时间：2023-07-19 17:12:25
导语：在高层建筑结构设计规程的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
正确分析、审核计算结果。在高层建筑结构设计过程中普遍性的应用计算机技术，但是由于目前市面上计算机软件种类较多，而不同的计算机软件计算的结果也不尽相同，所以这就要求高层建筑结构设计师应全面了解计算机的程序软件的使用条件和适用范围，防止在计算机辅助结构设计计算时，由于软件自有的缺陷、程序不能适应结构的实际情况等计算机软件程序的因素影响工程建筑结构设计。除此之外，要防止计算机辅助计算结构设计中人为性的失误，不仅需要设计师输入数据时要认真，同时也需要结构工程师在后续工作中，对数据进行慎重审查，合理分析，做出最准确的判断。
2高层建筑结构设计的特点
2.1重视对待轴向变形。高层建筑中，由于竖向负荷较大的原因，可能会引起在柱中较大程度上的变形，从而对连续梁、弯矩产生比较大的影响，该影响包括两个方面：一方面是，会增大端支座负弯矩的数值或者是增大跨中正弯矩的数值，另一方面是，减小连续梁中间支座的负弯矩值。除了这两方面的影响外，还会影响预测构件的侧移和剪力，以及影响构件的下料长度，对于对构件的侧移和剪力的影响，将其和构件竖向变形相比较，就会得出较为不安全的结果；对于对预测构件下料长度的影响，可以采取根据计算轴向变形数值，然后针对性的对下料长度进行调整分配。2.2重要的高层建筑结构设计指标是结构延性。高层建筑和低层建筑的区别之一就是：在建筑结构方面，高层建筑的结构较柔和，同时也就保障在地震作用下高层建筑的变形更大。为了避免高层建筑在遭受较大冲击后，在进入高层建筑塑性变形阶段的前提下，高层建筑仍可以具有较强的变形能力，也就是避免高层建筑的倒塌，需要在高层建筑结构设计时采取恰当合理的措施，达到保障高层建筑结构具有应对较大冲击的延性。2.3高层建筑结构设计的决定性因素是水平荷载。一方面，对于大多数的高层建筑楼房来说，竖向荷载基本上是定值，而水平荷载，比如地震作用和风负载，荷载值随着高层建筑结构动力特性的不同而发生较大程度上的浮动变化；另一方面是，由于高层建筑楼房自身的重量和楼面引起的弯矩和轴力的数值，与建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷载产生的倾覆力矩和引起的轴力与建筑物高度的二次方成正比。
3高层建筑结构设计中的注意事项
关键词：高层建筑结构设计；特点；相关问题
中图分类号： TU97文献标识码： A
前言
随着土地资源的越发紧张,高层建筑成为现在建筑的主流,在高层建筑设计的发展中,材料和技术日益更新,满足高层建筑的形式、材料都日趋多样和复杂化，高层建筑结构设计也成为了工程设计师所面临的一项重大课题。
一、高层建筑结构设计的特点
1、侧向位移是重要控制指标
高层建筑结构设计中,随着建筑高度的变高,侧移变形会快速增加,当然这是在水平荷载下结构的分析,这是的结构一定要保持足够的刚度及抵抗侧向力,结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规范规定的范围内。如侧向位移会产生主体结构构件出现较大裂缝,甚至损坏现象。
2、结构延性是设计时重要参考参数
和楼层较低的结构相比，高层建筑的结构具有更好的柔和度，地震时所发生的变形也会更大。所以怎样才能保证结构具有更好的延性呢？当其进入塑性变形阶段后，结构不会坍塌，就必须要有很强的变形力，在构造上就应制定一些相对的措施。
3、应重视轴向变形
在采用框架-剪力墙或是框架体系的高层建筑中，边柱的轴压应力是要小于中柱的轴压应力的，所以边柱的轴向压缩变形也是要更小的。房屋越高，这种轴向变形的差异值就会越大，这样就会导致连续梁中间支座沉陷，其负弯矩值就会很小，而相对的跨中正弯矩值以及端支座负弯矩值就会很大。在高层建筑中，竖向载荷通常较大，就会引起较大的轴向变形，连续梁中间支座的负弯矩就会变小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值就增大了。同时也会对预测构件的下料长度以及构件侧移和剪力产生一定的影响，所以必须充分的考虑到结构的轴向变形值。
二、高层建筑结构设计相关问题
1、高层建筑结构设计中的消防结构设计
高层建筑结构因其结构本身特点，决定了建筑结构在进行设计时具有一定的繁复性，而为了保证满足高层建筑结构复杂多样功能需求，需要在进行功能结构设计时，选用不同的建筑功能材料，其中所选用的材料多为可燃性材料，这一定程度上增加了火灾情况发生的可能性，且高层建筑之间空气流动性较强，风力大，一旦高层建筑发生火灾，极有可能在一定程度上造成火灾的扩张。另外，高层建筑的层数越多，在进行建筑结构设计时，应将火灾线路设计成垂直形态，在这样的情况下，高层建筑人员在进行火灾疏散时可能会耗费更长时间。在消防结构的设计中，对高层建筑进行排烟结构设计也是关于建筑结构相当重要的方面，在进行设计时，应注意将排烟结构进行合理设计，保证烟气正常排出，降低火灾发生时灾情的蔓延。
