王国塔,1007m ,在建

• 结构体系简述 

悬臂柱体系(传统高层建筑结构体系) 

传统高层建筑可整体看作一根巨型的悬臂柱; 

 在实心的巨型悬臂柱中,通过不同的空间开洞方式形 成不同的结构体系,例如框架结构、剪力墙结构、框 剪结构、框筒结构、巨型框架-核心筒等等；

 高层建筑结构属于特殊的空间结构，楼盖结构将所 有竖向构件（筒体、剪力墙、框架柱、支撑）连成 整体，实现共同工作；

 在水平力（风、地震）作用下，整体结构具有悬臂 柱内力分布特点—弯矩、剪力沿根部方向逐渐增大， 根部弯矩、剪力最大。

索作为主抗侧力构件的超高层建筑 DCH塔属于索作为主抗侧力构件的新型超 高层建筑，有别于传统超高层建筑： 

索作为第一抗侧力主构件； 水平力作用下，筒体不具有悬臂柱内力 分布特点；由于索的存在，筒体最大弯 矩出现在中部，非根部；

 抵抗水平力由受拉侧索、筒体、受压侧 索共同承担；

常见高层建筑结构体系

 

常见高层建筑结构体系如下：

250m以上高层建筑结构体系 

高度超过250 m 的超高层建筑 结构，一般采用框架-核心筒、 框筒-核心筒、巨型框架-核心筒 和巨型框架-核心筒-巨型支撑4 种结构体系； 

框架-核心筒、框筒-核心筒适 用于高度250 ～ 400 m 的超高 层建筑; 

 

巨型框架-核心筒、巨型框架- 核心筒-巨型支撑适用于高度300 m 以上的超高层建筑。

上海中心结构体系

 

塔楼抗侧力体系为巨型框架- 核心筒-外伸臂结构体系； 在8 个机电层区布置6 道两 层高的外伸臂桁架和8 道箱 形空间环形桁架。 由箱形空间环形桁架和巨柱 形成外围巨型框架

• 高层建筑结构宏观受力特点

 

 高层建筑设计中，水平荷 载（作用）是主要荷载，结 构高度和抵抗侧移是设计的 主要矛盾； 随结构高度增加，在水平 力作用下，侧向位移增加最 快，其次是弯矩、轴力。

用于承担重力荷载的结构 材料用量，与房屋层数成线 性比例增加； 其中用于楼盖结构的材料 用量大体是定值，几乎与结 构层数无关； 用于墙、柱等竖向承重构 件的材料用量，则随房屋的 层数比例增长； 用于抵抗水平侧力的结构 材料数量，则按房屋层数二 次方的关系曲线急剧增长。

• 结构的均匀对称性 

结构的对称性 

结构的对称性指高层建筑中抗侧力的主体结构对称； 对称的建筑容易实现结构的对称性； 不对称的建筑如平面形状L形、T形、S形等高层建筑， 需进行合理的结构布置（如筒体、剪力墙的合理布 置），设法调整的刚心与建筑质心、平面形心尽量 接近，实现结构的基本对称；  结构较大不对称，引起水平力下较大扭转变形，不 利非结构构件如填充墙、幕墙正常工作，结构成本 较大增加。

结构的均匀性 

 主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度接近、变形特 性接近； 主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀， 尽量减少突变。

主要体现—层刚度尽量减少突变， 层刚度突变（增大或减小过大），容易应力集中， 一般伴随抗剪承载力突变，引起薄弱层出现； 主体抗侧力结构平面布置，同一主轴方向各片抗侧 力结构刚度均匀，避免设置某一、两片刚度特别大 而延性较差的结构，如长窄的实体剪力墙。 

个别构件刚度巨大，容易应力集中，首先破坏，从 而形成逐个击破，无法发挥整体结构的协调工作。尽量做到中央核心与周边结构刚度协调均匀，保证 主体结构具有较好扭转刚度，避免扭转变形过大， 有利于控制扭转周期比、扭转位移比。 如剪力墙结构中剪力墙尽量周边、均匀布置，结构 中部剪力墙满足重力荷载要求。

