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1、 第三章 高层建筑结构体系目前在高层建筑中，常用的结构形式有：框架结构；框一剪结构；剪力墙结构；筒体结构等。高层结构体系 目前世界各国对超高度建筑的划分高度及层数也没有统一规定。一般国际上把高度在100m或层数在30层以上的高层建筑超高层。第一节高层建筑结构体系概述 高层结构体系一、高层建筑结构体系的分类（一）按所用材料分1、钢筋混凝土结构体系2、钢结构体系3、钢钢筋混凝土组合结构体系（二）按结构形式分1、框架结构体系2、剪力墙结构体系3、框架剪力墙结构4、框架-筒体结构体系5、简体结构体系框筒、筒中筒、成束筒高层结构体系二、地震区高层建筑结构体系选型原则:钢筋混凝土结构适用的最大高度见1-1
2、4表 2、建筑结构的高宽比为防止高层建筑在水平力作用下发生倾覆和失稳，其高宽比不宜超过 6 ，具体详下表。3地震区高层建筑结构的平面布置宜规则简单，常用平面见下图，其中突出部分应尽量缩小。4.高层建筑的竖向布置宜规则，避免有大的外挑或内收；结构的侧向刚度宜下大上小，均匀变化；为保证高层建筑有良好的抗震性能，宜设置地下室。图一高层结构体系结构类型非抗震设计抗震设防烈度6、7度8度9度框架5432框架-剪力墙框架-筒体5543剪力墙6654筒中筒成束筒6654钢筋混凝土高层建筑最大高宽比的限值高层结构体系高层结构体系第二节高层框架结构1. 高度限制: 非地震区不宜超过60米; 地震区不宜超过50米
3、。2. 构件估算: 梁: 梁截面高度 h 取 1/10跨度 梁截面宽度 b 取 （1/2 1/3）h 250、300、350等。 悬臂梁截面高度 h 取 1/6跨度 柱：一般为矩形或正方形 柱截面宽度 b 取（1/151/10）层高 柱截面高度 h 取（12）b高层结构体系现浇板:单向: 1/30 跨度双向: 1/40 跨度 悬臂： = 1/12悬臂跨度 现浇板一般不小于80mm预应力空心板:板宽: 500mm、600mm、900mm、1200mm板厚: 120mm、180mm板长: 2.7m、3.0m、3.3m、3.6m、3.9m、4.2m等。高层结构体系 第三节第三节 剪力墙结构剪力墙结构
4、一、组成一、组成一、组成一、组成：钢筋混凝土墙互相连接：钢筋混凝土墙互相连接承重墙结构承重墙结构二、特点二、特点二、特点二、特点： 承担水平及竖向荷载且起外围护、内分隔作用。承担水平及竖向荷载且起外围护、内分隔作用。 抗侧强度大，侧向变形小，结构整体性强，易于建抗侧强度大，侧向变形小，结构整体性强，易于建 造较高建筑。造较高建筑。 抗震性、防火性好，承受地震裂而不倒。抗震性、防火性好，承受地震裂而不倒。 但墙体较密，建筑平面布置和空间利用受限。但墙体较密，建筑平面布置和空间利用受限。 结构自重较大。结构自重较大。 图图1 1。高层结构体系三、适用范围三、适用范围三、适用范围三、适用范围 适于隔
5、墙较多的高层住宅、公寓和旅馆。适于隔墙较多的高层住宅、公寓和旅馆。四、分类四、分类四、分类四、分类 （一）按施工工艺分（一）按施工工艺分（一）按施工工艺分（一）按施工工艺分： 1. 1. 大模板现浇剪力墙大模板现浇剪力墙 2 2滑模现浇剪力墙滑模现浇剪力墙 3 3全装配大板结构体系全装配大板结构体系 4 4内浇外挂剪力墙内浇外挂剪力墙内墙现浇，内墙现浇， 外墙予制。外墙予制。 高层结构体系（二）根据剪力墙的整体性分：（二）根据剪力墙的整体性分： 1 1( (小开口小开口) )整体墙整体墙 2 2双肢墙双肢墙 3 3联肢墙联肢墙 4 4竖式框架竖式框架. . 此外，框支墙，错洞墙，小墙肢的开洞墙
