1、高層建筑結構設計課程層次：專升本授課教師：王曉梅第一章結構體系及布置第一章結構體系及布置（共計4學時） 第一節引言 第二節結構體系及典型布置（2學時） 第三節結構總體布置原則（2學時） 第四節本章小結 介紹高層建筑結構體及布置，內容為掌握 第二章水平荷載與結構計算簡第二章水平荷載與結構計算簡化原則化原則（共計4學時） 第一節風荷載（2學時） 第二節地震荷載 第三節水平荷載作用方向及結構計算的一般簡化假定（2學時） 第四節本章小結 水平荷載與結構計算簡化原則，內容為熟練掌握 第三章框架結構內力與位移計第三章框架結構內力與位移計算算（共計6學時） 第一節豎向荷載下的近似計算分層總和法 第二節水平荷

2、載下的近似計算反彎點法（2學時） 第三節水平荷載下改進反彎點法D值法（2學時） 第四節水平荷載下側移的近似計算（2學時） 第五節本章小結 框架結構內力與位移計算，熟練掌握 第四章剪力墻結構與位移計算第四章剪力墻結構與位移計算（共計4學時） 第一節荷載分配及計算方法簡述（2學時） 第二節整體墻計算方法 第三節雙肢墻和多肢墻的連續化計算方法 第四節小開口整體墻及獨立墻肢近似計算方法（2學時） 第五節帶剛域框架近似計算方法 第六節本章小結 剪力墻結構與位移計算，熟練掌握 第五章框架第五章框架-剪力墻結構協同工剪力墻結構協同工作計算作計算（共計4學時） 第一節框剪結構協同工作原理及計算方法 第二節兩種

3、計算圖形 第三節鉸結體系協同工作計算（2學時） 第四節剛結體系協同工作計算（2學時） 第五節剛度特征值對框剪結構受力、位移特性的影響 第六節內力計算 框架-剪力墻結構協同工作計算，熟練掌握 第六章扭轉近似計算第六章扭轉近似計算（共計2學時） 第一節概述 第二節質量中心、剛度中心及扭轉偏心距 第三節考慮扭轉作用的剪力修正 第四節討論 扭轉近似計算，一般了解 第七章荷載效應組合及設計要第七章荷載效應組合及設計要求求（共計2學時） 第一節荷載效應組合 第二節結構設計要求（2學時） 第三節內力組合及最不利內力（2學時） 荷載效應組合及設計要求，熟練掌握 第八章框架設計與構造第八章框架設計與構造（共計2

4、學時） 第一節框架抗震設計方法延性框架的概念 第二節框家梁抗震設計 第三節框架柱抗震設計 第四節梁柱節點區抗震設計 框架設計與構造，熟練掌握 第九章剪力墻設計與構造（與第九章剪力墻設計與構造（與第十章第十章共計2學時） 第一節概述 第二節懸臂剪力墻設計及抗震要求 第三節聯肢剪力墻設計及抗震要求 第四節有邊框剪力墻設計及抗震要求 第五節底層大空間剪力墻結構設計及抗震要求 剪力墻設計與構造，掌握 第十章框筒、筒中筒與空間結構第十章框筒、筒中筒與空間結構 第一節平面結構與空間結構 第二節框筒與筒中筒結構特點及布置 第三節框筒及筒中筒結構計算簡 框筒、筒中筒與空間結構，一般了解 第一章第一章 結構體系

5、及布置結構體系及布置一.高層結構材料與實例材料：鋼筋混凝土、鋼結構、鋼筋混凝土與鋼組合結構實例：鋼筋混凝 土結構的朝鮮平壤市的柳京飯店，101層，高319.8m，1991年建成的美國芝加哥商威克街 311號大廈，71層，高293.8m。美國芝加哥1974年建成的西爾 斯大樓，鋼結構，110層，尚442m。1964年建成的北京民航大樓，15層，高60.8m 。廣州的國際大廈，63層，高200.18m；深圳國貿 中心大廈，50層，高158.9m，它們都是商業辦公大樓。鋼結構是北京的京廣中心大 廈 ：53層，高208m這也是我國的高層建筑。 第一章第一章高層建筑結構的結構體系高層建筑結構的結構體系框

