抗侧力体系概论

2023年4月22日发(作者：别墅设计效果图大全)

高层钢结构设计课程作业3 高层钢结构建筑抗侧力结构体系

目录

摘要

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1. 纯钢框架结构体系

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1.1 纯钢框架结构体系概述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 1

1.2 纯钢框架结构体系的设计要求┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 1

1.3 纯钢框架结构体系的优缺点┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 2

2. 钢框架体系—支撑体系

┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄2

2.1中心支撑框架体系┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5

2.1.1中心支撑框架体系概述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5

2.1.2设计原则┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 5

2.1.3中心支撑钢框架的支撑杆件设计分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 6

2.2偏心支撑框架体系┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7

2.2.1偏心支撑框架体系概述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7

2.2.2偏心支撑钢框架的支撑杆件设计分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8

2.3钢框架—支撑结构体系的优缺点┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 8

3. 钢框架—剪力墙体系

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3.1钢框架—剪力墙体系概述┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 9

3.1.1钢框架—混凝土剪力墙体系┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 9

3.1.2钢框架—带缝混凝土剪力墙体系┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 9

3.1.3钢框架—钢板剪力墙体系┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 9

3.2简化分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 10

3.2.1不设加劲肋钢板剪力墙的设计分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 10

3.2.2设有纵向和横向加劲肋钢板剪力墙的设计分析┄┄┄┄┄┄┄ 10

3.2.3内藏钢板支撑剪力墙的简化分析方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 11

3.2.4带竖缝混凝土剪力墙的设计分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 12

3.3钢框架—剪力墙体系的优缺点 ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 13

4. 钢框架—混凝土筒体(剪力墙)的混合结构体系

┄┄┄┄┄┄┄┄13

5. 错列桁架结构体系

┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14

6. 轻钢龙骨结构体系

┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15

高层钢结构设计课程作业3 高层钢结构建筑抗侧力结构体系

高层钢结构建筑抗侧力结构体系综述

许振东

（浙江大学 建筑工程学院，21412148）

摘要

：高层建筑钢结构竖向荷载的作用是次要的，水平荷载(如风载、地震荷载)的作用则成

为主导地位。在多高层建筑钢结构设计中，作为主要抵抗水平荷载作用的抗侧力体系是最为

关键的环节，本文主要对抗侧力体系中的部分结构体系做概要性质的综述。

关键词

：钢结构；抗侧力体系

1.纯钢框架结构体系

1.1纯钢框架结构体系概述

建筑钢结构框架体系是多层钢结构住宅最常见的结构体系之一，它将梁柱构件刚接，依

靠梁柱受弯来承受竖向荷载和水平荷载。该体系的基本构成与钢筋混凝土结构基车相同，由

水平方向的粱和垂直方向的柱通过同性节点连接而成。这种结构体系通过结构构件的抗弯刚

度来抵抗侧力的作用。

这种体系的主要特点在于：传力路线明确，建筑平面布置灵活，可以做成大开间，充分

满足建筑布局上的要求，制作安装简单；但抗侧移刚度小。因此，基于抗震验算要求，其建

造楼层一般不宜超过30。柱子可以采用轧制或焊接工字钢、方钢管、圆钢管或冷弯型钢组

合截面，也可以采用钢管混凝土。

1.2纯钢框架结构体系的设计要求

钢结构框架体系与混凝土框架结构体系均属于柔性结构体系，受层间位移的限制，层问

位移主要取决于梁柱刚度，因而在设计中起到控制作用的是结构的刚度。在侧向力作用下，

节点域在非弹性变形阶段会引起很大的塑性变形，导致节点过早破坏，起不到节点耗能的作

用。

结构的抗侧能力，我国现行《钢结构设计规范》(GB50017-2003)要求控制强柱弱梁，加

强节点构造措施，因而节点设计较复杂且成关键因素。为了实现强柱弱梁的设计概念，使塑

性铰出现在梁端而不是柱端，《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)第633条给出了柱

截面的塑性抵抗矩和梁截面的塑性抵抗矩应满足的条件式：

式1.2.1



W(fN/Ac)Wf

pcycpbyb

在罕遇地震作用下不可能出现塑性铰的部分，框架柱应满足：

式1.2.2

N0.6Af

c

式1.2比较容易满足，式1.1往往难以得到普遍满足．特别是在由钢框架结构组合而成

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的框筒或筒中简结构体系中更是如此。若为此加大柱截面，使工程的材料耗用指标增加较多，

