多高层房屋的结构体系主要可分为四类：框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体结构。

1.框架结构体系

框架结构是利用梁、柱组成的横向及纵向框架，同时承受竖向和水平荷载的结构体系。

框架结构体系的优点是建筑平面布置灵活，可形成较大的空间，有利于会议厅、休息厅、餐厅、商场的布置。因此，框架结构在公共建筑和旅馆建筑中采用较多。同时框架是由梁和柱组成的，便于装配化和标准化施工，有利于机械化和工厂化制作与安装。

框架结构体系的主要缺点是侧向刚度较小，当房屋层数过多时，会产生过大的侧移，易引起非结构构件（如隔墙、装饰等）破坏，而不能满足使用要求。在非地震区，钢筋混凝土框架结构一般不超过15层。国外一般认为钢框架30层以下是经济的，钢筋混凝土框架15层以下是经济的。地震区，高层建筑不宜采用框架结构体系。如天津友谊宾馆，东段为8层框架结构，西段为11层框架—剪力墙结构。唐山地震时，东段框架侧向变形很大，填充墙严重破坏。填充墙修复后，不久宁河地震时又遭破坏。最后改为框—剪体系。所以，地震区的高层建筑不宜采用钢筋混凝土框架结构体系。

框架结构体系的柱网布置形式很多，柱网的布置和层高，主要根据建筑的使用功能和建筑形式确定。柱网布置可以划分为小柱距和大柱距两类。小柱距是指一个开间为一个柱距，大柱距指两个开间为一个柱距。一般而言，小柱距建筑布置不灵活，技术经济指标也较差，有条件时宜采用大柱距。

图10-1为几种典型的建筑柱网形式。图10-2为几种特殊形状平面的柱网布置形式，供设计时分析借鉴。

图10-1 典型建筑平面柱网布置

图10-2 特殊形状平面的柱网布置

2.剪力墙结构体系

剪力墙结构是利用建筑物的纵横墙体来承受竖向荷载和水平荷载的结构。在高层建筑中，剪力墙除了重力荷载外还要承受风和地震水平荷载引起的剪力和弯矩。所以，这种承重墙体系称作剪力墙体系。剪力墙一般为钢筋混凝土墙，厚度不小于14cm，侧向刚度很大，见图10-3。

图10-3 剪力墙结构

剪力墙间距从经济角度考虑不宜太密，一般以6～8m为宜。在美国，剪力墙体系的高层建筑已做到70层。目前我国多用在10～30层的住宅和旅馆中，一般认为12～50层范围都适用。

剪力墙的缺点是间距小，建筑平面布置不灵活，不适用于公共建筑，另外，结构自重也大。在宾馆建筑中，通常要求有较大的门厅、餐厅和会议厅等，这时，最好将这些厅从高层中移出，布置在高层的周围。另一种解决的办法是底层采用框架结构体系，这种结构称之为框支剪力墙结构，见图10-4。

图10-4 框支剪力墙结构

对于框支剪力墙结构体系我国进行了专题试验研究。《高规》中做出明确规定。

1）底层应设落地剪力墙或落地筒体。在平面为长矩形的建筑中，落地横向剪力墙的数目与全部横向剪力墙的数目之比，非抗震设计时不宜少于30%；需要抗震设计时不宜少于50%。底层落地剪力墙和筒体应加厚，并可提高混凝土强度等级以补偿底层的刚度。上下层刚度比宜接近1。

2）落地剪力墙的间距L应符合以下规定：

非抗震设计： L≤3B，L≤36m

抗震设计：6度和7度时，L≤2.5B，L≤30m；

8度时，L≤2BL≤24m。

式中，B为楼面宽度。

3）结构沿竖向应避免刚度突变。对于设置托墙框架的底层或底部若干层，可采取提高混凝土强度等级或加大落地墙厚度等措施，来增加楼层的抗推刚度，避免刚度的突变。

4）转换层楼板（大空间最上一层的顶板）应采用现浇钢筋混凝土楼板，并应根据房屋高度，地震烈度和L/B数值的大小来确定楼板的厚度，以保证该层楼板向落地剪力墙传递水平力时具有足够的水平刚度和强度。一般情况下，转换层楼板的厚度不宜小于20cm，混凝土强度等级不低于C30。对于配筋、开洞等其他要求，《高规》中有明确规定。

5）关于托墙框架的梁和柱以及框架上边的墙《高规》中都有一定的要求，具体内容请参见《高规》。

3.框架—剪力墙结构体系（简称框—剪体系）

如上所述，框架结构建筑布置比较灵活，可形成较大的空间，但侧向刚度较差，抵抗水平荷载的能力较小；剪力墙结构侧向刚度大，抵抗水平荷载的能力强，但建筑布置不灵活，一般不能形成较大的空间。基于以上两种情况，在框架的某些柱间布置剪力墙，与框架协同工作，便形成了框架—剪力墙体系。这种体系抵抗水平荷载的能力较大，建筑布置也较灵活，如图10-5所示。剪力墙可以是钢筋混凝土的，也可是钢桁架。

