高层建筑结构设计
教案
山东大学
土建与水利学院
薛云冱
目录
第一章：高层建筑结构体系及布置 (2)
§1-1 概述 (2)
§1-2 高层建筑的结构体系 (7)
§1-3 结构总体布置原则 (9)
第二章：荷载及设计要求 (12)
§2-1 风荷载 (12)
§2-2 地震作用 (13)
§2-3 荷载效应组合及设计要求 (14)
第三章：框架结构的内力和位移计算 (15)
§3-1 框架结构在竖向荷载作用下的近似计算—分层法 (15)
§3-2 框架结构在水平荷载作用下的近似计算（一）—反弯点法 (16)
§3-3 框架结构在水平荷载作用下的近似计算（二）—改进反弯
点（D值）法 (17)
§3-4 框架在水平荷载作用下侧移的近似计算 (18)
第四章：剪力墙结构的内力和位移计算 (20)
§4-1 剪力墙结构的计算方法 (20)
§4-2 整体墙的计算 (22)
§4-3 双肢墙的计算 (23)
§4-4 关于墙肢剪切变形和轴向变形的影响以及各类剪力墙划
分判别式的讨论 (24)
§4-5 小开口整体墙的计算 (29)
§4-6 多肢墙和壁式框架的近似计算 (30)
第五章：框架—剪力墙结构的内力和位移计算 (30)
§5-1 框架—剪力墙的协同工作 (30)
§5-2 总框架的剪切刚度 (31)
§5-3 框—剪结构铰结体系在水平荷载下的计算 (32)
§5-4 框—剪结构刚结体系在水平荷载下的计算 (33)
§5-5 框架—剪力墙的受力特征及计算方法应用条件的说明 (36)
§5-6 结构扭转的近似计算 (36)
第六章：框架截面设计及构造 (36)
§6-1 框架延性设计的概念 (36)
§6-2 框架截面的设计内力 (37)
§6-3 框架梁设计 (39)
§6-4 框架柱设计 (42)
§6-5 框架节点区抗震设计 (47)
第七章：剪力墙截面设计及构造 (49)
§7-1 墙肢截面承载力计算 (49)
§7-2 连梁的设计 (53)
第一章高层建筑结构体系及布置
本章重点：①高层结构体系的受力特点；
②高层结构体系的种类及应用范围；
③高层结构体系的总体布置原则。
计划学时：5学时
§1-1 概述
随着社会经济的不断发展，工业化、城市化进程的不断加快，以及土木工程和相关领域科学技术水
平的提高，不仅使得高
层、超高层建筑的建造
成为可能，而且发展速
度也越来越快。自从
1885年建成10层高的家
庭生命保险大厦（钢结
构，詹尼设计， 1931年
被拆除，通常被认为是
世界第一栋高层建筑）
以后，高层建筑在世界
各国都得到了迅速的发
展，许多高层建筑已成
为了城市的标志性建
筑。目前世界上高度超
过300m的超高层建筑
已达几十幢，其中，位
于马来西亚首都吉隆坡
的石油大厦，高度达到
了451.9m，是目前世界
上已建成并投入使用的
最高建筑。近二十年来，
高层建筑、超高层建筑
在我国的发展速度完全
可以用“突飞猛进”来
形容，仅上海市目前的
高层、超高层建筑已达
到了2100幢，高度在100m 马来西亚石油大厦
以上的超高层建筑就有140余幢。
其中，上海金茂大厦高度
为420.5m，是我国目前最高的建筑，世界排名第三位。目前世界最高十大建筑
和我国内地最高十大建筑见表1-1和表1-2。
高层建筑的出现，不仅改变了城市的建筑布局，而且为当地的经济发展起到了巨大的带动作用。高层建筑的发展，得益于新材料的不断出现、力学分析方法和分析手段的发展、结构设计和施工技术的进步以及现代化机械和电子技术的飞跃。随着高性能材料的不断研制和开发，结构形式合理性的进一步研究，可以预见，在今后的土木工程领域，高层建筑仍将是世界各国在城市建设中的主要形式，扮演重要的角色。因此，掌握高层建筑的设计知识，是对土木工程领域技术人员的基本要求。
一、高层建筑的界定
高层建筑有什么特点？或者说什么样的建筑算作高层建筑？对于这一问题，世界各国有不同的划分标准，或者说不同的国家有不同的规定。1972年召开的国际高层建筑会议制订了如下的划分标准：
①多层建筑≤8层
第一类9~16层高度≤50m
②高层建筑第二类17~25层高度≤75m
第三类25~40层高度≤100m
③超高层建筑＞40层高度＞100m
我国《民用建筑设计通则》则规定，10层及
10层以上的住宅建筑以及高度超过24ｍ的公共
建筑和综合性建筑为高层建筑，而高度超过100m
时，不论是住宅建筑还是公共建筑，一律称为超
高层建筑。日本则将5层到15层的建筑称为高
层建筑，超过15层的建筑均为超高层建筑。
事实上，究竟什么样的建筑算作高层建筑，
应该视建筑的结构体系受力特点而定。如果建筑
的结构体系，在侧向力的作用下，表现出了高层
建筑的受力特点，则不论其高度如何，应该按照
高层建筑来对待。
二、高层建筑的特点
一般而论，高层建筑具有占地面积少、建筑
面积大、造型特殊、集中化程度高的特点。正是
这一特点，使得高层建筑在现代化大都市中得到
了迅速的发展。在现代化大都市中，过度的人口
和建筑密度，城市用地日趋紧张，真可谓寸土千
金，使得人们不得不向空间发展。高层建筑占地
面积少，不仅可以大量的节省土地的投资，而且
有较好的日照、采光和通风效果。但是，随着建
筑高度的增加，建筑的防火、防灾、热岛效应等
已成为人们急待解决的难题。
从受力角度来看，随着高层建筑高度的增上海金茂大厦
加，水平荷载（风载及地震作用）对结构起的
作用将越来越大。除了结构的内力将明显加大
外，结构的侧向位移增加更快。图1-1是结构
内力（N，M）、位移（△）与高度的关系，其中
弯矩和位移均成指数曲线上升。由此可见，高
层建筑不仅需要较大的承载能力，而且需要较
大的刚度，从而使水平荷载产生的侧向变形限
制在一定的范围内，满足有关规范的要求。
三、高层建筑的结构材料
现代高层建筑所采用的材料，主要是钢材和混凝土两种。不同国家、不同地区、不同结构形式所采用的结构材料不同，大致有以下几种形式：
１、钢结构
钢材强度高、韧性大、易于
加工。钢结构构件可以在工厂加
工，缩短了现场施工工期，施工
方便。高层钢结构具有结构断面
小、自重轻、抗震性能好等优点。
但是，高层钢结构用钢量大，
造价高，而且钢材的防火、防腐
性能不好，需要大量的防火涂料
和防腐处理，增加了工程工期和
造价。
右图为美国芝加哥的西尔斯
大厦，是目前世界上最高的钢结
构高层建筑。
２、钢筋混凝土结构
钢筋混凝土结构造价低，材
料来源丰富，可以浇注成各种复
杂的断面形式，节省钢材，承载
能力也不低。经过合理的设计，
现浇钢筋混凝土结构具有较好的
整体性和抗震性能。尤其是在防
火和耐久性能方面，更是有着钢西尔斯大厦
结构无法比的优势。其缺点是自
重较大，抗震性能不如钢结构，
建造高度也不如钢结构。香港的中环广场大厦，是目前最高的钢筋混凝土结构，其次是朝鲜平壤市的柳京饭店，101层，高度319.8m。
３、钢—混凝土组合结构
将型钢布置在构件内部，外部由钢筋混凝土做
成，或者是在钢管内部填充混凝土，做成钢—混凝
土组合结构。此种形式使上述两种结构材料优势互
补，结构具有很好的抗震性能，建造高度可与钢结
构相当。经济合理、技术性能优良的钢—混凝土组
合结构，是目前的发展趋势。目前世界最高建筑—
—吉隆坡的石油大厦，就是这种结构形式。
四、高层建筑的发展简介
高层建筑的发展大致可以分成古代高层建筑
和现代高层建筑两部分。在古代，高层建筑主要是
寺庙或纪念性建筑，结构形式大都是木结构或砖石
结构。如砖塔，许多砖塔经受了上千年的风吹雨打
和地震的摇撼而屹立至今，足见其设计和施工的高河北定县开元寺塔
超技术。但是，真正意义上的高层建筑，却是自从
1885年美国芝加哥市建成10层高的家庭生命保险大厦
开始的。此后10年中,在芝加格和纽约相继建成了30
幢类似的高层建筑，尤其是1895年奥提斯（Otis）安
全电梯的投入应用，对高层建筑的发展起到了巨大的推
动作用。20世纪30年代，是现代高层建筑发展的第一
个高潮。1931年建成的纽约帝国大厦，102层，高度381m,
保持了世界最高建筑记录长达41年之久。该建筑为钢
结构，采用了框架结构体系。
1929－1933年美国经济发生严重经济危机，1939
年第二次世界大战全面爆发，使得高层建筑的发展几乎
处于停顿状态。二战后，随着钢材焊接技术的成熟和发
展，尤其是60年代美国人坎恩（Fazler Khan）提出的
框筒体系，为建造超高层建筑提供了理想的结构形式。纽约帝国大厦
从框筒体系中衍生出来的筒中筒、成束筒等结构体系，
将高层建筑的发展推向了第二个高潮。在美国出现了一
批100层以上的超高层建筑。如1969年芝加哥建成了
100层、高344m的汉考克大厦；1972年纽约建成了
110层、高417m的世界贸易中心；1974年芝加哥又建成了110层、高443m的西尔斯大厦。其中，西尔斯大厦作为新的世界最高建筑，享誉22年之久。
日本是一个地震多发生国家，从抗震防灾角度出发，政府曾规定房屋高度不得超过31m。自从1965年取消此项规定后，高层建筑在日本也得到了充分的发展。
我国的高层建筑的真正发展是在新中国成立以后。在50～60年代，受当时经济条件的限制，高层建筑规模小，发展速度也慢。1968年建成的广州宾馆，27层，高88m, 采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，是60年代我国建成的最高建筑。70年代以后，高层建筑在我国的发展速度逐渐加快。1974年建成的北京饭店东楼，19层，高87.15m，采用现浇钢筋混凝土框架－剪力墙结构，是当时北京市最高的建筑。尤其是改革开放以后，国民经济的发展为高层建筑的发展创造了充分的经济基础，科学技术的发展又提供了技术条件，高层建筑，甚至是超高层建筑在全国各地像雨后春笋般地矗立了起来。1985年，深圳建成了63层、高158.65m的国际贸易中心大厦；两年
