建筑结构：高层建筑结构选型

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1、高层建筑结构选型高层建筑结构选型什么是高层建筑什么是高层建筑 高层建筑是一种它的高度强烈地影响其规划、高层建筑是一种它的高度强烈地影响其规划、设计、构造和使用的建筑。设计、构造和使用的建筑。 高层建筑可以定义为高层建筑可以定义为必须着重考虑侧向荷载必须着重考虑侧向荷载和重力荷载组合影响的建筑物和重力荷载组合影响的建筑物。要求有足够的承载能力，要求有足够的承载能力，也要有足够的抗侧移刚度也要有足够的抗侧移刚度竖向体系的竖向体系的作用是承受作用是承受竖向竖向荷载荷载水平水平荷载荷载满足承载力和正常使用极限状态满足承载力和正常使用极限状态传给基础传给基础u高层建筑结构类型高层建筑结构类型u高层建筑的

2、受力特点高层建筑的受力特点u高层建筑结构的基本要求高层建筑结构的基本要求u钢筋混凝土结构体系钢筋混凝土结构体系u梁、柱尺寸的估算梁、柱尺寸的估算u高层建筑结构类型高层建筑结构类型高层建筑结构类型以材料划分：高层建筑结构类型以材料划分：l钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构l钢结构钢结构l混凝土混凝土-钢结构钢结构l型钢混凝土结构型钢混凝土结构目前高层建筑的发展趋势目前高层建筑的发展趋势l高强混凝土、钢管混凝土和型钢混凝土高强混凝土、钢管混凝土和型钢混凝土的应用的应用 钢筋混凝土与纯钢结构相比，整体性好，刚钢筋混凝土与纯钢结构相比，整体性好，刚度大、侧移小，耐腐蚀、耐火，维护费用低，度大、侧移小，耐腐蚀

3、、耐火，维护费用低，造价低于钢结构。但材料强度低，因此自重大，造价低于钢结构。但材料强度低，因此自重大，地震作用大。地震作用大。l新结构体系广泛应用：新结构体系广泛应用：巨型结构体系巨型结构体系l水平荷载成为设计的控制因素水平荷载成为设计的控制因素l侧移成为高层建筑的控制指标侧移成为高层建筑的控制指标u高层建筑的受力特点高层建筑的受力特点 轴力轴力 N = WN = WH H弯矩弯矩 M =qM =qH H2 2 /3 /3侧移侧移=11q=11qH H4 4 /120EI /120EI以悬臂构件为例，由竖向荷载产生的以悬臂构件为例，由竖向荷载产生的轴力轴力与建筑的与建筑的高度高度成正比；成正

4、比；由由水平荷载水平荷载产生的产生的弯矩弯矩与与高度的二次方高度的二次方成正比，成正比，柱的配筋一般由水平荷载产生的弯矩控制；柱的配筋一般由水平荷载产生的弯矩控制；而水平荷载产生的而水平荷载产生的侧向位移侧向位移则与则与高度的四次方高度的四次方成正比。成正比。过大的侧移过大的侧移会使人感觉不适；会使填充墙或建筑装修出会使人感觉不适；会使填充墙或建筑装修出现裂缝、损坏；甚至会使主体结构出现裂缝、损坏。现裂缝、损坏；甚至会使主体结构出现裂缝、损坏。必须把结构的侧移限制在允许的范围内。必须把结构的侧移限制在允许的范围内。u高层建筑结构的基本要求高层建筑结构的基本要求一一. . 房屋的体形房屋的体形1

5、. 1. 从抗风要求考虑从抗风要求考虑（1 1）平面形状平面形状对称平面：对称平面：尽量采用方形、矩形、圆形、正六边形、正八边形、尽量采用方形、矩形、圆形、正六边形、正八边形、椭圆形等双轴对称的平面。以避免由于平面形状不对称在风荷椭圆形等双轴对称的平面。以避免由于平面形状不对称在风荷载作用下所发生的扭转振动。载作用下所发生的扭转振动。流线型平面：流线型平面：采用流线型平面可以降低风对高层建筑的作用。采用流线型平面可以降低风对高层建筑的作用。法国的法兰西大厦法国的法兰西大厦采用椭圆形平面，经过计算其风荷载比矩形采用椭圆形平面，经过计算其风荷载比矩形平面时约减少平面时约减少27%27%。一般情况下

