v同济大学电子音像出 版社工 程 结 构第八章 多层与高层普通高等教育“十一五”国家级规划教材第八章 多层与高层同济大学出版社本章介绍钢筋混凝土多层及高层房屋的结 构体系，以及框架结构、剪力墙结构、框架 剪力墙结构、筒体结构的受力特点、计算方法 及构造要求。通过学习，了解钢筋混凝土多层 及高层房屋的常用结构体系的特点及适用高度 。 本章提要第八章 多层与高层同济大学出版社v 10层及10层以上或高度大于28m的房屋称为高层建筑 ，否则为多层建筑。 v 高层建筑是随着社会生产力、人们生活的需要发展起 来的，是商品化、工业化、城市化的结果。但是当建 筑物高度增加时，水平力（风荷载及地震作用）对结 构起的作用将愈来愈大。除了结构内力将明显加大外 ，结构侧向位移增加更快。 v 高层建筑中，结构要使用更多的材料来抵抗水平力， 抗侧力成为高层建筑结构设计的主要问题。特别是在 地震区，地震作用对高层建筑的威胁也比低层建筑要 大，抗震设计应受到加倍重视。第八章 多层与高层同济大学出版社下图是结构内力（N，M）、位移（）与高度的 关系，弯矩和位移都随高度呈指数曲线上升。结构内力、位移与高度的关系第八章 多层与高层同济大学出版社本章内容第一节 多层与高层房屋的结构体系第二节 多层框架结构的布置及形式 第三节 框架结构的侧移与内力计算 第四节 框架的内力组合 第五节 框架结构的构造要求第八章 多层与高层同济大学出版社多层及高层钢筋混凝土房屋的常用结构体系可分为四种类 型：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结 构，各有不同的适用高度和优缺点。高层与多层的界限： 1. 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002（以下 简称高规） 10层及10层以上或大于28m的房屋为高层建筑； （High-rise building） 2. 2-9层且高度不大于28米的建筑则为多层建筑。（ Multistory building）第一节第一节 多层与高层房屋结构体系多层与高层房屋结构体系第八章 多层与高层同济大学出版社世界十大高层：第一（台北101大楼 ）被称为“台北新地标”的 101大楼于 1998年1月动工，主 体工程于2003年10月完工。有 世界最大且最重的“风阻尼器” ，还有两台世界最高速的电梯， 从一楼到89楼，只要39秒的时 间。在世界高楼协会颁发的证书 里，台北101大楼拿下了“世界 高楼”四项指标中的三项世界之 最，即“最高建筑物”（508m ）“最高使用楼层”(438m)和 “最高屋顶高度”(448m)。 第八章 多层与高层同济大学出版社世界十大高层：第二（国家石油公司双塔大楼）国家石油公司双塔大楼位 于吉隆坡市中心美芝律，高88 层，是当今世界名冠的超级建 筑。巍峨壮观，气势雄壮，是 马来西亚的骄傲。它曾以451.9米的高度打 破了美国芝加哥希尔斯大楼保 持了22年的最高记录。这个工 程于1993年12月27日动工， 1996年2月13日正式封顶， 1997年建成使用。登上双塔大 楼，整个吉隆坡市秀丽风光尽 收眼底，夜间城内万灯齐放， 景色尤为壮美。 第八章 多层与高层同济大学出版社世界十大高层：第三（西尔斯大厦 ）西尔斯大厦是位于美国伊利诺州芝加 哥的一幢摩天大楼，楼高442m，共地上 108层，由建筑师密斯凡德勒所设计。美国伊利诺伊州的芝加哥市堪称摩天 大楼的发源地。它是为西尔斯-娄巴克公司 建造的，于1973年竣工。西尔斯大厦由9座塔楼组成。它们的钢 结构框架焊接在一起，这样也助于减少因 其高度所造成的在风中摇动。所有的塔楼 宽度相同，但高度不一。大厦外面的黑色 环带巧妙地遮盖了服务性设施区。西尔斯 大厦有110层，一度是世界上最高的办公楼 。每天约的1.65万人到这里上班。在第103 层有一个供观光者俯瞰全市用的观望台。 它距地面412m，天气晴朗时可以看到美国 的4个州。