后，63层、高200m的广州国际大厦
和57层、高208m的北京京广中心
大厦又相继开工。直到1998年，88
层、高420.5m的上海金茂大厦的建
成，标志着我国高层建筑的建设水平
已经达到了世界先进水平。
但是，高层建筑在向人们展示
它的美丽和优势的同时，也逐渐暴露
出了一些急需解决的问题，如防火、
防灾、热岛效应、交通、污染等。特
别是2001年9月11日，恐怖分子劫纽约世界贸易中心
机撞毁纽约世界贸易中心大楼，大楼彻底坍塌，造成了巨大的生命和财产损失，使上述问题受到社会各界的普遍关注。相
信随着科学技术的进步，人们会找到解决
办法，使高层建筑、尤其是超高层建筑更
好地为人类服务。
§1-2 高层建筑的结构体系
所谓高层建筑的结构体系，是指结构
抵抗外部作用的构件类型和组成方式。在
高层建筑中，随高度增加，抵抗水平力作
用下的侧向变形是主要问题。因此，抗侧
力结构体系的合理选择和布置，就成为高
层建筑结构设计的关键。高层建筑的基本
抗侧力单元有框架、剪力墙、实腹筒、
框筒等，由此组成的结构体系有以下几种。纽约世界贸易中心被毁
一、框架结构体系
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。
其优点是：①建筑平面布置灵活，分隔方便；
②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；
③外墙采用轻质填充材料时，结构自重小。
其缺点是：侧向刚度小，抵抗侧向变形能力差。正是这一点，限制了框架结构的建造高度。
其典型布置如图所示。
二、剪力墙结构体系
一般是在钢筋混凝土结构中，用实心的钢筋混凝土墙片作为抗侧力单元，同时由墙片承担竖向荷载。
其优点是：①整体性好、刚度大，抵抗侧向变形能力强；
②抗震性能较好，设计合理时结构具有较好的塑性变形能力。因
而剪力墙结构适宜的建造高度比框架结构要高。
其缺点是：受楼板跨度的限制（一般为3～8m），剪力墙间距不能太大，建筑平面布置不够灵活。
其典型布置如图所示。
特殊情况下，为了在建筑底部做成较大空间，有时将剪力墙底部做成为框架柱，形成框支剪力墙。
但是这种墙体上、下刚度形成突变，对抗震极为不利。故在地震区不允许采用框支剪力墙结构体系。可以采用部剪力墙分落地、部分剪力墙框支的结构体系，并且在构造上：
①落地墙布置在两端或中部，纵、横向连接围成筒体；
②落地墙间距不能过大；
③落地剪力墙的厚度和混凝土的等级要适当提高，使整体结构上、下刚度相
近；
④应加强过渡层楼板的整体性和刚度。
三、框架－剪力墙（框架－筒体）结构体系
将框架、剪力墙两种抗侧力结构结合在一起使用，或者将剪力墙围成封闭的筒体，再与框架结合起来使用，就形成了框架－剪力墙（框架－筒体）结构体系。这种结构形式具备了纯框架结构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不够灵活的缺点。
其典型布置如图所示。
在框架－剪力墙（框架－筒体）结构体系中，剪力墙的布置应注意以下几点：
①剪力墙以对称布置为好，可减少结构的扭转。这一点在地震区尤为重要；
②剪力墙应上下贯通，使结构刚度连续而且变化均匀；
③剪力墙宜布置成筒体，建筑层数较少时，也应将剪力墙布置成T型、L型、
I型等。便于剪力墙更好地发挥作用；
④剪力墙应布置在结构的外围，可以加强结构的抗扭作用。但是考虑温度应
力的影响和楼板平面内的变形，剪力墙的间距不应过大。剪力墙间距应符合表1-3的要求。
横向剪力墙的最大间距表1-3
*B为楼板宽度
四、筒中筒结构体系
筒中筒结构体系是由内筒和外筒两个筒体组成的结构体系。内筒通常是由剪力墙围成的实腹筒，而外筒一般采用框筒或桁架筒。其中框筒是指由密柱深梁框架围成的筒体，桁架筒则是筒体的四壁采用桁架做成。与框筒相比，桁架筒具有更大的抗侧移刚度。
筒体最主要的特点是它的空间受力性能。无论那一种筒体，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，比单片平面结构具有更大的抗侧移刚度和承载能力，因而适宜建造高度更高的超高层建筑。同时，由于筒体的对称性，筒体结构具有很好的抗扭刚度。
其典型布置如图所示。
五、多筒体系——成束筒和巨型框架
当采用多个筒体共同抵抗侧向力时，就成为多筒体系。有以下两种形式：
⑴成束筒
两个以上的筒体排列在一起成束状，成为成束筒。成束筒的抗侧移刚度比筒中筒结构还要高，适宜的建造高度也更高。
⑵巨型框架
利用筒体作为柱子，在各筒体之间每隔数层用巨型大梁相连，由筒体和巨型梁形成巨型框架。虽然仍是框架形式，由于梁和柱子的断面尺寸很大，巨型框架
的抗侧移刚度比一般框架要大的多，因而适宜建造的建筑物高度比框架结构要大的多。
其典型布置形式如图所示。
由此可见，不同的结构体系结构形式不同，抗侧移刚度差别也较大，适宜的建筑物高度也不相同。表1-4是我国《钢筋混凝土高层建筑设计与施工规程》给出的不同结构体系适宜的建筑物最大高度。
§1-3 结构总体布置原则
一个建筑结构方案的确定，要涉及到安全可靠、使用要求、经济投入、施工技术和建筑美观等诸多方方面面的问题。要求设计者综合运用力学概念、结构破坏机理的概念、地震对建筑物造成破坏的经验教训、结构试验结论和计算结果的分析判断等进行设计，这在工程设计中被称为“概念设计”。概念设计虽然带有一定的经验性，涉及的范围十分丰富，但是它的基本原则是明确的。事实证明概念设计是十分有效的。高层建筑由于体形庞大，一些复杂部位难以进行精确计算，特别是对需要进行抗震设防的建筑，因为地震作用影响因素很多，要进行精确计算更是困难。因此，在高层建筑设计中，除了要根据建筑高度选择合理的结构体系外，必须运用概念设计进行分析。本节讨论的结构总体布置原则，就是高层建筑设计中属于概念设计的一些基本原则。
一、控制结构的高宽比H/B
高宽比实际上反映了建筑物的“苗条”程度。在高层建筑的设计中，控制侧向位移是结构设计的主要问题。随着高宽比的增大，结构的侧向变形能力也相对越强，倾覆力矩也越大。因此，建造宽度很小的高层建筑是不合适的，应对建筑物的高宽比加以限制，见表1-5所示。
表1-5是《钢筋混凝土高层建筑设计与施工规程》的规定，是根据经验得到的，可供初步设计时参考。如果体系合理、布置恰当，经过验算结构侧向位移、自振周期、地震反应和风振下的动力效应在理想的范围内，则H/B值可以适当放宽。
二、结构的平面形状
建筑物的平面形状一般可以分为以下两类：
1、板式
板式是指建筑物宽度较小、长度较大的平面形状。在板式结构中，因为宽度较小，平面短边方向抗侧移刚度较弱。当长度较大时，在地震或风荷载作用下，结构会产生扭转、楼板平面翘曲等现象。因此，应对板式结构的长宽比L/B加以限制，一般情况下L/B不宜超过4；当抗震设防烈度等于或大于8时，限制应更加严格。同时，板式结构的高宽比也需控制的更严格一些。
2、塔式
塔式是指建筑物的长度和宽度相近的平面形状。塔式平面形状不局限于方形或圆形，可以是多边形、长宽相近的矩形、Y形、井字形、三角形等。在塔式结构中，两个方向抗侧移刚度相近。尤其是平面形状对称时，扭转相对要小的多。在高层建筑、尤其是超高层建筑中，多采用塔式平面形状。
无论采用那一种平面形状，都应遵循平面规则、对称、简单的原则，尽量减少因平面形状不规则而产生扭转的可能性。
三、对抗震有利的结构布置形式
大量地震震害调查说明，建筑物平面布置不合理、刚度不均匀，高低错层连接、屋顶局部突出、高度方向刚度突变等，都容易造成震害。在抗震设计中，必须遵循以下两点使结构形式对抗震有利。
1、选择有利于抗震的结构平面
平面形状复杂、不规则、不对称的结构，不仅结构设计难度大，而且在地震作用的影响下，结构要出现明显的扭转和应力集中，这对抗震是非常不利的。另外，各抗侧力结构的刚度在平面内的布置也必须做到均匀，尽可能对称。避免刚度中心和水平力作用点出现过大偏心距。故平面布置简单、规则、对称是应遵循的原则。
2、选择有利于抗震的竖向布置
结构竖向布置的原则是刚度均匀连续，避免刚度突变。在结构竖向刚度有变化时要做到由上到下刚度逐渐变化，尽量避免在结构的某个部位出现薄弱层。对结构顶部的局部突起的“鞭梢效应”，应有足够的重视。震害分析表明，这些部位往往是震害最严重的地方。
四、有关缝的设置
在一般房屋结构的总体布置中，考虑到沉降、温度收缩和体型复杂对房屋结构的不利影响，常常采用沉降缝、伸缩缝或防震缝将房屋分成若干个独立的部分，以消除沉降差、温度应力和体型复杂对结构的危害。对这三种缝，有关规范都作了原则性的规定。
但是，在高层建筑中常常由于建筑使用要求和立面效果的考虑，以及防水处理困难等，希望少设缝或不设缝。目前在高层建筑中，总的趋势是避免设缝，并从总体布置上或构造上采取相应措施来减少沉降、温度和体型复杂引起的问题。
五、温度差对房屋竖向的影响
季节温差、室内外温差和日照温差对房屋竖向结构亦是有影响的。当建筑物高度在30～40层以上时，就应考虑这种温度作用。
六、高层建筑楼盖
