框架结构可分为按施工方法不同，框架结构可分为现浇式、装配式和装配整体式现浇式、装配式和装配整体式三三 种。在地震区，多采用梁、柱、板种。在地震区，多采用梁、柱、板全现浇全现浇或梁柱现浇、板预制或梁柱现浇、板预制半现浇半现浇的的 方案；在非地震区，有时可采用梁、柱、板均方案；在非地震区，有时可采用梁、柱、板均预制预制的方案。的方案。3、受力变形特

22、点：、受力变形特点：框架结构的框架结构的侧移侧移一般由两部分组成：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）水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的框架结构的整体剪切变形整体剪切变形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）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）形成框架结构的拉伸，另一侧柱压缩）形成框架结构的整体弯曲变形整体弯曲变形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）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。变形，整

23、体弯曲变形的影响很小。注：框架结构属于注：框架结构属于柔性结构柔性结构，侧移主要表现为整体剪切变形。，侧移主要表现为整体剪切变形。框架结构体系应用框架结构体系应用框架是由梁和柱刚结而成的平面结构体系。如果整幢框架是由梁和柱刚结而成的平面结构体系。如果整幢结构都由框架作为抗侧向力单元就称为框架结构体系。结构都由框架作为抗侧向力单元就称为框架结构体系。在水平荷载作用下，框架可视为一根空腹的悬臂柱在水平荷载作用下，框架可视为一根空腹的悬臂柱，该悬臂柱的截面高度即为框架的跨度。该悬臂柱的截面高度即为框架的跨度。优点：优点：建筑平面布置灵活，分隔方便；建筑平面布置灵活，分隔方便；整体性、抗震性能好，设计

24、合理时结构具有整体性、抗震性能好，设计合理时结构具有 较好的塑性变形能力；较好的塑性变形能力；外墙采用轻质填充材料时，结构自重小。外墙采用轻质填充材料时，结构自重小。缺点：缺点：侧向刚度小，抵抗侧向变形能力差侧向刚度小，抵抗侧向变形能力差。正是这一。正是这一点，限制了框架结构的建造高度。点，限制了框架结构的建造高度。高规高规规定规定，在，在非地震区，现浇钢筋混凝土框架结构房屋的最大适用非地震区，现浇钢筋混凝土框架结构房屋的最大适用高度为高度为70m，最大高宽比为，最大高宽比为5。异形柱异形柱框架结构框架结构：由形、形、形或十字形截面柱构成。由形、形、形或十字形截面柱构成。截面各肢的截面各肢的肢

25、高肢厚比不大于肢高肢厚比不大于4（试行规范）（试行规范）。二剪力墙结构二剪力墙结构 广州白天鹅宾馆广州白天鹅宾馆 剪力墙结构体系剪力墙结构体系 1、定义：、定义：由钢筋混凝土剪力墙（用于抗震结构时也称由钢筋混凝土剪力墙（用于抗震结构时也称抗震墙抗震墙）承受全部水平作用和竖向荷载的结构体系。承受全部水平作用和竖向荷载的结构体系。剪力墙结构平面图剪力墙结构平面图 剪力墙结构是在框架结构的剪力墙结构是在框架结构的基础上发展起来的（抗弯刚度基础上发展起来的（抗弯刚度)。实例实例 剪力墙结构体系应用剪力墙结构体系应用一般是在钢筋混凝土结构中，用实心的钢筋混凝土一般是在钢筋混凝土结构中，用实心的钢筋混凝土

26、墙片作为抗侧力单元，同时由墙片承担竖向荷载。墙片作为抗侧力单元，同时由墙片承担竖向荷载。优点：优点：整体性好、刚度大，抵抗侧向变形能力强整体性好、刚度大，抵抗侧向变形能力强 抗震性能较好，设计合理时结构具有较好抗震性能较好，设计合理时结构具有较好塑性变形能力，因而剪力墙结构适宜的建造高度比塑性变形能力，因而剪力墙结构适宜的建造高度比框架结构要高。房间墙面及天花板平整，层高较小，框架结构要高。房间墙面及天花板平整，层高较小，特别适用于特别适用于住宅、宾馆住宅、宾馆等建筑。等建筑。（结构高度：几十（结构高度：几十米米 100多米，多米，十几层到三十多层十几层到三十多层）缺点：结构自重较大；受楼板跨

