1、高層建筑結構方案設計1.1 概述高層建筑是社會生產的發展和人類物質生活需要的產物，是現代社會工業化、商業化和城市化的必然結果。科學技術的進步、經濟的發展則為高層建筑的發展提供了堅實的物質基礎。自從第一棟高層建筑以來，當今世界的高層建筑發展改革開放以來，我國高層建筑如雨后春筍迅速發展。據資料統計，建設部系統國有建筑企業逐年竣工10層以上建筑，從1984年的263萬m2,猛增至1995年的1841萬m2；1995年竣工面積為1993年的2.12倍。見表1：表1 建設部系統國有建筑企業19841995年10層以上建筑竣工簡表年 份19841985198619871988198919901991199

2、2199319941995累 計面積2633865366467758888788419288671376184110225棟數303381514618711702655590653828102112598235占全部面積%5.16.59.110.513.215.514.714.113.110.915.720.112.4到1999年末，全國國有和集體建筑企業累計建成10層以上建筑估計在3億m2左右（不包括香港、澳門、臺灣地區）。當今國內最高100棟建筑中，1985年建成的僅1棟（深圳國貿大廈，159m，50層），19891995年建成的有14棟，而19961998年建成的有85棟。1990年建成

3、的北京京廣中心是我國大陸首棟突破200m的超高層建筑，1996年的深圳地王大廈其高度已達325m、81層，1998年的上海金茂大廈又有突破，達421m、88層。國內已建成最高100棟建筑見附錄（截至1998年末）。對高層建筑的界定，目前全世界還沒有一個統一標準。例根據聯合國科教文組織所屬的世界高層建筑委員會的建議，一般將9層以上（含9層）稱為高層建筑，并劃分為以下四類：9-16層，高度不超過50m；17-25層，高度不超過75m；26-40層，高度不超過100m； 40層以上，高度超過100m；我國高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ3-2002）第1.0.2條規定10層及10層以上或房屋高度超

4、過27m為高層建筑；高層民用建筑設計防火規范（GB50045-95）2001年版規定10層及10層以上的居住建筑、建筑高度超過24m的公共建筑為高層建筑；1.2 高層建筑結構作用效應的特點1.2.1 高層建筑結構的受力特點建筑結構所受的外力（作用）主要來自垂直方向和水平方向。在低、多層建筑中，由于結構高度低、平面尺寸較大，其高寬比很小，而結構的風荷載和地震作用也很小，故結構以抵抗豎向荷載為主。也就是說，豎向荷載往往是結構設計的主要控制因素。建筑結構的這種受力特點隨著高度的增大而逐漸發生變化。在高層建筑中，首先，在豎向荷載作用下，由圖1.2.1-1所示的框架可知，各樓層豎向荷載所產生的框架柱軸力

5、為：邊柱 N=wlH/2h中柱 N=wlH/h即框架柱的軸力和建筑結構的層數成正比；邊柱軸力較中柱小，基本上與其受荷面積成正比。就是說，由各樓層豎向荷載所產生的累積效應很大，建筑物層數越多，底層柱軸力越大；頂、底層柱軸力差異越大；中柱、邊柱軸力差異也越大。其次，在水平荷載作用下，作為整體受力分析，如果將高層建筑結構簡化為一根豎向懸臂梁，那么由圖1.2.1-2、圖1.2.1-3所示其底部產生的傾復彎矩為：水平均布荷載 Mmax=qH2/2倒三角形水平荷載 Mmax= Qh3/3即結構底部產生的傾復彎矩與樓層總高度的平方成正比。就是說，建筑結構的高度越大，由水平作用對結構產生的彎矩就更大，較豎向荷

6、載對結構所產生的累積效應增加更快，其產生的結構內力占總結構內力的比重越大，從而成為結構強度設計的主要控制因素。1.2.2 高層建筑結構的變形特點在豎向荷載作用下，高層建筑結構的變形主要是豎向構件的壓縮變形。由于各豎向構件的應力大小不同，因而其壓縮變形大小也不同。在鋼筋混凝土結構中，由于在施工過程中的找平，同時由于各豎向構件的基底軸力大小不同，若不對基底應力進行調整，也可能導致基礎產生不均勻沉降。在水平荷載作用下，高層建筑結構最大的頂點位移為：水平均布荷載 max=qH4/8EI倒三角形水平荷載 max= 11qH4/120EI式中EI為結構的從以上可看出,結構頂點位移與其總高度的四次方成正比。

7、則又比水平荷載作用下的內力累積效應增加更快，這就說明，高層建筑結構對結構的水平側移是相當敏感的。水平荷載作用下所引起的結構內力及側移是高層建筑結構設計的主要控制因素。結構應具備較大的抗側剛度，而不僅僅滿足強度、剛度和穩定要求。在地震區，還要求建筑物能抗震。由于地震是一種瞬時作用，但作用所產生的效應非常強烈，故結構的過大變形是不可避免的（這種變形在不發生地震時是不允許的），這就要求結構有較好的延性，能在強烈地震作用下結構雖產生較大變形而不破壞。基礎的轉動1.2.3 高層建筑結構的P-效應如上所述，高層建筑結構在水平荷載作用下將產生側移，由于側移而引起豎向荷載的偏心又使結構產生附加內力，這個附加內

