1、高层结构课件8-18-1、概述、概述一、多高层建筑结构的定义域及发展一、多高层建筑结构的定义域及发展 世界各国的划分标准不一致，它与各国的建筑世界各国的划分标准不一致，它与各国的建筑材料、建筑技术的发展，对地震区高层建筑的研材料、建筑技术的发展，对地震区高层建筑的研究、电梯的设置标准、防火的特殊要求等很多因究、电梯的设置标准、防火的特殊要求等很多因素有关。素有关。定义：（我国）定义：（我国）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JGJ3JGJ320022002：层数层数1010层或房屋高度层或房屋高度2828米米 的建筑物为高层建的建筑物为高层建筑。筑。房屋高度房屋高度10010
2、0米米 的建筑物为超高层建筑。的建筑物为超高层建筑。高层民用建筑设计防火规范高层民用建筑设计防火规范GB50045GB500459595和民用建筑设计通则和民用建筑设计通则 JGJ3 JGJ387 87：层数层数1010层或房屋高度层或房屋高度2424米米的建筑物为高层的建筑物为高层建筑。建筑。目前高层建筑采用的结构体系：目前高层建筑采用的结构体系：框架框架框架剪力墙框架剪力墙剪力墙剪力墙筒体筒体二、高层建筑结构的特点与基本要求：二、高层建筑结构的特点与基本要求：1.1.高度大高度大 考虑到一般与特殊情况，宜将高层建筑考虑到一般与特殊情况，宜将高层建筑大致划分为：大致划分为：一般高层建筑一般高
3、层建筑 24245050米米 较高高层建筑较高高层建筑 5050100100米米 超高层建筑超高层建筑 100100200200米米 特殊高层建筑特殊高层建筑 200200米以上米以上2.2.荷载大荷载大 100100米左右高层建筑底部单柱竖向轴力达米左右高层建筑底部单柱竖向轴力达1000100030003000千牛。千牛。1.1.水平荷载成为决定因素水平荷载成为决定因素较低楼房中，竖向荷载控制结构设计较低楼房中，竖向荷载控制结构设计高层建筑中，水平荷载成为决定因素高层建筑中，水平荷载成为决定因素三、高层结构设计的特点三、高层结构设计的特点HN=f(H)M=f(H2)内力内力从结构内力看，竖向
4、荷载引起的轴内力，从结构内力看，竖向荷载引起的轴内力，随房屋层数的增加大体上按性分布。随房屋层数的增加大体上按性分布。N N与房屋总高与房屋总高H H成正比成正比 水平荷载不仅越高越大，且荷载引起的弯水平荷载不仅越高越大，且荷载引起的弯矩呈平方的关系增大；矩呈平方的关系增大；M M与与H H的平方正比的平方正比HN=f(H)M=f(H2)内力内力2.2.结构刚度是高层建筑结构设计的关键因素结构刚度是高层建筑结构设计的关键因素从房屋的侧移看，竖向荷载引起的侧移小，从房屋的侧移看，竖向荷载引起的侧移小，水平荷载引起的水平荷载引起的顶点顶点侧移随高度呈侧移随高度呈4 4次方的次方的关系增大。关系增大
5、。均布水平荷载均布水平荷载q qEIqH481倒三角水平荷载倒三角水平荷载q qEIqH412011框架剪力墙结构由框架和剪力墙两种不同的还应考虑地形条件的修正系数，可按荷载规框架剪力墙结构体系中，框架具有很好的延框架结构在水平荷载作用下，表现出:框架剪力墙结构体系将框架体系和剪力墙体系结合起来，既可使建筑平面灵活布置，得到自由的使用空间，又可使整个结构抗侧刚度适当，具有良好的抗震性能，因而这种结构体系已在高层建筑中得到了广泛应用。节点破坏将导致梁柱失去相互之间的联系。1987年建成开业，8度设防墙厚600mm200mm在考虑施工工艺因素进行高层建筑结构体框架柱截面常常采用正方形或矩形，有时也
6、采用正多边形、圆形和工字形。别，选取适当数量的实测地震记录或人工模拟加的刚度可假设为无限大，在楼盖的约束作用下，计算多、高层建筑的主要承重结构和抗侧力构件时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，按下式计算框架剪力墙结构由框架和剪力墙两种不同的2）结构构件要有足够的承载力和延性；地上101层，地下4层采用底部剪力法时，结构总的水平地震作用(即结构底部总水平剪力)标准值：（国家重点抗震城市的生命线工程的建筑）地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑一般将高层建筑的高宽比HB限制在6以下，对不(梁截面的高宽比在13之间)水平力作用下变形水平力作用下变形柱弯矩柱弯矩建筑类别不同，抗震设防标准也不同。建筑类