2、高层建筑结构设计中的抗风结构设计
在高层建筑的设计中，其建筑的抗风性是相当重要的。设计师在进行设计建造时，应注意建筑结构的抗风压性，对其进行有效的设计是结构设计中相当重要的一个方面。一般高层建筑的楼层较高，其建筑结构本身可对风起到较好的扰动作用和阻隔作用，在建筑物周边流动的风以及空气在动力作用下发生改变后，会对静止的高层建筑产生一定的振动作用，尤其造成建筑物一定的动力荷载力，在这种情况下，所存在的风压会对建筑物的稳定性造成一定的威胁，也可能直接导致高层建筑主体结构受到严重破坏，甚至导致玻璃幕墙破裂、装饰物损坏、墙体发生断裂等严重影响工程质量情况的发生。
实现抗风结构优化四个步骤：第一，进行基础设计，保证建筑结构的抗风结构，需要建筑结构具有一定的稳定性，在设计选材时，可选用级配高的砂石，保证建筑结构的填充材料密度，同时可有效防止水平方向上产生对结构倾覆性威胁；同时在结构底部进行设置时，使用抗拔锚杆，提高其应用功能，保证地基的稳固，对风力起到一定抵抗性；第二，设计耗能减振系统，在进行高层建筑结构设计时，可采用耗能减振系统，减少风荷载力对建筑物的作用力，系统的构成主要有楼板、梁柱、剪刀墙、耗能支撑等构成，减振系统的设置选材可使用具有较强粘弹性的阻尼材料，可有效提高减振系统的耗能减振作用；第三，高层建筑结构设计时，应对水平力、风荷载力以及可能发生的荷载力叠加问题进行有效解决。在风荷载力作用下，会给建筑结构内部的构件增加一定的压力，如果超过建筑物的可承受范围，就会出现风荷载与水平力发生叠加，严重破坏建筑物的稳定性。因此，在进行设计时，可对建筑物受力高风压区对其进行加固，选材建筑使用高强度的钢筋混凝土，控制建筑结构构件中的钢筋含量，减缓水平方向上发生的风荷载与水平力叠加所造成的不利于建筑物的影响力；第四，抗风结构设计中，同时也应提高建筑物的刚度和建筑物的承载力，根据风荷载的复杂性、多变性，对建筑物的风荷载以及承载力进行精确的计算，严格按照相关施工规范，对建筑物的抗风结构进行设计。
3、高层建筑结构设计中的抗震结构设计
在对高层建筑结构进行设计时，其抗震结构始终是整个设计中较难实施也是最为薄弱的环节，因高层建筑本身的复杂特点以及地震发生时会造成的种种不确定影响，而且建筑结构设计人员在进行建筑结构设计过程中，并没有充分考虑到地震发生所造成的破坏性以及如何有效避震原理。在设计工作中，设计人员没有对抗震数据进行精确的研究分析。如果在高层建筑进行结构设计时，不能根据相关地震灾害发生的原理进行有效设计，对其进行总体的规划，可能造成建筑结构在抗震设计方面会缺乏其有效可用性，无一定的灵活性，而且不能有效建筑结构的持久耐用性，无法有效保证高层建筑居民的生命健康和财产安全。
4、短肢剪力墙的设置问题
在我国新的《高层建筑混凝土结构设计规范》中，把对墙肢截面高度和厚度比为5：8的就定义为短肢剪力墙了，并且根据过往的实际的施工经验以及现阶段所进行的实验数据，在高层建筑结构设计中应用这种短肢剪力墙结构还是有很多的限制和要求的。因此，在进行高层建筑的结构设计时，应尽量的少采用甚至是不采用这种短肢剪力墙结构，避免为后续的设计工作带来不必要的麻烦，同时保证整个项目工程的施工质量。
5、结构的规则性问题
我国的新版的结构设计规范与旧版的是有一定的差异的，最主要就是体现在新规范中增加了更多的限制条件。如果建筑结构的周期比和位移比超规范规定时，那么结构的抗侧刚度就是要大于结构的抗扭刚度的，结构就会有较大的扭转效应。对一些高层建筑结构来说，由于功能上的需求，下部基层的空间都是较大的，而上部又都是客房或是办公室，有很多的隔墙，这就导致了上下层的刚度有较大的差异，而在这个刚度发生变化下一层的位置处就应为薄弱层，并且要进行内力放大的处理。
6、结构的高度问题
在我国的《高层建筑混凝土结构技术规程》中明确的规定了，设计时必须要充分的考虑到适用性与经济性的原则，同时也明确了几种较为常见的结构体系最大的适用高度。而这个适用高度也是现阶段我国的科研水平、施工水平以及经济发展水平所能达到的，与整个土木工程行业中的规范体系是较为协调的。但是在实际的施工建设中，还是有很多高层建筑的高度超过了这个适用高度。在相关的各类规范中，对于结构高度的要求还是较为严格的，所以也经常出现因为结构变更而导致了施工图纸审查不合格，从而大大的增加了工程的施工工期，并且也浪费了很多的人力、物力和财力。
结束语
对于高层建筑结构设计的相关问题，要遵循高层建筑的设计原则和设计理念，选择最为经济合理的高层建筑结构体系，做好高层建筑的建设工作，同时也保证我国的高层建筑行业得到更健康的发展。
参考文献
[1]李淑彦.浅谈高层建筑结构设计要点[J].商品混凝土，2012.