8、力反過來又又使結構的側移進一步加大。對非對稱結構，平移與扭轉耦聯，當結構產生扭轉時，豎向荷載的合力和抗側力構件的形心將產生偏心也會產生附加內力。這種由于豎向荷載作用下所產生的內力和側移增大的現象稱之為P-效應。1.2.4 高層建筑結構構件的受力特點構成高層建筑結構的主要受力構件有剪力墻、框架柱、梁和樓板。剪力墻、框架柱是豎向構件，它們是形成結構抗側力剛度的最主要構件，承擔著整個結構的豎向荷載和絕大部分水平荷載；框架梁、樓板是水平構件，結構各樓層的豎向荷載通過樓板傳至框架梁再傳給豎向構件，同時，對結構抗側力剛度也有貢獻頗的框架梁，還和豎向構件一起承擔整個結構的荷載水平荷載；次外，有些高層建筑結構

9、還有斜向構件，它們對結構抗側力剛度貢獻很大，對構件之間的傳力起著重要作用，除自重外，一般不直接受荷。1.2.5 高層建筑結構的設計要求強度剛度穩定性2.2 控制結構側移大小保證建筑使用功能和安全的主要相關因素。1. 結構在水平陣風作用下，當振動加速度超過時會使人的正常生活受影響，因為加速度=A（2f），當頻率f為定值時，與振幅A成正比，因此結構的側移幅值的大小要受限制。2過大的側移易使隔墻、圍護結構以及高級裝修受損，地震或陣風引起的過大變形也會造成電梯軌道無法使用。3結構過大的變形會引起結構的二階效應，造成結構桿件產生附加內力，影響結構承載力。雖然受上述因素的影響，但考慮到鋼結構自身具有很強的

10、變形能力而且在鋼結構中采用的隔墻、裝飾材料又多為較輕，采用的幕墻、懸掛板、鋁板等變形能力較強，所以鋼結構JGJ99-98標準中規定的限值標準要比鋼筋混凝土結構規定的限制標準寬松。2.3 我國現行規范中規定的主要限定標準1風荷載作用下房屋頂點質心位置的側移應H/500（總高），各層質心層間位移H/400（總高）且結構平面端部構件的最大側移值不得超過質點側移值的倍。2地震作用下，第一階段抗震設防時在多遇地震作用下結構層間位移應h/250，且結構平面端部構件最大側移值不得超過質心位置側移的倍。對于框架支撐（剪力板）體系中總框架所承擔的地震剪力不得小于結構底部總剪力的25%，當對結構平面的兩個主軸方向

11、分別計算水平地震效應時，要求角柱和兩個方向的支撐（或剪力墻板）所共有的柱構件應在這地震剪力的基礎上再將桿件內力提高30%進行設計。3在第二階段抗震設計時結構層間位移應h/70，層間側移延性比（指結構層間最大側移與其彈性側移之比）不得超過下表中限值：結構種類結 構 體 系層間側移延性比全鋼結構框架體系框架偏心支撐框架中心支撐鋼骨結構型鋼混凝土框架鋼混凝土混合4風荷載作用下順風和橫風向頂點最大加速度應滿足以下要求：對公共建筑 aw（或atr）0.20m/s2對公寓建筑 aw（或atr）0.28m/s25園筒形平面的高層建筑容易因橫向風引起的渦流共振，為防止橫風向引起共振，因此JGJ99-98中采用

12、房屋頂部風速來限制要求：頂部風速Vn Ucr 臨界風速 Vcr = 5D/T1(T1為直徑D的結構基本自振周期)當滿足不了Vn Ucr時應增大結構剛度或進行橫風向渦流脫落試驗。6為了較合理選擇適宜的結構方案規范對不同的結構種類提出了結構高寬比限值。1.3 高層建筑的作用1.3.1 高層建筑的靜荷載1.3.2 高層建筑的活荷載1.3.2.1樓面和屋面活荷載第3.1.1條 民用建筑樓面均布活載的標準值及其組合值，頻遇值和準永久值系數，應按建筑結構荷載規范GBJ50009-（以下簡稱荷載規范）的第4.1.1條的規定采用，該條無規定者，可按本規定表3.1.1采用。項次類 別標準值（kN/m2）組合值系

13、數c頻遇值系數f準永久值系數g一酒吧間、展銷間二體操房、娛樂室三賓館、飯店建筑1宴會廳2廚房：中小型 大 型3洗衣房4貯藏室四電子計算機房1一般微機2網絡中心五電梯間機房六圖書館檔案的書庫和檔案1一般排列時2密集排列時七電話交換機房八多層停車庫的車道九醫院建筑注（1）本表所列各項活載適用于一般的使用條件，當使用荷載較大時，應按實際情況采用。（2）第五項活載應按電梯產品規格規定采用。（3）第八項活載只適用于停放轎車的車庫。（4）醫療建筑的活載按實際情況采用。（5）本表各項活載未包括隔墻自重。第3.1.2條 設計樓面梁、墻、柱及基礎時，民用建筑樓面均勻活載標準值的折減系數應按荷載規范第4.1.2條