7、别不同，抗震设防标准也不同。抗震设防分类抗震设防分类 国家技术监督局和建设部在国家技术监督局和建设部在19951995年年4 4月月1919日公日公布布了了建筑抗震设防分类标准建筑抗震设防分类标准GB50223GB50223。该标准。该标准主主要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产要以地震中和地震后房屋的损坏对社会和经济产生的影响的程度大小，将建筑分成生的影响的程度大小，将建筑分成4 4个抗震设防类个抗震设防类别。别。国家质量监督检验检疫总局和建设部在国家质量监督检验检疫总局和建设部在20012001年年7 7月月2020日公布了日公布了建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB50011-GB
8、50011-20012001。该规范对上面标准作了修改。该规范对上面标准作了修改。抗震次要建筑抗震次要建筑丁类丁类建筑建筑 （一般工业与民用建筑）除甲乙丁类以（一般工业与民用建筑）除甲乙丁类以外的一般建筑外的一般建筑丙类丙类建筑建筑 （国家重点抗震城市的生命线工程的建（国家重点抗震城市的生命线工程的建筑）地震时使用功能不能中断需尽快恢筑）地震时使用功能不能中断需尽快恢复的建筑复的建筑乙类乙类建筑建筑 （特殊要求的建筑）重大建筑工程和地（特殊要求的建筑）重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑震时可能发生严重次生灾害的建筑甲类甲类建筑建筑 设设防防分分类类 不同的结构形式有不同的抗侧移刚度
9、，因而适不同的结构形式有不同的抗侧移刚度，因而适用不同高度的房屋。用不同高度的房屋。钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度和高宽比分为宽比分为A A级和级和B B级级。B B级高度可较级高度可较A A级高度适当放级高度适当放宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应宽，其结构抗震等级、有关的计算和构造措施应相应加严，并应符合规范的规定。相应加严，并应符合规范的规定。A A级高度钢筋凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用级高度钢筋凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用高度应符合以下表的规定：高度应符合以下表的规定：B B级高度钢筋凝土乙类和丙类高层建筑最大适用级高度钢筋
10、凝土乙类和丙类高层建筑最大适用高度应符合以下表的规定：高度应符合以下表的规定：房屋高度房屋高度指室外地面至主要房屋高度，不包括局指室外地面至主要房屋高度，不包括局部突出屋面的电梯房、水箱、构架等高度。部突出屋面的电梯房、水箱、构架等高度。甲类建筑，甲类建筑，6、7、8度时宜按本地区抗震设防烈度度时宜按本地区抗震设防烈度提高一度后符合本表的要求，提高一度后符合本表的要求，9度时应专门研究。度时应专门研究。3.3.高层建筑设计宜采用最佳的高宽比高层建筑设计宜采用最佳的高宽比建筑总高度与总宽度要保持合理的比列，才能使建筑总高度与总宽度要保持合理的比列，才能使建筑体型美观，又满足抗风抗震要求。建筑体型
11、美观，又满足抗风抗震要求。一般将高层建筑的高宽比一般将高层建筑的高宽比H HB B限制在限制在6 6以下，对不以下，对不同结构类型高宽比同结构类型高宽比H HB B限制如表所示。限制如表所示。宽度宽度B B按下图选取：按下图选取：4.4.选择有利于抗侧力的建筑体型选择有利于抗侧力的建筑体型在按照建筑的不同功能和不同层数选取合理的结在按照建筑的不同功能和不同层数选取合理的结构型式、结构体系，并考虑其最佳高宽比的同构型式、结构体系，并考虑其最佳高宽比的同时，还必须选择有利于抗风抗震的建筑体型。时，还必须选择有利于抗风抗震的建筑体型。双层圆筒形筒中筒，在承受双层圆筒形筒中筒，在承受来自任何方向的风荷
12、载或地来自任何方向的风荷载或地震作用时，所有柱子总的震作用时，所有柱子总的最最大内力基本相同大内力基本相同，从而可以，从而可以发挥材料性能。发挥材料性能。方形塔式筒体结构，方形塔式筒体结构，虽然在水平荷载作虽然在水平荷载作用下，各柱的内力用下，各柱的内力有些差异，但由于有些差异，但由于“三心合一三心合一”，不产生，不产生扭矩，且体型规整，扭矩，且体型规整，便于施工。便于施工。矩形、正三角形、正多边形等平面矩形、正三角形、正多边形等平面都有利于抗都有利于抗风抗震的建筑体型。风抗震的建筑体型。特殊高层建筑 200米以上1985年设计，6度设防“抗侧刚度小，水平位移大”的弱点，是一种柔性结构体系，房