27、度的限制（一般为缺点：结构自重较大；受楼板跨度的限制（一般为38m），剪力墙间距不能太大，建筑平面布置不够），剪力墙间距不能太大，建筑平面布置不够灵活。灵活。2、受力变形特点、受力变形特点：在水平荷载作用下，剪力墙可视为竖向悬臂在水平荷载作用下，剪力墙可视为竖向悬臂构件构件。在竖向荷载作用下，剪力墙是受压的在竖向荷载作用下，剪力墙是受压的薄壁柱薄壁柱；在水平荷载作用下，剪力墙则是下端固定、上端在水平荷载作用下，剪力墙则是下端固定、上端 自由的悬臂柱（自由的悬臂柱（深梁深梁）。）。注：注：1）剪力墙结构水平承载力和侧向刚度均很大，侧）剪力墙结构水平承载力和侧向刚度均很大，侧向变形较小。向变形较小

28、。2）剪力墙结构属于）剪力墙结构属于刚性结构刚性结构，对于高宽比较大的，对于高宽比较大的剪力墙，侧向变形呈剪力墙，侧向变形呈弯曲型弯曲型。1）定义：定义：特殊情况下，为了在建筑底部做成较大空间，将剪力墙结特殊情况下，为了在建筑底部做成较大空间，将剪力墙结构房屋的底层或底部几层做成框架，这种结构即为构房屋的底层或底部几层做成框架，这种结构即为框支剪力墙框支剪力墙结构亦结构亦属于属于带转换层高层建筑结构带转换层高层建筑结构。2）破坏特点破坏特点：带转换层高层建筑结构在其转换层：带转换层高层建筑结构在其转换层上、下层间侧向刚上、下层间侧向刚度发生突变，形成柔性底层或底部，度发生突变，形成柔性底层或底

29、部，在地震作用下易遭破坏甚至倒塌。在地震作用下易遭破坏甚至倒塌。3）布置原则布置原则：在底部大空间剪力墙结构中，一般应把落地剪力墙布：在底部大空间剪力墙结构中，一般应把落地剪力墙布置在两端或中部，并置在两端或中部，并将纵、横向墙围成筒体将纵、横向墙围成筒体；另外，还应采取增大墙；另外，还应采取增大墙体厚度、提高混凝土强度等措施体厚度、提高混凝土强度等措施加大落地墙体的侧向刚度加大落地墙体的侧向刚度，使上、下，使上、下部侧向刚度差别尽量小应加强过渡层楼板的整体性和刚度。（上部可部侧向刚度差别尽量小应加强过渡层楼板的整体性和刚度。（上部可采用短肢剪力墙）采用短肢剪力墙）框架和剪力墙竖向复合框架和剪

30、力墙竖向复合 框支剪力墙结构框支剪力墙结构部分框支剪力墙立面布置示意图部分框支剪力墙立面布置示意图 短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构 厚度不大的剪力墙开大洞口厚度不大的剪力墙开大洞口 一般是在电梯、楼梯部位布置剪力墙，形成筒体，其他一般是在电梯、楼梯部位布置剪力墙，形成筒体，其他部位则根据需要，在纵横墙交接处设置截面高度为左右部位则根据需要，在纵横墙交接处设置截面高度为左右的、十、形截面的、十、形截面短肢剪力墙短肢剪力墙（墙肢截面高度与厚度之比墙肢截面高度与厚度之比为为58），墙肢之间在楼面处用连梁连接，并用轻质材料填，墙肢之间在楼面处用连梁连接，并用轻质材料填充，形成使用功能合理及可减轻结构自重

31、的短肢剪力墙结构充，形成使用功能合理及可减轻结构自重的短肢剪力墙结构体系。（一般出现在非抗震区及体系。（一般出现在非抗震区及6、7度设防区多高层住宅中）度设防区多高层住宅中）高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构，高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构，即即应设置一定数量的一般剪力墙和井筒。应设置一定数量的一般剪力墙和井筒。三、框架三、框架-剪力墙结构剪力墙结构上海交大包兆龙图书馆上海交大包兆龙图书馆1、定义：、定义：为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度 大的特点，当建筑物需要有较大空间，且超过了框架结构的