在高层建筑中，楼盖不再是简单的竖向分割和平面支撑。在高层结构侧向变形时，要求楼盖应具备必要的整体性和平面内刚度。同时，考虑到高层建筑平面较为复杂、尽量减少楼盖的结构高度和重量，装配式楼盖已不再适用，一般应采用现浇整体式或装配整体式楼盖。
七、基础埋置深度及基础形式
1、基础埋置深度
高层建筑由于高度大、重量大，受到的地震作用和风荷载值较大，因而倾覆力矩和剪力都比较大。为了防止倾覆和滑移，高层建筑的基础埋置深度要深一些，使高层建筑基础周围所受到的嵌固作用较大，减小地震反应。《钢筋混凝土高层建筑设计与施工规程》规定：
①在天然地基上基础埋置深度不小于建筑物总高度的1/12。
②采用桩基时，桩基承台的埋置深度不宜小于建筑物总高度的1/15。
③当地基为岩石时，基础埋置深度可减小一些，但应采用地锚等措施。
2、基础形式
基础承托房屋全部重量及外部作用力，并将它们传到地基；另一方面，它又直接受到地震波的作用，并将地震作用传到上部结构。可以说，基础是结构安全的第一道防线。基础的形式，取决于上部结构的形式、重量、作用力以及地基土的性质。基础形式有以下几种：
①柱下独立基础
适用于层数不多、地基承载力较好的框架结构。当抗震要求较高或土质不均匀时，可在单柱基础之间设置拉梁，以增加整体性。
②条形基础
条形基础、交叉条形基础比柱下独立基础整体性要好，可增加上部结构的整体性。
③钢筋混凝土筏形基础
当高层建筑层数不多、地基土较好、上部结构轴线间距较小且荷载不大时，可以采用钢筋混凝土筏形基础。
④箱形基础
是高层建筑广泛采用的一种基础类型。它具有刚度大、整体性好的特点，适用于上部结构荷载大而基础土质较软弱的情况。它既能够抵抗和协调地基的不均匀变形，又能扩大基础底面积，将上部荷载均匀传递到地基上，同时，又使部分土体重量得到置换，降低了土压力。
⑤桩基
也是高层建筑广泛采用的一种基础类型。桩基具有承载力可靠、沉降小的优
点，适用于软弱土壤。震害调查表明，采用桩基常常可以减少震害。但是必须注意，在地震区，应避免采用摩擦桩，因为在地震时土壤会因震动而丧失摩擦力。
第二章 荷载及设计要求
本章重点：①风荷载的计算； ②荷载效应组合； ③高层建筑设计要求。 计划学时：3学时
高层建筑所承受的荷载可分为竖向荷载和水平荷载两部分。竖向荷载中重力荷载和楼面活荷载与一般结构相同，在此不再重复。水平荷载包括风荷载和水平地震作用。
设计要求包括荷载效应组合方法和承载力、变形的要求。
§2-1 风荷载
空气流动形成的风遇到建筑物时，就在建筑物的表面产生压力或吸力，这种风力作用称为风荷载。
一、风荷载标准值
风对建筑物表面的作用力大小，与建筑物体型、高度、建筑物所处位置、结构特性有关。垂直于建筑物表面的单位面积上的风荷载标准值K W （KN/m 2）可按下式计算。
0W W S Z Z K μμβ= 式中， 0W ——高层建筑基本风压值； Z μ——风压高度变化系数； S μ——风载体型系数； Z β——风振系数。 1、高层建筑基本风压值0W
我国《建筑结构荷载规范》给出了各地的基本风压值。是用各地区空旷平坦地面上离地10m 高、统计30年重现期的10分钟平均风速0V （m/s ）计算得到的。
基本风压 '0
W =)/(1600
22
0m KN V 对于高层建筑，需要考虑重现期为50年的大风，对于特别重要或者有特殊
要求的高层建筑，需要考虑重现期为100年的强风。因此要用基本风压值'
W乘
以系数1.1或1.2后，作为一般高层建筑及特别重要的高层建筑的基本风压值
W。
μ
2、风压高度变化系数
Z
风速大小不仅与高度有关，一般越靠近地面风速越小，愈向上风速越大，而且风速的变化与地貌及周围环境有直接关系。我国《建筑结构荷载规范》将地面情况分为A、B、C三类：
A类地面粗糙度：指海岸、湖岸、海岛及沙漠地区；
B类地面粗糙度：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇和大城市的郊区；
C类地面粗糙度：指平均建筑高度在15m以上、有密集建筑群的大城市市区。
μ反应了不同高度处和不同地面情况下的风速情况，具体见风压高度变化系数
Z
表2-1。
μ
3、风载体型系数
S
μ是指建筑物表面所受实际风压与基本风压的比值。通过实测风载体型系数
S
可以看出，风压在建筑物表面的分布不是均匀的，如教材41页图2-2所示。在风荷载计算时，为简化计算，一般将建筑物各个表面的风压看成是均匀分布的。风载体型系数的取值见教材表2-2。
β
4、风振系数
Z
空气在流动时，风速、风向都在不停地改变。建筑物所受到的风荷载是不断波动的。风压的波动周期一般较长，对一般建筑物影响不大，可以按静载来对待。但是，对于高度较大或刚度相对较小的高层建筑来讲，就不能忽视风压的动力效
β来考虑。
应。在设计中，用风振系数
Z
《建筑结构荷载规范》规定，对于高度大于30m，且高宽比大于1.5的房屋
β的计算。详见教材建筑均需考虑风振系数。《高层规程》规定了有关风振系数
Z
P43～P44。
二、总风荷载与局部风荷载 1、总风荷载
总风荷载是指建筑物各个表面所受风荷载的合力，是沿建筑物高度变化的线荷载。通常按建筑物的主轴方向进行计算。 2、局部风荷载
局部风荷载是指在建筑物表面某些风压较大的部位，考虑风压对局部某些构件的不利作用时考虑的风荷载。考虑部位一般是建筑物的角隅或阳台、雨篷等悬挑构件。
§2-2 地震作用
地震作用在《房屋建筑抗震设计》课程中已有专门介绍，在此不再重复。
§2-3 荷载效应组合及设计要求 一、荷载效应组合
一般用途的高层建筑荷载效应组合分为以下两种情况： 无地震作用组合：
K W W W K Q Q K Q Q K G G W C Q C Q C G C S γψγγγ+++=222111 有地震作用组合：
K W W W vK Ev Ev hK Eh Eh E G G E W C E C E C G C S γψγγγ+++=
式中 S ——无地震作用组合时的荷载总效应； E S ——有地震作用组合时的荷载总效应；
K G G C ——永久荷载的荷载效应标准值；
K Q Q C 11——使用荷载的荷载效应标准值；
K Q Q C 22——其他可变荷载的荷载效应标准值；
K W W C ——风荷载的荷载效应标准值；
G γ、Eh γ、Ev γ、W γ——分别相应于上述各荷载效应的分项系数；
W ψ——风荷载的组合系数。
E G G C ——重力荷载代表值产生的荷载效应标准值（包括100%自重标准值，50%雪荷载标准值，50～80%楼面活荷载标准值）； hK Eh E C ——水平地震作用的荷载效应标准值； vK Ev E C ——竖向地震作用的荷载效应标准值；
具体组合方式见教材P71表2-15所示。其中，2、3、4是高层建筑的基本组合情况，在抗震设防烈度为9度的地区，才考虑5、6、7三种情况。
二、设计要求
1、极限承载能力的验算
极限承载能力验算的一般表达式为
不考虑地震作用的组合内力 S 0γ≤R 考虑地震作用的组合内力 E S ≤RE E R γ/ 式中，S 、E S ——由荷载组合得到的构件内力设计值；
R 、E R ——不考虑抗震及考虑抗震时构件承载力设计值； 0γ——结构重要性系数；
RE γ——承载力抗震调整系数，可按下表采用
2、位移限制
高层建筑的位移要限制在一定范围内，这是因为： ①过大的位移会使人感觉不舒服，影响使用。这一点主要是对风荷载而言的，在地震发生时，人的舒适感是次要的。
②过大的位移会使填充墙或建筑装修出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形。
③过大的位移会使主体结构出现裂缝甚至损坏。
④过大的位移会使结构产生附加内力，P -?效应显著。 高层建筑对位移的限制，实际上是对抗侧移刚度的要求。衡量标准是结构顶点位移和层间位移，《高层规程》给出了有关位移的限制。见教材P73表2-17。
3、大震下的变形验算
按照我国《建筑结构抗震规范》提出的“三水准”（小震不坏、中震可修、大震不倒）及“两阶段”（弹性阶段、弹塑性阶段）的设计原则，遇到下列情况时，必须进行罕遇地震作用下的变形验算：
①7—9度设防的、楼层屈服强度系数y ξ小于0.5的框架结构；
②7—9度设防的、高度较大且沿高度结构的刚度和质量分布很不均匀的高层建筑；
③特别重要的建筑。 其中，楼层屈服强度系数y ξ按下式计算
y ξ=
e
a y V V
式中，a y V ——按楼层实际配筋及材料强度标准值计算的楼层承载力，以楼层剪力表示；
e V ——在罕遇地震作用下，由等效地震荷载按弹性计算所得的楼层剪力。 具体验算见教材P73和《建筑结构抗震规范》。
第三章 框架结构的内力和位移计算
本章重点：①反弯点法的计算理论及适用范围；
②D 值法的基本假定和影响反弯点的因素； ③框架侧移的特点及计算方法。 计划学时：5学时
无论是本章介绍的框架结构，还是后面要讨论的剪力墙结构、框架－剪力墙结构，其内力计算都比较繁琐，一般不采用手算。尤其是筒中筒结构、成束筒和巨型框架结构，更是无法用手算完成。多采用计算软件用计算机来完成。这就要求计算者能够对计算机的计算结果作出正确的分析和判断。这种分析判断能力，需要一定的工作经验积累。掌握一定的手算方法，对于了解结构的受力特点是非常有利的。本章和后面各章介绍手算方法的目的正在于此。
框架结构的计算简图，就是《结构力学》中讨论的刚架，因而其内力计算方法大家都比较熟悉。本章介绍常用的一些近似计算方法。
§3-1 框架结构在竖向荷载作用下的近似计算——分层法