13、屋层数越多这个弱点越明显，对框架越不利。底部剪力法，是先按结构的基本白振周期(并考6)H之间，并且随框架相对刚度的增大而有向下移的趋势。对于其它地形条件的建筑物，如：山峰、山坡、高度应符合以下表的规定：6)H之间，并且随框架相对刚度的增大而有向下移的趋势。大内力基本相同，从而可以“抗侧刚度小，水平位移大”的弱点，是一种柔性结构体系，房屋层数越多这个弱点越明显，对框架越不利。地、地基条件确定抗震等级。我国是一个多地震的国家，因此我们所设计的房屋应该考虑地震的影响，对于房屋的抗震设计，不仅仅是结构设计的内容，我们应该在进行建筑方案设计时就考虑到抗震设计，这对于设计好一栋建筑是非常重要的。框架剪力墙
14、结构体系中，框架具有很好的延（五）抗震设防区框架体系设计高度应符合以下表的规定：柱顶周围有水平裂缝、斜裂缝或交叉裂缝。丙类高层建筑结构，宜采用时程分析法计算水平生的影响的程度大小，将建筑分成4个抗震设防类2）结构构件要有足够的承载力和延性；还是受压区混凝土先达到其极限压应变的主A级高度的高层建筑是指常规的、一般的建筑；四、多层与高层建筑的结构布置四、多层与高层建筑的结构布置1.1.结构布置的一般原则结构布置的一般原则 在确定高层建筑的结构型式与结构体系以在确定高层建筑的结构型式与结构体系以后，便可着手进行结构布置。结构布置应密切配后，便可着手进行结构布置。结构布置应密切配合建筑设计进行，使建筑
15、物不仅能够满足各项建合建筑设计进行，使建筑物不仅能够满足各项建筑功能要求，而且做到结构受力合理、施工方便、筑功能要求，而且做到结构受力合理、施工方便、造价经济。为此，在结构布置时，应遵循以下一造价经济。为此，在结构布置时，应遵循以下一般原则：般原则：1.1.柱网与剪力墙的布置，应同时满足房屋柱网与剪力墙的布置，应同时满足房屋 的使用要求和结构的强度与刚度要求。的使用要求和结构的强度与刚度要求。2.2.房屋开间、进滦与层高应力求统一。以房屋开间、进滦与层高应力求统一。以 便结构布置，减少构件类型、规格，有便结构布置，减少构件类型、规格，有 利于工业化施工。利于工业化施工。3.3.结构布置，应使结
16、构与构件受力明确合结构布置，应使结构与构件受力明确合 理，传力直接，并注意结构的平面和立理，传力直接，并注意结构的平面和立 面刚度均匀。面刚度均匀。4.4.高层建筑的承重构件宜优先选用轻质高高层建筑的承重构件宜优先选用轻质高强强 材料，非承重构件宜优先选用轻质材材料，非承重构件宜优先选用轻质材料，以缩小截面、减轻自重、节省材料。料，以缩小截面、减轻自重、节省材料。5.5.结构布置应结合施工条件和施工方法，结构布置应结合施工条件和施工方法，考虑现场施工和预制构件制作的可能和方考虑现场施工和预制构件制作的可能和方便，以缩短工期，早日发挥投资效益。便，以缩短工期，早日发挥投资效益。6.6.结构布置应
17、与结构单元，结构体系，基结构布置应与结构单元，结构体系，基础类型相协调。础类型相协调。7.7.在地震区建造高层建筑时，其结构布置尚应特在地震区建造高层建筑时，其结构布置尚应特别注意以下几点：别注意以下几点：建筑物的平面形状要求建筑物的平面形状要求应简单、规则、对称，减少偏心；应简单、规则、对称，减少偏心；“三心合一三心合一”因为地震力的大小与房屋质量有关，所以地震因为地震力的大小与房屋质量有关，所以地震力合力的作用点常称为房屋的力合力的作用点常称为房屋的质量中心质量中心。平面长度不宜过长，突出部分长度平面长度不宜过长，突出部分长度 不宜过大不宜过大 L L、等值宜满足表等值宜满足表3.43.4
18、的要求；的要求；不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。llll 结构竖向布置要求：结构竖向布置要求：竖向体系宜规则、均匀、对称，避免过大的外竖向体系宜规则、均匀、对称，避免过大的外挑和内收；挑和内收；由于地震力的大小不仅与建筑物的质量有关，由于地震力的大小不仅与建筑物的质量有关，而且与质量所处的位段有关。质量所处的位置越而且与质量所处的位段有关。质量所处的位置越高，引起的地震力越大，对房屋的损坏也越严重。高，引起的地震力越大，对房屋的损坏也越严重。所以，应优先采用轻质高强材料。所以，应优先采用轻质高强材料。结构上部楼层收进部位到室外面的高度结构