14、規定。表3.1.1中的樓面活載標準值按下列規定乘以相應的折減系數。一、設計樓面梁時的折減系數1第一七項和第九項，當樓面梁的從屬面積超過50m2時取0.9。2第八項取0.8。二、設計墻、柱及基礎時的折減系數采用與其樓面梁相同的折減系數。第3.1.3條 工業建筑樓面活荷載的標準值及其系數，應按荷載規范第4.2.1第4.2.3條及附錄C采用。當設計樓面梁、墻、柱及基礎時，其樓面活載標準值的折減系數，按表3.1.3的規定采用。類 別折減系數備 注生產車間10kN/m210kN/m2折減后不少于4kN/m2倉 庫按實際情況定第3.1.4條 2，其組合值系數c=0.7，頻遇值系數f=0.6；準永久值系數g

15、 中國最龐大的資料庫下載第3.1.5條 作用在多層工業建筑的板面和次梁（肋）上的非承重隔墻荷載，可按等效均布荷載的確定方法，求得構件上的隔墻荷載增值標準值，為了簡便計算，可根據隔墻重量和樓面活載標準值，按表3.1.5確定隔墻荷載增值標準值，并應注意下列條件要求：一、任何情況下，布置在板面和次梁（肋）上的隔墻宜采用輕質隔墻；應盡量不采用重隔墻。二、適用于現澆板或具有良好整體作用的裝配整體式樓板。三、雙向板及無梁樓板等上的隔墻荷載增值標準值，應按等效原則另行計算。四、隔墻盡量布置在次梁（肋）上，或布置在距次梁（肋）中線左右1/5板跨范圍內（即避免在板跨中3/5的范圍內布置）隔墻荷載增值(kN/m2

16、)隔 墻 重 kN/m備注樓面活荷載(kN/m2)第3.1.6條 作用在多層工業建筑的主梁或框架梁上的非承重隔墻荷載可根據隔墻重量和作用位置，按等效原則計算確定其隔墻荷載增值標準值。對直接設置在主梁或框架梁上的隔墻荷載，可不考慮樓板的整體作用，全部由主梁或框架梁承受。第3.1.7條 用等效均布荷載進行計算時，仍可采用實際連續結構的計算簡圖。對于倉庫及活荷載的分布可能出現較大變化的樓層結構，應考慮荷載的不利布置影響，可以采用簡單方法，如對框架梁可將按滿載計算的跨中彎矩乘以考慮活載不利布置影響的內力增大系數1.11.2。第3.1.8條 高層建筑結構的活荷載在計算內力時，可不作最不利布置，按滿載計算

17、。第3.1.9條 居住建筑的非人防地下室頂板，若考慮作為地震時疏散用，其頂板活荷載應按倒塌荷載30kN/m2計算。2采用。第3.1.11條 平屋面兼作公共活動場所用途時，其屋面均布活荷載應根據使用性質類別，按相應的樓面均布活載采用，但不應小于2.5 kN/m2,組合值系數0.7，頻遇值系數0.6，準永久值系數按相應的樓面均布活荷載采用。第3.1.12條 作屋頂花園使用的平屋面2采用，其組合值系數0.7，頻遇值系數0.6，準永久值系數0.6。2,其組合值系數0.7，頻遇值系數0.6，準永久值系數0.6。第3.1.13條 當高層建筑的平屋面作為直升機停機坪時，其直升機平臺的活荷載應采用下列兩款中能

18、使平屋面產生最大內力的荷載。一、直升機總重量引起的局部荷載，按實際最大起飛重量決定的局部荷載標準值乘以動力系數1.4確定；當沒有機型技術資料時，局部荷載標準值及其作用面積可根據直升機類型按表3.1.13采用。直升機類型局部荷載標準值（kN）作用面積(m2)輕 型中 型重 型二、等效均布活載5kN/m2第3.1.14條 平屋面，雨蓬，屋頂游泳池等應考慮泄水孔有堵塞可能產生的積水重量，積水深 可按邊緣構件具體情況考慮。第3.1.15條 屋面、樓面活荷載，設備荷載及施工、檢修荷載等應在施工設計圖上注明。第3.1.16條 對屋面、樓面活荷載不同于設計規范規定值時，可按實際情況，進行調研或可靠依據后確定

19、。2的構件，宜在設計中適當留有余地。1.3.2.2施工和檢修荷載及欄桿水平荷載22采用。第3.1.19條 采用滑升模板工藝施工時的各種滑模裝置荷載，建議按下列參考數值采用。一、操作平臺荷載：2;2;2。二、操作平臺上施工荷載：施工人員、工具和存放材料：2;2;2;平臺上放置設備時，應按實際重量計算確定荷載。2（按模板面積）四、模板與混凝土的摩阻力：2;2。2考慮。第3.1.21條 附墻塔式起重機在建筑物的附著裝置所傳給結構的水平反力，應考慮非工作狀態時的最大風荷載及滿載起吊時的兩種情況。此時可視塔式起重機為懸臂連續梁，附著裝置為梁的支承點，按此計算圖式分別求出、取其較大值。2。2,作用于離地（

20、樓）面0.5m處。1.3.2.3其他荷載第3.1.24條 高層建筑的結構自重（單位面積），在方案或初步設計階段時，可按表3.1.24估算：結構類型墻體材料自 重（kN/m2）框 架輕質墻磚 墻框架剪力墻輕質墻磚 墻剪力墻混凝土第3.1.25條 外圍磚墻的重量一般宜按實際情況計算，為簡化計算，可將無洞口磚墻（包括內外粉刷）的重量乘以洞口折減系數，對于民用建筑，取用0.65;對于一般廠房，取用0.7；對于倉庫，取用0.85。1.3.3 高層建筑的風荷載第3.2.1條 垂直于多層和高層建筑表面上的風荷載標準值，當計算主要承重結構時，應按下式計算z高度z處的風振系數； s風荷載體型系數z風壓高度變化系