6、架結構框架結構：梁柱結構，層數和高度不大剪力墻結構剪力墻結構：鋼筋混凝土墻體承受荷載，抗震好，水平荷載下變形小，但平面布置不靈活。框支剪力墻：框支剪力墻：墻的底層做成框架，底層剛度小，不適合抗震。可做成底層部分剪力墻框支，部分剪力墻落地的底層大空間剪力墻結構。一般把落地剪力墻布置在兩端或中部，并使縱橫向墻體圍成筒體，在底層要加大底層墻剛度，使整個結構上下剛度差別減小。還要加強過渡層樓板的整體性和剛度，采用厚度較大的現澆鋼筋混凝土板。第一章第一章框架框架-剪力墻結構：剪力墻結構：在框架中設置一些剪力墻框架框架-筒體結構：筒體結構：如把剪力墻連成井筒式，剛度和承載力、抗扭性都提高。剪力墻布置，要考

7、慮：（1）剪力墻布置以對稱為好，可減少結構的扭轉。（2）剪力墻應貫通全高，使結構上下剛度連續而均勻。（3）在層數不大的情況下，剪力墻可做成T形、L形等，以充分發揮剪力墻的作用。在高度較大的建筑中，剪力墻布置成井筒式。筒中筒結構：筒中筒結構：抗側力剛度更大的結構體系，密柱深梁結構第一章第一章第一章第一章第一章第一章第一章第一章結構總體布置原則1、控制結構高寬比 一般應將結構高寬比HB控制在 5-6以下。當建筑物抗震設防烈度在8度以上時，HB適當再減小一些。2、結構平面形狀 可以把一般建筑物分為板式和塔式兩大類。板式建筑是指房屋寬度較小，但長度較大的 建筑。塔式則是指建筑平面的長度和寬度相接近的建

8、筑(指房屋外輪廓的總長和總寬)。 第一章第一章對抗震有利的結構布置形式：平面布置簡單、規則、對稱十分有利廠抗震。要使結構的剛度中心和質量中心盡量重合。結構的豎向布置要做到剛度均勻而連續，避免剛度突變，避免軟弱層。剛度突變及軟弱 層常常是由于切斷剪力墻所致，切斷剪力墻的情況應當避免。如果有少數剪力 墻切斷，則其他剪力墻在該切斷層應予以加強， 底層大空問剪力墻結構就是 屬于這種情況。此外，在結構上部常常形成縮小面積的突出部分，這種剛度突變在地震作用 下會產生鞭梢效應，要采取特殊的措施加強。 局部錯層，或有夾層時，會形成向層中長短柱結合的情況，這也不利于抗震，短柱往 往遭到破壞，要避免這種布置方式第

9、一章第一章第一章第一章三種縫的處理方法。三種縫的處理方法。 1 1沉降縫及其他減少沉降危害的措施防震縫沉降縫及其他減少沉降危害的措施防震縫 2 2 伸縮縫及減小溫度收縮影響的措施伸縮縫及減小溫度收縮影響的措施3 3 防震縫防震縫 在房屋的下列部位應設防震縫：在房屋的下列部位應設防震縫： (1)(1)建筑平面突出部分較長處建筑平面突出部分較長處( (如如L L形、形、T T形、形、I I形、形、H H形、形、U U形平面等形平面等 (2)(2)房屋有錯層，且樓面相差較大處；房屋有錯層，且樓面相差較大處； (3)(3)房屋各部分的剛度、高度及通員相差懸殊處。房屋各部分的剛度、高度及通員相差懸殊處。