6、。此外，框支墙，错洞墙，小墙肢的开洞墙。 如图如图2 2高层结构体系(三）根据墙肢高度与厚度之比分:一般剪力墙的墙肢高度与厚度之比大于 8短肢剪力墙的墙肢高度与厚度之比 58高层结构体系五、一般要求五、一般要求五、一般要求五、一般要求（一）材料（一）材料。砼。砼C20C20（二）截面尺寸：（二）截面尺寸： 墙厚墙厚h1/20h1/20楼层高且楼层高且160mm160mm（三）洞口设置（三）洞口设置 图图3 3 洞洞口口位位置置距距端端墙墙要要保保持持一一定定的的距距离离，同同时时洞洞口口墙墙宽宽度度应应满足上图。满足上图。B3b(bB3b(b为墙面原厚度为墙面原厚度) ) 此外，洞口宜上下冲齐
7、，若需错开时，应满足下此外，洞口宜上下冲齐，若需错开时，应满足下图图4 4。高层结构体系钢筋混凝土结构的最大适用高度（钢筋混凝土结构的最大适用高度（m m）结构体系非抗震设计抗震设防烈度6度7度8度9度框架现浇7060554525装配整体50603525-框架-剪力墙现浇14013012010050装配整体1001009070-现浇剪力墙剪力墙到底层14014012010060底层部分框架12012010080-筒中筒或框束筒18018015012070表表表表1-141-14高层结构体系 （四）、结构布置要求：（四）、结构布置要求：、平面布置应对称、均匀；沿结构平面的主要轴线布置。、平面布置
8、应对称、均匀；沿结构平面的主要轴线布置。、平面上尽量拉通、对直、连成若干形式。、平面上尽量拉通、对直、连成若干形式。 ( (若为单片剪力墙其长度不宜过大，一般若为单片剪力墙其长度不宜过大，一般8m8m。) )3 3、剪力墙平面布置与平面形式。、剪力墙平面布置与平面形式。矩形、矩形、T T形、形、L L形时：剪力墙沿两个正交的主轴方向。形时：剪力墙沿两个正交的主轴方向。三角形、三角形、Y Y形时：三个方向布置。形时：三个方向布置。园形、正多边形、弧形时：沿径向及环向布置。园形、正多边形、弧形时：沿径向及环向布置。（图（图6 6）高层结构体系 4 4、竖向应贯通全高，尽量不开或少开洞口。、竖向应贯
9、通全高，尽量不开或少开洞口。 （开洞面积（开洞面积1/61/6墙面，联梁墙面，联梁1/51/5层高）层高） 、剪力墙的洞口宜上下对齐，成列布置，从而形、剪力墙的洞口宜上下对齐，成列布置，从而形 成墙肢和联梁。成墙肢和联梁。 、当建筑使用的功能要求底层大空间时，可采用、当建筑使用的功能要求底层大空间时，可采用 框支剪力墙，或底层大空间剪力墙（或筒体）协框支剪力墙，或底层大空间剪力墙（或筒体）协 同工作结构体系。同工作结构体系。如图如图7 7： 高层结构体系其其 中：中： 落地剪力墙数量应占全部横向剪力墙数为：落地剪力墙数量应占全部横向剪力墙数为： 非震区非震区30%30%抗震区抗震区50%50%
10、 落地剪力墙间距落地剪力墙间距 L2.5BL2.5BL30mL30m（6.76.7度）度） 框支梁的截面框支梁的截面 b bb b2h(2h(上层墙体上层墙体) )且且400mm400mm h hb b1/6L(1/6L(抗震设计抗震设计) )， 1/8L1/8L（非震区）（非震区） 框支柱的截面框支柱的截面 柱宽：柱宽：柱宽与梁同宽或柱宽柱宽与梁同宽或柱宽= =梁宽梁宽+50mm+50mm 非抗震设计时：柱宽非抗震设计时：柱宽b bc c 400mm 400mm，柱高，柱高h hc c1/151/15梁跨梁跨 抗震设计时：抗震设计时： b bc c450mm h450mm hc c1/12L