框架所承受的竖向荷载一般是结构自重和楼（屋）面使用活荷载。框架在竖向荷载作用下，侧移比较小，可以作为无侧移框架按力矩分配法进行计算。精确计算表明，各层荷载除了在本层梁以及与本层梁相连的柱子中产生内力之外，对其他层的梁、柱内力影响不大。为此，可以将整个框架分成一个个单层框架来计算，这就是分层法。 由于在单层框架中，各柱的远端均取为了固定支座，这与柱子在实际框架中的情况有较大差别。为此需要对计算作以修正：
①除底层外，各柱的线刚度乘以0.9加以修正； ②将各柱的弯矩传递系数修正为1/3 计算出各个单层框架的内力以后，再将各个单层框架组装成原来的整体框架
即可。节点上的弯矩可能不平衡，但误差不会很大，一般可不做处理。如果需要更精确一些，可将节点不平衡弯矩在节点作一次分配即可，不需要再进行传递。
§3-2 框架在水平荷载作用下的近似计算（一）——反弯点法
框架所承受的水平荷载主要是风荷载和水平地震作用，它们都可以转化成作用在框架节点上的集中力。在这种力的作用下，无论是横梁还是柱子，它们的弯矩分布均成直线变化。如图所示，一般情况下每根杆件都有一个弯矩为零的点，称为反弯点。如果在反弯点处将柱子切开，切断点处的内力将只有剪力和轴力。如果知道反弯点的位置和柱子的抗侧移刚度，即可求得各柱的剪力，从而求得框架各杆件的内力，反弯点法即由此而来。
由此可见，反弯点法的关键是反弯点的位置确定和柱子抗推刚度的确定。 一、反弯点法的假定及适用范围 1、基本假定
①假定框架横梁刚度为无穷大。
如果框架横梁刚度为无穷大，在水平力的作用下，框架节点将只有侧移而没有转角。实际上，框架横梁刚度不会是无穷大，在水平力下，节点既有侧移又有转角。但是，当梁、柱的线刚度之比大于3时，柱子端部的转角就很小。此时忽略节点转角的存在，对框架内力计算影响不大。
由此也可以看出，反弯点法是有一定的适用范围的，即框架梁、柱的线刚度之比应不小于3。
②假定底层柱子的反弯点位于柱子高度的2/3处，其余各层柱的反弯点位于柱中。
当柱子端部转角为零时，反弯点的位置应该位于柱子高度的中间。而实际结构中，尽管梁、柱的线刚度之比大于3，在水平力的作用下，节点仍然存在转角，那么反弯点的位置就不在柱子中间。尤其是底层柱子，由于柱子下端为嵌固，无转角，当上端有转角时，反弯点必然向上移，故底层柱子的反弯点取在2/3处。上部各层，当节点转角接近时，柱子反弯点基本在柱子中间。
二、柱子的抗侧移（抗推）刚度d 柱子端部无转角时，柱子的抗推刚度用结构力学的方法可以很容易的给出： 212h
i d c
式中，c i ——柱子的线刚度；
h ——柱子的层高。
三、反弯点法的计算步骤
反弯点法的计算步骤可以归纳如下：
1、计算框架梁柱的线刚度，判断是否大于3；
2、计算柱子的抗推刚度；
3、将层间剪力在柱子中进行分配，求得各柱剪力值；
4、按反弯点高度计算到柱子端部弯矩；
5、利用节点平衡计算梁端弯矩，进而求得梁端剪力；
6、计算柱子的轴力。
§3-3框架在水平荷载作用下的近似计算（二）——改进反弯点（D 值）法
当框架的高度较大、层数较多时，柱子的截面尺寸一般较大，这时梁、柱的线刚度之比往往要小于3，反弯点法不再适用。如果仍采用类似反弯点的方法进行框架内力计算，就必须对反弯点法进行改进——改进反弯点（D 值）法。 一、基本假定
①假定同层各节点转角相同；
承认节点转角的存在，但是为了计算的方便，假定同层各节点转角相同。 ②假定同层各节点的侧移相同。
这一假定，实际上是忽略了框架梁的轴向变形。这与实际结构差别不大。 二、柱子的抗推刚度D
在上述假定下，柱子的抗推刚度D 仍可以按照结构力学的方法计算： 2
12h i D c
α
= 式中，α——柱子抗推刚度的修正系数，α≤1.0。考虑梁、柱的线刚度的相对
大小对柱子抗推刚度的影响，其值与节点类型和梁、柱线刚度的比值有关。具体取值见教材P114。
其余符号同前。
可以看出，按照上式计算到的柱子抗推刚度一般要小于反弯点法的d 值。这是考虑柱子端部转角的缘故。转角的存在，同样水平力作用下柱子的侧移要来得大一些。
三、反弯点高度
柱子反弯点的位置——反弯点高度，取决于柱子两端转角的相对大小。如果柱子两端转角相等，反弯点必然在柱子中间；如果柱子两端转角不一样，反弯点必然向转角较大的一端移动。影响柱子反弯点高度的因素主要有以下几个方面： ①结构总层数及该层所在的位置； ②梁、柱线刚度比； ③荷载形式；
④上、下层梁刚度比； ⑤上、下层层高变化。
在改进反弯点法中，柱子反弯点位置往往用反弯点高度比y 来表示：
y ＝
h
y _
式中，_
y ——反弯点到柱子下端的距离，即反弯点高度； h ——柱子高度。
综合考虑上述因素，各层柱的反弯点高度比由下式计算： y =321y y y y n +++
式中，n y ——柱标准反弯点高度比。标准反弯点高度比是在各层等高、各跨相等、各层梁和柱线刚度都不改变时框架在水平荷载作用下的反弯点高度比。其值见教材45页表3-2、47页表3-3；
1y ——上、下梁刚度变化时的反弯点高度比修正值。当某柱的上梁与下梁的刚度不等，柱上、下结点转角不同时，反弯点位置会有变化，应将标准反弯点高度比n y 加以修正。修正值1y 见教材49页表3-4。
2y 、3y ——上、下层高度变化时反弯点高度比的修正值。在框架最顶层，
不考虑2y ，在框架最底层，不考虑3y 。具体见教材49页表3-5。
有了柱子的抗推刚度和柱子反弯点高度比，就可以按照与反弯点同样的方法求解框架结构内力。 四、柱子的“串、并联”
在不规则框架中，常会碰到柱子的“串、并联”问题，如图所示。 1、串联柱
数柱串联时，总的抗推刚度的倒数等于各层柱抗推刚度的倒数和。 2、并联柱
数柱并联时，总的抗推刚度等于各柱的抗推刚度之和。 详细推导见教材98～99页。
§3-4 框架在水平荷载作用下侧移的近似计算
高层结构要控制侧移，对框架结构来讲，侧移控制有两部分：一是结构顶点侧移的控制，目的是使结构满足正常使用的要求；二是结构层间侧移的控制，防止填充墙出现裂缝。
一、框架结构在水平荷载下的侧移特点
为了了解框架结构在水平荷载下的侧移特点，我们先来看图示悬臂柱在均布水平荷载下的侧移。悬臂柱的侧移由以下两部分组成： 1、弯曲变形产生的顶点侧移m δ
如图所示，柱Z 高度处，由水平荷载产生的弯矩Z M 为：
2)(2
1
Z H q M z -= 在此弯矩作用下，柱Z 截面曲率为 EI
M Z
z =
? 柱Z 高度处微段dz 截面转角为 dx z ?，由此转角产生的柱顶侧移为
高层建筑结构设计原则及意义分析 发表时间：2018-11-29T18:12:15.133Z 来源：《防护工程》2018年第22期作者：周德泓 [导读] 随着社会的不断进步和科技的不断发展，高层建筑越来越广泛的出现在城市建设中。 中国联合工程有限公司 310000 摘要：随着社会的不断进步和科技的不断发展，高层建筑越来越广泛的出现在城市建设中。在高层建筑结构设计方面出现了新的发展和变化。高层建筑的结构设计已经成为了高层建筑设计的重点内容，因此，研究高层建筑结构设计的问题是非常重要和有意义的。介绍了高层建筑结构特征，分析了高层建筑结构设计的原则，阐述了高层建筑结构体系的选型问题，并重点分析了高层建筑结构设计问题及对策。 关键词：高层建筑结构；设计；对策 0 引言 随着科技和社会的不断发展和进步，自从19 世纪以来出现了现代高层建筑，高层建筑越来越广泛的出现在人们的生活中。作为一个庞大复杂的系统，高层建筑的结构设计，一方面要满足包括抗震，抗风等在内的安全性能的要求，另一方面，也要满足高层建筑结构的科学性和合理性。 1 高层建筑结构的特征 高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载，同时也承受着在垂直方向的荷载，并且对于地震的抵抗能力也有要求。一般情况下，建筑结构受到低层建筑结构水平方向上的影响比较弱，然而在高层建筑中，外界地震的影响和外界风产生的水平方向的荷载的影响是主要的影响因素。随着建筑物高度的增加，高层建筑的位移增加较快，但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度，同时使得建筑物的使用受到影响，并且容易损坏结构构件以及非结构构件。基于此，在设计高层建筑结构时，首先控制侧移在规定的范围之内，所以，高层建筑结构设计的核心是抗侧力结构的设计。 2 高层建筑结构设计的原则 2.1 选择合理的高层建筑结构计算简图在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算，如果选择不合理的计算简图，那么就比较容易造成由于结构安发生的事故，基于此，高层建筑结构设计安全保证的前提是合理的计算简图的选择。同时，计算简图应该采用相应的构造方法保证安全。在实际的结构中，其结构节点不单是钢节点或者饺节点，保证和计算简图的误差在规范规定的范围内。 2.2 选择合理的高层建筑结构基础设计按照高层建筑地质条件进行基础设计的选择。综合分析高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况，考虑施工条件，相邻的建筑物的影响等各个因素，在此基础上选择科学合理的基础方案。基础方案的选择应该使得地基的潜力得到最大程度的发挥，必要的时候要求进行地基变形的检验。高层建筑设计要有详细的地质勘查报告，如果缺失，那么应该进行现场勘查并参考相邻建筑物的有关资料。