6、，圆形、椭圆形等流线型平面，。一般情况下，圆形、椭圆形等流线型平面，与矩形平面相比，风荷载约可减少与矩形平面相比，风荷载约可减少20%20%40%40%。(2)(2)立面立面采用上小下大的截锥状体型采用上小下大的截锥状体型，减少上部风载减少上部风载和风载引起的倾覆力矩及位移。经计算，和风载引起的倾覆力矩及位移。经计算，4040层楼，当采用立面倾斜层楼，当采用立面倾斜8%8%的角锥状，其侧移的角锥状，其侧移可比棱柱体减少约可比棱柱体减少约50%50%。建筑的高宽比应符合我国的规范要求建筑的高宽比应符合我国的规范要求利用高层建筑的设备层等形成透空层利用高层建筑的设备层等形成透空层，减少，减少风压风

7、压 美美国国旧旧金金山山：体体形形逐逐渐渐收收缩缩把把房房屋屋体体形形做做成成三三角角形形或或金金字字塔塔形形还还降降低低了了水水平平力力作作用用点点，对对提提高高抗抗侧侧能能力力也也是是很很有有效效的。的。美美国国：体体形形逐逐渐渐收收缩缩若若将将结结构构宽宽度度沿沿房房屋屋高高度度做做成成上上窄窄下下宽宽，与与悬悬臂臂柱柱的的弯弯矩矩图图相相似似，则则无无论论对对结结构构承承载载力力或或结结构构刚刚度度都都有有很很好好的效益。的效益。香香港港中中国国银银行行大大厦厦大大厦厦平平面面为为正正方方形形(52m52m)，沿沿对对角角线线方方向向分分为为四四个个三三角角形形区区，向向上上每每隔隔若

8、若干干层层就就切切去去一一个个三三角角形形区区，最终最终44层以上剩四分之一，为三角形，直至屋顶。层以上剩四分之一，为三角形，直至屋顶。建建筑筑方方案案由由著著名名美美藉藉华华人人建建筑筑师师贝贝聿聿铭铭先先生生构构思思设设计计。大大楼楼内内的的主主体体结结构构为为八八榀榀巨巨型型桁桁架架，其其中中四四榀榀沿沿房房屋屋正正方方形平面的周边布置，另四榀沿对角线方向布置。形平面的周边布置，另四榀沿对角线方向布置。香港汇丰银行大厦香港汇丰银行大厦透空层透空层2. 2. 从抗震要求考虑从抗震要求考虑(1)(1)平面平面简单平面：简单平面：可使水平地震作用沿平面分布均匀，避免结可使水平地震作用沿平面分布

9、均匀，避免结构产生扭转振动构产生扭转振动平面的质量和刚度对称：平面的质量和刚度对称：平面的质量和刚度不对称的建平面的质量和刚度不对称的建筑在水平地震作用下易产生扭转。建筑的抗侧力结构中筑在水平地震作用下易产生扭转。建筑的抗侧力结构中心应与水平力的合力作用线接近。心应与水平力的合力作用线接近。 (2)(2)立面立面 a.a.建筑的立面应采用矩形、梯形、三角形沿高度均建筑的立面应采用矩形、梯形、三角形沿高度均匀变化的简单几何图形，避免有过大的内收和外挑。匀变化的简单几何图形，避免有过大的内收和外挑。对于立面收进应满足下列要求：对于立面收进应满足下列要求：当当H H1 1/H/H0.20.2时，时，

10、B B1 1不宜小于不宜小于0.75 B0.75 B；当当B B1 1B B时，时，B B不宜小于不宜小于0.9 B0.9 B1 1，且，且a a不宜大于不宜大于4 m4 m。b.b.结构的侧向刚度应沿高度均匀变化，结构的侧向刚度应沿高度均匀变化，抗侧力结构的截抗侧力结构的截面由下至上逐渐减小，不得中断和突变。面由下至上逐渐减小，不得中断和突变。c.c.为了减小房屋在水平荷载作用下的侧向位移和倾覆力为了减小房屋在水平荷载作用下的侧向位移和倾覆力矩，高层建筑的最大高宽比应符合规范要求。矩，高层建筑的最大高宽比应符合规范要求。 二二. .变形（侧向位移）要求变形（侧向位移）要求高度不大于高度不大于