11、1/12Lb b 砼砼C30C30高层结构体系图图图图11现浇剪力墙体系示意现浇剪力墙体系示意现浇剪力墙体系示意现浇剪力墙体系示意高层结构体系图图图图22各种类型剪力墙各种类型剪力墙各种类型剪力墙各种类型剪力墙（a a）整体墙；（）整体墙；（b b）双肢墙；（）双肢墙；（c c）联肢墙；（）联肢墙；（d d）壁式框架；）壁式框架；（e e）框支墙；（）框支墙；（f f）错洞墙；（）错洞墙；（g g）带小墙肢的开间墙）带小墙肢的开间墙高层结构体系图图图图33洞口位置距墙的最小距离洞口位置距墙的最小距离洞口位置距墙的最小距离洞口位置距墙的最小距离高层结构体系图图图图44错洞剪力墙错洞剪力墙错洞剪力
12、墙错洞剪力墙（a a）一般错洞墙；（）一般错洞墙；（b b）叠合错洞墙；（）叠合错洞墙；（c c）底层局部错洞墙）底层局部错洞墙高层结构体系图图图图55落地剪力墙（筒）与框支剪力墙的平面布置方式落地剪力墙（筒）与框支剪力墙的平面布置方式落地剪力墙（筒）与框支剪力墙的平面布置方式落地剪力墙（筒）与框支剪力墙的平面布置方式（a a）底部双筒式；（）底部双筒式；（b b）底部双筒）底部双筒+ +隔墙式；（隔墙式；（c c）底部三筒式）底部三筒式高层结构体系图图图图66剪力墙结构布置剪力墙结构布置剪力墙结构布置剪力墙结构布置实例实例实例实例高层结构体系图图图图77落地剪力墙（筒）与框支剪力墙的平面布置
13、方式落地剪力墙（筒）与框支剪力墙的平面布置方式落地剪力墙（筒）与框支剪力墙的平面布置方式落地剪力墙（筒）与框支剪力墙的平面布置方式（a a）一般错洞墙；（）一般错洞墙；（b b）叠合错洞墙；（）叠合错洞墙；（c c）底层局部错洞墙）底层局部错洞墙高层结构体系第四节第四节 框架一剪框架一剪 力墙结构力墙结构一、组成一、组成一、组成一、组成：框架：框架+ +剪力墙剪力墙二、特点二、特点二、特点二、特点：框架：框架- - 构成的空间自由灵活，易满足不同的功能要求；构成的空间自由灵活，易满足不同的功能要求； 剪力墙剪力墙- - 具有较强的抗震能力，可提高结构的抗侧移能力。具有较强的抗震能力，可提高结构
14、的抗侧移能力。三、适用范围三、适用范围三、适用范围三、适用范围：8-308-30层层 办公、旅馆、教学楼、病房楼等公共建筑。办公、旅馆、教学楼、病房楼等公共建筑。四、结构布置要求四、结构布置要求四、结构布置要求四、结构布置要求：、框架主要承受竖向荷载，剪力墙抵抗水平力。对于抗震设防地区宜双向布、框架主要承受竖向荷载，剪力墙抵抗水平力。对于抗震设防地区宜双向布 置剪力墙。框架梁中心与柱中心线偏心距不宜大于柱宽的置剪力墙。框架梁中心与柱中心线偏心距不宜大于柱宽的1/4.1/4.2 2、剪力墙应根据平面形式合理布置（参见前章内容），并按照、剪力墙应根据平面形式合理布置（参见前章内容），并按照“ “均
15、匀、对称、均匀、对称、 分散、周边分散、周边” ”的原则布置。的原则布置。 高层结构体系3 3、剪力墙的适宜位置：、剪力墙的适宜位置： 电梯间、楼梯间；电梯间、楼梯间； 横向剪力墙宜布置在接近房屋端部但又不在建筑物尽端横向剪力墙宜布置在接近房屋端部但又不在建筑物尽端 （充分发挥抗扭转作用）；（充分发挥抗扭转作用）； 建筑平面的复杂部位；建筑平面的复杂部位； 恒载较大部位。恒载较大部位。、剪力墙不适宜位置、剪力墙不适宜位置 变形缝两侧变形缝两侧-不利于支摸；不利于支摸； 建筑物尽端建筑物尽端-不利于剪力墙嵌固，需较大刚度的基础；不利于剪力墙嵌固，需较大刚度的基础； 纵向剪力墙的端开间纵向剪力墙的