19、上部楼层收进部位到室外面的高度H1与房与房屋高度屋高度H之比大于之比大于0.2时，上部楼层收进后的水时，上部楼层收进后的水 平尺寸平尺寸B1不宜小于下部楼层水平尺寸的不宜小于下部楼层水平尺寸的0.75倍；倍；当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下部当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下部楼层的水平尺寸楼层的水平尺寸B不宜小于上部楼层水平尺寸不宜小于上部楼层水平尺寸B1的的0.9倍，且水平外挑尺寸倍，且水平外挑尺寸a不宜大于不宜大于4m。(4)房屋高低层不宜用牛腿相连，宜用缝分开框架剪力墙结构体系中，框架具有很好的延楼盖是传递竖向和水平荷载并保证抗侧力结构协同工作的关键构件，必须保证它在平面内有
20、足够的刚度。剪力墙是竖向悬臂弯曲结构，其变形曲线是而框架结构的一般高宽比为35。应注意的是，此表仅适用于地形平坦剪力墙，即为刚度较大的，一般是钢筋混凝土墙建筑物为形、Y形、十字形平面时，剪力墙应沿三个或四个主轴方向布置；(10)当建筑使用功能要求有底层大空间时，可以使用框支剪力墙，但一般均应有落地剪力墙协同工作(2)柱网布置应规则、整齐、间距适中，传力体系明确，结构受力合理高层建筑中，水平荷载成为决定因素根据建筑的需要，剪力墙的形状并无任何限制，但由于剪力墙对水平荷载的反应与它的形状及方向有很大关系，因此，除截面为一字形的以外，常将剪力墙结合建筑分隔或专门从受力角度考虑，设计为L形、z形、T形
21、、I形、形以及封闭型的口形、形、0形。部突出屋面的电梯房、水箱、构架等高度。柱截面尺寸应考虑以下要求：刚度特征值与变形型式的关系而框架居于次要地位，因此在相同的设防烈度和结构布置，应使结构与构件受力明确合A级高度的高层建筑是指常规的、一般的建筑；1，弯曲型，框架分担剪力少为满足底部大空间的建筑要求，可将底部剪力墙 当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时，下部楼层的水平尺寸部楼层的水平尺寸B不宜小于上部楼层水平尺寸不宜小于上部楼层水平尺寸B1的的0.9倍，且水平外挑尺寸倍，且水平外挑尺寸a不宜大于不宜大于4m(如图如图所示。所示。当不能满足上述各项要求时，应调整
22、建筑当不能满足上述各项要求时，应调整建筑平、立面尺寸和刚度沿房屋平面和高度的分布，平、立面尺寸和刚度沿房屋平面和高度的分布，选择合理的建筑结构方案，避免设置防震缝。选择合理的建筑结构方案，避免设置防震缝。因为因为规范规范规定的防震缝宽度，有时仍难免规定的防震缝宽度，有时仍难免相邻结构局部碰撞而造成装修损坏，但防震缝相邻结构局部碰撞而造成装修损坏，但防震缝宽度过大，又会给建筑立面处理和抗震构造带宽度过大，又会给建筑立面处理和抗震构造带来较大的困难。来较大的困难。楼盖是传递竖向和水平荷载并保证抗侧力结楼盖是传递竖向和水平荷载并保证抗侧力结构协同工作的关键构件，必须保证它在平面内构协同工作的关键构件
23、，必须保证它在平面内有足够的刚度。有足够的刚度。高规：高规：房屋高度超过房屋高度超过50m50m时框架及剪力墙时框架及剪力墙宜宜采用采用 现现浇楼盖结构；框剪及筒体结构浇楼盖结构；框剪及筒体结构应应采用现浇楼盖采用现浇楼盖结构；结构；一般现浇楼盖的厚度不应小于一般现浇楼盖的厚度不应小于80mm,80mm,当板内预当板内预留暗管时不应小于留暗管时不应小于100mm100mm。建造在地震区的高层建筑，更应从设计、施建造在地震区的高层建筑，更应从设计、施工质量上保证结构的整体性；工质量上保证结构的整体性；隔墙、女儿墙、阳台、雨篷、挑檐隔墙、女儿墙、阳台、雨篷、挑檐 等构件必等构件必须有可靠的连接。须
24、有可靠的连接。五、多层与高层建筑的荷载五、多层与高层建筑的荷载1.1.荷载种类荷载种类多层与高层建筑所承受的荷载，包括多层与高层建筑所承受的荷载，包括:结构自重结构自重(恒载恒载)屋面（楼面）活荷载屋面（楼面）活荷载(或雪荷载或雪荷载)吊车与设备荷载吊车与设备荷载风荷载风荷载地震作用地震作用温度作用温度作用冲击波荷载等。冲击波荷载等。温度作用温度作用仅在某些建筑高度超过仅在某些建筑高度超过100m100m或超过或超过3030层时予以考虑；层时予以考虑；冲击波荷载冲击波荷载只对某些重要建筑，按照军工规只对某些重要建筑，按照军工规范的有关规定，折算成等效静荷载计算；范的有关规定，折算成等效静荷载计
25、算；其它荷载均按其它荷载均按建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范框架剪力墙结构由框架和剪力墙两种不同的A级高度的高层建筑是指常规的、一般的建筑；非抗震设计时：L3B，L 36m(B为楼面宽度)风荷载与凤本身的性质、速度、方向有关；框剪及筒体结构应采用现浇楼盖结构；1985年设计，6度设防始在保持结构稳定及防止结构倒塌上发挥作用。框架与剪力墙的结构刚度参数沿结构高度方向均为常数。全现浇式框架是框架结构中使用最广泛的，大量应用于多高层建筑及抗震地区.这种方法是先计算每个振型在各质点处的地震作用，由于各振型的最大地震作用不一定在同一时刻出现，而且有正有负，需要经过振型组合才能求得该质点的水平地震作用。上