21、數 W0基本風壓值（kN/m2）當計算圍護結構時應按下式計算 (3.2.1-2)式中gz陣風系數gz 離地面高度m地面粗糙度類別ABCD5101520304050606708090100150200250300350400450基本風壓值W02。基本風壓是以當地比較空曠平坦地面上離地10m高統計所得的。50年一遇10分平均最大風速U0（m/s）為標準，按W0=1/2 U02確定風壓；為空氣密度（t/m3）,可按荷載規范附錄D第D.2.2條確定。對風荷載敏感的結構，基本風壓W0可適當提高。風荷載的組合值系數，頻遇值系數和準永久值系數分別取 第3.2.2條 風壓高度變化系數z，應按地面粗糙度類別按

22、表3.2.2確定，地面粗糙度分為A、B、C、D四類。A類指近海海面、海島、海岸、湖岸及沙漠地區。B類指田野、鄉村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮和城市郊區。C類指有密集建筑群的城市市區。D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區。風壓高度變化系數z離地面或海平面高度m地面粗糙度類別ABCD510152030405060708090100150200250300350400450第3.2.3條 高層建筑的風載體型系數s與建筑的體型，平面尺寸等有關，可按下列規定采用一、園形和橢園形平面建筑，風載體型系數取0.8。二、正多邊形及截角三角形平面風荷載體型系數s由下式計算 ）式中多邊形的邊數三、高寬比H/

23、B不大于4的矩形，方形、十字形平面建筑風荷載體型系數為1.3。1V型、Y型、弧型、雙十字形、井字形平面建筑2L型、槽型和高寬比H/B大于4的十字形平面建筑3高寬比H/B大于4，長寬比L/B不大于1.5的矩形，鼓形平面建筑。五、迎風面積可取垂直于風向的最大投影面積。六、在需要更細致進行風荷載計算的情況下，風荷載體型系數可按高規附錄A采用；或由風洞試驗確定。在較密集的高層建筑群體，其風荷載體型系數，必須由風洞試驗的實測數據來確定。第3.2.4條 驗算圍護構件、水平懸挑構件及其連接件時，可采用下列局部風荷載體型系數一、對墻面s取-1.0；及s二、對墻角及墻附近屋面（作用在寬度為1/6的山墻寬的帶條上

24、）s三、對檐口、雨蓬、遮陽板、陽臺上的上浮力s第3.2.5條 對于高度大于30m，且高寬比大于1.5的高層建筑，應采用風振系數來考慮風壓脈動的影響，其在Z高度處的風振系數z可按下式計算）振型系數，可由結構動力學計算得出，計算時可僅考慮第一振型的影響。當剪力墻和框架均起主要作用時也可近似按表3.2.5取用。Z/H第3.2.6條 高層建筑的脈動增大系數可根據地面粗糙度和值按表3.2.6確定。脈動增大系數地面粗糙度類別A類B類C類D類7第3.2.7條 高層建筑的脈動影響系數，若外形、質量沿高度比較均勻，可根據H/B和地面粗糙度確定，見表3.2.7。高層建筑的脈動影響系數H/B粗糙度類別房屋總高度H（

25、m）3050100150200250300350ABCDABCDABCDABCDABCDABCD表3.2.8條 多層和高層鋼筋砼房屋的基本自振周期T1（用于風振計算）可按下列公式計算：一、鋼筋混凝土框架（包括框架剪力墻）結構）二、鋼筋混凝土剪力墻（包括筒中筒剪力墻）結構 (3.2.8-2)式中H房屋總高度m；B房屋寬度m基本自振周期T1，也可根據實測資料的經驗公式，按下列公式采用：框架結構：T1）n框架剪力墻和框架核心筒結構T1）n剪力墻和筒中筒結構 T1式中n結構層數1.3.4 高層建筑的地震作用1.3.4.1 水平地震作用計算） (3.3.5-1) (3.3.5-2) (3.3.5-3)式

26、中結構總水平地震作用標準值； 相應于結構基本自振周期的水平地震影響系數值，應按本節第3.3.4條確定，多層砌體房屋、底部框架和多層內框架磚房，宜取水平地震影響系數最大值； 結構等效總重力荷載，單質點應取總重力荷載代表值，多質點可取總重力荷載代表值的85%； 質點的水平地震作用標準值； 、分別為集中于質點、的重力荷載代表值，應按本節第3.3.3條確定； 、分別為質點、的計算高度； 頂部附加地震作用系數，多層鋼筋混凝土和鋼結構房屋可按表3.3.5采用，多層內框架磚房可采用0.2，其他房屋可采用0.0; 頂部附加水平地震作用。頂部附加地震作用系數111 注：T1為結構基本自振周期。第3.3.6條 突

27、出屋面的樓梯間、電梯間、水箱間等小塔樓的高層建筑結構采用底部剪力法計算時，突出屋面的小塔樓可作為一個質點參加計算；所計算求得的小塔樓水平地震作用應增大，增大系數，可按表3.3.6采用。結構自振周期T1（s）Kn/k表中小塔樓（第n層）的側向剛度和重力荷載設計值；K、G主體結構的層側向剛度和重力荷載設計值，可取各層的平均值。 中國最龐大的資料庫下載側向剛度K可由層剪力除以層間位移計算。增大后的小塔樓地震作用用于設計突出屋面的小塔樓自身以及與小塔樓直接連接的主體結構構件，不應往下傳遞。第3.3.7條 結構抗震計算，一般情況下可不考慮地基與結構相互作用的影響；、類場地上，采用箱基和剛性較好的筏基的鋼

