多高层结构有哪些结构形式?多高层建筑结构体系的分类？

多高层建筑结构体系的分类：　　多高层房屋结构体系包括水平结构体系（楼、屋盖系统）和竖向结构体系（墙、柱）。其中水平结构体系中的楼（屋）盖结构承受并传递竖向荷载给竖向构件。并作为刚性楼盖利用其平面内的无限刚度协调各抗侧构件的变形和位移；竖向构件承受并传递竖向荷载。竖向结构体系的墙、柱与水平结构体系中的梁板共同组成房屋的抗侧空间结构，共同抵抗侧向力作用。多高层建筑的结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框支剪力墙结构，高层建筑结构体系中还有筒体结构（包括框架—核心筒结构、筒中筒结构）以及其他复杂高层结构形式，如带转换层高层建筑结构形式，多塔结构形式，另外还有型钢—混凝土构件组合的混合结构形式等。下面就常见的几种结构体系作一些阐述。　　1. 框架结构体系　　框架结构体系由框架梁、柱、板等主要构件组成。按照框架布置方向的不同，框架结构体系可分为横向布置、纵向布置和双向布置三种框架结构形式。横向框架布置形式是20世纪90 年代以前常用的一种框架布置形式。由于当时的条件限制，内力分析主要是采用手算方式进行，计算机辅助设计只能进行简单的平面框架内力分析，所以房屋建筑往往布置为横向框架、纵向联系梁的结构形式，其特点是横向框架承担竖向荷载和平行于房屋横向的水平荷载。纵向框架布置形式也是一种平面框架类型，其特点是纵向框架承担竖向荷载和沿纵向水平荷载作用，而横向通过联系梁将竖向荷载传递到框架柱，同时联系梁与框架立柱形成横向框架并承担沿横向的水平力作用。在有抗震要求的房屋设计中，要求框架必须纵横向布置，形成双向框架结构形式，以抵抗水平荷载及地震作用，双向框架作用结构布置形式具有较强的空间整体性，可以承受各个方向的侧向力，与纵、横向布置的单向框架比较，具有较好的抗震性能。框架结构的特点是柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间。延性较好，但横向侧移刚度小，水平位移大。比较适用于大空间的多层及层数较少的高层建筑。框架结构的变形特征为剪切型。　　2. 剪力墙结构体系　　剪力墙结构体系是指竖向承重结构由剪力墙组成的一种房屋结构体系。剪力墙的主要作用除承受并传递竖向荷载作用外，还承担平行于墙体平面的水平剪力。《建筑抗震设计规范》GB 50011—2001 把剪力墙称为抗震墙。剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露构件，可以不影响房屋的使用功能。缺点是不能提供大空间房屋，结构延性较差。剪力墙结构适用范围较大，从十几层到几十层都很常见，由于剪力墙结构能承受更大的竖向力和水平力作用，横向刚度大，因此比框架更适合用于高层建筑的结构体系布置中。由于剪力墙结构提供的房屋空间一般较小，所以比较适合用于宾馆、住宅等建筑类型。当在下部一层或几层需要更大空间时，往往在下部取消部分剪力墙，形成框支剪力墙结构。剪力墙结构的变形特征是弯曲型。　　3. 框架－剪力墙结构体系　　框架－剪力墙结构体系是指由框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的多（高）层房屋结构体系。系由于框架的主要特点是能获得大空间房屋，房间布置灵活，而其主要弱点是侧向刚度小，侧移大。而剪力墙结构侧向刚度大，侧移小，但不能提供灵活的大空间房屋。框架－剪力墙结构体系则充分发挥他们各自的特点，既能获得大空间的灵活空间，又具有较强的侧向刚度。所以这种结构形式在房屋设计中比较常用。在框架－剪力墙结构体系中，框架往往只承受并传递竖向荷载，而水平荷载及地震作用主要由剪力墙承担。一般情况下，剪力墙可承受70%～90%的水平荷载作用。剪力墙在建筑平面上的布置，应按均匀、分散、对称周边的原则考虑，并宜沿纵横两个方向布置。剪力墙宜布置在建筑物的周边附近，恒载较大处及建筑平面变化处和楼梯间和电梯的周围；剪力墙宜贯穿建筑物的全高，宜避免刚度突变；剪力墙开洞时，洞口宜上下对齐。建筑物纵（横）向区段较长时，纵（横）向剪力墙不宜集中布置在端开间，不宜在变形缝两侧同时设置剪力墙。框架－剪力墙的变形特征弯剪型。　　4. 筒体结构体系筒体结构　　主要包括框架－核心筒结构与筒中筒结构。框架核心筒结构由实体核心筒和外框架构成。一般将楼电梯间及一些服务用房集中在核心筒内；其他需要较大空间的办公用房、商业用房等布置在外框架部分。核心筒实体是由两个方向的剪力墙构成的封闭的空间结构，它具有很好的整体性与抗侧刚度，其水平截面为单孔或多孔的箱形截面。它既可以承担竖向荷载，又可以承担任意方向的水平侧向力作用。由于核心筒在高层建筑中往往布置在平面的中心部位，而在其四周布置功能空间，核心筒也因此而得名。结构筒中筒结构是由实体的内筒与空腹的外筒组成，空腹外筒是由布置在建筑物四围的密集立柱与高跨比很大的横向窗间梁所构成的一个多孔筒体。筒中筒结构体系具有更大的整体性和抗侧刚度，因此适用于高度很大的建筑。除上述两种筒体结构形式外，还有多重筒结构、成束筒结构等。筒体为适应各种建筑功能的要求，还可以与框架或剪力墙相结合，形成各自独特的结构方案。　　5. 混合结构体系　　混合结构体系是由多种不同材料构件组成的结构体系。如：钢管混凝土构件和型钢混凝土构件等。由于不同材料制成的构件有不同的特征，并且各自有其明显的优点，采用混合结构的目的就是通过对各种材料构件的优化组合，来充分发挥各种材料及构件的优越性能。钢管混凝土构件是有效利用混凝土的约束强度，在三向约束下，混凝土的抗压强度比单向抗压强度可提高几倍。利用这一特点而组合的钢管混凝土**适合用于以受压为主的轴心受压及小偏心受压柱及其他受压构件。型钢混凝土构件是在混凝土中主要配置型钢的构件。一般也配置一些构造钢筋及辅助 受力钢筋。它可以制作成柱、梁、剪力墙、筒体等竖向传力构件。型钢混凝土的特点是强度高、刚度大、截面小、延性好、防火性能好。建筑师常常将其与钢结构混合使用来建设超高层建筑。即下部采用型钢混凝土构件，上部为钢结构，以增大建筑的刚度，减少水平荷载作用下的侧移。型钢混凝土结构还可以与钢筋混凝土结构混合使用。