第八章 多层与高层同济大学出版社世界十大高层：第四（上海金茂大厦 ）金茂大厦具有中国传统风格的超高 层建筑，是上海迈向21世纪的标志性建 筑之一，由美国SOM设计事务所主设 计。1998年8月建成。占地236万平方 米，建筑面积 28.95万平方米。高 420.5m，88层。金茂大厦主楼152层为办公用房 ，5387层为五星级宾馆，88层为观 光层。大厦充分体现了中国传统的文化 与现代高新科技相融合的特点，既是中 国古老塔式建筑的延伸和发展，又是海 派建筑风格在浦东的再现。第八章 多层与高层同济大学出版社世界十大高层：第五（际金融中心大厦 ） 第六（中信广场大厦） 第七（信兴广场大厦） 第八（帝国大厦） 第九（中环广场大厦） 第十（中银大厦）位于香港中环的国际金 融中心一期1998年竣工，高 39层，180米，自建成后便 吸引了不少国际金融机构进 驻。国金二期2003年落成， 高420米，共88层，为香港 最高建筑物。被称为“惊世 之作”的际金融中心 二期外形设计概念是以一个 向外地的朋友“招手”的手 势，向海外朋友表示“欢迎 您”的意思。 天河中信广场是广州继63层广东 国际大厦（查看地图）为当年全国最 高建筑之后，又一次夺得90年代的全 国之冠，楼高达391米，80层，迄今为 止仍是广东省之最。 作为中国最高的建筑之一，中信 广场有68部电梯上上下下，保利物业 负责人称，整个中信是“立起来的街 道”。信兴广场地王大厦由68层的 商业大楼、32层的商务公寓、5 层的购物中心及2层地下停车场 组成，楼高384米，占地18734 平方米，总建筑面积27万平方米 ，总投资40亿港币。 1993年香港中环广场大厦建成，高 374米，78层，是香港目前最高的摩天 大楼。也同样跻身于世界最高建筑物前 10名之列。大厦看起来是三角形造型，其实并 不是真三角形因为它的尖角均被切去。 原因有二：首先是为了能有更多便于使 用的室内面积；而更重要的是避免以其 税利尖角冲向邻居而得罪他们。这样做 不仅是不礼貌的更重要的是有碍风水。 大厦顶部以金字塔形状的坡顶以及 立于其上的桅杆作收束，晚间日光照耀 下闪闪发光。立面以三种不同颜色的隔 热玻璃围护。金色、银色涂层的玻璃构 成垂直和水平图案而形别涂饰的花玻璃 穿插其间，形成典雅而又闪烁发光的形 象。1981年4月30日，矗立在美国纽约市 中心高1250英尺、共102层的帝国大厦度 过了50个春秋。30年代，美国经济处于大 萧条时期，人民生活更加困苦，而华尔街 的老板们却热衷于修建摩天大楼的竞赛。 百万富翁拉斯科布为了显示自己的富有， 决意修建一座世界最高的楼房。他找来著 名的建筑师威廉拉姆，问楼房能盖多高 ？拉姆沉思片刻后回答说：“1050英尺。 ”拉斯科布对这个高度很不满意，因为这 仅仅比当时纽约新建成的克莱斯勒大厦高 4英尺。于是，建筑师设法增加了一节200 英尺高的圆塔，使帝国大厦的高度为1250 英尺。这座摩天大楼只用了410天就建成 ，也可算是建筑史上的奇迹。在很长一段 时间里，帝国大厦一直是世界最高的楼房 。 香港中国银行大厦，由贝聿铭建筑师事务 所设计，1990年完工。总建筑面积12.9万 平方米，地上70层，总高369m。结构采 用4角12层高的巨形钢柱支撑，室内无一 根柱子。 仔细观察中银大厦，会发现许多贝氏作品 惯用的设计，以平面为例，中银大厦是一 个正方平面，对角划成4组三角形，每组 三角形的高度不同，节节高升，使得各个 立面在严谨的几何规范内变化多端，至于 平面的概念，可以溯至1973年的马德里大 厦，马德里大厦亦是以方正的正面做多边 的分割，分析其组合，乃系两个平等四边 形的变化。第八章 多层与高层同济大学出版社8.1.1 框架结构体系由梁、柱构件通过结点连接组成的结构称为框架，框架结构是 多层房屋的主要结构形式，也是高层建筑的基本结构单元。第八章 多层与高层同济大学出版社8.1.2 剪力墙结构体系将房屋的内、外墙都做成实体的钢筋混凝土结构，这种 体系为剪力墙结构体系。