28、筋混凝土高層建筑，若考慮地基與結構相互作用的影響，按剛性地基假定分析的水平地震作用，可根據結構和場地的不同，折減1020%，其層間變形可按折減后的樓層剪力計算。1.3.4.2豎向地震作用計算第3.3.8條 9度時的高層建筑，其豎向地震作用標準值應按下列公式確定（圖3.3.8）；樓層的豎向地震作用效應可按各構件承受的重力荷載代表值的比例分配，并宜乘以增大系數1.5。） (3.3.8-2)式中結構總豎向地震作用標準值； 質點的豎向地震作用標準值； 豎向地震影響系數的最大值，可取水平地震影響系數最大值的65%； 結構等效總重力荷載，可取其重力荷載代表值的75%。第3.3.9條 平板型網架屋蓋和跨度大

29、于24m屋架的豎向地震作用標準值，宜取其重力荷載代表值和豎向地震作用系數的乘積；豎向地震作用系數可按表3.3.9采用。結構類型烈度場 地 類 別、平板型網架、鋼屋架8可不計算(0.10)0.08(0.12)0.10(0.15)9鋼筋混凝土屋架80.10(0.15)0.13(0.19)0.13(0.19)9注：括號中數值分別用于設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區。第3.3.10條 長懸臂和其他大跨度結構的豎向地震作用標準值，8度和9度可分別取該結構、構件重力荷載代表值的10%和20%，設計基本地震加速度為0.30g時，可取該結構、構件重力荷載代表值的15%。1.3.4.3結構自振周

30、期第3.3.11條 對于質量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結構，框架剪力墻結構和剪力墻結構，當采用底部剪力法時，結構的基本自振周期T1(s)可按下式近似計算： (3.3.11)式中計算結構基本自振周期的結構頂點假想位移(m)，即假想把集中在各層樓面處的重力荷載代表值G：作為水平荷載而算得的結構頂點位移。結構基本自振周期考慮非承重磚墻的折減系數 框架采用三維空間結構計算軟件算得的結構自振周期時，也應考慮非承重磚墻對各自振周期的影響。結構基本自振周期也可采用根據實測資料考慮地震影響的經驗公式。1.3.5 高層建筑的其它作用1.3.6 高層建筑的作用效應組合第3.4.1條 多層建筑和高層建筑結構構件

31、的承載能力極限狀態，應采用荷載效應和地震作用效應的組合進行設計，并采用下列設計表達式非抗震設計 ） 抗震設計 (3.4.1-2)式中重要性系數，對安全等級為一級或設計工作壽命為100年及以上的結構構件，不應小于1.1;對安全等級二級或設計工作壽命為50年的結構構件，不應小于1.0；對安全等級三級或設計工作壽命為5年及以下的結構構件，不應小于0.9。結構構件的安全等級，應按附錄七采用。S荷載效應組合設計值，或地震作用的組合設計值。R結構構件的承載力設計值，按非抗震設計和抗震設計的兩種情況分別采用。承載力抗震調整系數，除另有規定外，應按表3.4.2采用。第3.4.2條 考慮地震作用組合的砌體和鋼筋

32、混凝土結構構件，其承載力抗震調整系數應按表3.4.2采用。承載力抗震調整系數材料結構構件受力狀態鋼柱、梁支撐節點板件、連接螺栓連接焊縫砌體兩端均有構造柱、芯柱的抗震墻其他抗震墻受剪受剪混凝土梁抗震墻各類構件受彎偏壓偏壓偏壓受剪、偏拉當僅計算豎向地震作用時，各類結構構件承載力抗震調整系數均宜采用1.0。第3.4.3條 非抗震設計時，荷載效應組合的設計值S應按下列公式確定：一、應從下列組合值中取最不利值確定：1由可變荷載效應控制的組合： (3.4.3-1)式中永久荷載的分項系數。第i個可變荷載的分項系數。按永久荷載標準值Gk計算的荷載效應值；按可變荷載標準值Qik計算的荷載效應值，其中SQik為諸

33、可變荷載效應中最大者；可變荷載Q1的組合值系數，分別按各章的規定采用；n參與組合的可變荷載數。注：當對SQik無法明顯判斷其效應設計值為諸可變荷載效應設計值中最大者，可輪次以各可變荷載效應為SQik，選其中最不利的荷載效應組合。2由永久荷載效應控制的組合： (3.4.3-2)注：當考慮以豎向的永久荷載效應控制的組合時，參與組合的可變荷載容許僅限于豎向荷載。二、對于一般排架、框架結構，可采用簡化規則，按下列組合值中取最不利值確定：1由可變荷載效應控制的組合： (3.4.3-3) (3.4.3-4)）式采用。第3.4.4條 非抗震設計時，荷載分項系數按下列規定采用。進行承載力計算時：一、永久荷載的