32、合理高度时，大的特点，当建筑物需要有较大空间，且超过了框架结构的合理高度时，可采用可采用框架和剪力墙共同工作框架和剪力墙共同工作的结构体系。的结构体系。剪力墙剪力墙剪力墙剪力墙框架梁框架梁框架梁框架梁框架梁框架梁剪力墙剪力墙剪力墙剪力墙 框架框架-剪力墙结构体系剪力墙结构体系 基本结构水平复合基本结构水平复合 框架剪力墙结构体系应用框架剪力墙结构体系应用将框架、剪力墙将框架、剪力墙两种抗侧力单元结合两种抗侧力单元结合在一起在一起使用，就形成了框架剪力墙结构体系。使用，就形成了框架剪力墙结构体系。这种结构形式扬长避短，具备了纯框架结构这种结构形式扬长避短，具备了纯框架结构和纯剪力墙结构的优点，同

33、时克服了纯框架和纯剪力墙结构的优点，同时克服了纯框架结构抗侧移刚度小和纯剪力墙结构平面布置结构抗侧移刚度小和纯剪力墙结构平面布置不够灵活的缺点。不够灵活的缺点。框架框架-剪力墙结构体系的适用范围和适用高度剪力墙结构体系的适用范围和适用高度较宽（较宽（1040层层），是一种较好的结构体系。），是一种较好的结构体系。2、受力变形特点：、受力变形特点：框架框架-剪力墙结构体系剪力墙结构体系以框架为主以框架为主，并布置一定数量的剪力墙并布置一定数量的剪力墙，通过，通过 水平刚度很大的楼盖将二者联系在一起共同抵抗水平荷载。其中水平刚度很大的楼盖将二者联系在一起共同抵抗水平荷载。其中剪力墙剪力墙 承担大部

34、分水平荷载，框架只承担较小的一部分。承担大部分水平荷载，框架只承担较小的一部分。注：注：在水平荷载作用下，框架的侧向变形属剪切型，层间侧移自上而在水平荷载作用下，框架的侧向变形属剪切型，层间侧移自上而 下逐层增大；剪力墙的侧向变形一般是弯曲型，其层间侧移自上而下逐下逐层增大；剪力墙的侧向变形一般是弯曲型，其层间侧移自上而下逐 层减小。当框架与剪力墙通过楼盖形成框架层减小。当框架与剪力墙通过楼盖形成框架-剪力墙结构时，各层楼盖因剪力墙结构时，各层楼盖因 其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致，其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致，其侧向变形介于剪其侧向变形介于剪 切型与弯曲型之间，

35、一般属于弯剪型。切型与弯曲型之间，一般属于弯剪型。剪力墙结构属于中刚性结构剪力墙结构属于中刚性结构 兼有框架和剪力墙的优点，比框架结构的水平承载力和兼有框架和剪力墙的优点，比框架结构的水平承载力和侧向刚度都有很大提高，比剪力墙结构布置灵活，可应用于侧向刚度都有很大提高，比剪力墙结构布置灵活，可应用于1040 层的办公楼、教学楼、医院和宾馆等建筑中。层的办公楼、教学楼、医院和宾馆等建筑中。4、框架、框架-剪力墙结构中剪力墙结构中剪力墙的数量和布置：剪力墙的数量和布置：1）剪力墙的数量：不宜过多，以满足位移限值为宜。）剪力墙的数量：不宜过多，以满足位移限值为宜。2）剪力墙的布置：不宜过长；不宜少于

36、）剪力墙的布置：不宜过长；不宜少于3道，最好作成道，最好作成筒体；对称布置；在纵横向数量接近；应贯通全高，上下刚筒体；对称布置；在纵横向数量接近；应贯通全高，上下刚度连贯而均匀。度连贯而均匀。3、框架、框架 剪力墙结构剪力墙结构优点：优点：框剪力体系中剪力墙的布置框剪力体系中剪力墙的布置 框架剪力墙结构体系中剪力墙的布置应注意以下几点：框架剪力墙结构体系中剪力墙的布置应注意以下几点：剪力墙以剪力墙以对称布置对称布置为好，可减少结构的扭转。这一点为好，可减少结构的扭转。这一点 在地震区尤为重要；在地震区尤为重要；剪力墙应剪力墙应上下贯通上下贯通使结构刚度连续而且变化均匀；使结构刚度连续而且变化均