一般情况下，相同结构单元应该采用相同的类型。 2.3 选择合理的高层建筑结构方案合理的结构设计方案必须满足经济性的要求，并且要满足结构形式和结构体系的要求。结构体系的要求是受力明确，传力简单。在相同的结构单元当中，应该选择相同结构体系，如果高层建筑处于地震区，那么应力需要平面和竖向的规则。在进行了地理条件，工程设计需求，施工条件，材料等的综合分析的基础上，并和建筑包括水，暖，电等各个专业的相协调的情况下，选择合理的结构，从而确定结构的方案。 2.4 对计算结果进行准确的分析随着科技的不断进步，计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。当前市场上存在着形形色色的计算软件，采用不同的软件得到的结果可能不同，所以，建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下，选择合适的软件进行计算。由于建筑结构的实际情况和计算机程序并不一定完全相符，所以进行计算机辅助设计的时候，出现人工输入误差或者因为软件本身存在着缺陷使得计算结果不准确的问题，基于此，结构设计工程师在得到了通过计算机软件得到的结果以后，应该进行校核，进行合理判断，得出准确结果。 2.5 高层建筑的结构设计要采用相应构造措施高层建筑结构设计的原则是强剪切力弱弯变，强压力弱拉力，强柱弱梁。高层建筑结构设计过程中把握上述原则，加强薄弱部位，对钢筋的执行段锚固长度给予重视，并且要重点考虑构件延性的性能和温度应力对构件的影响。 3 高层建筑结构体系的选型 建筑的结构在抵抗来自于水平方向和竖直方向的荷载时构件的组成形式和传力的路径就是高层建筑的结构体系。通过包括墙，柱等的竖向构件和楼盖等水平构件将竖向荷载传递到基础，利用抗侧力体系将水平荷载传递到基础。 根据高层建筑结构的材料将高层建筑的结构体系分为钢筋混凝土结构体系，钢结构体系，钢-混凝土混合结构体系以及钢-混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系被广泛的应用在各类的工程结构中，具有混凝土和钢筋两种材料的协同受力性能特征，造价低廉，耐久耐火，成本低，整体性能优良，但存在着自重大，延性差，施工慢等缺点；钢结构体系的强度高，抗震性能比较好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在着费用高，防火性能差，施工复杂等不足；钢-混凝土混合结构结合了钢筋混凝土构件和钢构件的长处，不但增加了钢构件的材料强度，同时具有较高的抗震性能，成本低廉，然而这两种材料构件的连接技术还存在着不足；钢-混凝土组合结构具有承载能力高，抗震性能强，比钢结构具有更优良的耐火性，施工速度快，但是存在着节点的构造比较复杂的缺点，一般被用于小屁偏心受压构件。 根据结构形式可以将高层建筑结构分为框架结构体系，剪力墙结构体系，框架-剪力墙结构体系。利用柱，梁等结构体系作为高层建筑竖向承重的结构，并且承受水平荷载，这种结构侧向位移大，框架结构内力大，适于50m 高度以下的建筑；通过高层建筑的墙体当做抵抗侧力和竖向承重的结构体系，就是剪力墙结构体系。这种剪力墙结构的刚度大，整体性能好，不易受水平力作用发生变形，适应于高层建筑，但是由于剪力墙的间距小，使得平面的布置不灵活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墙组合的而构成的结构形式就是框架-剪力墙结构体系，这种结构形式不但具有实用性强，布局灵活的优点，同时承受水平负载的能力更高，在高层建筑中被广泛使用。在框架-剪力墙结构体系中，需要注意考虑剪力墙的位置，设计合理的剪力墙的数量，以及满足框架的设计要求。
（1.）框筒，筒中筒和束筒结构的布置? a框筒性能以正多边形为最佳，边数越多越好，剪力滞后越不明显，结构的空间作用越大 b筒中筒高宽比不应小于3，宜大于4，适用于高度不宜低于80米 c筒中筒的外框筒宜做成密柱深梁，柱距为1-3米，不宜大于4米，框筒的开洞率不宜大于60% d框筒结构的柱截面宜做成正方形，矩形或T形 e筒中筒的内筒居中，面积不宜太小内筒应贯通建筑物的全高，竖向刚度均匀变化。 f框筒当相邻层的柱不贯通时，应设置转换梁 g.框筒中楼盖高度不宜太大。可做成平板或密肋楼盖。 （3）.框架核心筒的布置原则？ a核心筒宜贯通建筑物全高，当宽度不宜小于筒体总高的二分之一. b框架核心筒结构的周边逐渐必须设置框架梁，结构平面布置尽可能规则，对称以减小扭转影响 c框架核心筒结构外框构建的界面不宜过小结构总高度不宜过大 d非地震区的抗风设计采用伸臂加强结构对增大侧向侧度是有利的e框架--核心筒的楼盖,选用结构高度小,整体性强，结构自重轻有利于施工楼盖，宜选用现浇梁板式楼板，密肋式楼板以及叠合楼板。 （4）.高层建筑主要承受那些作用？
高层建筑结构主要承受竖向荷载，风荷载和地震作用等。竖向荷载包括结构构件自重，楼面活荷载，屋面雪荷载，施工荷载，与多层建筑结构有所不同，高层建筑结构的竖向荷载效应远大于多层建筑结构，水平荷载的影响显著增加，成为其设计的主要因素，同事对高层建筑结构应考虑竖向地震作用，高层建筑结构应考虑温度变化，材料收缩和徐变。地基不均匀沉降等间接作用在结构中产生的效应。 （5）.结构承受的风荷载与哪些因素有关？ 1基本风压 2风压高度变化系数 3风荷载体型系数 4群体风压体型，单体风压体系，局部风压体型系数 5风振系数。 （6）为什么水平荷载称成为设计的决定因素？ 因为竖向荷载在结构的竖向构件中主要产生轴向压力其仅仅与结构高度的一次放成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力，数值与结构高度的二次方成正比。 （8）高层建筑结构平面布置基本原则？ 尽量避免结构扭转和局部应力集中，平面简单规则对称，刚心与质心形心重合。
.1 框架—支撑结构 在框架中设置支撑斜杆，即为支撑框架，一般用于钢结构，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。 2．（框筒结构的）剪力滞后现象 翼缘框架中各柱轴力分布并不均匀，角柱的轴力大于平均值，中部柱的轴力小于平均值，腹板框架各柱的轴力也不是线性分布，这种现象称为剪力滞后现象 3. 框架的剪切刚度 C框架产生单位层间剪切变形所要施加的层间剪力。 f 三．. 简述房屋建筑平面不规则与竖向不规则的类型，在设计中应如何避免上述不规则结构？平面不规则包括扭转不规则、楼板凹凸不规则和楼板局部不连续。 竖向不规则包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。 在设计中可以通过限制建筑物的长宽比，立面的外挑和内收以及限制沿向刚度的变化来避免不规则结构。 四. 剪力墙抗震设计的原则有哪些？为什么要设置剪力墙的加强部位？试说明剪力墙加强部位的范围。(10分) 强墙弱梁、强剪弱弯、限制墙肢轴压比和墙肢设置边缘构件、加强重点部位、连梁特殊措施。 因为剪力墙加强部位的弯矩和剪力均很大； 总高1/8和底部2层高度中的较大值，且不大于15m.。 五.什么是抗震设计的二阶段设计方法?为什么要采用二阶段设计方法? (10分) 第一阶段为结构设计阶段，第二阶段为验算阶段。保证小震不坏、中震可修、在震不倒的目标实现。 七. 简述框架-剪力墙结构的主要特点 (10分) 框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙组成的结构体系，具有两种结构的优点，既能形成较大的使用空间，又具有较好的抵抗水平荷载的能力。 八.简述高层建筑结构结构设计的基本原则。(11分) 注重概念设计，注重结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的体系，加强构造措施，在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列基本要求：1）具有必要的承载力、刚度和变形能力；2）避免因局部破坏而导致整个结构破坏；3）对可能的薄弱部位采取加强措施；4）避免局部突变和扭转效应形成的薄弱部位；5）宜具有多道抗震防线。 1. 框架结构和框筒结构的结构平面布置有什么区别? 框架是平面结构，主要由于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，沿四周布置的框架参与抵抗水平力，层剪力由平行于水平力作用方向的腹板框架抵抗。倾覆力矩由腹板框架和垂直于水平力方向的翼缘框架共同抵抗。框筒结构的四榀框架位于建筑物周边，形成抗侧、抗扭刚度及承载力都很大的外筒，使建筑材料得到充分的利用。因此，框筒结构的适用高度比框架结构高得多。 2.计算水平地震作用有哪些方法? 计算等效水平地震作用是将地震作用按水平和竖直两个方法分别来进行计算的。具体计算方法又分为反应谱底部剪力法和反应谱振型分解法两种方法。 3.什么是抗震设计的二阶段设计方法?为什么要采用二阶段设计方法? 第一阶段为结构设计阶段，第二阶段为验算阶段。保证小震不坏、中震可修、在震不倒的目标实现。 9.什么是地震系数、动力系数和地震影响系数? 地震系数：地面运动最大加速度与g的比值。 动力系数：结构最大加速度反应相对于地面最大加速度的最大系数。 地震影响系数：地震系数与动力系数的积。 4.延性和延性比是什么?为什么抗震结构要具有延性?