34、分項系數：1當其效應對結構不利時 對由可變荷載效應控制的組合，取1.2； 對由永久荷載效應控制的組合 取1.35;2當其效應對結構有利時。一般情況下取1.0; 對結構的傾覆，滑移或漂浮驗算，取0.9。二、可變荷載的分項系數：一般情況下取1.4。對標準值大于4kN/m2的工業房屋樓面結構的活荷載取1.3。三、風荷載為可變荷載，分項系數為1.4。第3.4.5條 非抗震進行位移計算時，式3.3.4中的各分項系數均取1.0。無地震作用的效應組合時，風荷載組合值系數應取1.0。第3.4.6條 抗震設計時，考慮荷載效應與地震作用效應的基本組合應按下列公式計算： (3.4.6)式中S結構構件內力組合的設計值

35、，包括組合的彎矩、軸向力和剪力設計值；重力荷載分項系數，一般情況應采用1.2，當重力荷載效應對構件承載能力有利時，不應大于1.0。、分別為水平、豎向地震作用分項系數，應按表3.4.7采用；風荷載分項系數，應采用1.4；重力荷載代表值的效應，有吊車時，尚應包括懸吊物重力標準值的效應；水平地震作用標準值的效應，尚應乘以相應的增大系數或調整系數；豎向地震作用標準值的效應，尚應乘以相應的增大系數或調整系數；風荷載標準值的效應；風荷載組合值系數，一般結構取0.0，風荷載起控制作用的高層建筑應采用0.2。第3.4.7條 抗震設計時，考慮荷載效應和地震作用效應的分項系數按下列規定采用。進行承載力計算時：地震

36、作用僅計算水平地震作用僅計算豎向地震作用同時計算水平與豎向地震作用進行位移計算時，全部分項系數取1.0。第3.4.8條 地基基礎設計時，對荷載效應組合、荷載分項系數，尚應符合下列規定：一、按地基承載力確定基礎底面積及埋深時，傳至基礎底面上的荷載應按基本組合，土體自重按實際的重力密度計算，其分項系數為1.0。二、計算地基變形時，傳至基礎底面上的荷載應按長期效應組合，不應計入風荷載和地震作用。三、計算擋土墻的壓力，地基穩定及滑坡推力時，荷載應按基本組合，但其荷載分項系數均為1.0。第3.4.9條 對于抗傾覆和滑移有利的永久荷載，其分項系數取0.8。 當活荷載的存在對結構有利時（例如對于抗傾覆驗算中

37、，抗力部分的活荷載），其活荷載的分項系數應取為零，即不考慮活荷載的作用。1.4 高層建筑的結構體系1.3.1 框架結構1.3.2 剪力墻結構1.3.3 框架-剪力墻結構1.3.4 筒體結構1.5 框架結構的方案設計1.6 剪力墻結構的方案設計1.7 框架-剪力墻結構的方案設計1.8 筒體結構的方案設計表2 建設部系統國有建筑企業19841995年10層以上竣工建筑結構比重（%）年 份19841986199119931995混凝土結構91.795.794.791.187.3鋼結構及鋼混結構1.11.32.53.96.1砌體結構3.02.73.86.5其他1.100.71.20.12.4 高層鋼結

38、構方案設計基本原則和方法高層建筑鋼結構設計中，結構工程師應與建筑師緊密配合，要考慮建筑特點、功能、荷載性質、材料供應、制作安裝等多種因素，擇優選取利于抗震、抗風又經濟合理的結構體系和平立面布置。常用的高層建筑鋼結構體系有框架體系、雙重抗側體系（鋼框架支撐或剪力墻板體系、鋼框架混凝土剪力墻體系、鋼管混凝土框架剪力墻體系、鋼框架混凝土核心筒體系）、筒體體系（框筒體系、筒中筒體系、桁架筒體系、框筒束體系）和巨型框架體系。無論采用什么結構體系，具體設計中都應使結構具有明確的計算簡圖、合理的傳力途徑、多道抗震防線，力求形成立體構件或盡量使結構能趨向于實現總體屈服機制。結構布置和設計中應盡量使結構具有以下

39、幾方面的特點，或注意考慮到以下一些原則。 使結構構件能形成立體化，在豎向構件布置時，盡量使由墻或密柱與深梁能組成筒體或巨型柱，使結構單元形成不同力學特性的立體構件，構成在任何方向都具有較大的剛度與抵抗力矩的能力。 使柱或巨型柱周邊布置，將柱沿平面周邊設置使結構整體具有更大的抗側和抗扭剛度。 使結構支撐化。在框筒結構體系中由于水平力作用下存在固有的剪力滯后效應，當功能需要加大柱間距時剪力滯后效應更易削弱結構的抗側剛度，影響水平承載力，因此在框筒中增設支撐能強化框筒；當房屋四角有巨柱采用支撐使其形成立體支撐體系更有利于抵抗各向力，發揮其材料潛力。（4）園錐形能減小風載體型系數和增大抗側抗扭剛度,特

40、別在非地震區由風荷載起控制作用的高層建筑，采用園錐體型能節約材料經濟性好。（5）選用高強、輕質材料，有條件時設置安裝傳感器、質量驅動裝置等減振設置使其動力反應智能化。（6）應積極探討將目前的整體結構分析、單個構件設計向整體結構分析、整體結構構件設計方向發展考慮，使各構件的承載力可靠度盡量一致。（7）用增大結構阻尼方法以減小結構加速度；用合理的幾何平、剖面圖形合理的墻板及構件連接方法來減小側向位移，而不要隨意采用加大柱截面的方法來提高抗側抗彎剛度。實踐證明外柱布置遠離平面重心或芯筒，或使外柱沿建筑物全高向內全高度傾斜等方法均能有效地減小側向位移值，用增加主梁的線剛度EI/L在框架中也能起到減少側