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高层和超高层建筑的主要结构形式有框架结构，框剪结构，钢结构，筒体结构，剪力墙结构。框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成，构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。框架结构的房屋墙体不承重，仅起到围护和分隔作用，一般用预制的加气混凝土、膨胀珍珠岩、空心砖或多孔砖、浮石、蛭石、陶粒等轻质板材砌筑或装配而成。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，多用于写字楼建筑。

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　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。　　一，框架结构体系框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，使用较方便。钢筋混凝土框架按施工方法的不同。又可分为：　　①梁、板、柱全部现场浇筑的现浇框架；　　②楼板预制，梁、柱现场浇筑的现浇框架；　　③ 梁、板预制，柱现场浇筑的半装配式框架；　　④梁、板、柱全部预制的全装配式框架等。　　二，框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构。　　1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。　　（1）框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。　　（2）框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。　　（3）框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，**经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、**及多层工业厂房和仓库中。　　2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。 　　　　（1）剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。　　（2）剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。　　（3）在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。　　3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。　　4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：　　（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。　　（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内**高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。　　（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。　　（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。　　除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用**广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

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　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。　　一，框架结构体系框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，使用较方便。钢筋混凝土框架按施工方法的不同。又可分为：　　①梁、板、柱全部现场浇筑的现浇框架；　　②楼板预制，梁、柱现场浇筑的现浇框架；　　③ 梁、板预制，柱现场浇筑的半装配式框架；　　④梁、板、柱全部预制的全装配式框架等。　　二，框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构。　　1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。　　（1）框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。　　（2）框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。　　（3）框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，**经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、**及多层工业厂房和仓库中。　　2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。 　　　　（1）剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。　　（2）剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。　　（3）在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。　　3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。　　4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：　　（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。　　（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内**高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。　　（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。　　（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。　　除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用**广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

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高层建筑有以下几种结构形式：1. 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。2. 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。3. 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。4. 筒体结构：所谓的筒体结构是指由一个或多个筒体作竖向承重结构的高城屋结构体系，筒体体系适用于层数较多的高层建筑。筒体在侧向风荷载的作用下，其受力类似于刚性的箱型截面的悬臂梁，迎风面将受拉，而背风面将受压。采用这种体系的建筑，其平面**好是正方形或是接近正方形。

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