作业 说明：《高层建筑结构》是应用性较强的课程，为了培养学生的设计能力，掌 握核心知识点，同时也为了较大程度地减轻学生的课业负担，这次作业没有考 虑大型设计作业，而是采用了分散的题型，请大家在规定的时间内完成作业。 一、基础题 1，一幢 10 层的框架结构，柱网尺寸为8m× 8m，混凝土强度等级C30，试完成下列各题： （1）按高规条估算底层中框架柱的截面尺寸。 （2）假设天然地基承载力设计值 fa=120kPa,确定底层中框架柱的基础尺寸 (独 立基础 )。 答：（1）《高层建筑混凝土结构技术规程》 P66，抗震设计时，钢筋混凝土柱轴 压比不宜超过表的规定：对于 VI 类场地上较高的高层建筑，其轴压比限值应适当 减小 框架结构三类抗震等级，柱子轴压比限值为 .根据《混凝土结构设计规范》可知，当选用 HrB400 钢筋时，竹子的配筋率最小为 %，最大为 5%。珠子配筋率选为 4% 。则混凝土柱承受的最大轴向应力值σ=*360+*30=。 《高层建筑结构设计》 P13，楼层竖向荷载值取 13KN/m2.仅考虑柱子受竖向荷载作用，则每根珠子承受的竖向荷载值 N=10*64*13=8320KN。柱子的截面积 S=（* ）=,设柱子截面为方形，边长 a=。 （2） 8320./120=,设独立基础为方形，边长 b=。 2，确定上海市奉贤区海湾镇、南桥镇和徐汇区的徐家汇等区域的地面粗糙度。 答:《高层建筑结构设计》 P13 提到，地面粗糙度应分为四类： A 类指近海海面和 海盗、海岸、湖岸及沙漠地区； B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏 的乡镇和城市郊区； C 类指有墨迹建筑群的城市市区； D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
高层建筑结构设计 名词解释 1. 高层建筑：10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物。 2. 房屋高度：自室外地面至房屋主要屋面的高度。 3. 框架结构：由梁和柱为主要构件组成的承受竖向和水平作用的结构。 4. 剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。 5. 框架—剪力墙结构：由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。 6. 转换结构构件：完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而 设置的结构构件，包括转换梁、转换桁架、转换板等。 7. 结构转换层：不同功能的楼层需要不同的空间划分，因而上下层之间就需要结构形式和结构布置 轴线的改变，这就需要在上下层之间设置一种结构楼层，以完成结构布置密集、墙柱较多的上层向结构布置较稀疏、墙术较少的下层转换，这种结构层就称为结构转换层。（或说转换结构构件所在的楼层） 8. 剪重比：楼层地震剪力系数，即某层地震剪力与该层以上各层重力荷载代表值之和的比值。 9. 刚重比：结构的刚度和重力荷载之比。是影响重力?-P 效应的主要参数。 10. 抗推刚度（D ）：是使柱子产生单位水平位移所施加的水平力。 11. 结构刚度中心：各抗侧力结构刚度的中心。 12. 主轴：抗侧力结构在平面内为斜向布置时，设层间剪力通过刚度中心作用于某个方向，若结构产 生的层间位移与层间剪力作用的方向一致，则这个方向称为主轴方向。 13. 剪切变形：下部层间变形（侧移）大，上部层间变形小，是由梁柱弯曲变形产生的。框架结构的 变形特征是呈剪切型的。 14. 剪力滞后：在水平力作用下，框筒结构中除腹板框架抵抗倾复力矩外，翼缘框架主要是通过承受 轴力抵抗倾复力矩，同时梁柱都有在翼缘框架平面内的弯矩和剪力。由于翼缘框架中横梁的弯曲和剪切变形，使翼缘框架中各柱轴力向中心逐渐递减，这种现象称为剪力滞后。 15. 延性结构：在中等地震作用下，允许结构某些部位进入屈服状态，形成塑性铰，这时结构进入弹 塑性状态。在这个阶段结构刚度降低，地震惯性力不会很大，但结构变形加大，结构是通过塑性变形来耗散地震能量的。具有上述性能的结构，称为延性结构。 16. 弯矩二次分配法：就是将各节点的不平衡弯矩，同时作分配和传递，第一次按梁柱线刚度分配固 端弯矩，将分配弯矩传递一次（传递系数C=1/2），再作一次分配即结束。 第一章 概论 （一）填空题 1、我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)规定：把10层及10层以上或房屋高度大于28m 的建筑物称为高层建筑，此处房屋高度是指室外地面到房屋主要屋面的高度。 2．高层建筑设计时应该遵循的原则是安全适用，技术先进，经济合理，方便施工。 3．复杂高层结构包括带转换层的高层结构，带加强层的高层结构，错层结构，多塔楼结构。
1．从结构的体系上来分，常用的高层建筑结构的抗侧力体系主要有：＿框架结构，剪力墙结构，＿框架-剪力墙＿结构，＿筒体＿结构，悬挂结构和巨型框架结构。 2．一般高层建筑的基本风压取＿50＿年一遇的基本风压。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，采用＿100＿年一遇的风压值；在没有＿100＿年一遇的风压资料时，可近视用取＿50＿年一遇的基本风压乘以1.1的增大系数采用。 3．震级――地震的级别，说明某次地震本身产生的能量大小 地震烈度――指某一地区地面及建筑物受到一次地震影响的强烈程度 基本烈度――指某一地区今后一定时期内，在一般场地条件下可能遭受的最大烈度设防烈度――一般按基本烈度采用，对重要建筑物，报批后，提高一度采用 4．《建筑抗震设计规范》中规定，设防烈度为＿6＿度及＿6＿度以上的地区，建筑物必须进行抗震设计。 5．详细说明三水准抗震设计目标。 小震不坏：小震作用下应维持在弹性状态，一般不损坏或不需修理仍可继续使用 中震可修：中震作用下，局部进入塑性状态，可能有一定损坏，修复后可继续使用大震不倒：强震作用下，不应倒塌或发生危及生命的严重破坏 6．设防烈度相当于＿B＿ A、小震 B 、中震C、中震 7．用《高层建筑结构》中介绍的框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构的内力和位移的近似计算方法，一般计算的是这些结构在＿＿下的内力和位移。 A 小震 B 中震C大震 8.在建筑结构抗震设计过程中，根据建筑物使用功能的重要性不同，采取不同的抗震设防 标准。请问建筑物分为哪几个抗震设防类别？ 甲：高于本地区设防烈度，属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑乙：按本地区设防烈度，属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑 丙：除甲乙丁外的一般建筑 丁：属抗震次要建筑，一般仍按本地区的设防烈度 9.下列高层建筑需要考虑竖向地震作用。（D） A 8°抗震设计时 B 跨度较大时 C 有长悬臂构件时 D 9°抗震设计
浅论高层建筑结构特点及其体系 [摘要]文章分析高层建筑结构的六个特点,并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。 [关键词]高层建筑;结构特点;结构体系 我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米;上海金茂大厦88层,高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼:地王国际商会中心即地王大厦共54层,高206.3米。随着城市化进程加速发展,全国各地的高层建筑不断涌现,作为土建工作设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。 一、高层建筑结构设计的特点 高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有: (一水平力是设计主要因素 在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
高层建筑结构设计 教案 山东大学 土建与水利学院 薛云冱
目录 第一章：高层建筑结构体系及布置 (2) §1-1 概述 (2) §1-2 高层建筑的结构体系 (7) §1-3 结构总体布置原则 (9) 第二章：荷载及设计要求 (12) §2-1 风荷载 (12) §2-2 地震作用 (13) §2-3 荷载效应组合及设计要求 (14) 第三章：框架结构的内力和位移计算 (15) §3-1 框架结构在竖向荷载作用下的近似计算—分层法 (15) §3-2 框架结构在水平荷载作用下的近似计算（一）—反弯点法 (16) §3-3 框架结构在水平荷载作用下的近似计算（二）—改进反弯 点（D值）法 (17) §3-4 框架在水平荷载作用下侧移的近似计算 (18) 第四章：剪力墙结构的内力和位移计算 (20) §4-1 剪力墙结构的计算方法 (20) §4-2 整体墙的计算 (22) §4-3 双肢墙的计算 (23) §4-4 关于墙肢剪切变形和轴向变形的影响以及各类剪力墙划 分判别式的讨论 (24) §4-5 小开口整体墙的计算 (29) §4-6 多肢墙和壁式框架的近似计算 (30) 第五章：框架—剪力墙结构的内力和位移计算 (30) §5-1 框架—剪力墙的协同工作 (30) §5-2 总框架的剪切刚度 (31) §5-3 框—剪结构铰结体系在水平荷载下的计算 (32) §5-4 框—剪结构刚结体系在水平荷载下的计算 (33) §5-5 框架—剪力墙的受力特征及计算方法应用条件的说明 (36) §5-6 结构扭转的近似计算 (36) 第六章：框架截面设计及构造 (36) §6-1 框架延性设计的概念 (36) §6-2 框架截面的设计内力 (37) §6-3 框架梁设计 (39) §6-4 框架柱设计 (42) §6-5 框架节点区抗震设计 (47) 第七章：剪力墙截面设计及构造 (49) §7-1 墙肢截面承载力计算 (49) §7-2 连梁的设计 (53)
一、简答题 1..试述高层建筑结构的受力特点。 2. .框架结构抗震延性设计的原则是什么？ 3..剪力墙按受力特性的不同分为哪几类？各类的受力特点是什么？ 4.对于剪力墙结构，平面及竖向结构布置有哪些基本要求？ 5.在什么情况下，框架——剪力墙结构的计算简图应采用刚接体系? 二、选择题 1、计算框架结构梁截面惯性矩I时考虑楼板影响，对现浇楼盖，中框架取I= （）。 A．2 I B．05.1I C．02.1I D．0I 2、整体小开口剪力墙计算宜选用（）分析方法。 A. 连续化方法 B. 材料力学分析法 C. 壁式框架方法 D. 有限元法 3、在下列地点建造相同高度的高层建筑，什么地点所受的风力最大？（） A. 建在大城市郊区 B. 建在小城镇 C. 建在有密集建筑群的大城市市区 D. 建在海岸