41、向位移的作用；而采用加大柱截面的方法來提高框架抗側剛度其效果將很小且不經濟。一般框架剛度通常取決于大梁剛度而不是柱的剛度，因為一般跨度和層高的建筑中柱的剛度比梁剛度已大很多。（8）在結構的平面與剖面設計中應盡量避免出現不規則體型。建筑的開間進深應盡量統一，框筒、墻、支撐的布置盡量對稱。常用的框筒結構中為充分發揮框筒作用應嚴格控制房屋的高寬比，且內筒邊長不宜小于相應外筒邊長的1/3，框筒柱跨不宜大于層高，框筒裙梁高度不宜小于800mm，框筒結構為矩形平面時其長寬比不宜大于1.5:1，否則應改用框筒束體系。筒的墻面開洞面積宜小于50%墻面積，內外筒之間的間距一般可取102倍。一般還應該根據具體情況

42、選用支撐，型鋼混凝土墻板、豎縫鋼筋混凝土墻板或鋼板剪力墻等作為主要抗側構件。注意應使支撐、剪力墻能沿高度豎向一致連續布置。邊柱外柱應盡量使其參與結構整體抗彎以增加整個結構的抗側剛度和承載力。在抗震設計中應注意使結構形式強節點弱桿件、強豎弱平、強壓弱拉。柱的超載必須避免，屈服應控制在梁和支撐上，要多道傳力途徑，多道設防，適當增多結構的超靜定次數。要避免水平剛度產生偏心和豎向剛度、強度的突變。節點連接應剛強。高層建筑鋼結構的結構類型主要有以下三種：1. 鋼結構2. 鋼-混凝土結構3. 鋼管混凝土結構高層建筑鋼結構的結構體系主要有以下幾種：一、 框架體系二、 雙重抗側力體系1. 鋼框架-支撐（剪力墻

43、板）體系2. 鋼框架-混凝土剪力墻體系3. 鋼框架-混凝土核心筒體系三、 筒體體系1. 框-筒體系2. 桁架筒體系3. 筒中筒體系4. 束筒體系鋼結構和有混凝土剪力墻的鋼結構高層建筑的適用高度（m）表1.0.2結構種類結構體系非抗震設防抗震設防烈度6、789鋼結構框架框架-支撐（剪力墻板）各類筒體1102603601102203009020026070140180有混凝土剪力墻的鋼結構鋼框架-混凝土剪力墻鋼框架-混凝土核心筒2202201801801001007070鋼框筒-混凝土核心筒22018015070高寬比的限值表3.1.5結構種類結構體系非抗震設防抗震設防烈度6、789鋼結構框架框架

44、-支撐（剪力墻板）各類筒體566.5566455345有混凝土剪力墻的鋼結構鋼框架-混凝土剪力墻鋼框架-混凝土核心筒55554444鋼框筒-混凝土核心筒65545. 框架-支撐體系6. 帶伸臂7. 外筒鋼筋混凝土結構抗側剛度大，防火性能較好，造價低，也符合現行規范關于適用高度的規定。但同時鋼筋混凝土結構延性差，自重大，施工周期長，結構所占面積大等，限制了在超高層建筑中的運用；鋼結構抗震性能好，自重輕，施工周期短，結構所占面積小等，因此在8抗震設防的北京等地區超高層建筑中比重較大。但相對鋼筋混凝土結構，鋼結構抗側剛度小，防火性能較差，造價較高。鋼-混凝土結構則具有上述兩種結構的優點：抗側剛度大于

45、鋼結構，用鋼量小，造價介于鋼結構和鋼筋混凝土結構之間，施工速度比鋼筋混凝土結構快，結構面積小于鋼筋混凝土結構，并能發揮鋼管混凝土柱的強度和剛度作用。我國已建和在建的29項鋼結構和鋼-混凝土結構中，2/3的工程及5棟最高的建筑都是鋼-混凝土結構。但鋼-混凝土結構也存在不少問題：兩種不同結構材料的變形不協調。表現在豎向荷載下鋼筋混凝土內筒和外鋼框架變形差異過大，嚴重的會導致基礎的不均勻沉降，混凝土的徐變更加重了這種現象。在地震作用下，由于兩種材料抗側剛度的過大差異，使得鋼框架和鋼筋混凝土內筒水平側移嚴重不一致；當結構進入彈塑性階段，內筒產生裂縫，抗側剛度將大幅降低，使得鋼框架會承擔更多的水平地震剪

46、力和傾覆力矩。國外一些資料表明鋼梁和混凝土節點破壞較多。此外，關于地震作用、風載的計算，對結構層間位移、特別是罕遇地震下結構彈塑性位移的限值，關于建筑結構的適宜高度和高寬比特別是核心筒部分的高寬比等問題，現行混凝土高規及鋼結構高規都沒有涉及此規定（有上海地方規程上海市超高層鋼-混凝土混合結構設計規程可供參考筆者注）。這些都是需要我們分析研究并加以解決的。總之，鋼-混凝土結構理論問題有待進一步研究和系統化，抗震性能有待改進，工程設計有待完善。可以相信，經過大家的共同努力，鋼-混凝土結構將會有廣闊的應用前景。一、框架體系框架結構的抗側力體系由梁柱組成，其優點是結構平面布置靈活，可以提供較大的使用空