37、匀；剪力墙宜双向剪力墙宜双向布置成筒体布置成筒体，层数较少时也应将剪力墙布，层数较少时也应将剪力墙布置成置成T型、型、L型、型、I型等型等，便于剪力墙更好地发挥作用；，便于剪力墙更好地发挥作用；剪力墙应布置在剪力墙应布置在结构的外围结构的外围，可加强结构的整体抗扭作用。，可加强结构的整体抗扭作用。剪力墙剪力墙宜拉通宜拉通对直以取得加大的抗侧刚度。但当两榀纵向对直以取得加大的抗侧刚度。但当两榀纵向剪力墙布置在同一轴线上而又相距甚远时应注意温度及混剪力墙布置在同一轴线上而又相距甚远时应注意温度及混凝土收缩等的影响。凝土收缩等的影响。剪力墙的间距不应过大，且避免在楼面内开过大的洞口。剪力墙的间距不应

38、过大，且避免在楼面内开过大的洞口。剪力墙间距剪力墙间距应符合要求。应符合要求。横向剪力墙的最大间距横向剪力墙的最大间距 楼楼盖盖形形式式非抗非抗震震设计设计抗震设计设防抗震设计设防烈度烈度6-76-7度度8 8度度9度现现浇浇5B5B6060m m4B4B5050m m3B3B4040m m2B30m装装配配整整体体3.3.5B5B5050m m3B3B4040m m2.2.5 5B B3030m m *B为楼板宽度为楼板宽度 框架剪力墙布置实例框架剪力墙布置实例 四四 筒体结构筒体结构筒体筒体是由美国工程师是由美国工程师 Fazlar Khan 创造的高效结创造的高效结构形式，构形式，由多片

39、平面构件或多根线形构件围成筒由多片平面构件或多根线形构件围成筒状结构状结构。筒体结构具有造型美观、使用灵活、受。筒体结构具有造型美观、使用灵活、受力合理及整体性强等优点，适用于较高高层建筑。力合理及整体性强等优点，适用于较高高层建筑。筒体最主要的特点是它的空间受力性能筒体最主要的特点是它的空间受力性能。筒体是。筒体是空间整截面工作的，无论那一种筒体，空间整截面工作的，无论那一种筒体，在水平力在水平力的作用下都可以看成是固定于基础上的悬臂结构的作用下都可以看成是固定于基础上的悬臂结构（箱型悬臂梁箱型悬臂梁），），比单片平面结构比单片平面结构具有更大的抗具有更大的抗侧移刚度和承载能力，侧移刚度和承

40、载能力，因而适宜建造高度更高的因而适宜建造高度更高的超高层建筑，超高层建筑，特别适用于特别适用于30层以上或层以上或 100m 以上以上的超高层办公楼的超高层办公楼。同时，由于筒体的对称性，筒。同时，由于筒体的对称性，筒体结构具有体结构具有很好的抗扭刚度很好的抗扭刚度。筒体结构的筒体筒体结构的筒体筒体结构是由竖向筒体为主组成的承受竖向和筒体结构是由竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的建筑结构。水平作用的建筑结构。筒体结构的筒体分剪力墙围成的薄壁筒和由密筒体结构的筒体分剪力墙围成的薄壁筒和由密柱框架或壁式框架围成的框筒等。柱框架或壁式框架围成的框筒等。筒体结构体系由筒体结构体系由核心筒结构核心

41、筒结构、框筒结构框筒结构、桁架桁架（支撑）筒结构（支撑）筒结构所组成。所组成。核心筒核心筒一般由布置在楼梯间、电梯间以及设备一般由布置在楼梯间、电梯间以及设备管线井道四周的管线井道四周的钢筋混凝土墙钢筋混凝土墙围成。高层建筑围成。高层建筑平面布置中，电梯等服务性设施用房常常位于平面布置中，电梯等服务性设施用房常常位于房屋中部房屋中部，核心筒因此得名。因筒壁上仅开有，核心筒因此得名。因筒壁上仅开有少量洞口，故亦称少量洞口，故亦称实腹筒。实腹筒。核心筒核心筒（亦称实腹筒）（亦称实腹筒）筒壁上仅少量洞口筒壁上仅少量洞口框筒结构框筒结构（空腹筒体）（空腹筒体）由密柱深梁组成由密柱深梁组成框筒是由布置在