• 荷载的传力直接

重力荷载的传力直接 

 传力路径：荷载（集中、线、面）通过楼盖的板、 梁，将重力荷载传至竖向构件墙、柱，后由竖向构 件传至基础，再由基础传至地基。 

楼屋盖结构布置应尽量使重力荷载以最短路径传至 竖向构件墙、柱； 竖向构件的布置应尽量使其在重力荷载作用下压应 力水平接近均匀，减少竖向构件之间的压应力二次 转移。

如核心筒墙肢压应力水平差异较大，重力荷 载作用下连梁有较大的内力，墙肢通过连梁进行压 应力二次传递，应避免；转换结构的布置，应尽量使上部结构竖向构件传来 的重力荷载通过转换层一次至多二次转换，能传递 到下部结构的竖向构件。

水平荷载的传力直接

抗侧力结构体系明确、传力直接，抗侧力结构一般 由框架、剪力墙、筒体、支撑等组成，宜尽量贯通 连续，尽量减少变化，尽量变化缓慢均匀； 高层建筑结构本质为三维空间结构，应使各部分抗 侧力结构都能有效参与抗侧工作。楼屋盖起到协调 各抗侧力结构工作，应使其具有足够刚度、承载力 及整体性；  非结构构件的填充墙采用轻质材料，采用柔性连接。 避免有一定刚度的填充墙刚性连接使主体结构传力 不明确、不直接。

• 结构的合理刚度

 楼盖结构合理的刚度 

楼盖结构梁板截面尺寸合理、布置适当；  主体抗侧力结构的合理刚度 主体抗侧力结构刚度满足规范规定的水平位移、整 体稳定、结构延性的要求，保证结构正常工作，同 时结构刚度不宜过大； 结构抗侧刚度过大，地震作用增大，基础负担增大， 结构构件截面及构造配筋增加较大；结构构件占用 面积、空间加大，降低建筑使用率； 合理的结构抗侧力刚度应以满足和略大于规范限值 即可，建议按大于规范限值10%控制。

小结：高层建筑结构设计核心指导思想——均匀性，即质 量均匀、刚度均匀、受力均匀、承载力均匀，整体 结构共同工作。

                                     高层建筑结构设计方法及主要设计指标

• 高层建筑结构设计方法 

高层建筑结构设计方法 —重力荷载入手，水平荷载复 核。 重力荷载入手—根据重力荷载确定结构构件初始截 面，结构整体抗侧刚度也初步建立； 水平荷载复核—在水平荷载风及地震作用下，复核 重力荷载作用下确定的初始结构，在满足结构稳定、 承载力及变形条件下，对初始结构进行优化调整。

 

傅总的《实用高层建 筑结构设计》第3章给出 了一般的高层建筑结构 实用有效的设计方法、 步骤。 右图的设计框图里面， 简化（手算）计算部分， 实际工作中建议采用电 算代替，但设计中应掌 握基本的手算技能，学 会对电算结果进行分析 和评价，切勿盲从软件。

• 主要设计指标 

重力荷载及质量

结构自重占总重力荷载比一般在60%~80%，设计 中应扣除梁（墙）板重叠、梁柱重叠的部分自重； 钢筋混凝土容重25Kn/m3 ,钢材78.5Kn/m3；常用的 使用活荷载及其折减详《荷规》； 结构质量（重力荷载代表值）来源于重力荷载，为 结构恒载及考虑折减的活荷载，一般为1.0恒+0.5活。

 

常用结构体系单位重量如下，100m以上的高层建筑 取上限，200m以上的框筒结构宜在下表基础上放大 1.1倍。 

层间位移角

 

主要设计指标—几个常用的“比” 

高宽比

文章来源：易筑结构

 

高层建筑的结构设计详解

 

结构设计经验谈——框剪结构