47、間。鋼結構框架具有較好的延性，根據高層鋼結構規程，其建筑高度可達，對于20層以下的辦公樓、酒店、商場、公寓住宅等公共建筑，具有很好的適應性。1. 受力及變形特點框架底部柱M、N、V最大，往上逐漸減小，底部柱小偏壓，頂部幾層則為大偏壓；梁各層M、V較為均勻。側移分梁柱彎曲變形產生的位移(底層層間變形最大，向上逐漸減小，剪切型變形，為主)和柱軸向變形產生的位移(彎曲型變形)兩部分。抗側力剛度小。2. 工程實例北京長富宮中心：酒店建筑。地下2層、地上25層。地上結構高度91.0m，標準層層高3.3m。建筑平面為25.8mX48m的矩形，見圖1。主要柱網尺寸為8mX9.8m，按88抗震設防。方案階段曾

48、進形兩種結構方案的比較，主要比較結果如下：全鋼框架結構體系：結構基本周期為3.6s，地震作用小，構造簡單，便于施工；地震作用最大層間位移較大，為1/340。框架-支撐結構體系：結構基本周期為2.4s，地震作用大，構造較復雜，施工較繁；地震作用最大層間位移小，為1/1400。綜合考慮，最后采用全鋼框架結構體系。二層以下和地下室為鋼骨混凝土結構。梁板體系為壓型鋼板上澆筑混凝土板。外墻采用帶面磚的預制混凝土掛板。主要構件截面尺寸如下：框架柱采用焊接箱形截面柱，自下而上柱截面尺寸均為450mmX450mm等截面柱，箱形柱鋼板厚度自下而上為42mm19mm。框架梁為焊接H型鋼，梁高650mm，寬200m

49、m250mm，翼緣板厚度自下而上為32mm19mm，腹板厚度為12mm，多數為變截面梁，支座段翼緣寬度和厚度大于中間段。次梁采用軋制H型鋼。鋼骨混凝土梁截面為500mmX950mm及500mmX1100mm，鋼骨梁為截面高度650mm及850mm的工字形截面。鋼骨混凝土柱截面為1200mmX120mm及850mmX850mm，其鋼骨截面為450mmX450mm 即同上部鋼柱截面。壓型鋼板厚1.2mm，板跨小于3m，板下不設臨時支撐，但在鋼梁上焊栓釘。外墻板200mm厚。結構鋼材采用日本鋼材，柱及主梁為SM50A，次梁、壓型鋼板為SS41，高強螺栓為F10T。主要構造措施：框架梁與框架柱采用常用

50、的栓焊法。主次之梁間采用高強度螺栓的鉸接相連法。地下室鋼筋混凝土梁與鋼骨混凝土柱的連接，是在鋼骨混凝土柱上焊一段長2m的工字形截面短梁段，該梁段焊栓釘，然后將鋼筋混凝土梁的縱向鋼筋錨入鋼骨混凝土柱內。外墻板僅與上下端的現澆板及鋼梁連接，不與柱相連，見圖2。北京某醫院門急診病房大樓：mmm為主，遠大于一般醫院工程柱網，4層以上根據內中庭需要隔層抽空較多樓板；而該醫院屬三級甲等醫院，工程抗震類別為乙類，故地震作用按8度計算，抗震構造按9度考慮。初步設計在門急診病房樓上部結構選型設計進行了兩種不同結構方案的技術經濟比較，方案一為鋼框架結構體系為提高抗震性能和整體剛度，在結構四角增設部分支撐。樓板采用

51、以壓形鋼板為底模的現澆鋼筋混凝土樓板結構形式，板厚為80。方案二則為鋼骨砼框架-剪力墻結構。樓蓋體系為有粘結預應力寬扁梁板體系。方案二采用鋼骨混凝土結構雖然可行，但為了滿足建筑使用功能的要求剪力墻布置不對稱，導致建筑剛度偏心過大，結構在地震作用下會產生扭轉，對結構抗震不利；另外在梁柱交接處梁筋布置困難，施加預應力筋須在鋼骨上開孔，造成節點施工難度大，質量難以保證。與混凝土相比，鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強度和延性都很高，不僅能減弱地震反應，而且屬于較理想的彈塑性材料，使鋼結構具有抵抗強烈地震的變形能力。另外鋼結構的結構自重較低，使地震對結構所產生的地震作用大為減小，從而使結構獲得了良好的抗震性能，

52、同時由于基底反力較低，使基礎造價也降低了。鋼結構還有可以有效減小建筑中結構所占面積和施工周期較短的優點，在投資增加不多的情況下我們選擇方案一鋼結構方案為最終結構方案。總重量（t）周期(s)T1=s, T2=2.200s, T3位移(mm)X向地震作用下總位移D， D/H75.04，1/612最大層間位移，/h，1/376Y向地震作用下總位移D， D/H，1/538最大層間位移，/h，1/332位移(mm)X向風栽作用下總位移D，D/H，1/5624最大層間位移，/h，1/2502Y向風栽作用下總位移D， D/H，1/2056最大層間位移，/h，1/772傾覆彎矩(kN.m)X、Y向地震作用450610.44，基底剪力(kN)X、Y向地震作用，剪壓比X、Y向地震作用2.52%，2.53%