42、框筒是由布置在房屋四周房屋四周的的密集立柱与高跨比密集立柱与高跨比很大的窗间梁很大的窗间梁所组成的一个所组成的一个多孔筒体多孔筒体。从形式上看，犹如四榀平面框架在房屋的四角从形式上看，犹如四榀平面框架在房屋的四角组合而成，故称为框筒结构。因立面上组合而成，故称为框筒结构。因立面上开有很开有很多窗洞多窗洞，故有时也称为，故有时也称为空腹筒空腹筒。框筒结构在侧向力作用下，不但与侧向力平行框筒结构在侧向力作用下，不但与侧向力平行的两榀平面框架（常称为的两榀平面框架（常称为腹板框架腹板框架）受力，而）受力，而且与侧向力垂直的两榀框架（称为且与侧向力垂直的两榀框架（称为翼缘框架翼缘框架）也参与工作，通过

43、也参与工作，通过角柱的连接角柱的连接（传递侧向荷载（传递侧向荷载产生三维应力，形成框筒结构的重要构件），产生三维应力，形成框筒结构的重要构件），形成一个空间受力体系。形成一个空间受力体系。筒体结构筒体结构 框筒框筒 筒体的水平截面为筒体的水平截面为单孔或多孔的箱形截面单孔或多孔的箱形截面。筒体最筒体最主要的受力特点是它的空间性能，主要的受力特点是它的空间性能，在水平荷载作用下在水平荷载作用下筒体可视为下端固定、顶端自由的（筒状）悬臂构件。筒体可视为下端固定、顶端自由的（筒状）悬臂构件。注注 1）空间性能：按材料力学计算其应力分布特点。）空间性能：按材料力学计算其应力分布特点。2)剪力滞后现象：

44、剪力滞后现象：对于框筒结构，在对于框筒结构，在翼缘框架翼缘框架中，远离腹板框架的各柱轴力愈来愈小；在中，远离腹板框架的各柱轴力愈来愈小；在腹板框架腹板框架中，远离翼缘框架各柱轴力的递减速度中，远离翼缘框架各柱轴力的递减速度比按直线规律比按直线规律递减的要快递减的要快。上述现象称之为。上述现象称之为剪力滞后剪力滞后（详教材（详教材P222）框筒结构框筒结构受力变形特点受力变形特点实际应力分布实际应力分布翼缘框架翼缘框架腹腹板板框框架架腹腹板板框框架架翼缘框架翼缘框架荷载作用方向荷载作用方向材料力学解答材料力学解答实际应力分布实际应力分布材料力学解答材料力学解答角柱应力较大角柱应力较大 中部应力较

45、小中部应力较小（曲线分布曲线分布）（直线分布直线分布）3）产生剪力滞后现象的原因产生剪力滞后现象的原因 框筒中各柱之间存在剪力，框筒中各柱之间存在剪力，剪力使联系柱子的窗裙梁产生剪切变形，加之梁、柱的弯剪力使联系柱子的窗裙梁产生剪切变形，加之梁、柱的弯 曲变形，使柱之间的轴力传递减弱。曲变形，使柱之间的轴力传递减弱。4）框筒剪力滞后现象愈严重，参与受力翼缘框架柱愈少，框筒剪力滞后现象愈严重，参与受力翼缘框架柱愈少，愈不能充分发挥材料的作用，也减小了结构的整体抗侧刚度，愈不能充分发挥材料的作用，也减小了结构的整体抗侧刚度，空间受力性能愈弱。空间受力性能愈弱。5）框筒结构布置的关键是）框筒结构布置