关键词：钢筋混凝土；高层建筑；结构设计；重点
1 引言
对于目前来说，高层建筑钢筋混凝土结构主要采用框架、剪力墙、框架―剪力墙、筒体和板柱―剪力墙结构体系。下面根据笔者的多年工作经验以及对实际工程的总结，浅显地对钢筋混凝土结构在高层建筑设计中的重点进行了论述，仅供大家参考。
2 钢筋混凝土结构在高层建筑设计中的原则
现在高层建筑的数量越来越多，相应的钢筋混凝土结构在高层建筑中也得到了广泛的应用。我们必须遵循一定的原则，在保证高层建筑钢筋混凝土结构的设计达到相关国家规范、规程规定的条文的同时，注意人们在设计、施工及使用维护阶段对高层建筑的安全性、耐久性及适用性的需求。高层建筑结构在规范规定的合理的使用年限内，不仅需要满足相应的建筑功能使用需求，而且应该可以承担各种有可能发生的自然或认为的紧急情况，这就使得建筑结构必须具有与之相符的适用性和耐久性；同时在建筑物发生可能的紧急情况之后，建筑结构也必须保证其安全性。
3钢筋混凝土结构在高层建筑设计中的重点分析
3.1 建筑结构的概念设计
现在很多新入职甚至入职多年的结构工程师在建筑结构设计时陷入只依靠结构设计软件的误区，这是不正确的。为了保证建筑结构具有良好的抗震性能，我们应该从根本上重视建筑结构概念设计这种有效的方法。建筑师及结构师在建筑设计的过程中对相关规范和规程中的各项条文给予高度重视是建筑概念设计对我们的要求。尤其下列若干问题值得我们注意：
（1）在建筑结构设计中，应该优先采用具有良好抗风、抗震性能，而且造价合理经济的高层建筑结构体系。这就要求我们对建筑结构的合理性和建筑结构平、立面布置的规则性特别关注。高层建筑结构在竖向布置上应该有合理的刚度分布，与此同时在水平布置上也应有合理的承载力分布，这样不但能避免因局部位置突变而形成薄弱部位，而且使建筑具有较好的抗震、抗裂缝和抗变形的能力。
（2）由于水平地震作用是双向的，所以要求建筑结构在两个主轴方向上应具有相接近的动力特性，并且在建筑平面上结构沿两个主轴方向需要拥有必需的抗震性能和结构刚度。在高层建筑设计时，我们应该使建筑具有清晰明确的计算简图和合理有效的传递地震力的途径，这样就能使建筑结构在任意方向上都能够有效的抵抗地震作用。值得注意的是高层建筑结构除了水平刚度的需求外，还需要在抗扭转震动和抗扭刚度上达到相应的要求。另外，虽然我们可以考虑场地特征的影响来对高层建筑结构的刚度进行选择，以此来达到减小地震作用的目的，但是同时我们也应该看到这会使高层建筑结构的变形增大，高层建筑结构会因为P-Δ效应的过大而发生不必要的破坏。
（3）我们应该尽量避免由于平面凹角以及狭长的缩颈部位产生的应力集中，尤其是在相对比较独立的建筑结构单元中。凹角和端部应尽量避免设置楼、电梯间，结构体型在竖向上应尽量避免过急、过多的收进，同时应尽量避免外挑。高层建筑结构应沿建筑高度连续、均匀地分布水平承载力和结构刚度，以此减小地震作用下结构的扭转效应，同时避免在高层建筑中产生薄弱或者软弱部位，以及由于部分构件的破坏从而导致的结构整体丧失承载能力和抗震能力。根据具体项目的实际情况，我们应该对高层建筑的结构单元之间进行有效的分离或者牢固的连接，以此来使建筑结构体型更加合理。
3.2 建筑结构的选型
（1）结构工程师在高层建筑设计过程中应尽量避免采用短肢剪力墙。什么是短肢剪力墙，《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中给予了明确的定义，短肢剪力墙是指墙肢截面高厚比在5～8的剪力墙。短肢剪力墙在高层建筑中有许多的限制和不便，这是在实际经验以及实验数据中得到证实的。因此为了在后期设计工作中避免增加不必要的麻烦，我们应该尽量减少或避免短肢剪力墙。
（2）钢筋混凝土结构在高层建筑设计中另一个重点是建筑结构的选择。在上部结构的变形限值能够满足的前提下，在一些地基基础相当稳定的地区可以尽量减小结构的刚度。对于规范中层间位移和顶点位移数值不是很合理的情况，我们采取相应的措施可以适当突破这些限值。同时规范规定在高层转换结构中，上下层转角的控制比值在1左右较为合理，转换层的上下刚度比公式宜做相应修改。另外水平加强层的设置会提高结构的侧向刚度，同时也会较大的增加外柱的剪力，这一点在设计工作中应慎重对待。
（3）规范中对于高层钢筋混凝土建筑的超高问题给出了相应的规定。在新规范中，除了将原来的建筑限制高度设定为A级高度外，新增加了B级高度的建筑设定。相应的建筑物应该控制在相应等级规定的范围之内，在建筑结构设计的过程中不可以超越其应属高度范围，如若超过，我们需要对设计以及施工做新的考量。在现实中此类问题曾经出现，应该引起大家的重视。
3.3 结构的计算
（1）《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010/J186-2010）第3.9节条文对于确定普通高层建筑的抗震等级给予了明确规定，即与主楼连为整体的裙楼的抗震等级除应按裙房本身确定外，相关范围内也不应低于主楼的抗震等级。当上部结构的嵌固点位于地下室顶板时，地下一层主楼相关范围内的抗震等级与上部主楼的抗震等级应取同，地下一层以下主楼相关范围内的抗震等级可根据实际情况逐层降低一级，但不应小于四级。另外比较复杂的高层建筑还应符合高规第10章的相关规定。
（2）《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010/J186-2010）中对建筑结构振型的取值给予了明确的规定，结构的振型数与层数有很大关系。在计算分析阶段我们需要根据规范规程的相关规定对计算结果进行分析，以此来确定是否需要调整振型个数。
（3）在高层建筑中，由于建筑外立面或者建筑功能的要求，建筑顶部常常存在一些非主体承重体系内的结构构件，对于这部分结构构件的设计和计算，我们按新规范中的有关规定应该对这部分结构构件增加有效的处理方法。因为高层建筑顶部的风荷载和地震作用较大，对于在其顶部的装饰或立面造型构件的设计要特别注意。
3.4 建筑基础的设计
高层建筑的承载力对于不同的地基基础需要做不同的考虑，在高层建筑的基础设计中应尽量减少地震作用对建筑结构的影响，为此我们需要注意以下几点：
（1）当拟建建筑物所处地段地基情况良好时，且基础的埋深较大时，在方案阶段设计师应建议业主在主楼下做地下室。因为地下室可以有效地降低基础的附加应力，并且在提高地基的承载力的同时也可减小地震作用对上部主体结构的影响，这点对于周围已有建筑物时尤其明显。不应设局部地下室，且地下室应有相同的埋深。当地基承载力已达到设计要求时，为了利于地下室防水，基础底板可以不继续外沿，同时每隔 30～40米应该设置一道后浇带，并使用微膨胀混凝土在两个月后进行浇注。
（2）当拟建建筑物周围已有建筑物时，新建建筑基础不宜深于周围已有建筑基础，这会是基础发生不必要的破坏。如若新建建筑基础深于已有建筑基础，两者基础间的净距与基础高差的比值不应小于二，否则应该采用打抗滑桩等措施防止新建建筑基础对已有建筑基础的破坏。当相邻建筑物的层数相差较大时，由于基地应力相差较大，我们应该在层数较低的建筑基础的中心区域内采用垫焦碴等地基处理方案来调整其基底应力。
（3）当地基较软或不均匀时，柱下扩展基础的宽度会很宽，有时会超过四米，此时我们可择优选用柱下条形基础，同时由于在结构节点处基础的底面积在两个方向上都做了重复利用，所以我们应该适当加宽柱下条形基础。另外当独立基础的偏心过大时，我们可把相邻建筑的基础一起做成柱下条形基础。值得注意的是，柱下条形基础的偏心也不宜过大，条件允许时可以做成一面自由、三面支承的基础底板。另外基础底版的形心和上部柱的荷载重心宜尽量重合，基础底板在条件允许时可做成台阶形、梯形。