剪力墙的间距受到楼板跨度的限制，一般为38m，因而 剪力墙结构适用于具有小房间的住宅、旅馆等建筑，此时可 省去大量砌筑填充墙的工序及材料，如果采用滑升模板及大 模板等先进的施工方法，施工速度很快。第八章 多层与高层同济大学出版社现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在 水平力作用下侧向变形很小。墙体截面积大，承载力要求也 比较容易满足。剪力墙的抗震性能也较好。 剪力墙结构的缺点和局限性也是很明显的，主要是剪力 墙间距太小，平面布置不灵活，结构自重较大。为了减轻自重和充分利用剪力墙的承载力和刚度，剪力 墙的间距要尽可能做大些，一般6m左右为宜。 第八章 多层与高层同济大学出版社第八章 多层与高层同济大学出版社8.1.3 框架剪力墙体系框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载能力较低，地震作用 下变形大，但它具有平面灵活、有较大空间、立面处理易 于变化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力刚度、强度 大，但限制了使用空间。把两者结合起来，取长补短，在 框架中设置一些剪力墙，就成了框架剪力墙(简称框 剪)体系。第八章 多层与高层同济大学出版社在这种体系中，剪力墙常常担负大部分水平荷载，结 构总体刚度加大，侧移减小。同时，通过框架和剪力墙协 同工作，通过变形协调，使各种变形趋于均匀，改善了纯 框架或纯剪力墙结构中上部和下部层间变形相差较大的缺 点，因而在地震作用下可减少非结构构件的破坏。从框架 本身看，上下各层柱的受力也比纯框架柱的受力均匀，因 此柱子断面尺寸和配筋都可比较均匀框-剪体系的适用高 度为1525层，一般不宜超过30层。第八章 多层与高层同济大学出版社第八章 多层与高层同济大学出版社8.1.4 筒体体系由筒体为主组成的承受竖向和水平作用的结构称为筒 体结构体系。筒体是由若干片剪力墙围合而成的封闭井筒 式结构，其受力与一个固定于基础上的筒形悬臂构件相似 。根据开孔的多少，筒体有空腹筒和实腹筒之分。 空腹筒一般由电梯井、楼梯间、管道井等形成，开孔 少，因其常位于房屋中部，故又称核心筒。空腹筒又称框 筒，由布置在房屋四周的密排立柱和截面、高度很大的横 梁组成。这些横梁称为窗裙梁，梁高一般为0.61.22m。第八章 多层与高层同济大学出版社由核心筒、框筒等基本单元组成的承重结构体系称为筒体体 系。根据房屋高度及其所受水平力的不同，筒体体系可以布置 成核心筒结构、框筒结构、筒中筒结构、框架 核心筒结构、 成束筒结构和多重筒结构等形式。筒中筒结构通常用框筒作为 外筒，实腹筒作为内筒。 第八章 多层与高层同济大学出版社深圳发展中心大厦第八章 多层与高层同济大学出版社成束筒第八章 多层与高层同济大学出版社巨形框架结构第八章 多层与高层同济大学出版社多层框架结构的布置框架结构体系是指若干平面框架之间通过连系梁或等代梁 加以连成整体的一种空间结构。框架结构布置包括柱网布置和框架 梁布置。（一）主要承重框架沿房屋横向布置第二节第二节 多层框架结构的布置及形式多层框架结构的布置及形式第八章 多层与高层同济大学出版社这种布置方案的优点是： (1)框架外柱宽度可收小，能满足建筑立面要求； (2)外墙不承重，其自重由连系梁传给横向承重框架柱，故对纵 向墙沿开窗限制建筑上的室内采光的要求； (3)由于一般进深大于开间，采取横向承重框架时，楼板沿纵向 （即开间方向）布置，跨度可以相对小些，楼板结构比较经济合 理。如采用装配式预制楼板时，则运输和吊装也较为方便。 目前，一般工业与民用建筑多采用这种横向承重框架的布置方案 。 （二）主要承重框架沿房屋纵向布置第八章 多层与高层同济大学出版社（二）主要承重框架沿房屋纵横向布置承重框架沿房屋纵向与横向同时布置，可以有 利于满足来自两个不同方向的抗风和抗震要求。虽 然有时楼板仅沿一个方向布置或者采用双向楼板， 但是纵横两个方向的框架均具有足够的强度和刚度 。 第八章 多层与高层同济大学出版社多层