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高层建筑结构概述

一、高层建筑结构的特点

1、高层建筑与多层建筑的主要区别是；层数和高度，习惯上将10层以下的建筑看做多层建筑。

2、抗测力结构成为高层建筑结构设计的主要问题，水平荷载成为控制结构设计的主要因素。

二、国内外高层建筑的历史和现状

1、我国的塔是古代高层建筑和多层建筑的典型代表，与埃及金字塔相比，在建筑形式和结构上已有了相当高的水平，大都采用木与砖结构。

2、现代高层建筑的出现是在19世纪，1884-1885年美国建成了11层的家庭保险大楼，是用钢铁和钢建造的框架结构。1931年在纽约建成了帝国大厦，102层.381米，世纪最高层美誉达40年之久。世纪贸易中心双塔，110层，402米，1972年建成.9.11事件被摧毁。110层，443米西尔斯大厦。1998年马来西亚吉隆坡石油双塔，88层，452米。台北市国际金融中心，101层，508米。上海国际金融中心97层，492米等

抗侧力结构与布置

一、设计抗侧力结构是高层建筑结构设计的关键和主要工作。高层建筑的基本结构构件是梁、柱、支撑、墙和墙组成的筒。

1、框架结构；由梁柱组成的结构单元称为框架；全部竖向荷载和侧向荷载由框架承受的结构体系称为框架结构

2、抗震框架结构的梁不允许铰接，必须采用刚接，使梁端能传递弯矩，同时使结构有良好的整体性和比较大的刚度。抗震设计结构不宜采用单跨框架。

3、框架结构不适用于高度很大的房屋建筑

二、剪力墙结构；钢筋混凝土剪力墙承受竖向荷载和抵抗侧向力的结构称为剪力墙结构也称抗震墙结构。开间一般为3-8米适用于住宅旅馆等建筑。剪力墙结构的适用高度范围大，多层及30-40层都可用。剪力墙平面布置不灵活，空间局限、结构自重大。剪力墙要双向布置，分别抵抗各自平面内的侧向力；抗震设计的剪力墙结构，应力求使两个方向的刚度接近。剪力墙开洞；洞口宜上下对齐成列布置，当墙很长时可隔一定距离在墙上开洞，洞口上设置跨高比大、受弯承载力小的连梁，墙段的高宽比不小于2.

三、框架剪力墙结构；

1、剪力墙共同承受荷载和侧向力就称框架剪力墙结构。常用的组成形式有；框架一般剪力墙结构组合，一般剪力墙和剪力墙围成的井筒组合，部分框架内嵌入剪力墙。

2、框架剪力墙结构是一种双重抗侧力结构。

3、框架剪力墙结构既有框架结构布置灵活、延性好的特点，也有剪力墙结构刚度大、承载力大的特点，是一种比较好的抗侧力体系。

4、剪力墙的布置可以灵活，但要尽可能满足下列要求；

a、抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧力刚度接近。b、对称布置或使结构平面上刚度的均匀，减小在侧向力作用结构的扭转效应。c、贯通建筑的全高使刚度沿高度连续均匀，避免刚度突变，剪力墙开洞时，洞口上下对齐。d、在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及竖向荷载较大的部位均匀布置剪力墙。楼梯间、电梯间、设备竖井尽量与剪力墙结合布置。e、平面形状凹凸较大时，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。f、两个方向的剪力墙尽可能组成L形、梯形、井筒等形式，使一个方向的墙成为另一个方向的墙的翼墙，增大抗侧抗扭刚度。g、应布置三片以上的剪力墙，各片剪力墙刚度宜均匀，单片剪力墙底部承担的水平力不宜超过结构底部总水平剪力的40%。h、剪力墙的间距不宜过大。I、在一榀很长的框架中，剪力墙不宜剪力墙不宜集中布置在框架的两尽端，以避免在温度变化结构涨缩时由两端的约束作用造成的楼盖梁板开裂。

四、板柱剪力墙结构；板柱结构是指钢筋混凝土无梁楼板和柱组成的结构。板柱结构施工方便，板高度小，可以减小层高，能提供大的使用空间，灵活布置隔断墙等。板柱结构刚度小、抗震性能差，不宜作为高层建筑的抗震结构。板柱剪力墙结构可以用于抗震设防烈度不超过8度且高度有限制的房屋建筑。