11、150 m150 m的高层建筑，层间相对位移的高层建筑，层间相对位移u/hu/h不不宜大于下表限值；宜大于下表限值； 结构类型结构类型 u/hu/h限值限值框架框架 1/5501/550框架框架- -剪力墙、框架剪力墙、框架- -核心筒、板柱核心筒、板柱- -剪力墙剪力墙1/8001/800筒中筒、剪力墙筒中筒、剪力墙1/10001/1000框支层框支层1/10001/1000三三. .结构体系与高度的关系结构体系与高度的关系 结构的抗侧力能力结构的抗侧力能力( (由弱到强）：由弱到强）： 框架结构框架结构-框架框架- -剪力墙结构剪力墙结构- 剪力墙结构剪力墙结构-筒体结构筒体结构 A A级

12、级高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（高度钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度（m m）结构体系结构体系非抗震非抗震设计设计抗震设计抗震设计6 6度度7 7度度8 8度度9 9度度框架框架70706060555545452525框架框架- -剪力墙剪力墙1401401301301201201001005050剪剪力力墙墙全部落地剪力墙全部落地剪力墙1501501401401201201001006060部分框支剪力墙部分框支剪力墙1301301201201001008080不应采用不应采用筒筒体体框架框架- -核心筒核心筒1601601501501301301001007070筒中筒筒中筒200

13、2001801801501501201208080板柱板柱- -剪力墙剪力墙7070404035353030不应采用不应采用u钢筋混凝土结构体系钢筋混凝土结构体系l框架结构框架结构 框架结构是由板、梁、柱组成的受力体系。框架结构是由板、梁、柱组成的受力体系。1. 1. 框架结构的受力特点框架结构的受力特点 框架结构的侧向刚度小，当建筑高度增大，水平框架结构的侧向刚度小，当建筑高度增大，水平荷载控制，采用框架结构会造成梁、柱的截面很大荷载控制，采用框架结构会造成梁、柱的截面很大才能满足结构的强度和侧向刚度的要求。才能满足结构的强度和侧向刚度的要求。框架结构在水平荷载作用下的侧向变形属于剪切型框架

14、结构在水平荷载作用下的侧向变形属于剪切型变形，变形，结构层间位移自上而下逐层增大，层间位移结构层间位移自上而下逐层增大，层间位移最大在底层，最小在顶层。最大在底层，最小在顶层。 芝加哥（芝加哥（Chicago）湖点大厦湖点大厦（Lakepointtower）结构抗侧移刚度结构抗侧移刚度不足，不足，在风荷载作在风荷载作用下房屋底下几层层用下房屋底下几层层间位移过大，造成玻间位移过大，造成玻璃幕墙破碎。璃幕墙破碎。2.2.框架结构的优缺点及应用范围框架结构的优缺点及应用范围优点：优点：平面布置灵活，可提供较大的使用空间，自重平面布置灵活，可提供较大的使用空间，自重轻，整体性好，抗震性能好，易于改变

15、其使用功轻，整体性好，抗震性能好，易于改变其使用功能。能。缺点：缺点：刚度差，侧移大，模板多，施工复杂。刚度差，侧移大，模板多，施工复杂。应用范围：应用范围：民用建筑中的办公楼、宾馆、医院、学校、民用建筑中的办公楼、宾馆、医院、学校、商店、住宅等，工业建筑中的多层轻工业厂房。商店、住宅等，工业建筑中的多层轻工业厂房。在非地震区可用到在非地震区可用到1515层，通常情况下，层，通常情况下，1010层左右层左右时经济和使用效果较好。时经济和使用效果较好。l框架框架剪力墙结构剪力墙结构 1.1.体系构成体系构成框架框架剪力墙结构是在框架体系的基础上，增剪力墙结构是在框架体系的基础上，增设一定数量的设

16、一定数量的钢筋混凝土墙钢筋混凝土墙所构成框架、墙双所构成框架、墙双重体系。由于钢筋混凝土墙的重体系。由于钢筋混凝土墙的侧向刚度侧向刚度很大，很大，水平荷载对结构产生的水平剪力主要由它承受，水平荷载对结构产生的水平剪力主要由它承受，所以称为所以称为剪力墙剪力墙。在地震区，由于水平剪力因。在地震区，由于水平剪力因地震作用引起，所以地震作用引起，所以剪力墙也称为抗震墙剪力墙也称为抗震墙。2. 2. 框架框架剪力墙结构的优缺点及应用范围剪力墙结构的优缺点及应用范围优点优点：（1 1）侧向刚度较框架结构大，水平侧移小。）侧向刚度较框架结构大，水平侧移小。（2 2）在框架）在框架剪力墙结构中，框架和剪力墙

