建筑构造（2）讲义

第一章 高层建筑构造 第一节 高层建筑概况

一、 高层建筑发展的原因和过程 二、 高层建筑的分类 （一）、高层建筑按层数及高度分类

1、世界高层建筑委员会建议按高层建筑的高度分四类： 第一类 9~16层 （最高到 50m） 第二类 17~25层 （最高到 75m） 第三类 26~40层 （最高到 100m） 第四类 40层以上 （即超高层建筑） 2、我国对高层建筑的定义有如下规定：

《建筑设计防火规范》 GB50016—2014

5.1.1 民用建筑根据其建筑高度和层数可分为单、多层民用建筑和高层民用建筑。高层民用建筑根据其建筑高度、使用功能和楼层的建筑面积可分为一类和二类。民用建筑的分类应符合表5.1.1的规定。

表5.1.1 民用建筑的分类 名称 高层民用建筑 单、多层民用建筑 一类 二类 建筑高度大于建筑高度不大于 建筑高度大于54m的住宅建筑27m但不大于27m的住宅建筑 住宅建（包括设置商业服务网点的住54m的住宅建（包括设置商业筑 宅建筑） 筑（包括设置服务网点的住宅商业服务网点建筑） 的住宅建筑） 1、建筑高度大于50m的公共建除一类高层公1、建筑高度大于 筑 共建筑外的其24m的单层公共 2、建筑高度24m以上部分任一他高层公共建建筑。 楼层建筑面积超过1000㎡的商筑 2、建筑高度大于 店、展览、电信、邮政、财贸金24m的其他公共 公共建融建筑和其他多种功能组合的建筑。 筑 建筑 3、医疗建筑、重要公共建筑 4、省级及以上的广播电视和防灾指挥调度建筑、网局级和省级电力调度建筑 5、藏书超过100万册的图书馆、书库 （3）、我国《民用建筑设计通则》 GB 50352 — 2005 规定：建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。

《建筑设计防火规范》 GB 50016—2014

附录A 建筑高度和建筑层数的计算方法

A.0.1 建筑高度的计算应符合下列规定：

1 建筑屋面为坡屋面时，建筑高度应为建筑室外设计地面至其檐口与屋脊的平均高度；

2 建筑屋面为平屋面（包括有女儿墙的平屋面）时，建筑高度应为建筑室外设计地面至其屋面面层的高度；

3 同一座建筑有多种形式的无眠时，建筑高度应按上述方法分别计算后，取其中最大值；

4 对于台阶式地坪，当位于不同高程地坪上的同一建筑之间有防火墙分隔，各自有符合规范规定的安全出口，且可沿建筑的两个长边设置贯通式或尽头式消防车道时，可分别计算各自的高度。否则，应按其中建筑高度最大者确定该建筑的建筑高度；

5 局部突出屋顶的瞭望塔、冷却塔、水箱间、微波天线间或设施、电梯机房、排风和排烟机房以及楼梯出口小间等辅助用房占屋面面积不大于1/4者，可不计入建筑高度；

6 对于住宅建筑，设置在底部且室内高度不大于2.2m的自行车库、储藏室、敞开空间，室内外高差或建筑的地下或半地下室的顶板面高出室外设计地面的高度不大于1.5m的部分，可不计入建筑高度。 （二）、高层建筑按功能要求分类：教材 （三）、高层建筑按体型分类

1、板式高层建筑——建筑平面呈长条形的高层建筑，其体型如板状。 2、塔式高层建筑——建筑平面长宽接近的高层建筑，其体型呈塔状。 《全国民用建筑工程设计技术措施 规划·建筑》——2003 2.4.4 板式建筑。指主要朝向建筑长度大于次要朝向建筑长度2倍以上的建筑。

塔式建筑。指长高比小于1的建筑，塔式建筑的各朝向均为长边。 （四）、按防火要求分类(同二) 三、高层建筑发展中存在的问题

第二节 高层建筑结构与造型

高层建筑的结构型式，应根据房屋性质、层数、高度、荷载作用、物质技术条件等因素综合加以选择。

一、按承重结构所用材料分

（一）、砌体结构（砖石结构）——指用砖块体、各种砌块块体及石料等块材用砂浆砌筑而成的结构。砌体的抗压强度较低，结构构件截面尺寸大，材料用量多。砌体的抗拉、抗弯和抗剪强度强度更低；由于自重大，在地震中遭受的地震作用力也大，抗震性能差。在我国主要用于多层、低层建筑。用于高层建筑时，须采用配筋砌体结构（它改变了承载力低、延性差的缺点）。

（二）、钢筋混凝土结构——具有承载力高、刚度大、整体性能强、耐久性和耐火性较好等显著优点。缺点是自重大、构件截面大、抗裂性能差、隔声和隔热效果差等等。

（三）、钢结构——是用型钢、钢板等钢材制成的杆件组成的结构，各杆件或部件间采用焊接、螺栓或铆钉连接。其优点是材质均匀，可靠度高；强度高、重量轻；塑性和韧性好，抗冲击和振动能力强；安装方便，建造速度快等。其

缺点是用钢量大、造价较高；耐火性能差，温度达到600以上时将丧失承载能力；容易锈蚀，一般要求定期检修，维修费用高。

（四）、钢 — 混凝土组合结构——一般是指结构构件用型钢和混凝土组成，或用型钢、钢筋和混凝土组成的结构。主要有：

1、钢 — 混凝土组合梁板结构——梁下部用钢梁，上部用混凝土（一般采用压型钢板 — 混凝土组合版）。为了保证钢梁和混凝土板的共同作用，其间要用剪力连接件连接。混凝土主要受压，钢梁受拉，充分发挥了混凝土和钢材的特性，提高了截面的承载能力。