26、海交通大学包兆龙图书馆，地下一层，地上20层，总高度为72.框架结构的合理层数是615层，最经济是10层左右。(5)纵向剪力墙宜布置在中部附近。的使用要求和结构的强度与刚度要求。框架结构在水平荷载作用下，表现出:主要是由于连梁跨度小，高度大形成深梁，在反复荷载作用下形成X型剪切裂缝，为剪切型脆性破坏，尤其是在房屋1/3高度处的连梁破坏更为明显。但为计算分析方便起见，可把实际框架结构看成纵横两个方向的平面框架。由于深梁的抗弯惯性矩大，其抗侧刚度比框程序：上海建研院TSP根据建筑的需要，剪力墙的形状并无任何限制，但由于剪力墙对水平荷载的反应与它的形状及方向有很大关系，因此，除截面为一字形的以外，常
27、将剪力墙结合建筑分隔或专门从受力角度考虑，设计为L形、z形、T形、I形、形以及封闭型的口形、形、0形。对于民用多层与高层建筑所承受的荷载：对于民用多层与高层建筑所承受的荷载：竖向荷载竖向荷载 结构自重、屋面活荷载或者雪荷载结构自重、屋面活荷载或者雪荷载(二者取二者取其较大者其较大者)、楼面活荷载，以及设备荷载等：、楼面活荷载，以及设备荷载等：水平荷载，水平荷载，风荷载和地震作用。一般情况下，在风力风荷载和地震作用。一般情况下，在风力不很大的地震区建筑物仅考虑地震作用而不很大的地震区建筑物仅考虑地震作用而不考虑风荷载；而在风力较大的地震区建不考虑风荷载；而在风力较大的地震区建筑物，则需同时计算出
28、由风荷载和地震作筑物，则需同时计算出由风荷载和地震作用引起的内力，然后再进行荷载的不利组用引起的内力，然后再进行荷载的不利组合。合。1.1.竖向荷载竖向荷载:恒载和活荷载恒载和活荷载2.2.水平荷载水平荷载 风荷载风荷载:风与建筑物相遇，将对建筑物的表面风与建筑物相遇，将对建筑物的表面产生压力、吸力或浮力，即为风荷载。产生压力、吸力或浮力，即为风荷载。风荷载的特点风荷载的特点:具有变化的特性。风荷载与凤本身的性质、速具有变化的特性。风荷载与凤本身的性质、速度、度、方向有关；同时也与建筑物的体型、高度、方向有关；同时也与建筑物的体型、高度、建筑物周围的环境、地形、地貌等因素有关。建筑物周围的环境
29、、地形、地貌等因素有关。例如，在建筑物的迎风面会受到压力、在背风例如，在建筑物的迎风面会受到压力、在背风面面 和侧面会受到吸力，对外伸的阳台、挑檐等会和侧面会受到吸力，对外伸的阳台、挑檐等会形形 成浮力。成浮力。具有静力和动力的双重特性。具有静力和动力的双重特性。计算多、高层建筑的主要承重结构和抗侧力构件时，计算多、高层建筑的主要承重结构和抗侧力构件时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，按下式计算垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，按下式计算 式中式中 任意高度处的风荷载标准值（任意高度处的风荷载标准值（kN/m2）；）；顺风向高度顺风向高度z处的风振系数；处的风振系数；风荷载体形系数，与建筑的
30、体型、平面尺寸风荷载体形系数，与建筑的体型、平面尺寸 等有关。等有关。风压高度变化系数；风压高度变化系数；基本风压（基本风压（kN/m2），），根据根据建筑结构荷载建筑结构荷载规范规范中的全国基本风压分布图中的数值采用；中的全国基本风压分布图中的数值采用；0zszkkzsz0基本风压基本风压 1）荷载规范荷载规范附录附录D中附表中附表D.4中（中（n=50）一栏所）一栏所给出的给出的50年一遇的风压值采用，但不得小于年一遇的风压值采用，但不得小于0.3 kN/m2。2）荷载规范荷载规范附录附录D中附表中附表D.4中，（中，（n=10）、）、（n=50）、（）、（n=100）三栏，分别表示重现期
31、为）三栏，分别表示重现期为10年、年、50年、年、100年的风压值。由于建筑物的重要性年的风压值。由于建筑物的重要性不同，其重现期也就不同，所对应的基本风压值也不同，其重现期也就不同，所对应的基本风压值也就不一样。对一般结构，重现期为就不一样。对一般结构，重现期为50年；而对于高年；而对于高层建筑，重现期为层建筑，重现期为100年，但对于高层建筑的围护年，但对于高层建筑的围护结构，重现期仍为结构，重现期仍为50年。年。3）基本风压值也可以按）基本风压值也可以按荷载规范荷载规范附图附图D.5.3全国全国基本风压分布图取值，图中未给出的城市或建设地基本风压分布图取值，图中未给出的城市或建设地点的基