17、融为一剪力墙结构中，框架和剪力墙融为一体，协同工作，取长补短，使结构受力更为合理。体，协同工作，取长补短，使结构受力更为合理。缺点是缺点是由于布置了剪力墙，与框架结构相比其平面布由于布置了剪力墙，与框架结构相比其平面布置的灵活性受到限制。置的灵活性受到限制。应用范围应用范围：框架框架剪力墙结构一般适用于剪力墙结构一般适用于10 10 2525层层的公寓、宾馆、办公楼、综合楼等建筑中。的公寓、宾馆、办公楼、综合楼等建筑中。3. 3. 结构布置结构布置设置剪力墙应注意：设置剪力墙应注意：在地震区沿纵横两个方向都应布置剪力墙；在地震区沿纵横两个方向都应布置剪力墙；每个方向的剪力墙应尽量按照每个方向的

18、剪力墙应尽量按照“分散、均匀、周边、对称分散、均匀、周边、对称”的原则设置。的原则设置。 江苏淮阴市物质贸易中心，地面以上江苏淮阴市物质贸易中心，地面以上1313层，高层，高50m50m，蝶形平面，蝶形平面，7 7度抗震设防，墙度抗震设防，墙160 160 250mm250mm。l剪力墙结构剪力墙结构结构受力特点及优缺点结构受力特点及优缺点当房屋的层数很多当房屋的层数很多( (一般一般2525层以上层以上) )时，为了抵抗水时，为了抵抗水平荷载作用下结构产生的内力和位移，剪力墙的数平荷载作用下结构产生的内力和位移，剪力墙的数量和厚度都要大量增加，以至整个房屋的框架所剩量和厚度都要大量增加，以至

19、整个房屋的框架所剩很少。为了施工方便，常采用很少。为了施工方便，常采用全钢筋混凝土墙结构全钢筋混凝土墙结构。剪力墙结构是将房屋的内外墙做成钢筋混凝土墙，剪力墙结构是将房屋的内外墙做成钢筋混凝土墙，用以承受竖向荷载和水平荷载。用以承受竖向荷载和水平荷载。剪力墙结构虽然比框架结构、框架剪力墙结构虽然比框架结构、框架剪力墙剪力墙结构的侧向刚度有很大增加，但它存在结构的侧向刚度有很大增加，但它存在明显明显的缺点的缺点是建筑平面被划分为小开间，使建筑是建筑平面被划分为小开间，使建筑布置和使用要求受到一定限制。在需要大空布置和使用要求受到一定限制。在需要大空间的公共建筑，就只能将大空间部分从高层间的公共建

20、筑，就只能将大空间部分从高层中移出，设在中移出，设在“裙楼裙楼”中，或采用转换层。中，或采用转换层。剪力墙结构一般用于剪力墙结构一般用于2525层以上、要求空间较层以上、要求空间较小且规则的高层建筑中，例如住宅、公寓、小且规则的高层建筑中，例如住宅、公寓、宾馆较为适宜。宾馆较为适宜。北北京京国国际际饭饭店店1987年建成，高年建成，高104m，3+31层，层，R.C.剪力墙结构剪力墙结构北京北京国际饭店国际饭店北京西苑饭店地下三层，地上北京西苑饭店地下三层，地上2929层，高层，高93m93m，8 8度抗震设防，度抗震设防，采用小墙距横墙方案。墙厚采用小墙距横墙方案。墙厚180 180 400

21、mm400mm。广州广州白云宾馆白云宾馆 1976 1976 年建年建成，高成，高115 115 m m，33 33 层，层，剪力墙结构。剪力墙结构。白云宾馆白云宾馆l广州白天鹅宾馆，大间距纵横墙承重方案。地下一层，广州白天鹅宾馆，大间距纵横墙承重方案。地下一层，地上地上3333层，另有顶层三层塔楼，最高点为层，另有顶层三层塔楼，最高点为100m,100m,标准层标准层层高层高2.8m2.8m，7 7度抗震设防。墙厚度抗震设防。墙厚200 200 350mm,350mm,翼缘部翼缘部分厚度为分厚度为450mm450mm。l筒式结构体系筒式结构体系1.1.筒式结构体系的特征筒式结构体系的特征筒式