4 结语
综上所述，在高层建筑中钢筋混凝土结构应用日益增多的今天，其建筑结构设计的安全性、耐久性和适用性引起了人们的广泛关注。因此，为了满足人们对建筑的安全信任以及舒适度的需求，我们结构工程师应该在设计过程中不断优化结构方案，使建筑材料的力学特性得到有效充分的发挥，从而设计出结构优秀稳定的建筑，以此满足人们日益丰富的生活需求。文中提到的诸多细节和重点正是我们需要特别注意的。
参考文献：
[1]《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
[2]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
[3]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010/J186-2010）
高层建筑结构抗震概念设计在依据数值计算的基础上，还增加了实践经验元素，并且结构概念设计甚至比分析计算更重要，使得这一抗震设计理念能够满足区域差别下从事高层建筑结构设计的实际需求。强调高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性，其目的是为了引起高层建筑结构工程是在进行建筑结构设计时，特别重视相应的结构规程以及抗震概念设计中的相关规定，从而摆脱传统的结构设计中只重视计算结果的误区，要求结构工程师严格的按照结构设计计算原则，再结合地区的抗震规范，以此保证高层建筑结构的抗震性能。
2高层建筑结构设计中抗震概念设计的原则
(1)结构的整体性。
在高层建筑结构中，楼盖的整体性对高层建筑结构的整体性起到十分重要的作用，其相当于水平隔板，不仅要求聚集和传递惯性力至各个竖向抗侧力的子结构，还要求这些子结构具有较强的抗震能力，能够抵抗地震作用，尤其是当竖向抗侧力子结构的分布不均匀、结构布置复杂以及抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时，整个高层建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构进行协同工作。
(2)结构的简单性。
结构的简单性指的是结构在地震作用下具有明确、直接的传力途径。在高层建筑抗震设计规范中明确规定“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径”，只有结构简单，才能对结构的位移、内力以及模型进行分析，准确的分析出高层建筑抗震的薄弱环节，然后采取相应的措施，避免薄弱环节的出现。
(3)结构的刚度。
结构的刚度和抗震能力水平在地震作用下是双向的，确定结构的刚度，然后合理的布置结构能够抵抗任意方向上的地震作用。通常状况下，地结构沿着平面上两个主轴方向都应该具有足够的刚度与抗震能力，结构的刚度不仅仅应该控制结构的变形，还应该尽可能降低地震作用对高层建筑结构的冲击，如果结构发生较大的变形，将会产生重力二阶效应，导致结构失衡而被破坏，降低高层建筑的抗震可靠性，因此，在抗震概念设计中，应该重视结构的刚度设计。
(4)结构的规则性与均匀性。
高层建筑的竖向和立面的剖面布置应该规则，结构侧向刚度的变化应该巨晕，避免侧向刚度以及抗侧力结构承载力的突变。沿着建筑物的竖向，机构布置和建筑造型应该规则和相对均匀，避免传力途径、刚度以及承载力的突变，防止结构在竖向上的某一楼或者少数楼层之间出现薄弱的环节。
3抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用
(1)抗震概念设计应该重视高层建筑的结构规律。
在高层建筑的抗震概念设计应用中，应该对高层建筑的体型设计进行科学的修正，保证在质量、刚度、对称、规则上分布均匀，保证设计的整体性，避免局部出现刚度过大的问题。高层建筑的结构布局对抗震概念设计具有十分重要的作用，简单、对称的建筑在地震中的应力分析和实际反映很容易做到，并且能够达到相一致，但是在凹凸的立面与错层设计的高层建筑中，当地震发生时将会产生复杂的地震效应，很难做到对高层建筑抗震效果的最佳分析。因此，高层建筑的抗震概念设计应该重视结构的规律性。
(2)抗震概念设计在结构体系上的应用。
高层建筑抗震结构体系是抗震概念设计的关键，抗震概念设计在结构体系上的应用依据高层建筑物的高度以及抗震等级选择合适的抗侧力体系，通过概念近似手算确定结构设计方案的可行性以及主要构件的基本尺寸。抗震结构方案选择的合理性，直接影响建筑抗震概念设计的经济性与安全性。合理的选择建筑结构体系，应该注意以下三个方面:其一，选择建筑结构体系时，应该对因为部分结构或者部分构件的破坏而导致整体建筑结构体系丧失对抗震能力或者重力荷载的承载能力，应该坚持抗震设计原则中的赘余度功能和内力重分配功能，这一原则的重要性在许多建筑物地震后的实际状况中都得到了很好的印证;其二，选择建筑结构体系时，不仅仅应该要求建筑体系的受力明确、传力合理以及传力路线，还应该有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图，这些都应该和不间断的抗震分析相符合;其三，其中延性是建筑结构中的重要特性之一，结构体系的变形能力取决于组成结构的构件和连接的延性水平，提高结构构件的延性水平，是提高高层建筑抗震设计概念在建筑结构设计应用中的重点问题，通过采用竖向和水平向混凝土构件，能够增强对砌体结构的约束，当配筋砌体在地震中即使产生裂缝也不会倒塌或者散落，保证高层建筑早地震中不至于丧失对重力荷载的承载能力。
(3)抗震概念设计在结构构件上的应用。
高层建筑抗震的实现需要各个构件的支撑，因此，抗震结构体系中的各个构件都必须具有一定的刚度与强度，并且还应该具有可靠的连接性。高层建筑的结构体系是一个多层次超静定结构，因此其抗震结构也应该设置多道抗震防线，这样在地震作用下，即使一部分构件先被破坏，剩余的构件依然具备支撑的作用，形成独立的抗震结构，承受地震力与竖向荷载。因此，合理的预见高层建筑结构先屈服或者破坏的位置，适当的调整构件的强弱关系，形成多道抗震防线，实现对高层建筑结构体系的合理控制，这是结构抗震耗能的一种有效措施，是建筑抗震结构概念设计的重要内容。
4结束语
关键词：高层建筑结构设计特点问题对策
中图分类号：TU97 文献标识码： A 文章编号：
一、高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有；
1、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。
2、侧移成为控制指标
与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
3、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。
4、轴向变形不容忽视
高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安垒的结果。
5、结构延性是重要设计指标
相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
二、高层建筑结构设计过程中常见的问题及其对策分析
1、高度问题