框架—剪力墙结构体系一般用于10～20层的建筑中。北京饭店20层，就是框—剪体系。

在框架—剪力墙体系中，框架与剪力墙是协同工作的。在水平力的作用下，剪力墙好比固定于基础的悬臂梁，其变形主要为弯曲型变形，框架属剪切型变形。框架和剪力墙通过楼盖联系在一起，并依靠楼盖结构足够的水平刚度使两者具有共同的变形，见图10-6示意。在一般情况下，整个建筑的全部剪力墙大约可承受80%的水平荷载，全部框架承担20%的水平荷载。也就是说，在框架—剪力墙体系中框架主要承受竖向荷载，而剪力墙主要承受水平荷载。

图10-5 框架—剪力墙体系

图10-6 框架与剪力墙的共同工作

框架—剪力墙体系的结构布置包括两部分：一是框架的布置；二是剪力墙的布置。框架的布置原则如前所述。剪力墙的布置原则如下所述。

在框—剪结构体系中，剪力墙是抵抗水平力的主要构件。剪力墙布置得合理与否直接影响结构的安全与经济。

在地震区，由于纵横两个方向都可能有地震力的作用，因此沿房屋纵横两个方向都应布置剪力墙。

在非地震区水平力为风荷载时，对于长方形平面的建筑，纵横两个方向迎风面相差很大，当纵向框架有足够的刚度和强度抵抗风力时，也可只在横向设置剪力墙。

剪力墙的数量多少是设计中的重要问题。剪力墙太少，势必增加框架的负担，使框架的截面增大，结构侧向变形也会增大。剪力墙太多，不仅剪力墙的强度有可能不能得到充分的利用，而且会使房屋的刚度加大，自振周期减小，最后导致地震力增大。因此过多的剪力墙不仅是不经济的，而且还会给建筑带来不必要的限制。

在建筑方案或初步设计中，就需大致确定抗震墙的数量和位置。根据以往工程实践归纳出如下的经验数字，供设计时参考使用。抗震墙的面积作为一个指标，可以采用底层结构截面面积（即抗震墙截面面积A_w加柱截面面积A_c）与楼面面积A_f的比值，或者采用抗震墙截面面积A_w面积与楼面面积A_f的比值，大致数量范围如表10-1所示。当设计烈度或场地类别不同时，可根据表中数值增减。抗震墙纵横两个方向的数量宜接近。

表10-1 抗震墙截面面积与楼面面积之比

注：层数多、高度大的框—剪结构宜取表中上限值。

剪力墙的厚度和配筋量应通过计算确定，但其厚度不应小于14cm，且不应小于楼层净高的1/25。剪力墙内可以有单排及双排配筋两种形式，但当墙厚大于14cm时，应采用双排配筋，钢筋直径不宜小于ϕ8。(www.daowen.com)

保证框架与剪力墙协同工作，是结构布置的重要问题，关键是楼盖在水平方向的刚度大小，楼盖水平刚度越大，协同工作越好。加强楼盖的水平刚度，一般可采取两个措施：一是加强楼盖本身的整体刚度，如采用现浇钢筋混凝土楼盖或装配整体式楼盖（即在预制楼板上后浇钢筋混凝土叠合层）；二是控制剪力墙的最大间距。以上两种措施都是为了控制楼盖在水平面内的弯曲变形。在水平荷载的作用下，楼盖可视为支承在剪力墙上的水平深梁，见图10-7。从图上可以看出，剪力墙的间距L就是该水平深梁的跨度，房屋宽度B就是它的截面高度。在水平力q的作用下，剪力墙产生位移为Δ₁，水平深梁的最大弯曲变形值为Δ₂。

当Δ₂/L≤10^-4/1.2时，即可认为楼盖的刚度为无限大，弯曲变形Δ₂可以忽略不计。这就是说，在水平力的作用下，由于楼盖的刚性而使剪力墙和框架柱产生了相等的位移Δ₁，从而得到协同工作的效果。如果楼盖的刚性很差，跨度L很大，楼盖的弯曲变形Δ便会增大，剪力墙和框架不能有效地协同工作，这样框架就将承担更多的水平力。因此，《高规》规定，对于现浇钢筋混凝土楼盖应满足L≤4B；对于装配式钢筋混凝土楼盖应满足L≤2.5B。当然这还与水平荷载的大小有关，其关系如图10-8所示。设计时根据水平荷载和框架的宽度即可求出剪力墙的间距L。框架—剪力墙应优先采用现浇楼面结构。