4、对现浇框架支座处弯矩可以进行调幅，以下不正确的论述是（ ） A.负弯矩调幅系数为0.8—0.9 B.只需对竖向荷载作用下的弯矩进行调幅 C.调幅必须在荷载效应组合之前完成 D.对水平和竖向荷载效应均需要调幅 5、关于框架结构的变形，哪个结论是正确的（ ） A. 框架结构的整体变形主要呈现为弯曲型 B. 框架结构的层间变形一般为下大上下 C. 框架结构的层间变形一般为下小上大 D.框架结构的层间位移仅与柱的线刚度有关，而与梁的线刚度无关 6、在有地震作用组合设计表达式RE E E R S γ≤中，承载力抗震调整系数RE γ满足 （ ） A. 大于1 B. 小于1 C. 不一定 D. 1 7、剪力墙中，墙肢刚度不变时，如果增加连梁刚度，整体系数α将（ ） A 、增加 B 、减小 C 、不减 D 、不增 8、结构在水平静荷载的作用下其内力计算方法为（ ） A 、底部剪力法 B 、力矩分配法 C 、反弯点法 D 、时程分析法 9 ） A. 框架结构体系 B. 剪力墙结构体系 C. 筒体结构 D. 框架剪力墙结构
方案阶段 1.建设场地不能选在危险地段。 由于结构设计在建设场地的选择中一般是被动的接受方，因此，在结构方案及初步设计阶段， 应特别注重对建设场地的再判别。对不利地段，应根据不利程度采取相应的技术措施。 2.山地建筑尤其需要注意总平布置。 山区建筑场地应根据地质、地形条件和使用要求, 因地制宜设置符合抗震设防要求的边坡工程; 边坡附近的建筑基础应进行抗震稳定性设计。建筑基础与土质、强风化岩质边坡应留有足够的 距离, 其值应根据抗震设防烈度的高低确定, 并采取措施避免地震时地基基础破坏。当需要在 条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙 类以上建筑时,除保证其在地震作用下的稳定性外, 尚应估计不利地段对设计地震动参数可能 产生的放大作用, 其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值可根据不利地段的具体情况确定, 在1.1~1.6 范围内采用。 此条为强条; 台地边缘建筑地震力放大系数也意味着单体建筑成本的增加。实际上, 有时边坡 支护的费用可能远远大于边坡上单体的费用。曾经有的方案设计单位布置总平时将 18~33层的高层布置在悬崖边缘或跨越十多米高的边坡, 这些都是对结构及地质不了解才会产生的错误。3.是否有地下室。 高层建筑宜设地下室；对无地下室的高层建筑，应满足规范对埋置深度的要求。 4.高度问题 室内外高差是多少，房屋高度是多少，房屋高度有没有超限。 5.结构高宽比问题 设计规定，6、7度抗震设防烈度时，框架- 剪力墙结构、剪力墙结构高宽比不宜超过 6。高 宽比控制的目的在于对高层建筑结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性（主要影响结构 设计的经济性，对超高层建筑，当高宽比大于7时，结构设计难度大，费用高）的宏观控制。6.结构设计应与建筑师密切合作优化建筑设计和结构布置。 采取必要的结构和施工措施尽量避免设置各类结构缝（伸缩缝、沉降缝、防震缝）。当必须设 置时，应符合现行规范有关缝的要求，并根据建筑使用要求、结构平面和竖向布置的情况、地 基情况、基础类型、结构刚度以及荷载、作用的差异、抗震要求等条件、综合考虑后确定。 各缝宜合并布置，并应按规范的规定采取可靠的构造措施和保证必要的缝宽，防止地震时发生 碰撞导致破坏。结构长度大于规范时, 应设置伸缩缝, 高层建筑结构伸缩缝的最大间距: 框架 结构为 55m, 剪力墙结构为 45m。 7.结构平面布置不规则问题
高层建筑结构设计特点及体系分析 发表时间：2016-07-08T16:27:19.500Z 来源：《基层建设》2016年6期作者：李晓瑞 [导读] 近年来，我国高层建筑设计及施工又有很大的发展，各种结构型式得到充分应用。 广西南都建筑设计有限公司 530021 摘要：近年来，我国高层建筑设计及施工又有很大的发展，各种结构型式得到充分应用，高层建筑的体型和功能更加多样化，结构复杂程度增加。基于此本文着重对高层建筑结构设计特点及体系进行了分析，旨在为提高高层建设工程质量提供参考。 关键词：高层建筑；结构设计；体系 前言 高层建筑结构的最主要特点是水平荷载为设计的主要因素，侧移限值为确定各抗侧力构件数量和截面尺寸的控制指标。有些构件除必须考虑弯曲变形外，尚需考虑轴向变形和剪切变形的影响，地震区的高层建筑结构还需要控制结构和构件的延性指标。目前国内高层建筑类型不断增多，发展较快，由此需要结合钢结构和混凝土结构的优点，承载力高、延性好、变形能力强等理论基础，对建筑结构设计进行研究。 1高层建筑结构设计特点分析 1.1重视侧向荷载对结构的影响 随着建筑高度的增大，侧向荷载对结构影响的增长速率大于竖向荷载的增长速率，到某一高度时，侧向荷载对结构的影响将超过竖向荷载。从这开始，侧向荷载将成为确定高层建筑结构方案和影响土建造价的决定性因素。为此，对侧向荷载的作用，该倍加关注。 1.2结构设计除需满足承载力以外，还需满足侧移要求 （1）侧移的限值 结构受侧向荷载后，结构将发生水平变位——侧移。按侧移对结构的影响，可分为绝对侧移和层间侧移这两项。这里，绝对侧移是指建筑结构相对于地面原点的水平变位大小；而层间侧移则是指两相邻楼层绝对侧移值之差(见图1)。绝对侧移量过大，将会使结构产生P-效应，增大结构内力；有时甚至还会引起电梯运行困难，增加结构倾覆和失稳的危险性；同样，层间侧移过大，将会导致装修和非承重墙体的损伤[1]。 图1绝对侧移和层间侧移 （2）减少侧移的途径 一是减少风荷载或地震作用。对不考虑地震作用的高层建筑，风荷载是侧向荷载中的主要荷载。减少风荷载，就可减少侧移量。圆形平面时的风荷载最小，约只为矩形平面时的60%；即使将房屋的已定平面形状略加修饰，使之更近于流线形时，则同样也可起到减少风压的效果。 二是选用合适的结构方案。根据房屋的高度、高宽比、平面形状和它的体型，在选择结构方案时，将一并考虑控制侧移的这一因素。因一旦选定了结构方案，实际上，这时结构的侧移也就确定了。 三是设置刚性层。如我国某高层建筑 (地上37层、地下2层、高140m)，钢筋混凝土框架一核芯筒结构，平面呈单轴对称的六边形，高宽比达5.2。但由于在第20层和第35层处各设了一道刚性层，使结构的顶点侧移量、由原先的284mm降至250mm，减少了10%。 1.3注意减轻楼面自重，减少楼面的结构高度 楼面(包括楼板及楼面梁)自重将占结构竖向荷载的大部分，由于高层建筑的层数多，虽每层的竖向荷载减少有限，但积累后的值对下层的柱、墙和基础都会产生不小的影响。 在确保楼层净高不变的条件下，减少楼面的结构高度，就可减少每层的层高。积累后，有时使房屋总高不变而增加楼层层数达1层或2层；或也可在楼层层数不变的条件下，减少房屋的总高。这些都将产生十分可观的经济效益。 2高层建筑结构设计体系分析 2.1框架结构体系 对于水平荷载作用，常用的方法有以下几种： 1）反弯点法。反弯点法的基本假设是把框架巾的横粱简化为刚性梁，因而框架节点不发生转角，只有侧移，同层各柱剪力与柱的移
“高层建筑结构设计”课程教学大纲 英文名称：Design of tall building structures 课程编号：402403 课程类型：选修课 学时：34 学分：2 适应对象：土木工程专业本科学生 先修课程：工程力学、钢筋混凝土结构、钢结构、施工技术、工程结构抗震等 建议教材及参考书： 《钢筋混凝土结构设计》梁兴文、史庆轩编科学技术文献出版社 1999年 《高层建筑结构设计》史庆轩，梁兴文编著科学出版社 2006年 一、课程的性质、目的和任务 本课程为土木工程专业的一门限选专业课。课程的目的及任务是学习多层及高层建筑结构设计的基本方法。主要要求是：了解多、高层建筑结构的结构体系及各种体系的特点与应用范围；熟练掌握风荷载及地震作用的计算方法；掌握框架结构、剪力墙结构、框剪结构三种基本结构的内力及位移计算方法，理解这三种结构内力分布及侧移变形的特点及规律；学会这三种体系包含的框架及剪力墙构件的配筋计算方法及构造要求。通过本课程学习，掌握多、高层钢筋混凝土结构的抗震设计原理及方法；初步掌握国内主流多、高层建筑结构计算机辅助设计软件的使用方法及特点。能区别非抗震及抗震设计的不同要求。对筒体结构、钢与混凝土组合结构的内力分布、计算特点、结构设计有初步认识。 二、课程教学内容及要求 第一章绪论 内容： 1．高层建筑的特点； 2．高层建筑结构的发展概况； 3．本课程的教学内容与要求。 基本要求：通过本章的学习，应当使学生关于水平力对于结构内力、变形及对于结构设计的影响有一个深刻的认识，对于高层建筑的发展概况应有一个概括性的了解。 重点：高层建筑的设计特点。 第二章高层建筑结构体系与结构布置 内容： 1．高层建筑的结构体系和选型； 2．结构布置的基本原则与实例； 3．楼盖结构布置； 4．基础结构布置。 基本要求：熟悉高层建筑的基本结构体系，了解不同体系的优缺点及适用范围，会进行结构体系的选择；了解结构总体布置的原则及需要考虑的问题；了解高层建筑中变形缝的处理特点；了解楼盖及地基基础方案选型。 重点：高层建筑的结构选型与结构布置。 难点：在多层房屋的设计中，抵御竖向荷载，是结构设计所面对的主要问题。在高层房
高层建筑结构设计考试试题一、填空题（ 2× 15＝30） 1、2、钢筋混凝土剪力墙结构的水平荷载一般由剪力墙承担，竖向荷载由剪力墙承担。其整体位移曲线特点为弯曲型，即结构的层间侧移随楼层的 而增大而增大。与框架结构相比，有结构整体性好，刚度大，结构高度可 以更大。等优点。 框架——剪力墙结构体系是把框架和剪力墙结构两种结构共同结合在一起形成的结构体系。结构的竖向荷载由框架和剪力墙承担，而水平作用主要由 剪力墙承担。其整体位移曲线特点为弯剪型，即结构的层间位移在结构底部层间位移随层数的增加而增大，到中间某一位置，层间位移随 层数的增加而增大。 3、框架结构水平荷载作用近似手算方法包括反弯点法、D值 4、 法。当结构的质量 中心下会发生扭转。 中心和刚度中心中心不重合时，结构在水平力作用 二、多项选择题（4×5＝ 20） 1、抗震设防结构布置原则（ABC） A 、合理设置沉降缝C、 足够的变形能力B D 、合理选择结构体系 、增大自重 E、增加基础埋深 2、框架梁最不利内力组合有（AC） A、端区 -M max， +M max， V max C、跨中 +M max D B、端区 M max及对应 N， V 、跨中 M max及对应 N， V E、端区N max及对应M， V 3、整体小开口剪力墙计算宜选用（ A ）分析方法。 A、材料力学分析法 B、连续化方法 C、壁式框架分析法 D、有限元法 4、高层建筑剪力墙可以分为（ABCD ）等几类。 A、整体剪力墙 B、壁式框架 C、联肢剪力墙 D、整体小开口墙 5、高层建筑基础埋置深度主要考虑（ACD）。 A、稳定性 B、施工便利性 C、抗震性 D、沉降量 E、增加自重 三、简答题（7×5＝ 35） 1、试述剪力墙结构连续连杆法的基本假定。 1、剪力墙结构连续连杆法的基本假定：忽略连梁的轴向变形，假定两墙肢的水平位移完全相同；各墙肢截面 的转角和曲率都相等，因此连梁两端转角相等，反弯点在中点；各墙肢截面，各连梁截面及层高等几何尺寸 沿全高相同。