按我国现行5高层建筑混凝土结构技术规程6 ( JGJ3-2002) 规定, 综合考虑经济与适用的原则, 给出了各种常见结构体系的最大适用高度, 详见表1。
表1 钢筋混凝土结构高楼的最大适用高度( m )
这个高度是在我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下, 较为稳妥的, 也是与目前整个土木工程规范体系相协调的。可实际上, 已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制, 如: 采用组合结构体系的金茂大厦, 高达4201 15 m ( 建筑高度); 采用混凝土结构体系的中信广场, 也高达322 m ( 建筑高度)。对于超高限建筑物, 应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下,超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。随着建筑物高度的增加, 许多影响因素将发生质变, 即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围, 如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
2、材料的选用和结构体系问题
在地震多发区, 采用何种建筑材料或结构体系较为合理是工程技术人员非常重视的问题。我国150 m 以上的建筑, 采用了三种主要结构体系: 框一筒、筒中筒和框架一支撑。这些也是其他国家高层建筑经常采用的主要结构体系。但国外在地震区, 多是以钢结构为主, 而在我国, 钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构, 在国内外都还没有经受较大地震作用的考验。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80%以上的地震作用剪力, 有的高达90% 以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主, 变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大, 靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移, 不仅增大了钢结构的负担, 而且效果不大, 有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构,形成加强层才能满足规范侧移限值。此外, 在结构体系或柱距变化时, 需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变, 常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大, 且加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。此在需要设置加强层及转换层时, 要慎重选择其结构模式, 尽量降低其本身刚度, 以减少不利影响。
在高层建筑中, 根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力, 建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱) 结构或钢结构, 以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后, 为减小风振,钢骨(钢管) 混凝土通常作为首选。采用格构式的型钢时,震害严重, 采用实腹式的热轧型钢或焊接工字钢的, 则震害要减少许多。
3、轴压比与短柱问题
在钢筋混凝土高层建筑结构中, 往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大, 而柱的纵向钢筋却为构造配筋。即使采用高强混凝土, 柱断面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态, 防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。柱的塑性变形能力小, 则结构的延性就差, 当遭遇地震时, 耗散和吸收地震能量少, 结构容易被破坏。但是在结构中若能保证强柱弱梁设计, 且梁具有良好延性, 则柱子进入屈服的可能性就大大减少,此时可放松轴压比限值。另外, 许多高层建筑底几层柱的长细比虽然小于4, 但并不一定是短柱。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比, 只有剪跨比小于2 的柱才是短柱。
有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。但是即使能调整轴压比限值, 柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。
4、在某些烈度区采用较低的抗震措施与构造措施
现在许多专家学者提出, 现行的建筑结构设计安全度己不能适应国情的需要, 认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外, 对于“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”这个抗震设计原则, 在新形势下也有重新审核的必要。我国现行抗震设防标准比较低, 当取50年为分析年限时, 小震烈度对应的被超越概率为631 2%, 重现期为50年, 中震烈度对应的被超越的概率为10%, 重现期为475年, 大震对应的超越的概率为2%左右,同时规定抗震设防烈度与设计基本地震加速度的对应关系。
设防标准低的根本原因在于国家财力物力有限。我国建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外, 具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外; 在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性的要求上, 与外国相比, 也有异同, 其中的8度区, 我国就明显不如外国严格。随着社会财富的增长, 结构失效带来的损失愈来愈大,加之结构造价在整个投资中的比例下降, 因而结构在设防烈度下应该采用弹性设计, 特别是高烈度区要有严格的抗震措施与抗震构造措施来保证结构的安全。
【关键词】建筑结构 结构设计 安全问题
建筑工程质量的高低及施工过程中的安全问题主要取决了建筑结构设计，因此建筑结构设计是一项繁重而又责任重大的工作。笔者从墙体结构设计，屋面梁配筋数量，高层建筑整体设计三个方面，重要论述了当前建筑结构设计中存在的主体结构设计问题、安全问题进行了研究和探讨。
1 从墙体结构设计方面对安全问题进行控制与管理
1.1多层砌体房屋的建筑局部尺寸未满足抗震要求，该部位未设构造筋
《建筑抗震设计规范》(GB50011―2001)第7.1.6条规定，抗震设防烈度为6度、7度时，承重窗间墙最小宽度、承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离、非承重外墙尽端至门窗洞边的最小距离、内墙阳角至门窗洞边的最小距离不宜小于lm。这些局部部位是结构破坏较为敏感的地方，当这些部位不能满足要求时，结构应采取相应的弥补措施，如采用加强的构造柱或增加横向配筋措施等。