16、端开间-纵墙较长温度变形约束作用对结构不利。纵墙较长温度变形约束作用对结构不利。 5 5、纵横向剪力墙宜交接成组布置：、纵横向剪力墙宜交接成组布置：、形。形。图图8 8 、竖向应贯通全高，避免沿高度方向刚度突变。、竖向应贯通全高，避免沿高度方向刚度突变。、剪力墙的洞口宜上下对齐，成列布置。、剪力墙的洞口宜上下对齐，成列布置。图图2 2 高层结构体系 五、剪力墙的数量五、剪力墙的数量：1、估算A剪+A柱A楼7度II类场地3%-5%8度II类场地4%-6%A剪A楼2%-3%3%-5%A剪 底层剪力墙截面积； A柱框架柱截面积A楼楼面截面积 2、间距：现浇楼板 L4B, 50m （ B-房屋横向尺寸
17、） 其最大间距应符合下表：高层结构体系 六、剪力墙构造六、剪力墙构造： 1厚度： 1/20层高 且160mm。 2材料（ C20） h200mm 单层配筋 h200mm 双层配筋剪力墙之间的间距（剪力墙之间的间距（m m）或楼盖长宽比限值）或楼盖长宽比限值 楼（屋）盖类 别非抗震设计设 防 烈 度6-7度8度9度间距长宽比间距长宽比间距长宽比间距长宽比现 浇605504403302装配整体50354033025-高层结构体系图图图图88纵横剪力墙联成组布置纵横剪力墙联成组布置纵横剪力墙联成组布置纵横剪力墙联成组布置高层结构体系第五节筒体结构第五节筒体结构 一、特点一、特点一、特点一、特点： 当
18、建筑物层数多，高度大，抗震设防烈度高时，采用前述当建筑物层数多，高度大，抗震设防烈度高时，采用前述框架、剪力墙、框剪结构体系难以满足抗侧力要求。框架、剪力墙、框剪结构体系难以满足抗侧力要求。二、分类二、分类二、分类二、分类： 1.1.按外围结构：薄壁筒按外围结构：薄壁筒- -剪力墙围合而成剪力墙围合而成 框筒框筒- -密排柱框架组成密排柱框架组成 2.2.按个数形成分：单筒（框筒）按个数形成分：单筒（框筒） 筒中筒（二重筒）筒中筒（二重筒） 多重筒多重筒 群筒（多筒）群筒（多筒） 组合筒（成来筒）组合筒（成来筒）如图如图1010：高层结构体系三、筒体形式选择三、筒体形式选择三、筒体形式选择三、
19、筒体形式选择1.1.内筒：高层建筑的核心布置人流、货流及管道线路集中之处内筒：高层建筑的核心布置人流、货流及管道线路集中之处-电梯、楼梯、竖向管线井及服务井电梯、楼梯、竖向管线井及服务井形成钢筋混凝土简体。形成钢筋混凝土简体。2.2.框筒：当建筑要求较大空间，外围结构以密排柱、深裙梁构框筒：当建筑要求较大空间，外围结构以密排柱、深裙梁构 成框简。成框简。3.3.框架框架简体结构：简体结构： 框框架架核核心心简简，中中部部设设有有各各种种竖竖向向井井，用用于于集集中中围围合合形形成成中心简，通过整体性很强的楼盖将框架与简联在一起。中心简，通过整体性很强的楼盖将框架与简联在一起。 外框架柱距，一般
20、外框架柱距，一般4 48m8m，形成稀柱框架，形成稀柱框架简体结构，简体结构，高层结构体系 框框架架端端筒筒 当当要要求求中中间间区区域域具具有有较较大大建建筑筑空空间间时时，可可将将楼楼、电电梯梯等等竖竖向向井井布布置置两两端端端端筒筒简简，形形成成框框架架端端筒筒。见见图图1111： 框框架架多多筒筒 对对于于多多边边形形平平面面，或或平平面面面面积积较较大大时时，设设有有多多个筒，形成框架个筒，形成框架多筒。多筒。如图如图1212：4.4.筒中筒：筒中筒： 当当结结构构层层数数较较多多，结结构构较较高高时时，外外围围以以框框筒筒，核核心心为为筒筒体体，构构成筒中筒结构。成筒中筒结构。5.