五、框架支撑结构；由框架和支撑框架共同承担竖向荷载和水平荷载的结构称为框架支撑结构。框架支撑结构和框架剪力墙结构相似，都是双重抗侧力体系，

1、支撑框架形式有两种；中心支撑框架和偏心支撑框架。中心支撑框架的支撑斜杆的轴线交汇于框架梁柱轴线的交点。其基本形式有；单斜杆支撑、人字形支撑、V形支撑、K形支撑和交叉形支撑框架。采用单斜杆支撑时，必须在其它跨内布置反向的单斜杆支撑，避免两个方向的刚度不同、侧移倒一边。中心支撑框架更适宜于抗风结构。抗震结构不采用K形支撑，因为K形支撑斜杆的尖点与柱相交受拉杆屈服和受压杆屈曲会使柱产生较大的侧向变形，可能引起柱的呀屈甚至结构倒塌。.偏心支撑框架的特点是支撑连接位置偏离梁柱节点，每跟斜杆应至少一端与框架梁相连，在梁的一端或跨中形成一段短梁，称为消能梁端。偏心支撑框架的抗震性能明显要比中心支撑框架好。.

2、1965年日本东京大学武藤教授发明了带竖缝的钢筋混凝土墙板，研究和理论分析，竖缝改变了原本高宽比小的受力性能和破坏形态，在水平作用力下，破坏形态具有延性弯曲破坏。虽然开缝使墙板的刚度和承载力降低了40%，但增加了延性和耗能能力，使之更适合用于抗震结构。

六、筒体结构；框筒结构；框筒是由布置在建筑物周边的柱距小；梁截面高的密柱深框架组成。框筒与框架的受力特点不一样，框架是平面结构，主要由与水平力方向平行的框架抵抗层剪力及倾覆力矩。框筒是空间结构，沿四周布置的框架都参与抵抗水平力，层剪力是平行于水平力飞腹板框架抵抗，倾腹力矩是由腹板框架和垂直于水平作用方向的翼缘框架共同抵抗。

七、桁架筒结构；用稀柱、浅梁和支撑斜杆组成桁架，布置在建筑物周边，就形成了桁架筒结构。桁架筒用于高层建筑。筒中筒结构；筒中筒也是双重抗侧力体系，在水平力作用下，内外筒协同工作，其侧移曲线类似框架剪力墙结构，呈弯剪型。外框筒平面尺寸大，有利于抵抗水平力产生的倾覆力矩和扭矩；内筒采用钢筋混凝土墙或支撑框架，具有比较大的抵抗打的水平剪力能力。筒中筒结构的平面外形可以为圆形、正多边形、椭圆形或矩形等，要尽可能增大内外筒之间的使用面积。内外筒之间一般不设柱，若跨度过大，则需设置柱也减小水平构件跨度。内筒边长（直径）一般为外边框筒边长（直径）的1/2左右，为高度的1/12~1/15，内筒要贯通建筑全高。

八、束筒结构；两个或两个以上的框筒排列在一起就称束筒结构。

九、框架核心筒结构；框架核心筒的周边框架与核心筒之间形成可用空间大，与筒中筒结构类似，广泛用于写字楼、多功能建筑。上海金茂大厦（地面以上88层，325米）和深圳的赛格广场（72层，291.6米）都是框架核心筒结构，广州中信大厦（80层，322米）为钢筋混凝土结构。马来西亚吉隆坡的石油双塔（88层、452米）也是框架核心筒结构。

十、巨型框架结构；巨型框架结构也称主次框架结构，主框架为巨型框架，次框架为普通框架。钢筋混凝土巨型框架结构有两种形式；a、仅由主次框架组成的巨型框架结构。b、由周边主次框架和核心筒组成的巨型框架核心筒。巨型框架的优点，在主体巨型结构的平面布置均为规则的前提下，建筑布置和建筑空间在不同楼层可以有所变化，形成不同的建筑平面和空间。

十一、建筑形体忽然结构总体布置；

高层建筑结构的设计，除了要根据建筑高度、抗震设防烈度等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外，要特别重视建筑形体和机构总体布置。建筑体形是指建筑的建筑的平面和立面；结构总体布置是指结构构件的平面布置和竖向布置。建筑体形和总体结构布置对结构的抗震性能有决定性作用。