1.2房屋四角与其余部位构造柱采用一样的配筋
《建筑抗震设计规范》(GB50011―2001)第7.3.2条第一款规定，房屋四角构造柱可适当加大截面及配筋。而部分人员设计不分部位采用相同设置的行为，将致使各种柱体的作用得不到充分发挥，还会造成浪费。例如房屋外墙四角是容易损坏的部位，其构造柱的设计一般应加强，若其余部位的构造按照外墙四角的要求进行设置，将造成极大的浪费。
1.3构造柱截面设计时未考虑相连的小墙垛
虽然小墙垛通过拉接筋与构造柱相连接，但实际上这部分小墙体很难发挥有效作用，并且施工也不方便.所以设计时应该把两者合二为一。
2 从屋面梁配筋数量方面对安全问题进行控制与管理
2.1屋面梁配筋太少
结构建模时，设计人员图方便，屋面梁直接拷贝下层梁的尺寸。由于屋面梁荷载较小，计算结果配筋不多，这样屋面梁在温度变化、混凝土收缩和受力等作用下因配筋率过低而裂缝宽度较大。
2.2受扭屋面梁缺少必要的腰筋
对于一般的梁，为了保持钢筋骨架的刚度，同时为了承受温度和收缩应力及防止梁腹出现过大的裂缝，一般构造措施为梁腹板高度大于450mm时加设腰筋，其间距不大于200mm，然后拉筋勾连。对于受扭构件《混凝土结构设计规范》(GB50010―2002)第10.2.5条第二款规定，其纵向受力钢筋的间距不应大于200mm和梁截面短边长度。对于设置悬挑檐口的屋面梁，在结构设计中误等同一般梁，未按受扭构件设计配筋。
2.3楼层平面刚度一些设计不够科学严谨
在缺乏基本的结构观念或结构布置缺乏必要措施时，采用楼板变形的计算程序，这是一种很不负责的态度。尽管程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的，但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。作为计算的大前提都无法“准确”，就不可能指望其结果会“正确”了。据此进行的结构设计肯定存在着结构不安全成分或者结构某些部位或构件安全储备过大等现象。为了使程序的计算结果基本上反映结构的真实受力状况而不至于出现根本性的误差，设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面。
3 从高层建筑整体设计方面对安全问题进行控制与管理
3.1高层建筑结构平面及立面形式的选择
在高层建筑结构设计中，应尽量使建筑的三心(几何形心、刚度中心、结构重心)尽可能汇于一点，达到三心合一。如若在结构设计中没有做到三心合一，由此就会产生扭转问题。扭转问题就是结构在水平荷载作用下发生的扭转振动效应。扭转振动效应在风载等水平荷载载荷情况下会对结构产生危害，为避免其危害应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一，所以平面和立面形式的选择很关键。高层建筑的平面宜采用简单、规则、对称的形状，避免过于复杂的平面形式，大量震害的资料表明，高层建筑物平面布置不对称、过多的外凸、内凹等复杂形式都容易造成震害。
3.2高层建筑结构设计中的侧移和振动周期问题
高层建筑结构设计中的侧移和振动周期建筑结构的振动周期问题包含两方面：合理控制结构的自振周期；控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。
3.2.1结构自振周期
高层建筑的自振周期(T1)宜在下列范围内：框架结构：T1=(0.1～0.15)N；框一剪、框一筒结构：T1=(0.08～0.12)N；剪力墙、筒中筒结构：T1=(0.04～0.10)N；N为结构层数。结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内：第二周期：T2=(1／3～1／5)T1；第三周期：T2=(1／5～1／7)T1。
3.2.2共振问题
当建筑场地发生地震时，如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近，建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期，通过调整结构的层数，选择合适的结构类别和结构体系，扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别，避免共振的发生。
3.2.3水平位移特征
水平位移满足高层规程的要求，并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时，地震力的大小与结构刚度直接相关，当结构刚度小，结构并不合理时，由于地震力小则结构位移也小，位移在规范允许范围内，此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全；其次，位移曲线应连续变化，除沿竖向发生刚度突变外，不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型；框架结构的位移曲线应为剪切型；框一剪结构和框一筒结构的位移曲线应为弯剪型。建筑结构设计是随着经济发展及人们对建筑物功能要求改变，又随着科技的进步而得以实现和解决。以上所提到的几个问题是设计人员在工程设计中较易出差的地方，对设计者来说要把提高设计质量作为终身奋斗的目标，为祖国贡献自己的力量。
关键词：建筑；结构设计；常见问题；对策
中图分类号：S611文献标识码： A
建筑结构设计是一项强度很高的创造性思维劳动，要运用结构设计人所掌握的大量知识，进行富有创造性的工作。建筑结构设计是一项系统的、全面的工作，在设计中存在的问题是多种多样的。作为设计来讲，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度才能完成。我们要始终把提高设计质量作为终身奋斗的目标。
一、建筑结构设计的基本要求
1、层层设置。安全的结构体系在设计过程中必须要层层设置，尤其是当灾难发生时将会在抵抗外在破坏中发挥有效作用。若仅仅将抗风险的希望都集中寄托在建筑的某一个结构上，这是很不稳定的。多肢墙好于单片墙，框架剪力墙好于纯框架好等等，这些都是层层防线的设计思路的重要表现。
2、重大轻小。建筑结构设计中常常涉及到了很多关键的理念，如：“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等，这些都是设计师门需要重视的问题。尽管对于结构体系而言，其是由不同的构件协调构建起了，而由于不同的构件都发挥着不同的作用，其在整个建筑中也有轻重之分。
3、优劣互补。科学的建筑结构体系需要坚持优劣互补的原则。结构太刚其变形能力差，若建筑受到巨大的破坏力时，则应具备的承受的力更大，经常会发生局部受损以至于全部毁坏，而太柔的结构尽管能够限制外力，但经常因为变形过大而难以正常运用。
二、建筑结构设计的常见问题及对策