是很不经济的。不过在多遇地震作用下，钢框架体系侧向位移较小，因抗侧刚度小。由



k/m

可知结构自振频率小。又

式1.2.3





1



2

1

2



式1.3为动力系数，是结构最大动位移与最大静位移的比值。(其中目为地震荷载频



率)。这样远大于1，即小，结构的动力反应小振幅小，对地震作用不敏感。



/



1.3纯钢框架结构体系的优缺点

优点:

①平面布置灵活，各部分刚度均匀，安装制造都很简单，施工速度快。

②自重轻，延性好，具有良好的耗能性能，不易产生应力集中。

③易与其它形式结合，以满足结构上的需要。

缺点:

纯框架结构较柔，弹性刚度较差，为了控制弹性层间位移，有时必须采用超过承载要求

的梁、柱截面，同时节点需要采用刚接或者半刚接，这不仅使节点的构造相对复杂，且属于

单一抗侧力体系，在地震时可能会产生较大的破坏。1994年美国的诺斯里奇地震、1995年

日本的阪神大地震都说明了这一点。于框架结构存在以上的特点，低层钢结构住宅建筑应用

框架结构的比较普遍。在框架技术成熟的基础上，建造多层钢结构住宅主要在于如何进一步

提高体系的配套性和轻质高效性等，从而增加结构的综合经济效益。

2.钢框架体系—支撑体系

钢框架—支撑结构体系是由纯框架体系变化而来，即在框架体系中部分框架柱之间设置

竖向支撑，形成支撑框架，属于双重抗侧力结构体系。这种体系借助支撑来承受水平力和提

供侧向刚度。支撑框架是第一道防线，框架是第二道防线，支撑框架中的竖向支撑产生屈曲

或破坏后，由于支撑斜杆一般不承担竖向荷载，所以不影响结构承担竖向荷载的能力，不致

危及结构的基本安全要求。常在钢框架中沿房屋进深方向布置钢支撑，或沿房屋进深和纵向

布置，有时还可以连接成支撑芯筒，以此获得较大的抗侧移刚度。支撑承受水平力和提供侧

向刚度，它一方面作为支撑构件可以防止框架柱的失稳，另一方面它还要承担风力、地震力

等其它水平荷载。当房屋较高时，它比纯框架来得经济，比较适用于7～15层的住宅，适用

于小震或中震作用，抗侧移刚度足以承受侧向水平力。支撑框架主要可分为中心支撑框架、

偏心支撑框架和内藏钢板支撑剪力墙结构体系

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2.1中心支撑框架体系

2.1.1中心支撑框架体系概述

中心支撑框架主要是利用支撑的变形来耗能。这种框架在弹性阶段刚度大，很容易满足

规范对结构层间位移的限值要求，但在强震作用下，支撑中的受压杆件易受压屈曲，导致整

个结构体系的承载力下降，并引起较大的侧向变形。由于延性和耗能力小，支撑受压屈曲后

易使结构丧失承载力而破坏。作为支撑的形式有很多种，X型、人字型、倒人字型、W型、

倒W型、门式、单斜杆型、八字型等都很常见。X形、人字形等中心支撑(见图2.1.2)具有很

大的抗侧刚度和水平承载力，用于多、高层建筑的抗风是十分有效的。这种结构体系具有很

好的抗震性能，在高烈度地震区，这种结构体系能够承受小震以及中等烈度的地震，所导致

的侧向水平力，因为具有良好的延性和耗能能力，在强震作用下表现其优势。

图1中心框架支撑体系

2.1.2设计原则

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图2.1.2弱梁中心支撑框架破坏过程

由图2.1.2可知，弱梁中心支撑框架的破坏始于受压支撑杆件的失稳，然后框架梁

出现塑性铰，原来受拉的支撑在下半个荷载循环时变成受压而发生失稳破坏；而对于强梁中

心支撑框架，破坏的仅仅只有支撑杆件。这对于支撑框架的抗侧力是有帮助的。

中心支撑钢框架设计时应遵循以下原则:

①框架梁不能过早发生屈服和破坏。

②在确定支撑构件的节点尺寸时，必须保证支撑能够承受可能出现的最大荷载以便支撑

在地震时和地震过后均能发挥作用。

③应保证柱在地震时和地震后均处在弹性阶段以保持框架承受竖向荷载的能力，因此柱

必须足以承受地震时可能出现的最大轴向荷载，并确保在弹性工作阶段。

④框架梁应有足够的刚度，使其在受压支撑屈曲之后横梁不至于弯折。在确定框架梁的

截面时，不考虑竖向荷载作用下支撑的支点作用。

2.1.3中心支撑钢框架的支撑杆件设计分析

中心支撑钢框架的设计应从支撑杆件入手。选择支撑杆件必须保证能够承受由于地震作

用E、竖向荷载组合作用而产生的最大轴向拉力Tr和压力C。在初步设计开始阶段，可以简

f

化计算支撑构件所承受的由于地震和竖向荷载引起的荷载。假定由于地震引起的层间剪力

V，、全部由支撑构件承担，因此可以用下式计算出支撑上的荷载:

f

式2.1.1

假定支撑杆件在梁中跨形成一个刚度无穷大的刚性支座，据此可以计算出由于梁上竖向

荷载引起支撑的压力。典型的竖向荷载模式如图2.1.3所示，则支撑上压力可以用下式来计

算:

式2.1.2

对于强梁支撑框架，支撑构件还必须满足一系列要求，比如长细比

(KL/r1900/F)

r

，截面宽厚比（针对H型截面）等。

(b4t)/t330/F

y

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图2.1.3框架梁上荷载图

2.2偏心支撑框架体系

2.2.1偏心支撑框架体系概述

偏心支撑框架充分利用支撑与柱或支撑与支撑间的梁段形成耗能梁段，是偏心支撑结构

体系的核心构件(见图2.2.1)。耗能梁段在正常使用或小震情况下保持在弹性变形阶段，而在

强震作用下，通过非弹性变形，在其中产生塑性铰耗能。因此，偏心支撑框架是一种非常刚

劲的结构体系，具有极好的耗能能力以抵抗大的地震影响，还可保护支撑斜杆免遭过早屈曲，

相应地延长和有效地保持结构抗震能力的持续时间，且可有效地节约钢材，比中心支撑框架

节省约20%，比纯弯框架节省约30%。因此，具有耗能梁段的偏心支撑框架兼顾了抗弯框架

和中心支撑框架的优点。

图2.2.1偏心支撑框架体系

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2.2.2偏心支撑钢框架的支撑杆件设计分析

偏心支撑钢框架设计的基本前提是支撑杆件不能屈曲，因此支撑设计必须按照

V1.5V

up

来设计，并同时考虑耗能梁段端部弯矩的影响。根据抗震规范(GB500n一2001)，

耗能梁段的承载力抗震调整系数，支撑的，梁、柱的，则:

Y0.85Y0.80Y0.75

RERERE

1.251.10.85/0.801.46

1.251.10.85/0.751.56

据此，新抗震规范在第8.2.3(4)条中规定了支撑斜杆、框架梁、柱的内力设计值的增大

系数最小值。

为了保证支撑承载力大于消能梁段的承载力，UBC的规定要求支撑的抗压承载力至少应

为与耗能梁段设计轴力相对应的轴力的1.5倍。我国规范规定，支撑的设计抗轴压能力，至

少应为耗能梁段达到屈服强度时支撑轴力的1.6倍，才能保证梁段进入非弹性变形而支撑不

屈曲。因此偏心支撑斜杆的承载力应按下式计算:

式中:为支撑截面面积；为由支撑长细比确定的轴心受压构件稳定系数；为支

A

br



N

br

撑轴力设计值；为在跨间梁的竖直和水平作用最不利组合下的支撑轴力和分

N

hr,com

VM

1b1b

别为梁段的剪力和弯矩设计值；和分别为梁段考虑轴力时的全截面塑性受弯承载力

MV

lpclp

和塑性受剪承载力。

2.3钢框架—支撑结构体系的优缺点

主要有以下优点：

①结构的侧向刚度较大，抗震性能好。

②设置支撑可以提高压杆、梁和柱的稳定承载力。

③由支撑来抵抗水平荷载，减少侧移，不用框架承受太大的侧向力，避免了框架柱为了

增加侧向刚度而加大截面积，有效地减小了梁柱的截面积，从而增加了房屋的使用面积，同

时节约了钢材。

④支撑多为轴心受压，节省用钢量。

主要有以下缺点:

①支撑的存在将影响洞口的开启位置，门、窗洞口的布置和尺寸受到限制，给建筑布局

带来不便。

②在钢支撑处不能采用墙板，而只能用轻型砌块来砌筑，影响了施工速度。

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③节点处为梁、柱、钢支撑三种构件连接，构造较复杂。

3.钢框架—剪力墙体系

该类结构是在钢梁、钢柱周围配置钢筋，浇注混凝土后使钢骨与混凝土成为一体共同作

用的组合结构构件。由于钢骨的存在使得构件延性得到很大改善，变形能力强、抗震性能好、

承载能力高。

3.1钢框架—剪力墙体系概述

该类结构是在钢梁、钢柱周围配置钢筋，浇注混凝土后使钢骨与混凝土成为一体共同作

用的组合结构构件。由于钢骨的存在使得构件延性得到很大改善，变形能力强、抗震性能好、

承载能力高。

该体系可细分为：钢框架—混凝土剪力墙体系、钢框架—带缝混凝土剪力墙体系、钢框

架—钢板剪力墙体系是以及钢框架—带缝钢板剪力墙体系。

3.1.1钢框架—混凝土剪力墙体系

是在楼梯间或其它适当部位(如分户墙)采用现浇钢筋混凝土剪力墙作为结构主要抗侧

力体系，框架部分主要承担竖向荷载。其优点是钢筋混凝土剪力墙抗侧移刚度较强，可以减

小钢柱的截面尺寸，降低用钢量，但是，筋混凝土剪力墙刚度较大，地震时易发生应力集中，

导致墙体产生斜向大裂缝而脆性破坏。

3.1.2钢框架—带缝混凝土剪力墙体系

由普通剪力墙上沿竖向浇筑一些不连续的一条或多条竖缝而构成，中间通过剪连结连接。

由于自身的设计特点，强震下带缝墙的震害将主要集中在缝槽间的剪连结周围，而不像普通

剪力墙的破坏集中于墙体根部，大大减轻了震后的修复难度和工作量。

3.1.3钢框架—钢板剪力墙体系

钢框架—预制混凝土墙体的框剪结构体系在一般情况下，都会在预制混凝土墙体中埋有

钢板支撑，它只有在支撑点处与钢框架相连，其混凝上墙板与框架梁柱之间留有空隙，以受

力特点分析，这种结构仍属于一种支撑。但其内藏钢板是按照强度控制来设置的，不需要考

虑发生扭曲。这种体系多高层钢结构中一种新型的抗侧力体系，具有刚度匹配、延性协调、

抗剪承载力高、大震耗能减震效果好等特点。其主体结构由钢框架和钢板剪力墙组合而成。

剪力墙通常采用梁、柱构成的框架来加固，以防止产生剪切屈曲。钢板安装在一跨或多跨框

架范围内，与周围钢梁、钢柱形成钢板剪力墙。

内藏钢板剪力墙是以钢板为基本支撑，外包钢筋混凝土墙板的预制构件，它只在支撑节

点处与钢框架相连。混凝土墙板与框架梁柱间留有间隙，因而实际上仍是一种支撑，其支撑

形式包括人字形支撑、交叉支撑或单斜杆支撑，如图3.1.1所示。对于内藏钢板支撑，按其