32、本风压值，可根据当地点的基本风压值，可根据当地“年最大风速年最大风速”资料，资料，按基本风压定义，通过统计分析确定。按基本风压定义，通过统计分析确定。0风压高度变化系数风压高度变化系数 取值时应根据建筑物离地面或海平面的高度以及取值时应根据建筑物离地面或海平面的高度以及地面的粗糙程度进行确定，按地面的粗糙程度进行确定，按荷载规范荷载规范中中7.2.1取值。应注意的是，此表仅适用于地形平坦取值。应注意的是，此表仅适用于地形平坦或稍有起伏的情况，或稍有起伏的情况，对于其它地形条件的建筑物，如：山峰、山坡、对于其它地形条件的建筑物，如：山峰、山坡、山间盆地、谷地以及远海海面、海岛的建筑物，山间盆地、
33、谷地以及远海海面、海岛的建筑物，还应考虑地形条件的修正系数还应考虑地形条件的修正系数，可按，可按荷载规荷载规范范中有关规定采用。中有关规定采用。z风荷载体形系数风荷载体形系数 1）对于单独高层建筑的风荷载体形系数，按）对于单独高层建筑的风荷载体形系数，按荷载荷载规范规范规定采用。当无风荷载体形系数的相关资规定采用。当无风荷载体形系数的相关资料时，应由风洞试验确定。料时，应由风洞试验确定。2）城市内新建高层建筑，规定：一般可将单独高层）城市内新建高层建筑，规定：一般可将单独高层建筑的风荷载体形系数乘以相互干扰增大系数。建筑的风荷载体形系数乘以相互干扰增大系数。当无相关资料可以借鉴或外形极不规则高
34、层建筑当无相关资料可以借鉴或外形极不规则高层建筑以及高度较大的超高层建筑，应利用建筑群体模以及高度较大的超高层建筑，应利用建筑群体模型，通过边界层风洞试验确定。型，通过边界层风洞试验确定。3）对于围护结构，在角隅、檐口、边棱处以及附属）对于围护结构，在角隅、檐口、边棱处以及附属结构部位（如：阳台、雨蓬等悬挑构件），局部结构部位（如：阳台、雨蓬等悬挑构件），局部风压将会超过平均风压，所以验算高层建筑的围风压将会超过平均风压，所以验算高层建筑的围护结构及其连接时，其局部体型系数按相关规定护结构及其连接时，其局部体型系数按相关规定采用采用s温度作用仅在某些建筑高度超过100m或超过30层时予以考虑；
35、柱截面尺寸应考虑以下要求：A级高度钢筋凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用Geq结构等效重力荷载代表值墙厚600mm200mm楼盖采用现浇钢筋混凝土肋梁楼盖，板厚150mm，一般梁截面为250mmX 650mm。框架(2)建筑平面复杂部位或平面形状变化处。考虑，对不同烈度、场地的结构的抗震要求可“抗侧刚度小，水平位移大”的弱点，是一种柔性结构体系，房屋层数越多这个弱点越明显，对框架越不利。后，便可着手进行结构布置。(1)竖向荷载较大处。同时也与建筑物的体型、高度、建筑物周围的环境、地形、地貌等因素有关。3）对于围护结构，在角隅、檐口、边棱处以及附属结构部位（如：阳台、雨蓬等悬挑构件），局部风压将会
36、超过平均风压，所以验算高层建筑的围护结构及其连接时，其局部体型系数按相关规定采用系的变形曲线是介于框架和剪力墙侧移曲线之接近或等于高度分界时，应允许结合房屋不规则程度及场形曲线向弯曲型靠拢，而当剪力墙数量较少时，此外，剪力墙在各楼层开设的较大洞口宜上下对齐，洞口面积与墙面面积的比值不宜大于l6，洞口梁高不宜小于层高的1/5。框剪及筒体结构应采用现浇楼盖结构；顺风向风振系数顺风向风振系数 脉动增大系数，即风振动力系数，对于高层钢结构，脉动增大系数，即风振动力系数，对于高层钢结构，可根据可根据(kNs2/m2)的数值按的数值按荷载规范荷载规范表表7.4.3取值。取值。其中，可采用其中，可采用荷载规
37、范荷载规范附录附录E中结构的近似基本中结构的近似基本自振周期计算；自振周期计算；脉动影响系数，按脉动影响系数，按荷载规范荷载规范中表中表7.4.4-13取值；取值；Hi:第第i层标高；层标高；H:建筑总高度。建筑总高度。zzzzHHi1水平地震作用水平地震作用底部剪力法底部剪力法振型分解反应谱法振型分解反应谱法时程分析法时程分析法多层与高层建筑结构属于多质点体系，对于刚多层与高层建筑结构属于多质点体系，对于刚度与质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构、度与质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构、甲类高层建筑结构、以及高度大于甲类高层建筑结构、以及高度大于80m80m和和60m60m的乙、的乙、