22、结构体系是指由筒式结构体系是指由一个一个或或几个筒体几个筒体作竖向受力结构的作竖向受力结构的高层建筑结构体系。它主要靠筒体承受水平荷载，具有高层建筑结构体系。它主要靠筒体承受水平荷载，具有很好的很好的空间刚度空间刚度和抗震能力。和抗震能力。它是目前最先进的建筑结它是目前最先进的建筑结构体系之一。构体系之一。筒式结构由于剪力墙集中而获得较大的空筒式结构由于剪力墙集中而获得较大的空间，使平面布置具有良好的灵活性，所以适用于办公楼、间，使平面布置具有良好的灵活性，所以适用于办公楼、各种公共建筑及商业建筑。各种公共建筑及商业建筑。2. 2. 筒式结构体系的型式筒式结构体系的型式(1). (1). 芯筒

23、芯筒框架体系框架体系这种体系是将所有服务性用房和公用设施（例如电梯这种体系是将所有服务性用房和公用设施（例如电梯间、设备管井等）集中布置在楼层平面的核心部位，间、设备管井等）集中布置在楼层平面的核心部位，形成一个较大的服务区，在服务区周围设置钢筋混凝形成一个较大的服务区，在服务区周围设置钢筋混凝土墙体，形成竖向的墙筒，即芯筒。它和外部的框架土墙体，形成竖向的墙筒，即芯筒。它和外部的框架共同组成的结构体系称为芯筒共同组成的结构体系称为芯筒框架体系。框架体系。高高2929层的上海联谊大厦标准层结构平面，芯筒是一个层的上海联谊大厦标准层结构平面，芯筒是一个立体构件，具有很大的抗侧移刚度和强度，它承担

24、房立体构件，具有很大的抗侧移刚度和强度，它承担房屋的大部分水平荷载。屋的大部分水平荷载。南京南京 金陵饭店金陵饭店上世纪八上世纪八十年代南十年代南京最高楼京最高楼内筒外框内筒外框体系体系19811981兴建的南京金陵饭店，方形平面，地面以上兴建的南京金陵饭店，方形平面，地面以上3939层，高层，高 108m108m，芯筒的高宽比为，芯筒的高宽比为8.5, 8.5, 芯筒周边墙体厚度为芯筒周边墙体厚度为250 250 500mm500mm。19881988年兴建的青岛保险公司办公楼，平面为等边三角形切角。芯筒墙厚年兴建的青岛保险公司办公楼，平面为等边三角形切角。芯筒墙厚200 200 350mm

25、350mm，柱截面，柱截面700mm700mm700mm700mm。地下两层，地上。地下两层，地上1919层，层， 7 7度抗震设防。度抗震设防。 上海静安区：希尔顿饭店上海静安区：希尔顿饭店高高114m，R.C.筒体筒体钢框架组合体系钢框架组合体系由于筒体承受几由于筒体承受几乎全部水平荷载，框架只需承受竖向荷载，框架柱截面一般较乎全部水平荷载，框架只需承受竖向荷载，框架柱截面一般较小。小。钢筋混凝土核心筒钢筋混凝土核心筒-钢框架体系钢框架体系(框架柱截面很小框架柱截面很小)希希尔尔顿顿饭饭店店上海上海希尔顿饭店希尔顿饭店采用压型钢采用压型钢板组合梁楼盖，板组合梁楼盖，压型钢板既是模压型钢板既

26、是模板，又是配筋；板，又是配筋；混凝土板还是混凝土板还是T形组合梁的翼缘形组合梁的翼缘。上海希尔顿饭店：压型钢板组合梁楼盖上海希尔顿饭店：压型钢板组合梁楼盖 (2).(2).刚臂芯筒刚臂芯筒框架体系框架体系芯筒芯筒框架体系的一种。对于很高层的建筑，例框架体系的一种。对于很高层的建筑，例如如4040层以上的办公建筑中，集中布置在核心筒内层以上的办公建筑中，集中布置在核心筒内的服务性面积不会太多，一般只有的服务性面积不会太多，一般只有15% 15% 20%20%，筒的平面尺寸受到限制，筒的平面尺寸受到限制，芯筒的高宽比芯筒的高宽比就可能很就可能很大，筒的抗侧移刚度相应减小，使框架的负担增大，筒的抗