10、 第一章第一章基礎埋置深度及基礎型式基礎埋置深度及基礎型式 與低層和多層建筑相比，高層建筑的基礎埋深應當與低層和多層建筑相比，高層建筑的基礎埋深應當大一些。這是因為：大一些。這是因為： 1 1一般情況較深的土壤承載力大而壓縮性小，穩定一般情況較深的土壤承載力大而壓縮性小，穩定性較好。性較好。 2 2高層建筑的水平剪力較大，要求基礎周高層建筑的水平剪力較大，要求基礎周圍的土壤有一定的嵌固作用，圍的土壤有一定的嵌固作用， 能提供部分水平反力。能提供部分水平反力。 3 3地震作用下，地震波通過地基傳到建筑物上，根地震作用下，地震波通過地基傳到建筑物上，根據實測可知，通常在較深處據實測可知，通常在較深

11、處 的地震波幅較小，接近的地震波幅較小，接近地面幅值增大。因此，高層建筑基礎埋深大一些，地面幅值增大。因此，高層建筑基礎埋深大一些，可減小地震可減小地震 反應。反應。 第一章第一章第二章 水平荷載與結構計算簡化原則 第一節 風 荷 載 作用在建筑物表面單位面積上的風荷載標準值Wk可按下式決定： 在10m以上，隨著高度增加，風速加快，風壓值也就加大。荷載規范給出了風壓高度 變化系數用以修正基本風壓值。風壓高度變化系數見表21。 二、風壓高度變化系數三、風載體型系數s風載風振系數的大小與結構自振特性有關、包括自振周期、振型等，也與結構高度有 關。鋼筋混凝土高層建筑設計與施工規程規定，高層建筑的風標

12、系數按下式計算 四、風振系數 z第二章風載第二章風載五、總體風荷載與局部風荷載 設計時應分別計算風載對建筑物的總體效應及局部效應g。總體效應是指作用在建筑物上的全部風荷載使結構產生的內力及位移。局部效應是指風載對建筑物某個局部產生的內力及 變形。 第二章風載第二章風載1總風荷載 計算總體效應時，要用建筑物承受的總風荷載，它是各個表面承受風力的合力并 沿高度變化的分布荷載。總風荷載可按下式計算： 2局部風載 實際風壓在建筑物表面上是不均勻的，在某些風壓較大的部位，要考慮局部風載對 此構件的不利作用。此時、采用局部增大體型系數。 第二章風載第二章風載在迎風面以及房屋側面寬度為6墻間寬度的角隅部分，

13、要驗算外墑同護結構強度及 連接強度。迎風向體型系數用15，側面體型系數用一1.5。因此單位面積上風載為 對于陽臺、雨篷、遮陽板等懇挑構件，應驗算向上漂浮的風載ws。當ws超過自重時懸挑構件會出現反向彎矩。局部向上體型系數用2，即 第二章風載第二章風載第二章風載第二章風載第二章風載第二章風載第二章風載第二章風載第二章風載第二章風載第二章風載第二章風載第二節第二節 地震作用的計算地震作用的計算 地震區的高層建筑一般應進行抗震設防。6度設防時一般不必計算地震作用，只須采取必要的抗震6措施，79度設防時，要計算地震的作用，10度及以上地區要進行專門研究。 高層建筑技其用途的重要性可分為3類： 甲類建筑

14、 地層破壞會導致嚴重后果，會造成經濟上嚴重損失或特別重要的建筑物； 乙類建筑 在地震時必須維持正常使用和救災需要的建筑物，人員大量集中的公共建筑物或其他重 要的建筑物；丙類建筑 除上述以外的一般高層建筑。甲類建筑應按高于本地區抗震設防烈度計算，其值應按批準的地震安全性評價結果確定，并采取專門的 抗震措施。乙、丙類建筑物按抗震設防烈度計算地震作用，但6度設防時，除在軟弱(類)場地上的較高建筑 物外，一般不計算地震作用。 第二章風載第二章風載高層建筑結構應按以下原則來考慮地震的作用：一般情況下按建筑結構的兩個主軸方向分別考慮水平地震作用并進行抗震驗算，各方向的水平地震 作用應全部由該方向抗側力構件