1、 地基与基础设计方面存在的问题。地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，这是因为不仅该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，而且地基基础也是整个工程造价的决定性因素。但很多房屋建筑无地质勘察报告，仅仅依据建设单位口头或笼统参照附近建筑物的基础设计资料就进行施工图设计。还有有些设计者对软弱地基的危害认识不足，当采用换土垫层对软弱地基处理时，不做换土垫层设计，只凭经验处置，只是简单地凭借经验采用砂垫层加强一下承载力，没有进行垫层宽度和厚度计算，既不安全，又不经济。另外一些设计人员设计多层民用建筑时，在计算梁、柱和基础的负荷时未按现行设计规范将荷载乘以折减系数计算其荷载值，因而导致采用荷载值偏大。
2、结构布置不合理，体型不规则
结构的合理布置（使结构尽可能“规则”)，是抗震概念设计中的十分重要的环节，这里的“规则”包含了对建筑的平立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，直至承载力分布等诸多因素的综合要求。由于引起结构不规则的因素太多，特别是对于复杂的建筑体型，很难一一用若干简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。
由于缺乏规范依据及相应的设计规定，加之对结构抗震概念设计缺乏应有的了解，有些设计人员往往对结构规则性难以把握，有时甚至听从业主和建筑师的要求，在实际工程中出现了不少规则性很差、对结构抗震十分不利的高层建筑。这里仅举几个例子：
（1）平面凹凸不规则。这是最常见的一种情况。
（2）平面扭转不规则问题。如框架- 剪力墙结构中，纵横剪力墙布置过分集中或仅布置在房屋的一端，使结构刚度中心严重偏离质量中心。有时甚至是结构整体计算的第一振型为扭转振型。
（3）高位转换问题。如某高层建筑采用框支抗震墙结构，高度约160m，Ⅳ类场地，6 度设防，不仅房屋高度大大超过其最大适用高度，且在第6～7 层处设置了厚板转换层，框支层数达到6层。框支抗震墙属抗震不利的结构体系，新修编的抗震规范，对此类结构的抗震措施仅限于框支层不超过两层。
（4）楼层错层问题。高层建筑中带有较大范围的错层，使楼层的楼板不连续，对结构抗震十分不利。
（5）高层建筑带有明显薄弱层，又没有采取有效的抗震加强措施。
（6）高层建筑结构中，同时采用两种以上的复杂结构。诸如带转换层结构、错层结构、连体结构、多塔楼结构等，均属于复杂结构形式，根据抗震对高层建筑规则性的要求，高层结构不宜同时采用两种以上的复杂结构。
（7）同一结构单元中采用两种不同的结构体系。如某多层框架结构，电梯井及两端山墙部位局部采用砖墙承重。
（8）高层建筑楼板（特别是首层和转换层楼板）开洞过多过大，有的楼板开洞率甚至超过了30%。
在工程设计中应尽量避免采用不规则的结构，不应采用严重不规则的结构。在设计不规则结构时，应采用符合结构实际受力状态的力学模型进行计算分析，并采取有效的抗震加强措施。新修编的建筑抗震设计规范，参考了美国UBC 和欧洲规范8 的做法，对规则与不规则作了一些定量的划分，并规定了相应的设计计算要求。如将楼层最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移平均值的比值大于1.2 时定义为平面扭不规则结构，并规定上述比值不宜大于1.5；对超过梁高的错层，规定应按楼板开洞对待，错层面积较大时，应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型；对竖向不规则结构，规定薄弱地震剪力及某些水平转换构件的地震内力应乘以不同的增大系数等等。
3、主梁有次梁处加附加筋。一般应优先加箍筋,附加箍筋可认为是：主梁箍筋在次梁截面范围无法加箍筋或箍筋短缺，在次梁两侧补上,像板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但也不是绝对的。规范中说的比较清楚,位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载,应全部由附加横向钢筋承担。也就是说,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大,次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。还有当主次梁截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大,主梁也可不加附加筋。总的原则,当主梁上次梁开裂后，从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力时，主梁可不加附加筋。梁上集中力，产生的剪力在整个梁范围内是一样。所以抗剪满足,集中力处自然满足。主次深梁及次梁相对主梁截面、荷载较小时也可满足。
总之，结构设计是个系统的、全面的工作，需要扎实的理论知识功底、灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。结构的设计不是单求外表的独特与奇异，而是要讲究科学的依据和实用的价值。设计人员要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其他专业来进行设计。只有这样才能真正体会结构设计的意义，推动建筑业向前发展。
参考文献：
[1] 徐田娟. 浅谈建筑结构设计中的几个常见问题[J]. 商业文化(下半月). 2012(01)
[2] 李浩,刘东甲. 浅析建筑结构设计中应注意的问题[J]. 工程与建设. 2012(01)
[3] 侯艳斌. 建筑结构设计方法简述[J]. 科技信息. 2012(04)
[4] 袁鑫. 高层建筑结构设计中存在的若干问题与措施分析[J]. 现代装饰(理论). 2012(01)
（南京中艺建筑设计院有限公司江苏南京210017）
【摘要】随着城市化发展以及建筑用地的紧张，高层建筑将日益增多。高层建筑的结构设计不仅应保证高层建筑具有足够的安全性，还应保证结构的经济性、合理性。文章从高层建筑的特点出发，对高层建筑结构体系设计的基本要求等方面进行了阐述分析。
关键词 高层建筑；结构设计；荷载；体系
On the high-rise building structure design methods and related issues
Zhao Jin-sen
(Nanjing Arts Institute of Architectural Design Co., LtdNanjingJiangsu210017)
【Abstract】With urbanization and the construction sites of intense, high-rise buildings will be increasing. Structural design of tall buildings should not only ensure high-rise buildings have adequate security, but also to ensure economic, rational structure. Articles from the starting characteristics of high-rise buildings, high-rise building on the basic requirements for the design of structural systems and other aspects of the analysis are described.