27、侧移刚度相应减小，使框架的负担增加。为了增加芯筒的抗侧移能力，沿高度每隔加。为了增加芯筒的抗侧移能力，沿高度每隔2020层左右，在设备层、避难层或转换层，由芯筒伸层左右，在设备层、避难层或转换层，由芯筒伸出纵、横向刚臂与结构的外圈框架柱相连，并且出纵、横向刚臂与结构的外圈框架柱相连，并且沿外圈框架设置一层楼高的圈梁或桁架，形成刚沿外圈框架设置一层楼高的圈梁或桁架，形成刚臂芯筒臂芯筒框架体系。框架体系。 广州市天河娱乐广场大楼，正方形平面，地广州市天河娱乐广场大楼，正方形平面，地下三层，地上下三层，地上3333层，高度层，高度132.8m,132.8m,主体结构采主体结构采用用刚臂芯筒刚臂芯筒框

28、架体系框架体系。第。第2121层（避难层）层（避难层）按井字设按井字设8 8片刚臂和一圈刚性环梁，顶层也设片刚臂和一圈刚性环梁，顶层也设有刚臂。框架柱截面为有刚臂。框架柱截面为1000mm1000mm1000mm 1000mm 1800mm1800mm1800mm,1800mm,刚臂截面为：顶层刚臂截面为：顶层800mm800mm2500mm;2500mm;第第2121层层800mm800mm1400mm1400mm。(3).(3).主次框架体系（巨型框架体系）主次框架体系（巨型框架体系）主次框架体系是把结构体系中的框架部分主次框架体系是把结构体系中的框架部分设计成设计成主框架和次框架主框架和

29、次框架。主框架是一种大。主框架是一种大型的跨层框架，每隔若干层设置一根大截型的跨层框架，每隔若干层设置一根大截面框架梁，每隔面框架梁，每隔3 3 4 4个开间设置一根大个开间设置一根大截面框架柱。主框架大梁之间的几个楼层，截面框架柱。主框架大梁之间的几个楼层，另设置柱网尺寸较小的次框架。次框架仅另设置柱网尺寸较小的次框架。次框架仅承受这几层的竖向荷载，并把它传给主框承受这几层的竖向荷载，并把它传给主框架。水平荷载通过楼盖传给主框架，架。水平荷载通过楼盖传给主框架，全部由主框架承受。全部由主框架承受。 次框架梁、柱的截面可以做得很小次框架梁、柱的截面可以做得很小, ,由于由于主框架各层大梁之间的

30、次框架相互独立，主框架各层大梁之间的次框架相互独立，可以布置不同的柱网，以满足不同建筑可以布置不同的柱网，以满足不同建筑功能对使用空间的要求。功能对使用空间的要求。主次框架体系也称为巨型结构体系或多主次框架体系也称为巨型结构体系或多重结构体系。重结构体系。主次框架体系中，考虑到经济与合理，主次框架体系中，考虑到经济与合理，主框架梁、柱的截面不可能很大，因此主框架梁、柱的截面不可能很大，因此它的抗侧力刚度是有限的，它能抵抗的它的抗侧力刚度是有限的，它能抵抗的水平荷载也是有限的。在高层建筑中，水平荷载也是有限的。在高层建筑中，主次框架体系一般和剪力墙或筒体组成主次框架体系一般和剪力墙或筒体组成类似

31、于框架类似于框架剪力墙或筒剪力墙或筒框架体系。框架体系。深圳新华大厦为正方形平面，地面以上深圳新华大厦为正方形平面，地面以上3535层。主体结构采用钢层。主体结构采用钢筋混凝土主次框架体系，由芯筒和外圈的大型框架组成。从下筋混凝土主次框架体系，由芯筒和外圈的大型框架组成。从下到上分别隔到上分别隔3 3层、层、9 9层、层、1010层设钢筋混凝土大截面梁，与四根角层设钢筋混凝土大截面梁，与四根角柱构成主框架。柱构成主框架。巨巨型型框框架架的的横横梁梁可可以以为为各各种种大大型型水水平平结结构构。它它利利用用整整个个楼楼层层高高度度作作为为“梁梁”高高，可可以以是是箱箱形形截截面面梁梁或或桁桁架架

32、；巨巨型型框框架架的的立立柱柱一一般般为为筒筒体体结结构构。巨巨型型框框架架利利用用了了把把荷荷载载集集中中在在主主要要承承重重结结构构上上的的概概念念，其其它它柱柱子子不不必必从从顶顶通通到到地地。每每个个小小柱柱只只需需承承受受大大横横梁梁之之间间少少数数几几层层荷荷载载，截截面面可可以以做做得得很很小小；采采用用巨巨型型框框架架结结构构，巨巨型型横横梁梁下下的的楼楼层层没没有有中中间间小小柱柱，可可以以布布置置餐餐厅厅、会会议议厅厅、舞舞厅厅、游游泳泳池等需要大空间的楼层。池等需要大空间的楼层。深深圳圳亚亚洲洲大大酒酒店店，建建于于1990年年，平平面面为为Y形形，地地上上37层层，地地