2、钢骨混凝土结构——是指以型钢为骨架外包钢筋混凝土形成的结构，又称劲性混凝土结构。主要用于荷载较大的结构中，以节省结构空间。其承载力、刚度较钢筋混凝土都有很大的提高。与钢结构相比，还提高了稳定性，外包混凝土也解决了钢材的锈蚀和耐火的难题。[深圳帝王大厦（81层，高度325m），是我国目前最高的钢 — 混凝土组合结构，58层以下采用钢骨混凝土柱。]

3、钢管混凝土结构——是在封闭的薄壁钢管中浇筑混凝土形成的组合结构，一般用作受压构件。薄壁钢管常用圆形和方形截面。钢管混凝土柱更充分地发挥了钢管和混凝土两种材料的作用，其承载力很高，主要用于单柱承载力大的高层、大跨度、重荷载结构中。钢管混凝土结构的重量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击。截面对称、各个方向上的惯性矩、承载力相等，很适用于承受作用方向不确定的风荷载、地震作用。在受压构件中采用钢管混凝土结构代替钢结构，可以节约钢材。若代替钢筋混凝土结构，在用钢量大体相同的情况下可减小截面面积50%左右。

二、高层建筑结构体系 高层建筑结构的特点：高度大——风荷载及地震作用产生的水平力已成为结构设计的重要因素；荷载大——地震作用产生的水平力、风荷载产生的水平力，不单数值大，而且作用高度高，使建筑底部产生很大的弯矩和倾覆力矩；需采用轻质高强的结构材料。

（一）、高层建筑的结构受力特征

高层建筑结构分水平、垂直承重结构，水平承重结构主要承担风荷载和地震水平荷载，垂直承重结构主要承担以重力为代表的竖向荷载。随着高度的增加，水平荷载更加成为结构设计的控制因素。

（二）、高层建筑结构体系

1、纯框架结构——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。全部由框架组成的房屋承重结构称为纯框架结构。

框架结构体系承受竖向荷载是合理的，但由于构件截面尺寸小，在水平荷载下，结构的抗侧移刚度小，水平位移较大，所以一般称它为柔性结构体系，其建造高度因而受到限制。其优点是平面布置比较灵活，能提供较大的室内空间。适应层数：10～12（15）层。

结构布置方式：横向框架承重、纵向框架承重、纵横向框架承重（地震区必须用）。

2、纯剪力墙结构——剪力墙结构：由剪力墙组成的承受竖向和水平荷载作用的结构。

剪力墙结构体系的抗侧移刚度大，空间整体性好，因而建造高度比较大，且抗震能力好，但是由于结构中墙体多，不容易布置面积较大的房间，平面设计不灵活，使用功能上受到一定的限制。剪力墙可以沿横向、纵向正交布置或多

轴线斜交布置。根据是否开洞以及开洞的数量、大小，剪力墙还可分为整体剪力墙结构、小开口剪力墙结构、双肢或多肢剪力墙结构等等，联系墙肢的梁称为连梁。

3、筒体结构——有竖向筒体为主组成的承受竖向和水平作用的高层建筑结构。筒体结构的筒体分剪力墙围成的薄壁筒体和由密柱框架或壁式框架围成的框筒等。

筒体结构由框架或剪力墙合成竖向井筒，并以各层楼板将井筒四壁相互联结起来，形成一个空间构架。其工作状态是空间的，受力更合理，抗侧移刚度大，位移小，建造高度可以更大。

由剪力墙围成的筒体称为实腹式筒体（墙筒）；由密柱围成的筒体称为空腹式筒体（框筒）。

筒体结构布置要点：见教材。 4、体系组合 （1）、框支剪力墙结构（底部大空间剪力墙结构）——把剪力墙结构底部一层或几层的部分剪力墙取消而代之以框架而形成。主要问题是底层与上层之间的抗侧移刚度发生突变，对抗震极为不利。

（2）、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。

这种结构体系兼有框架结构和剪力墙结构的优点，布置灵活，使用方便，又具有较大的抗侧移刚度和较强的抗震能力。

（3）、框架 — 筒体结构——由框架和筒体共同组成的结构体系。根据筒体的数量和位置，可将框架 — 筒体结构分为框架 — 核心筒结构和框架 — 多筒结构体系。

框架 — 核心筒结构——由核心筒与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构。核心筒布置在建筑物的核心部分，主要布置服务用房和公用设施。

框架 — 多筒结构——主要有：两个端筒 + 框架； 核心筒 + 端筒 + 框架； 核心筒 + 角筒 + 框架等类型。 （4）、筒中筒结构——由核心筒与外围框筒组成的高层建筑结构。 （5）、束筒结构——由两个或两个以上框筒并列连接在一起的结构体系。 三、高层建筑结构的发展趋势与建筑造型 四、高层建筑结构的构造要求 （一）、混凝土强度等级 框架结构 1、 一级抗震时：≥C30；2、装配整体式框架：≥C30，其框架—剪力墙 节点宜比柱提高5MPa ；3、梁、柱等级差不宜大于5MPa，结构 如不满足，节点区混凝土等级宜与柱相同。 底层大空间剪转换层楼板、框支柱、框支梁：≥C30 力墙结构 筒体结构 ≥C25 注：表中未列的均要求≥C20 （二）、框架结构

1、抗震设计时，梁柱构件考虑延性设计，其要点： （1）、强柱弱梁：控制梁、柱受弯相对承载力，使塑性铰先在梁端出现。 （2）、强节点、强锚固：保证节点区和钢筋锚固不在塑性铰充分发挥作用前失效。