课程名称：高层建筑结构与抗震任课教师：张鹤授课班级：09土木本1班9 授课日期： 教学内容建筑结构抗震设计 1.1 地震与地震动~1.2 地 震震级与地震烈度 预计学时 2 教学目的使学生对地震相关知识有所了解，掌握地震震级、烈度以及基本烈度。教学重点地震震级与烈度 教学难点基本烈度 教学手段动态多媒体课件和板书结合 教学过程1、抗震设防的重要意义、本课程的主要任务。 2、地震类型与成因，使学生知道抗震设防所指的地震是指构造地震。 3、地震波，使学生对纵波、横波和面波有所了解。 4、地震动，使学生知道工程结构的地震动三要素密切相关。 5、地震震级与烈度（重点、宜慢）。 6、基本烈度（重点）。 7、小结。 课外作业习题1 教学后记 （经答疑、 改作业后 再填写）
教学内容建筑结构抗震设计 1.3 地震灾害概说~1.5 抗 震设计的总体要求 预计学时 1 教学目的使学生对地震灾害有所认识，掌握抗震设防的目的和方法、建筑物重要性分类与设防标准，了解建筑抗震设计的基本原则。 教学重点抗震设防的目的和方法、建筑物重要性分类与设防标准教学难点建筑抗震设计的基本原则 教学手段动态多媒体课件和板书结合 教学过程1、中国地震背景，使学生了解我国位于两大地震构造系的交汇区域，是地震多发的国家之一。 2、地震的破坏作用，增加学生对地震灾害的感性认识。 3、抗震设防的目的和要求（重点、宜慢），使学生掌握“小震不坏、中震可修、大震不倒”的基本要求。 4、抗震设计方法（重点、宜慢），使学生掌握两阶段设计方法。 5、建筑物重要性分类与设防标准（重点、宜慢）。 6、抗震设计的总体要求，使学生了解建筑抗震设计的基本原则包括：场地选择、建筑体系、结构延性、多道防线、非结构因素等。 7、小结。 课外作业习题3 教学后记 （经答疑、 改作业后 再填写）
一、选择题 1、高层建筑结构的抗震等级与A、结构类型和结构总高度D、地震烈度有关。 2、重力荷载代表值中可变荷载组合值的组合系数是A、雪载取0.5 C、书库等库房取0.8 D、楼面荷载取0.5。 3、≥150m高层剪力墙结构剪力的底部加强部位，下列何项符合规定A、剪力墙墙肢总高的1/10，并不小于底部两层层高。 4、高层建筑立面不规则包括A、竖向刚度不规则B、竖向抗侧力构件不连续D、楼层承载力突变 5、适用于底部剪力法的高层建筑应该A、高度≤40米 C、质量和刚度没高度分布比较均匀 D、以第一振型和剪切变形为主。 6、减少筒体结构的剪力滞后效应应采取的措施是B、控制结构的高宽比 C、设计平面成正方形 D、设计密柱深梁。 7、影响框架柱延性的因素有B、箍筋和纵筋配筋率D、剪跨比和轴压比。 8、剪力墙的延性设计一般包括B、设置边缘构件C、控制轴压比D、限制高宽比 9、两幢相邻建筑，按8度设防，一幢为框架-筒体结构，高50m，另一幢为框架结构，高30m。若设沉降缝，缝宽下列哪项是正确的？B、170mm。 10、框架结构中反弯点高度比与A、层高B、层数、层次及层高变化C、上下梁线刚度比D、梁柱线刚度比有关。 11、在高层建筑结构中控制最大层间位移的目的是A、满足人们的舒适度要求B、防止结构在常遇荷载下的损害C、确保在罕遇地震时建筑物不致倒塌D、力求填充墙等非结构构件不被损坏12、在水平荷载作用下的近似计算中，D值法与反弯点法的主要区别在于A、反弯点高度不同B、D值法假定柱的上下端转角不相等D、反弯点法中D值需要修正 13、高层建筑结构增大基础埋深的作用有A、提高基础的承载力，减少沉降C、加强地基的嵌固作用，抵抗水平力，防止建筑物的滑移、倾斜，保证稳定性D、利用箱基等基础外侧墙的土压力和摩擦力，使基底的土压力分布趋于均匀，减少应力集中 14、8度地震区某高度75m的高层建筑，考虑地震作用效应时，不应该组合的项是C、竖向地震作用 15、建筑高度、设防烈度、建筑重要性类别及场地类别等均相同的两个建筑，一个是框架结构，另一个是框架-剪力墙结构，这两种结构体系中的框架抗震等级下述哪种是正确的？A、前者的抗震等级高、也可能相等 二、判断题 1、有地震作用组合时，承载力纪纪验算中，引入抗震调整系数γRE 含义是考虑罕遇地震时结构的可靠度可以略微降低。对 2、地框架-剪力墙结构中，连接总框架与总剪力墙的连杆若是刚性楼板，则整个体系称之为刚接体系。错 3、剪力墙的分类主要是根据墙面开洞率的大小确定的。错 4、高层建筑的外荷载有竖向荷载和水平荷载，竖向荷载包括自重等恒载和使用荷载等运载，水平荷载仅考虑地震作用。错 5、框架结构在水平荷载作用下，当上下层梁的线刚度之比增大时，柱的反弯点下移。对 6、在筒体结构中，跨高比小于1的框筒梁宜采用交叉暗撑。错 7、钢管混凝土柱特别适合于轴心受压构件，是因为混凝土处于三向受压状态。对 8、在高层建筑结构中，当活荷载≤4KN/m2时，一般不考虑其不利布置但跨中弯矩要放大1.1～1.2。对 9、房屋的顶层、结构转换层、平面复杂或开洞过大的楼层楼面结构采用整体式楼面结构的目的是保
高层建筑结构设计要点分析 摘要：我国高层建筑数量逐年增加，建设规模也在不断扩大。建筑结构的安全 稳定性是评价高层建筑性能最基本、最重要的指标。影响建筑结构安全稳定的因 素很多，包括设计阶段设计结构的安全性、施工阶段的施工质量和验收后的维护。其中，设计阶段对高层建筑结构安全影响最大。由于高层建筑的竖向荷载远大于 多层建筑，且高层建筑主体结构较大，受风面积较大，建筑物本身也会受到水平 荷载的影响，因此，如何在设计阶段预防结构安全问题已成为设计阶段的一个重 要问题。 关键词：高层建筑；结构设计；要点；分析 导言： 近年来，随着我国经济的不断发展，城市建筑越来越复杂。城市建设中出现了许多新的 设计方案。在高层建筑的结构设计中，既要满足市场需求，又要满足规范要求，还要对高层 建筑进行必要的抗震设计和结构设计，在这种形式下，高层建筑结构的设计就显得极为重要。本文结合工作实践，主要论述了高层建筑结构设计的原则及注意问题。 1高层建筑结构的特征 高层建筑具有不同于多层或单层的结构和功能特点，直接影响到高层建筑的结构设计。 高层建筑结构复杂，层数多，建筑材料多样，且使用人员集中的场所，加上复杂的内部体系，使得高层建筑的结构安全成为人们关注的焦点。目前，我国高层建筑多为钢筋混凝土结构。 一般说来，结构体系有四种：高层建筑框架结构体系，采用柱、梁和基础结构形成基本框架。在此基础上，施工完成。结构空间设计灵活，但抗侧力差。对于采用剪力墙结构体系的高层 建筑，结构采用混凝土剪力墙，增加了建筑物的抗剪强度和刚度，但施工相对复杂；框架-剪 力墙高层建筑是高层建筑中最常用的结构形式，它包含了以上两种结构体系，避免了单一结 构的缺点。在功能上，对于不同的高层建筑，其使用功能会有很大的不同。有高层住宅、商 业高层建筑和商住高层建筑，建筑设计标准不同。如何选择高层建筑的结构体系，优化结构 设计，保证施工，已成为高层建筑施工的重中之重。 2高层建筑结构设计中存在的问题 2.1设计中嵌固端位置选取问题 在高层建筑设计过程中，预埋端部位置的选择关系到设计的合理性和安全性。预埋端的 位置选择对整个高层建筑的结构设计至关重要。在一些设计中，简单地将地下室屋顶作为建 筑物的预埋端，这是非常不合理的，也是当前结构设计中的主要问题。另外，地下室顶板刚 度没有精确计算，如楼层存在大开孔，导致地下室顶板刚度损失，使得屋面作为预埋端的条 件不足，很可能造成结构安全隐患。 2.2 设计中结构扭转问题 高层建筑的高度决定了在设计过程中，内外结构都会受到诸多因素的影响，特别是质量 中心、刚度中心和几何中心很难保持在一个统一的位置，从而造成高层建筑结构扭转的安全 隐患。
土木工程专业 高层建筑结构设计课程设计 学生姓名：学生班级： 学生学号：指导教师： 任务参数：序号一序号二 设计时间：年月日至年月日 湖北文理学院建筑工程学院
多层框架结构课程设计 一、课程设计性质及目的 多层框架结构课程设计是土木工程专业重要的实践性教学环节，学生运用所学的框架结构设计的专业知识进行课程设计实践，巩固和进一步掌握多层框架结构设计的知识，并为今后毕业设计做必要准备。通过课程设计使学生掌握结构设计从收集资料、方案比较、设计理论、设计计算、绘图的全过程，培养学生的工程结构设计能力。 二、课程设计的任务、内容及要求 某市某小型办公楼，为现浇钢筋混凝土框架结构，1层层高3.6m ，2、3层层高为3.3m ，建筑平面如图1。该办公楼所在地的设计地震动参数16.0max =α，s T g 30.0=，基本风压20/50.0m kN =ω，地面粗糙度类别为C 类，计算简图中底层柱的计算高度为4.2m ，如下图2。 图1 框架结构平面布置图
图2 ③轴一榀框架结构计算简图 选择③轴线所对应的一榀框架作为计算单元 1.结构布置 确定混凝土的强度等级和梁、板、柱的截面尺寸。 2.荷载汇集 ★竖向荷载 楼面荷载： 恒荷：按楼面做法实际材料计算； 活荷：2/0.2m kN 。 屋面荷载：恒荷：按屋面做法实际材料计算； 活荷：活荷2/7.0m kN ；雪荷2/4.0m kN 。 ★水平荷载：水平风荷载：2 0/55.0m kN =ω 水平地震作用：kN G 89001=，kN G 76002=，kN G 69003= 3.水平荷载作用下框架侧移验算 D 值法∑= ij pj j D V δ计算层间侧移，验算最大层间侧移m ax δ是否满足规范要求。 不满足要求所采取的措施： 4.水平荷载作用下框架内力计算――反弯点法或D 值法。 5.竖向荷载作用下框架内力计算――分层力矩分配法。 6.内力组合：QK GK S S S 4.12.1+= ()EK QK GK S S S S 3.15.02.1++= ()wK QK GK S S S S ++=26.12.1 7.框架设计。强柱弱梁、强剪弱弯，该框架抗震等级为二级。 三、课程设计应完成成果 课程设计应完成以下成果： 1.绘制一榀框架施工图 2.图纸必须达到施工图的深度、绘图应符合《制图标准》，应满足布置匀称、表达明确、线条清晰、图面整洁。