33、下下一一层层，高高114m，由由中中央央筒筒（电电梯梯井井）和和三三个个端端筒筒组成巨型框架柱。每六层设巨型框架梁，梁高组成巨型框架柱。每六层设巨型框架梁，梁高2m。(4).(4).框筒结构体系框筒结构体系由密柱由密柱深梁型框架围成的筒体称为框筒。由外圈框筒和内部框架所组成的结深梁型框架围成的筒体称为框筒。由外圈框筒和内部框架所组成的结构体系构体系，称为框筒结构体系。，称为框筒结构体系。框筒虽然是由四片框架围成，但其功能与框架框筒虽然是由四片框架围成，但其功能与框架大不相同。一般框架在水平荷载作用下，仅平大不相同。一般框架在水平荷载作用下，仅平行于荷载方向的两片框架承受水平力，垂直于行于荷载方

34、向的两片框架承受水平力，垂直于荷载方向的两片框架不参与工作。而由四片荷载方向的两片框架不参与工作。而由四片密密柱深梁型框架围成的框筒，柱深梁型框架围成的框筒，不论水平荷载来自不论水平荷载来自任何方向，四片框架均参与工作。因此，框筒任何方向，四片框架均参与工作。因此，框筒比一般框架适用于更多层数的建筑。比一般框架适用于更多层数的建筑。由密柱深梁型框架围成的筒体其侧向刚度毕竟由密柱深梁型框架围成的筒体其侧向刚度毕竟比墙围成的筒体要小，所以框筒结构体系一般比墙围成的筒体要小，所以框筒结构体系一般适用于适用于3030层以下的建筑，其优点是平面布置较层以下的建筑，其优点是平面布置较灵活，可以提供较大的空

35、间。灵活，可以提供较大的空间。框筒的平面形状：以圆形、正方形、正多边框筒的平面形状：以圆形、正方形、正多边形为最好，椭圆形、矩形、切角正三角形次形为最好，椭圆形、矩形、切角正三角形次之，其他形状都较差。之，其他形状都较差。外框筒的平面尺寸：垂直于水平荷载方向的外框筒的平面尺寸：垂直于水平荷载方向的框筒边长不应超过框筒边长不应超过45m45m，若为矩形平面，长边，若为矩形平面，长边与短边的比值一般不宜大于与短边的比值一般不宜大于1.51.5，在任何情况，在任何情况下均不应大于下均不应大于2 2。框筒的柱距不宜大于框筒的柱距不宜大于3m,3m,也不宜大于层高；梁也不宜大于层高；梁高一般为高一般为1

36、 1 1.5m,1.5m,在任何情况下都不应小在任何情况下都不应小于于0.6m0.6m；立面开洞率不宜大于；立面开洞率不宜大于40%40%，在任何情，在任何情况下都不应超过况下都不应超过50%50%。(5).(5).筒中筒结构体系筒中筒结构体系筒中筒结构体系是指由两圈或两圈以上的筒体筒中筒结构体系是指由两圈或两圈以上的筒体组成的结构体系。组成的结构体系。筒中筒结构体系的外筒，由于要考虑门、筒中筒结构体系的外筒，由于要考虑门、窗的设置，一般采用窗的设置，一般采用框筒，框筒，内筒可以是内筒可以是墙筒，也可以是框筒。墙筒，也可以是框筒。筒中筒结构体系，由于其内部为内筒而筒中筒结构体系，由于其内部为内

37、筒而非框架，所以比框筒结构体系的侧向刚非框架，所以比框筒结构体系的侧向刚度大；由于其芯筒外是框筒，因此其侧度大；由于其芯筒外是框筒，因此其侧向刚度也较芯筒向刚度也较芯筒框架体系大。筒中筒框架体系大。筒中筒结构体系常用于结构体系常用于4040层以上的超高层建筑。层以上的超高层建筑。 建于广州市的广东国际大厦，地面以上建于广州市的广东国际大厦，地面以上高高6363层，层，196m,196m,底层层高底层层高4m4m，标准层层，标准层层高高3m3m，7 7度抗震设防。度抗震设防。外框筒平面尺寸为外框筒平面尺寸为35.1m35.1m37m37m，内墙筒，内墙筒平面尺寸为平面尺寸为17m17m23m23