图10-7 剪力墙与楼盖在水平力作用下的变形

图10-8 剪力墙最大间距的限值

注：q为楼层单位长度上的水平地震荷载（kN/m）

框架—剪力墙结构中，剪力墙的布置应符合如下要求：

1）横向剪力墙宜均匀对称地设置在建筑的端部附近、楼电梯间、平面形状变化处及恒载较大的地方，见图10-9。

2）横向剪力墙的间距应满足表10-2的要求。

图10-9 剪力墙布置实例

3）纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。房屋较长时不宜集中在两端布置纵向剪力墙，否则宜留施工后浇带，以减少收缩应力的影响。

4）纵横向剪力墙宜成组布置成L形、T形和□字形等，见图10-10。

表10-2 剪力墙的间距

注：B为楼面宽度。

5）剪力墙宜贯通建筑物全高，厚度逐渐减薄，避免刚度突然变化。

6）为了便于施工，最好不在防震缝或变形缝两侧同时设置剪力墙。

4.筒式结构体系

筒式体系是指由一个或几个筒体作竖向承重结构的高层建筑结构体系。它主要靠筒体承受水平荷载，具有很好的空间刚度和抗震能力。

在超高层建筑中（日本对30层以上称超高层）需要更有效的抗侧力体系。筒式体系就是很好的超高层建筑的结构体系。筒的概念是美国S.O.M事务所的法齐卢·坎恩（Fazler R Khan）提出的。这种体系抵抗水平荷载的特点是整个建筑犹如一个固定于基础的封闭空心悬臂梁，如图10-11所示。它不仅可以抵抗很大的弯矩，也可抵抗扭矩。它是目前最先进的高层建筑结构体系之一。建筑布置灵活，而且大多数筒式体系的高层建筑每平方米建筑面积的结构材料消耗量仅相当于一般框架建筑的一半。

筒式体系最适用于平面为正方形或接近正方形的建筑中采用。按其布置方式和构造的不同，筒式体系又可分为以下几种形式：

（1）内筒体系 一般是由建筑内部的电梯间或设备管井的钢筋混凝土墙体形成内筒和外部的框架共同组成。由于筒体与设备管井结合，因此往往能够获得较好的经济效果。这种结构受力很接近框架—剪力墙结构，层数可达20至30层，上海宾馆27层，即为这种结构，见图10-12a。

图10-10 典型的剪力墙形式

图10-11 筒在水平力作用下的计算简图

（2）筒中筒体系（或称套管体系，tube in tube） 这种体系由内筒与外筒组成，内筒可利用电梯间和设备竖井，外筒可采用框筒，见图10-12b。

图10-12 筒式结构体系

a）内筒体系 b）筒中筒体系 c）成束筒体系

框架筒是由建筑四周密集的立柱与高跨比很大的横梁（即上下层窗洞之间的墙体）组成，如同一个多孔的筒体。筒体的孔洞面积一般不大于筒壁面积的50%。立柱中距一般为1.2～3.0m，也可扩大到4.5m，横梁高度一般为0.6～1.2m，厚0.3～0.5m。立柱可为矩形或T形截面，横梁常采用矩形截面。

楼板支承在内外筒壁上，两筒之间的距离以10～16m为宜。由于它能抵抗很大的侧向力，室内又无柱子，使建筑布置灵活，因此在超高层建筑中应用广泛。

（3）成束筒体系 它是由几个连在一起的筒体组成，是最新的超高层结构体系，见图10-13。世界上最高的建筑之一，芝加哥的110层的西尔斯大厦就是采用这种体系。它由九个标准筒组成，其平面为68.58m×68.58m。一个令人感兴趣的特点是，在保证结构整体性能的前提下，它的每个筒按需要在不同高度上截止，详见下面的实例介绍。

筒体的布置应结合建筑平面和结构的受力要求进行，见图10-13。

筒体的楼盖布置很重要，方式也很多，几种较为典型的布置方式见图10-14。

（4）框筒底层扩大柱距的对策 框筒的柱距比较小，而高层建筑底层人流非常大，这样小柱距的空间便与大人流的要求形成矛盾。一般情况下，都是采取扩大底层柱间距的办法，以加大进出口的净空。底层柱距扩大后，常采用转换梁来承托上部密排柱传来的荷载。转换梁的尺寸都非常大。当然也可用转换桁架，密排小柱可以合并成大柱的办法来解决，见图10-15。

图10-13 筒式结构体系布置实例

a）、b）、c）内筒结构 d）分散式内筒结构

图10-14 楼盖结构布置实例

图10-15 框筒底层柱距处理