与框架的连接，可做成中心支撑亦可做成偏心支撑。在高烈度地区，宜采用偏心支撑。内藏

钢板支撑剪力墙是综合了钢框架支撑体系和钢筋混凝土剪力墙抗侧力体系的优点。该体系虽

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然在现有的工程中应用不多，但是其抗震性能好、造价低(可兼做围护结构)并且施工速度快

(预制构件)，有很大的发展空间。

图3.1.1内藏钢板支撑剪力墙框架

3.2简化分析方法

3.2.1不设加劲肋钢板剪力墙的设计分析

不设加劲肋的钢板剪力墙，应按下列公式验算其抗剪强度及稳定性:

式3.2.1



f

V

式3.2.2

式中：为钢板剪力墙的剪应力:为钢材的抗剪强度设计值，抗震设防的结构应除以



f

V

Y0.90

RE

；、；分别为所计算的柱和楼层梁所包围区格的长边和短边尺寸；t为钢板的

ll

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厚度。

3.2.2设有纵向和横向加劲肋钢板剪力墙的设计分析

设有纵向和横向加劲肋的钢板剪力墙(如图3.2.1)，应按下列公式验算其抗剪强度和局部

稳定性:

式3.2.3

式3.2.4

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式3.2.5

图3.2.1带加劲肋的钢板剪力墙

式中:a为系数，非抗震设防时取1.00，抗震设防时取0.90；下。为由纵向和横向加



cr,p

劲肋分割成的区格内钢板的临界应力；、分别为区格的长边和短边尺寸。

c

1

c

2

设有纵向和横向加劲肋的钢板剪力墙，尚应按下式验算其整体稳定性:

当h时:

式3.2.6

式中:为钢板剪力墙的整体临界应力；、分别为两个方向加劲肋提供的单位宽



cr,t

D

1

D

2

度弯曲刚度，，数值小者为，大者为

DEI/cD

2221

D

2

3.2.3内藏钢板支撑剪力墙的简化分析方法

内藏钢板支撑的受剪承载力V可按下式计算:

式3.2.7

VnAfcos

br



式中:n为支撑斜杆数，单斜杆支撑n=1，人字形支撑和交叉支撑n二2；为支撑杆的



倾角；为支撑杆截面面积；为支撑钢材的抗拉、抗压强度设计值。钢板支撑屈服前，

A

br

f

内藏钢板支撑剪力墙的刚度可近似地按下式计算:

K

1

式3.2.8

2



md

w

K0.8AE

1ss





E



式中:Es为钢材的弹性模量；为钢材与混凝土的弹性模量之比；d为墙板厚度；m为



E

墙板的有效宽度系数，单斜杆支撑为1.08，人字形支撑及交叉支撑为1.77。

钢板支撑屈服后，内藏钢板支撑剪力墙的刚度可近似地按下式计算:

K

2

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式3.2.9

K0.1K

21

3.2.4带竖缝混凝土剪力墙的设计分析

带竖缝混凝土剪力墙的内力是以一个缝间墙及在相应范围内的实体墙作为计算对象。缝

间墙斜截面抗剪强度应满足下式要求:

式3.2.10

式3.2.11

式中:为剪力设计值调整系数，可取1.20；为单肢缝间墙的剪力设计值，为剪力



v1v

VF

墙的总剪力设计值，为缝间墙肢数；为混凝土剪力墙的厚度；为混凝土的抗压强度设

nf

1c

t

计值。

实体墙斜截面抗剪强度应满足下式要求:

式3.2.12

式3.2.13

式中:为竖向约束力对实体墙斜截面抗剪承载力的影响系数；为剪应力不均匀修正

k

s



系数，；为竖向约束系数，。



0.8(n1)/n

11





0.90

缝间墙纵筋屈服时，混凝土剪力墙的刚度可近似地按下式计算:

K

y

式3.2.14

式3.2.15

式3.2.16

式3.2.17

式中:为缝间墙的抗弯刚度，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GBSOOIO一

B

1

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2002)的规定确定；为钢材的弹性模量；为缝间墙所配纵筋截面面积；为混凝土的

E

S

AE

Sc

弹性模量；为考虑剪切变形影响的刚度修正系数；为截面配筋系数；为截面配筋率。





1



缝间墙弯曲破坏时，混凝土剪力墙的刚度K。可近似地按下式计算:

式3.2.18

K0.2K

uy

3.3钢框架—剪力墙体系的优缺点

钢框架—剪力墙体系同时采用了钢材与混凝土的共同组合，两种材料共同作用，具有抗

震好，承载力高，变形能力强等的特点。由于这种体系采用钢与混凝土的结合，同时具有两

种材料的的特点，整体性能较纯钢框架结构体系优越，使钢结构的优势发挥的更好。

这种体系受力性能良好，支撑构件相对较经济，且能与隔墙布置相结合。但现场安装比

较困难，制作比较复杂。

4.钢框架—混凝土筒体(剪力墙)的混合结构体系

该体系在中、高层钢结构住宅乃至中、高层商用楼中应用最多。钢一混凝土混合结构的

平面布置一般为楼、电梯或卫生间采用钢筋混凝土结构，形成主要的抗侧力结构，而外周的

框架则采用钢框架。这种结构体系充分利用的钢材本身强度高、重量轻的特点和混凝土的抗

压强度高、防火性能好、抗侧刚度大的特点。外周梁、柱连接一般采用刚性连接，而楼面钢

梁与混凝土墙则采用铰结，由于混凝土承担了绝大部分的水平力，故而混合结构的位移控制

指标可参照钢筋混凝土结构采用

由于加入了混凝土核心筒的作用，钢结构构件的数量相应减少，用钢量有所降低。这种

体系用于高层时，钢框架构件有时也会采用钢管混凝土或钢骨混凝土，进一步加强结构整体

性。通常混凝土核心筒设置在交通核心部分，利用楼、电梯间形成内筒。钢框架+混凝土核

心筒体系由于钢与混凝土的共同作用，有良好的抗侧向力性能，抗震性强。

该体系具有以下优点：

①结构受力分工明确，核心筒抗侧移刚度极强，占结构抗侧移总刚度的90以上，主要

承受水平荷载；钢框架主要承担竖向荷载，可以减小钢构件的截面尺寸；

②由于是现浇混凝土核心筒，卫生间的防水性能佳，可有效避免其他结构形式施工不当

容易渗水造成的钢构件锈蚀；

③从建筑平面布置来看，柱子一般布置在阳台或转角部位，以利于住户的装修处理；

④采用装配式施工，施工周期可缩短30%~40%，并且多数构件可以工厂化生产，现场湿

作业少，施工文明，属环保型建筑。

这种体系的不足之处为芯筒为混凝土，重量减少不是很多，现场浇捣混凝土的工作量仍

然较大。

在高层钢结构中，钢框架一混凝土核心筒结构以其用钢量省、造价低，成为在我国采用

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最广泛的结构体系之一。

5.错列桁架结构体系

错列桁架结构体系产生于20世纪60年代，由美国麻省理工学院首先提出，并成功用于

多个公寓及旅馆建筑中。交错桁架结构体系中的桁架杆件全部受轴力，充分利用了钢材，可

以做到节约钢材。该体系是在钢框架结构体系上演变而来，无论在建筑功能上还是力学特性

上都胜于普通钢框架结构。