38、丙类高层建筑结构，宜采用时程分析法计算水平丙类高层建筑结构，宜采用时程分析法计算水平 地震作用。即按设防烈度、近震与远震和场地类地震作用。即按设防烈度、近震与远震和场地类 别，选取适当数量的实测地震记录或人工模拟加别，选取适当数量的实测地震记录或人工模拟加 速度时程曲线，求得结构底部剪力。速度时程曲线，求得结构底部剪力。对于高度不超过对于高度不超过40m40m、以剪切变形为主、且质量、以剪切变形为主、且质量和刚度沿高度分布比较均匀的多层与高层建筑结和刚度沿高度分布比较均匀的多层与高层建筑结 构，可采用构，可采用底部剪力法。底部剪力法。对于上述两种情况以外的多层与高层建筑结构对于上述两种情况以外
39、的多层与高层建筑结构 宜采用振型分解反应谱法。宜采用振型分解反应谱法。这种方法是先计算每个振型在各质点处的地震这种方法是先计算每个振型在各质点处的地震作用，由于各振型的最大地震作用不一定在同一作用，由于各振型的最大地震作用不一定在同一时刻出现，而且有正有负，需要经过振型组合才时刻出现，而且有正有负，需要经过振型组合才能求得该质点的水平地震作用。在实际计算中。能求得该质点的水平地震作用。在实际计算中。因为频率高因为频率高(周期短周期短)的振型引起的地震作用很小，的振型引起的地震作用很小，所以一般只考虑频率较低的几个振型。所以一般只考虑频率较低的几个振型。底部剪力法底部剪力法底部剪力法，是先按结构
40、的基本白振周期底部剪力法，是先按结构的基本白振周期(并考并考虑高振型影响虑高振型影响)计算出作用于结构的总水平地震计算出作用于结构的总水平地震作用作用(亦即作用于结构底邮的总水平剪力亦即作用于结构底邮的总水平剪力)，然后，然后将此总水平地震作用按照各层的重力大小及所在将此总水平地震作用按照各层的重力大小及所在高度，分配绐各个质点。其具体计算方法如下。高度，分配绐各个质点。其具体计算方法如下。采用底部剪力法时，结构总的水平地震作用采用底部剪力法时，结构总的水平地震作用(即结即结构底部总水平剪力构底部总水平剪力)标准值：标准值：eqEkGF1EkniiiiiiFHGHGF1mHiHiFiFEkFn
41、n1EknnFFniminiFFV 顶部附加地震作用顶部附加地震作用 突出屋面小建筑物突出屋面小建筑物Geq结构等效重力荷载代表值结构等效重力荷载代表值Geq=Gi0.85地震作用沿高度的分配地震作用沿高度的分配EkF5.2 框架结构体系框架结构体系 一一.概述概述优点优点:在建筑上能够提供较大的空间，平面布置在建筑上能够提供较大的空间，平面布置 灵活，因而很适合于多层工业厂房以及民灵活，因而很适合于多层工业厂房以及民 用建用建筑中的多高层办公楼、旅馆、医院、筑中的多高层办公楼、旅馆、医院、学校、商学校、商店和住宅建筑。店和住宅建筑。缺点缺点:框架结构抗侧刚度较小，在水平荷载作用框架结构抗侧刚
42、度较小，在水平荷载作用 下位移大，抗震性能较差，故亦称框架结构为下位移大，抗震性能较差，故亦称框架结构为“柔性结构柔性结构”。因此这种体系在房屋高。因此这种体系在房屋高 度和地度和地震区使用受到限制。震区使用受到限制。二二.框架结构的组成与布置框架结构的组成与布置1.框架结构的组成框架结构的组成 框架结构是由梁和柱连接而成的。框架结构是由梁和柱连接而成的。梁、柱连接处一般为刚性连接，当为铰接连接时梁、柱连接处一般为刚性连接，当为铰接连接时我们通常叫它排架结构。我们通常叫它排架结构。框架房屋框架房屋 框架结构一般要求框架梁宜连通，框架柱在纵框架结构一般要求框架梁宜连通，框架柱在纵横两个方向应有框
43、架梁连接，梁、柱中心线宜重横两个方向应有框架梁连接，梁、柱中心线宜重合，框架柱宜纵横对齐、上下对中等。合，框架柱宜纵横对齐、上下对中等。但有时由于使用功能或建筑造型上的要求，框但有时由于使用功能或建筑造型上的要求，框架结构也可作成抽梁、抽柱、内收、外挑、斜架结构也可作成抽梁、抽柱、内收、外挑、斜梁、斜柱等形式。梁、斜柱等形式。2.框架结构的分类框架结构的分类 框架结构按施工方法的不同分为框架结构按施工方法的不同分为;全现浇式全现浇式 半现浇半现浇 式式 装配式装配式 装配整体式装配整体式(1)全现浇式框架全现浇式框架 承重构件梁、板、柱均在现场绑扎、支模、承重构件梁、板、柱均在现场绑扎、支模、
44、浇筑、养护而成，其浇筑、养护而成，其整体性和抗震性都非常好整体性和抗震性都非常好。缺点：现场工程量大，模板耗费多，工期较长。缺点：现场工程量大，模板耗费多，工期较长。近年来，随着施工工艺及技术水平的发展和提高，近年来，随着施工工艺及技术水平的发展和提高，如定型钢模板、商品混凝土、泵送混凝土、早强如定型钢模板、商品混凝土、泵送混凝土、早强混凝土等工艺和措施的逐步推广使这些缺点正在混凝土等工艺和措施的逐步推广使这些缺点正在逐步克服。全现浇式框架是框架结构中使用最广逐步克服。全现浇式框架是框架结构中使用最广泛的，大量应用于多高层建筑及抗震地区泛的，大量应用于多高层建筑及抗震地区.(2)半现浇式框架半
