高层建筑常用结构体系有哪些？有何特点？

　目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。　　高层建筑结构体系设计特点分别是：　　(一)水平力是设计主要因素　　在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。　　(二)侧移成为控指标　　与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。　　另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：　　1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。　　2.使居住人员感到不适或惊慌。　　3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。　　4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。　　(三)抗震设计要求更高　　有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。　　(四)减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要　　高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这在软弱土层有突出的经济效益。　　地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。　　(五)轴向变形不容忽视　　采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。　　(六)概念设计与理论计算同样重要　　抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

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高层建筑常用结构体系有框架，靠梁柱承重，内部空间灵活，合理建筑层数为6-15层，10层**经济；框架剪力墙，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，结构刚性结构抗震性能差，剪力墙结构整体性强，抗侧移刚度大，抗震性能好一般适用于高度小于150米的高层建筑（7度抗震设防区）框支剪力墙，底层框架，上部为剪力墙的结构体系，一般多用于下部要求大开间，上部住宅、酒店且房间内不能出现角柱的综合高层建筑框筒，即框架筒体结构，由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于130（180）米以下高层建筑，筒体，由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称为筒体（由密柱框架组成的筒体称为框筒；由剪力墙组成的筒体称为薄壁筒）。一般适用于它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大30-50层高层建筑，筒中筒，多筒，筒束，由筒体发展而来的更复杂的，承载力更强，抗侧移刚度更好的结构体系，可适用于百层以上的超高层建筑。

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高层建筑有以下结构体系:1.框架结构2.剪力墙结构3.框架-剪力墙结构4.框架-筒体结构5.框筒结构6.筒中筒结构7.多筒结构8.悬挂结构9.巨形框架结构10.巨形桁架结构11.刚性横梁或刚性桁架结构。框架结构的优缺点如下:优点1.空间大2.延性好3.造价稍低。缺点1.承载力低2.刚度小（柔性结构）3.侧移大4.非结构构件破坏重，维修费用高5.次生内里复杂6.缺少二道防线7.震区建筑物≥8层时不应采用8.P-△效应显著。需要指出的是，在框架结构的缺点中，致命的缺点是缺少二道防线，这将显著降低结构抗震能力。故结构选型时，应多加注意。剪力墙结构的优点是抗侧移刚度大、变形小，因而非结构构件损坏少，断水、断电、火灾等次生灾害小。结构次生内力、P-△效应不显著，弹塑性稳定性等问题不突出。经合理设计并采取适当构件措施，延性可满足规范要求，地震时墙体即使严重开裂、强度衰减，其承载能力也很少降低到承重所需要的临界承载力以下，故抗震能力强、震害较轻，只有极个别的倒塌。 缺点是平面布置不够灵活，大房间受到限制，结构自重大，刚度大，周期短，所受地震力大，可采用调整刚度的方法减少以上缺点。框架-剪力墙结构优点1.侧移小（同框架比）2.减轻节点负担3.增加超静定次数4.保证塑性铰均匀发展5.层间侧移趋于均匀6.框架部分各层层剪力趋于均匀。缺点是水平方向刚度不均匀。筒体结构的优点1.承载力高2.空间刚度大3.抗震抗风性能好4.适用于20层以上，层数较多的高层建筑。缺点1.计算量大，必须机算2.计算复杂3.施工难度大

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高层建筑常用结构体系有框架，靠梁柱承重，内部空间灵活，合理建筑层数为6-15层，10层**经济；框架剪力墙，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，结构刚性结构抗震性能差，剪力墙结构整体性强，抗侧移刚度大，抗震性能好一般适用于高度小于150米的高层建筑（7度抗震设防区）框支剪力墙，底层框架，上部为剪力墙的结构体系，一般多用于下部要求大开间，上部住宅、酒店且房间内不能出现角柱的综合高层建筑框筒，即框架筒体结构，由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于130（180）米以下高层建筑，筒体，由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成，在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件称为筒体（由密柱框架组成的筒体称为框筒；由剪力墙组成的筒体称为薄壁筒）。一般适用于它适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大30-50层高层建筑，筒中筒，多筒，筒束，由筒体发展而来的更复杂的，承载力更强，抗侧移刚度更好的结构体系，可适用于百层以上的超高层建筑。

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高层建筑有以下几种结构形式：框架结构：多梁柱组成，空间灵活，但抗风、抗震能力弱，多用于公共建筑，且大多为多层建筑高层，超高层建筑中并不常见。剪力墙结构体系：钢筋混泥土剪力墙结构是指用钢筋混泥土墙板来承受竖向荷载和水平荷载的空间结构，墙体亦同时作为维护和分隔构件，由于墙板街面惯性矩比较大，整体性能好，因此剪力墙体系的侧向刚度很大，能够承受相当大的水平荷载，剪力墙结构体系抗侧力能力强，变形小，抗震能力好。框架-剪力墙结构：框架-剪力墙是一种在框架结构中适当位置布置适当的剪力墙形成的结构体系，各种框架和各片剪力墙是抗侧力构件，在竖向荷载下两者承担各自传递范围内的楼面荷载。

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