46、的关键是如何减少剪力（切）滞后如何减少剪力（切）滞后：（1）要求设计密柱深梁；）要求设计密柱深梁；（2）建筑平面应接近方形；）建筑平面应接近方形；（3）结构高宽比宜大于）结构高宽比宜大于3，高度不小于，高度不小于60m；（4）楼板的整体性好。）楼板的整体性好。4、优缺点：、优缺点：筒体结构具有很大的侧向刚度及水平承载力，筒体结构具有很大的侧向刚度及水平承载力，并具有很好的抗扭刚度。并具有很好的抗扭刚度。剪力滞后使结构计算变得更复杂剪力滞后使结构计算变得更复杂 筒中筒结构体系筒中筒结构体系筒中筒结构体系是由筒中筒结构体系是由内筒和外筒内筒和外筒两个筒体组两个筒体组 成的结构体系。成的结构体系。内

47、筒通常是由剪力墙围成的实腹筒（开洞很内筒通常是由剪力墙围成的实腹筒（开洞很少），而外筒一般采用框筒或桁架筒。少），而外筒一般采用框筒或桁架筒。其中其中 框筒框筒是由密柱深梁框架围成的筒体（可视为是由密柱深梁框架围成的筒体（可视为多孔竖向箱型梁多孔竖向箱型梁），桁架筒桁架筒则是筒体的四壁则是筒体的四壁采用桁架做成采用桁架做成（与框筒相比，桁架筒具有更（与框筒相比，桁架筒具有更大的抗侧移刚度）。大的抗侧移刚度）。研究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其研究表明，筒中筒结构的空间受力性能与其高度和高宽比有关。高度和高宽比有关。一一 般用核心筒（实腹筒）做内筒，框筒或桁架筒般用核心筒（实腹筒）做内筒，框

48、筒或桁架筒做外筒。做外筒。框筒的侧向变形以剪切变形为主，内筒框筒的侧向变形以剪切变形为主，内筒 一一 般般以弯曲变形为主，以弯曲变形为主，二者通过楼板联系，共同抵抗水平二者通过楼板联系，共同抵抗水平荷载，其协同工作原理与框架荷载，其协同工作原理与框架-剪力墙结构类似。剪力墙结构类似。筒中筒结构受力变形特点筒中筒结构受力变形特点 设计恰当时，框架设计恰当时，框架核心筒核心筒结构可以形成外周框架与核心筒结构可以形成外周框架与核心筒共同工作的共同工作的双重抗侧力结构体系双重抗侧力结构体系。框筒结构或筒中筒结构在侧向力框筒结构或筒中筒结构在侧向力作用下的作用下的侧移曲线呈弯剪型侧移曲线呈弯剪型 。框筒

49、也可作为抗侧力结构框筒也可作为抗侧力结构单独使用单独使用即成为框筒结构即成为框筒结构（较少采用）（较少采用）。为了减小楼板和梁的跨度，在框筒中部可。为了减小楼板和梁的跨度，在框筒中部可设置一些柱子。这些柱子仅用来承受竖向荷载，不考虑其设置一些柱子。这些柱子仅用来承受竖向荷载，不考虑其承受水平荷载。承受水平荷载。框筒结构应用框筒结构应用注意注意：框架框架-筒体结构与框筒筒体结构与框筒不是同一个概念不是同一个概念。后者指的是。后者指的是由密柱深梁组成的空腹筒（空由密柱深梁组成的空腹筒（空间），一般作为结构单元；而间），一般作为结构单元；而前者是由框架和筒体（核心筒）前者是由框架和筒体（核心筒）结构

50、单元组成的结构，其中的结构单元组成的结构，其中的框架与筒体是框架与筒体是平行的受力单元平行的受力单元 框架框架核心筒结构体系核心筒结构体系 1、定义：、定义：由核心筒与由核心筒与外围的稀柱框架外围的稀柱框架组成的高层建筑结构。组成的高层建筑结构。2、受力变形特点：、受力变形特点：筒体主要承担水平荷载，框架主要承担竖向荷载。筒体主要承担水平荷载，框架主要承担竖向荷载。结构兼有框架结构结构兼有框架结构 与筒体结构两者的优点，建筑平面布置灵活便于设置大房间，又具有较与筒体结构两者的优点，建筑平面布置灵活便于设置大房间，又具有较 大侧向刚度和水平承载力，大侧向刚度和水平承载力，其受力和变形特点与框架其