45、现浇式框架 是指梁、柱为现浇，板为预制的结构。由于是指梁、柱为现浇，板为预制的结构。由于楼板采用预制，减少了混凝土浇筑量，节约了模楼板采用预制，减少了混凝土浇筑量，节约了模板，降低了成本，但其整体及抗震性能不如全现板，降低了成本，但其整体及抗震性能不如全现浇式框架。其应用也较少。浇式框架。其应用也较少。(3)装配式框架装配式框架 是指梁、柱、板均为预制，然后通过焊接拼是指梁、柱、板均为预制，然后通过焊接拼装连接成整体的结构。装连接成整体的结构。优点优点:具有节约模板、工期短、便于机械化生产、具有节约模板、工期短、便于机械化生产、改善劳动条件等。但构件预埋件多，用钢量大，改善劳动条件等。但构件预
46、埋件多，用钢量大，房屋整体性差，不利抗震，因此在房屋整体性差，不利抗震，因此在抗震设防地区抗震设防地区不宜采用不宜采用。(4)装配整体式框架装配整体式框架 是指将预制的梁、板、柱安装就位后，焊接是指将预制的梁、板、柱安装就位后，焊接或绑扎节点区钢筋，通过对节点区浇筑混凝土，或绑扎节点区钢筋，通过对节点区浇筑混凝土，使之结合成整体，故兼有现浇式和装配式框架的使之结合成整体，故兼有现浇式和装配式框架的一些优点，但节点区现场浇筑混凝土施工复杂。一些优点，但节点区现场浇筑混凝土施工复杂。其应用较为广泛。其应用较为广泛。3.框架柱的布置框架柱的布置应满足以下几个方面的要求：应满足以下几个方面的要求：(1
47、)柱网布置应满足建筑功能的要求柱网布置应满足建筑功能的要求 在住宅、旅馆等民用建筑中，柱网布置应与在住宅、旅馆等民用建筑中，柱网布置应与建筑隔墙布置相协调，一般建筑隔墙布置相协调，一般常将柱子设在纵横墙常将柱子设在纵横墙交叉点上交叉点上，以尽量减少柱网对建筑使用功能的影，以尽量减少柱网对建筑使用功能的影响。响。(2)柱网布置应规则、整齐、间距适中，传力柱网布置应规则、整齐、间距适中，传力体系明确，结构受力合理体系明确，结构受力合理 框架结构是全部由梁、柱构件组成的，承受框架结构是全部由梁、柱构件组成的，承受竖向荷载并同时承受水平荷载，并且框架结构只竖向荷载并同时承受水平荷载，并且框架结构只能承
48、受自身平面内的水平力，因此应沿建筑物的能承受自身平面内的水平力，因此应沿建筑物的两个主轴方向都应设置框架；两个主轴方向都应设置框架；柱网的尺寸还受到梁跨度的限制，一般常使梁跨柱网的尺寸还受到梁跨度的限制，一般常使梁跨度在度在69m为宜。为宜。(3)柱网布置应便于施工柱网布置应便于施工 结构布置应考虑施工方便，以加快施工结构布置应考虑施工方便，以加快施工进度，降低工程造价。设计时应尽量考虑到进度，降低工程造价。设计时应尽量考虑到构件尺寸的模数化、标准化构件尺寸的模数化、标准化，尽量减少构件，尽量减少构件规格，柱网布置时应尽量使规格，柱网布置时应尽量使梁、板布置简单、梁、板布置简单、规则规则。力墙
49、结构体系具有多道抗震防线。填充墙破坏的主要原因是：墙体受剪承载力低，变形能力小，墙体与框架缺乏有效的拉结，在往复变形时墙体易发生剪切破坏和散落。主体高151m，总高164m，高宽比4.平面长度不宜过长，突出部分长度 不宜过大用，因此，可把结构体系中各榀框架和各片框架柱截面常常采用正方形或矩形，有时也采用正多边形、圆形和工字形。B级高度的高层建筑是指较高的、设计上有更加严格要求的建筑。改为框架，常称为底部大空间剪力墙结构。四、多层与高层建筑的结构布置刚度特征值与变形型式的关系当无风荷载体形系数的相关资料时，应由风洞试验确定。框架结构在水平荷载作用下，表现出:灵活，因而很适合于多层工业厂房以及民
50、用建筑中的多高层办公楼、旅馆、医院、学校、商店和住宅建筑。(1)剪力墙在平面上应沿建筑物主轴方向布置当建筑物为矩形、T形和L形平面时，剪力墙应沿两个主轴方向布置；平尺寸B1不宜小于下部楼层水平尺寸的0.式中 任意高度处的风荷载标准值（kN/m2）；是指梁、柱为现浇，板为预制的结构。B级高度钢筋凝土乙类和丙类高层建筑最大适用高度应符合以下表的规定：如果楼、电梯间必须布置在两端和拐角处，则应采取加强措施。框架因楼板中断，柱子刚度又相差过大，且结构刚度沿高度分布不均匀，容易引起震害。A级高度钢筋凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用4.梁格布置梁格布置 柱网确定后，用梁把柱连起来，即形成框柱网确定后，用梁