15、承擔。 質量與剛度不對稱、明顯不均勻，可能產生顯著扭轉的結構應計算雙向水平地震作用產生的扭轉影響。有斜交抗側力結構時，當相交角度大于15。時，應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用， 對于8度和9度的大跨度、長懸臂結構以及9度時的高層建筑，應考慮豎向地震作用，并與水平地震 作用進行不利組合。 計算單向地震作用時應考慮偶然偏心的影響。每層質心沿垂直于地震作用方向的偏移值可按下式采用： 第二章風載第二章風載高層建筑結構應按不同情況分別采用相應的地震作用計算方法 ：角度不超過40m，以剪切變形為主，剛度與質量沿高度分布比較均勻的建筑物，可采用底部剪力法。 高層建筑物宜采用振型分解反應浴方法。 對質

16、量和剛度不對稱、不均勻的結構以及高度超過100m的高層建筑結構應采用考慮扭轉韶聯振動影 響的損型分解反應譜法。 79皮抗展設防的高層建筑，下列情況應采用彈性時程分析法進行多遇地震下的補充計算：a.甲類高層建筑結構； b下表所列的乙、丙類高層建筑結構； c豎向不規則的高層建筑結構； d復雜高層建筑結構； e質量沿豎向分布特別不均勻的高層建筑結構 第二章風載第二章風載計算地震作用時，建筑結構的重力荷載代表值應取永久荷載標準值和可變荷載組臺值之和。可變荷載的 組合值系數應按下列規定采用：雪荷載取055 樓面活荷載按實際情況計算時取10;按等效均布活荷載計算時，藏書庫、檔案庫、庫房取0.8，一般民 用

17、建筑取05。 第二章風載第二章風載水平地震作用計算 當采用底部剪力法時，計算簡圖如圖所示： 底部剪力法計算簡圖 水平地震作用結構總水平地震作用的標準值可按下式計算： 為了考慮高層建筑彎曲振型的影響，可首先把一部分地震作用 移 到頂層，剩下部分再分配到各樓層： 式中n 頂部附加水平地震作用系數，當基本自振周期Tl1.4Tg時，n 取為0；當基本自振周期Tl1.4Tg時， n 按表3.10采用 水平地震作用當采用振型分解反應譜方法按兩個主軸方向分別驗算，只考慮平移方向的扼型時，一般考慮3個振型 較不規則的結構則考慮6個振型。這時，第j個振型在第i個質點上產生的水平地展作用力為： 考慮扭轉影響的結構

18、，技扭轉耦聯振型分解法計算時，各樓層可取兩個正交的水平位移和一個轉角位移 共三個自由度，并應按下列規定計算地震作用和作用效應。 水平地震作用產生的效應(位移、內力)采用平方和平方根法進行組合，求得總效應 水平地震作用水平地震作用式中 rxj、ryj，分別為由前面公式求得的振型參與系數。 水平地震作用單向水平地展作用下，考慮扭轉的地震作用效應，應按下列公式確定： 考慮雙向水平地震作用下的扭轉地震作用效應，應按下列公式中的較大值確定 水平地震作用水平地震作用計算時，結構各樓層對應于地震作用標準值的剪力應符合下式要求 水平地震作用對于質量與剛度沿高度分布比較均勻的框架結構、框架剪力墻結構，其基本自振周期T1可按下式計； uT計算結構基本自振周期用的結構假想頂點位移(m)，如圖所示 水平地震作用目前，根據國內一些高層建筑自振周期的實測，已經歸納出一些經驗公式，可 以供初步設計時參考應用： 突出屋面上塔樓的地震力突出屋面上塔樓的地震力塔樓的