38、m。底层内筒墙厚。底层内筒墙厚800mm800mm，外框筒柱截面，外框筒柱截面1200mm1200mm1700mm,1700mm,梁截面尺寸为梁截面尺寸为 1700mm1700mm1200mm1200mm，楼板，楼板厚厚220mm,220mm,采用无粘结预应力混凝土平板。采用无粘结预应力混凝土平板。筒中筒结构的外框筒为密柱，而在高筒中筒结构的外框筒为密柱，而在高层建筑的底层由于有大量人流进出，层建筑的底层由于有大量人流进出，需要大的门口和通道，这样往往要扩需要大的门口和通道，这样往往要扩大底层柱距，以解决这一矛盾。目前大底层柱距，以解决这一矛盾。目前的处理办法有：转换梁、转换桁架、的处理办法有

39、：转换梁、转换桁架、连续拱、过渡层、合并柱等。连续拱、过渡层、合并柱等。古代拱式转换层（两柱合一柱）古代拱式转换层（两柱合一柱）原纽约世界贸易中心：框筒底层用三柱合一柱转换层原纽约世界贸易中心：框筒底层用三柱合一柱转换层（底层柱距（底层柱距3.05m，标准层，标准层1.02m）原纽约世贸中心原纽约世贸中心新世贸中心新世贸中心自由塔（自由塔（541米）米）(6).(6).框筒束体系框筒束体系19701970年代以来，高层建筑越来越受到建筑形式和年代以来，高层建筑越来越受到建筑形式和建筑美学的影响。在城市里，为了适应场地条件、建筑美学的影响。在城市里，为了适应场地条件、城市规划、建筑立面效果等的不

40、同要求，建筑体城市规划、建筑立面效果等的不同要求，建筑体型日益多样化，出现不规则的立面。为了适应这型日益多样化，出现不规则的立面。为了适应这种情况，出现了框筒束体系。种情况，出现了框筒束体系。框筒束体系是由两个或两个以上的框筒框筒束体系是由两个或两个以上的框筒连在一起连在一起所形成的结构体系。框筒束体系中的每个单筒可所形成的结构体系。框筒束体系中的每个单筒可以有不同的平面形状，它们还组合出不同于单筒以有不同的平面形状，它们还组合出不同于单筒的平面形状。而且，每一单筒又可以根据本身的的平面形状。而且，每一单筒又可以根据本身的需要确定它的中止高度，形成高低错落的立面。需要确定它的中止高度，形成高低

41、错落的立面。美国芝加哥美国芝加哥西尔斯西尔斯(Sears)(Sears)大厦大厦19741974年建成，楼高年建成，楼高443m443m，共，共109109层层( (加上天加上天线高度达线高度达500 m)500 m)，平面为，平面为69 m69 m69 m69 m，建，建筑面积筑面积520000m2520000m2。采用由九个框筒组成的。采用由九个框筒组成的组合筒体系（又称束筒），整体刚度增强，组合筒体系（又称束筒），整体刚度增强，平均用钢量降为平均用钢量降为150kg/m2150kg/m2，总用钢量，总用钢量 76000t 76000t 。美美国国汉汉考考克克中中心心设设计计者者：坎坎恩恩

42、（ F F. .K Kh ha an n ）6060年代中期建造，年代中期建造，100100层，很好的将斜撑用于外墙层，很好的将斜撑用于外墙u梁、柱尺寸的估算梁、柱尺寸的估算n框架梁：一般梁高可取框架梁：一般梁高可取 ，h400mm； 梁宽梁宽b250mmn悬臂梁：悬臂梁：n次梁：次梁：n柱：柱：框架柱的截面面积框架柱的截面面积A A一般按轴压比一般按轴压比确确 定定。在竖向荷载作用下柱的轴向力设在竖向荷载作用下柱的轴向力设 计值按下式估算：计值按下式估算： （中柱），（中柱）， （边柱），（边柱）， （角柱）（角柱） 被估算柱在第被估算柱在第i i层的受荷面积层的受荷面积 为轴压比限值，框架抗震等级为为轴压比限值，框架抗震等级为二级（二级（7 7度设防，高于度设防，高于24m24m） ，此，此值为值为0.750.75；三级（；三级（7 7度设防，低于度设防，低于等于等于24m24m）为）为0.850.85。