其基木结构组成是柱子、平面钢拓架和楼面板。由一层楼高、跨度等于建筑全宽的桁架

组成，它的两端支承在房屋外围纵列钢柱上，不设中间柱，在房屋横向的每列柱轴线上，这

些桁架隔一层设置一个，而在相邻柱轴线则交错布置。在相邻桁架间，楼板一端支承在桁架

上弦杆，另一端支承在相邻桁架的下弦杆。垂直荷载则由楼板传到桁架的上下弦，再传到外

围的柱子，见图5。这种结构体系主要用于15～20层的旅馆、汽车旅馆、集体宿舍、老年

公寓和住宅。其优点主要有：满足建筑上大开间的要求，结构上又可采用小柱距和短跨楼板，

使楼板厚度减小，能减轻结构自重；腹杆可采用斜杆体系和华伦氏空腹桁架体系相结合，便

于设置走廊；桁架隔层布置且主要受轴力，有利于缩小框架柱断面；框架横向刚度大，侧向

位移容易满足(纵向要适当设置支撑或做成框架)；用钢量较低，较经济。

图5错列桁架结构体系

该结构体系的主要优点为：

①空间布置灵活

各彬架交替错列在各楼层的平面上，为灵活布置居住单元提供方便。在需要建筑布置时，

可在桁架上开洞，费用增加不多。而且在底层可安排没有内柱的公共空间。

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高层钢结构设计课程作业3 高层钢结构建筑抗侧力结构体系

②经济省材

错列桁架结构体系中柱子主要承受轴力，可充分发挥高强钢材的作用。这种体系的用钢

量可较纯钢框架结构减少30%—40%，节约造价。同时楼板可直接支承在相邻桁架的上下弦

上，不需设楼面梁格，结构上可采用小柱距和短跨楼板，使楼板厚度减小，能减轻自重。而

且在满足使用净高的要求下，可降低层高，又可节约造价。

③由于桁架在工厂预先预制，所以现场安装节点数少，焊接量小；桁架与柱节点可采用

铰接，构造简单，传力明确，施工周期更短。

该体系水平力主要通过楼板传至相邻桁架间的斜腹杆，水平荷载最终通过落地桁架的斜

腹杆或底层支撑传至基础，楼层间的柱子主要承受轴力，其所受的剪力和弯矩很小。由于错

列桁架结构体系中柱子主要承受轴力，其柱截面强轴可布置在纵向，故其纵向侧移刚度亦较

大。

因此该体系是一种经济、实用、高效的新型结构体系，主要用于15-20层上的住宅。

6.轻钢龙骨结构体系

轻钢住宅在国内是一个全新的概念，它属于轻钢建筑范畴，指采用轻型钢结构布局、以

国民长期居住为目的，适宜于长期日常居住的房屋建筑。轻型钢结构骨架构成主要包括冷弯

型钢、热轧或焊接日型钢、丁型钢、焊接或无缝钢管及其组合构件等。轻型板材如石膏板、

OSB板、PC板、蒸压轻质加气混凝土板(ALC板)、彩钢板等作为维护结构。

轻钢龙骨结构体系大致可分为两类，一类为以冷弯C型钢组成的龙骨体系，梁、柱一般

采用双C或四C槽钢组成，自重一般为普通钢结构的1/2-1/30另一类以小型热轧型钢组成

的龙骨结构体系，由间距在1.2米—2米的轧制矩形钢管或日型钢柱与和柱铰接的H型钢梁

组成。

轻钢龙骨体系一般由柱、梁、天龙骨、地龙骨及中间腰支撑通过配套扣件和加劲件用自

攻螺钉连接而成。该体系主要受力特点为：柱子与上、下龙骨及支撑或隔板组成受力墙壁，

竖向力由楼面梁传至墙壁的天龙骨，再通过柱子传至基础；水平力由作为隔板的楼板传至受

力墙壁再传至基础。由于在传力过程中，墙面板承受了一定的剪力，并提供了必要的刚度，

故墙面板应满足一定的刚度要求。该体系主要用于中、低层住宅或别墅。

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高层钢结构设计课程作业3 高层钢结构建筑抗侧力结构体系

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