21、5.多重筒：多重筒： 当结构层数更多，结构更高时，采用三重筒、多重筒结构当结构层数更多，结构更高时，采用三重筒、多重筒结构。 如图如图1313。 它它由由9 9个个以以密密排排钢钢柱柱组组成成的的筒筒体体组组合合，并并沿沿高高度度减减少少简简体体数数量量的的变变化化，不不仅仅减减少少了了结结构构上上部部的的受受风风面面积积及及风风荷荷载载产产生生的的侧侧移移，使使结结构构体体系系具具有有更更经经济济合合理理的技术经济指标。而且的技术经济指标。而且1 1在建筑处理上创造挺拔、美观、活泼的造型。在建筑处理上创造挺拔、美观、活泼的造型。 建筑建筑结构巧妙结合与良好协调结构巧妙结合与良好协调 高层结构
22、体系四、一般要求四、一般要求四、一般要求四、一般要求：1.1.筒体结构的适用最大高度筒体结构的适用最大高度2.2.筒体结构的高宽比见表筒体结构的高宽比见表 其中筒中筒结构的高宽比宜大于其中筒中筒结构的高宽比宜大于3 3，高度不宜低于，高度不宜低于60m60m。高宽比的限值结构类型非抗震设计抗震设防烈度6、7度8度9度框架5432框架-剪力墙框架-筒体5543剪力墙6654筒中筒成束筒6654高层结构体系3.3.对平面形状尺寸要求：对平面形状尺寸要求： 筒中筒筒中筒宜采用对称平面，优先考虑圆形、正多边形，矩形平宜采用对称平面，优先考虑圆形、正多边形，矩形平 面长宽比面长宽比2 2。 （若大于（若
23、大于2 2则宜设剪力墙或柱距较小的框架，将简体划分则宜设剪力墙或柱距较小的框架，将简体划分 为若干小筒，其小简接近方形）。为若干小筒，其小简接近方形）。 框筒框筒平面长边与短边之比不宜大于平面长边与短边之比不宜大于1.51.5（最大（最大2 2，否则可，否则可 采用组合简体系）外框筒柱宜采用矩形或采用组合简体系）外框筒柱宜采用矩形或T T形形( (长边位于长边位于 外墙平面）间距为外墙平面）间距为 1.51.53.0m3.0m； 裙梁高为裙梁高为0.6-1.5m0.6-1.5m取取1.0-1.5m1.0-1.5m，高跨比不应小于，高跨比不应小于1/31/3。 4.4.对平面布置要求：对平面布置
24、要求： 内外筒的间距非震区不宜大于内外筒的间距非震区不宜大于12m12m，抗震区不宜大于，抗震区不宜大于10m10m。 外框筒的柱距不宜大于层高，宜小于外框筒的柱距不宜大于层高，宜小于3m3m，当建筑很高时，柱距，当建筑很高时，柱距 要放宽，但不宜超过要放宽，但不宜超过4.5m4.5m。 高层结构体系外框筒立面开洞：不宜大于墙面的外框筒立面开洞：不宜大于墙面的50%50%。外框简的柱截面：宜采用矩形或外框简的柱截面：宜采用矩形或T T型截面，长边位于外墙型截面，长边位于外墙 平面内，角柱面积可为中柱的平面内，角柱面积可为中柱的1.5-21.5-2倍倍 ，并可采用，并可采用L L型角墙。型角墙。
25、5.5.筒体结构的楼盖：筒体结构的楼盖： 除承受竖向荷载外，还作为筒体结除承受竖向荷载外，还作为筒体结 构的水平支撑保持筒体结构刚度的构件。构的水平支撑保持筒体结构刚度的构件。 常选用现浇钢筋混凝土楼盖，根据跨度常有以下布置。常选用现浇钢筋混凝土楼盖，根据跨度常有以下布置。图图1-14 1-14 高层结构体系图图图图1010筒体结构的多种形式筒体结构的多种形式筒体结构的多种形式筒体结构的多种形式（a a）框筒；（）框筒；（b b）筒中筒；（）筒中筒；（c c）多重筒；（）多重筒；（d d）群筒）群筒（多筒）；（多筒）；（e e）组合筒（成束筒）组合筒（成束筒）高层结构体系图图图图1111框架框
26、架框架框架- -端筒结构体系端筒结构体系端筒结构体系端筒结构体系高层结构体系图图图图1212框架框架框架框架- -多筒结构体系多筒结构体系多筒结构体系多筒结构体系（a a）深圳市中国银行大厦；（）深圳市中国银行大厦；（b b）深圳市北方大厦（）深圳市北方大厦（2525层，层，H=84mH=84m）；（）；（c c）长春汽车厂三号楼（）长春汽车厂三号楼（2020层，层，H=82H=82。6m6m）高层结构体系图图图图1313西尔斯大厦的平面图及透视图西尔斯大厦的平面图及透视图西尔斯大厦的平面图及透视图西尔斯大厦的平面图及透视图可为中柱的1.5-2倍可为中柱的1.5-2倍高层结构体系图图图图1414筒中筒结构体系中常筒中筒结构体系中常筒中筒结构体系中常筒中筒结构体系中常见的楼盖平面布置见的楼盖平面布置见的楼盖平面布置见的楼盖平面布置可为中柱的1.5-2倍可为中柱的1.5-2倍高层结构体系