【Key words】High-rise buildings;Structural design;Load;System
建筑工程质量直接关系到人民生命和财产的安全，建筑质量主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量口渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。
1. 高层建筑的特点
1.1在相同的建设场地中，建造高层建筑可以获得更多的建筑面积，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨的问题。设计精美的高层建筑还可以为城市增加景观，如马来西亚首都的石油大厦和上海的金茂大厦等。但高层建筑太多、太密集也会对城市带来热岛效应，玻璃幕墙过多的高层建筑群还可能造成光污染现象。
1.2在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑比多层建筑能够提供更多的空闲地面，将这些空闲地面用作绿化和休息场地，有利于美化环境，并带来更充足的日照、采光和通风效果。例如在新加坡的新建居住区中，由于建造了高层建筑群，留下了更多地面空间，可以更好地建设城市绿化和人们休闲活动空间。
1.3高层建筑中的竖向交通一般由电梯来完成，这样就会增加建筑物的造价，从建筑防火的角度看，高层筑的防火要求要高于中低层建筑，也会增加高层建筑的工程造价和运行成本。
2. 高层建筑结构体系的特点
2.1随着层数和高度的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载。高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体系密切相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。
2.1.1框架结构体系。框架体系可灵活布置建筑空间，使用较方便，但震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制，主要用于层数不多、高度适中的高层建筑中。
2.1.2剪力墙结构体系。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，其主要缺点：剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑。
2.1.3框架——剪力墙结构（框架——筒体结构）体系。框架——剪力墙（筒体）结构比框架结构的刚度和承载能力都大大提高了，在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件（隔墙及外墙）的损坏。在非地震区还是地震区，这种结构型式都可用来建造较高的高层建筑，目前在我国得到广泛的应用。
2.1.4筒体结构。单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架——筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。
2.1.5巨型结构。巨型结构一般由两级结构组成。第一级结构超越楼层划分，形成跨若干楼层的巨梁、巨柱（超级框架）或巨型衍架杆件（超级衍架），承受水平力和竖向荷载，楼面作为第二级结构，只承受竖向荷载并将荷载所产生的内力传递到第一级结构上。
2.2不同的结构体系所具有的强度和刚度是不一样的，因而它们适合应用的高度也不同。一般说来，框架结构适用于高度低，层数少，设防烈度低的情况；框架——剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求；在层数很多或设防烈度要求很高时，可用筒体结构。
3. 高层建筑结构设计的基本要求
3.1结构的规则性。
3.1.1不应采用严重不规则的结构体系。
高层建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案，应符合下列要求：（1）具有必要的承载能力、刚度和变形能力；（2）避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；（3）对可能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以加强。
3.1.2高层建筑的结构体系还应符合下列要求：（1）结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；（2）宜具有多道抗震防线。
3.2规则结构的主要特征。
高层建筑及其抗侧力结构的平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；高层建筑的立面和竖向剖面宜规则，结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小，避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。规则结构一般指：体型（平面和立面）规则，结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀，无突变。
3.3规则平面布置需满足的要求。
结构平面布置必须考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，力争均匀对称，减少扭转的影响。在地震作用下，高层建筑平面要力求简单规则，风力作用下则可适当放宽。抗震设防的高层建筑，平面形状宜简单、对称、规则，以减少震害。在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀。不应采用严重不规则的平面布置。抗震设计的B级高度钢筋混凝土高层建筑、混合结构高层建筑，其平面布置应简单、规则，减少偏心。
4. 高层建筑结构设计方法
在高层建筑中，竖向荷载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。对一些较柔的高层建筑，风荷载是结构设计的控制因素，随着建筑物高度的增高，风荷载的影响越来越大。高层建筑中除了地震作用的水平力以外，主要的侧向荷载是风荷载，在荷载组合时往往起控制作用。
4.1竖向荷载设计应减轻自重。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，减轻房屋自重意味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。
4.2风荷载计算。在已有研究的基础上，《荷载规范》指出，垂直于建筑物表面上的风荷载应按下式计算：
ωk=βzμzμsω0
式中： ωk为风荷载标准值（KN/m）； ω0为基本风压（KN/m）； μs为风荷载体型系数； μz为风压高度系数；βz为z高度处的风振系数。
4.3抗震设计基本要求。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、中震可修、大震不倒。
4.4基础设计。
高层建筑的基础设计，主要以在满足承载力的情况下，控制沉降。关于地基的沉降量不能完全依赖与计算，在沉降量的确定过程中，往往工程经验比理论计算更重要，所以对同地区、同类型、同基础形式的建筑的沉降数据采集显得尤为重要。
5. 结语
近些年来，我国的高层建筑建设发展迅速。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构的概念设计，一个优秀的结构设计师应重视概念设计、结构计算和结构构造，三者的组合可选择出合理的结构方案。
参考文献
［1］钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程．JGJ6-99［S］．北京：中国建筑工业出版社，1999.
［2］建筑抗震设计规范． GB50011-2001［S］．北京：中国建筑工业出版社，2001.
［3］都凤强．高层建筑结构设计的实践探讨［J］．科技创新导报，2009，（21），p23.
［4］吴晓琳．浅析高层建筑结构设计与特点［J］．中国高新技术企业，2009，（11）：127~128.
［5］谭文锐，李达能．高层建筑结构设计中问题之探究［J］．广东科技，2007，（6）：140~141.
［6］杨琦．高层建筑结构特点及其体系［J］．沿海企业与科技，2007，（1）：104~106.
［7］赵西安．现代高层建筑结构设计［M］．北京：科学出版社，2004.
关键词：高层建筑 结构设计
随着我国经济的发展以及人建设用地的稀缺性，高层建筑的应用越来越广泛，高层建筑结构体系也呈现出多样化的发展趋势，加强对高层建筑结构设计具有一定重要意义。
一、高层建筑结构设计的特点
1、轴向变形不容忽视：高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
2、结构延性是重要设计指标：相对于底层建筑而言，高层建筑的结构更柔和一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使高层建筑结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
3、水平荷载成为决定因素：一方面，因为高层建筑楼房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引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，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，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。
二、高层建筑结构设计方面的原则
1、合理的结构计算模型
合理的结构受力模式计算模型，在高层结构设计中的重要性不言而喻，如果计算模型与工程实际不相符，则可能对结构设计精准性产生影响，严重者甚至引发结构事故。因此，若想确保高层建筑结构设计的合理性、安全性、稳定性，必须加强对计算模型的重视程度。
2、基础的优化设计
以高层建筑的地质条件为出发点，有针对性地选择基础设计形式，对建筑的上部结构类型、荷载分布等进行综合分析，合理选择施工条件，减少对周边建筑物产生的影响；通过考虑各方面的实际因素，最终确定施工组织方案。合理方案的选择，必须充分发挥地基潜力并应考虑经济型及施工简便性，必要情况下需要对地基变形控制。此外，在高层建筑结构设计中，需要制定详尽的地质勘查报告，必要时应进行现场施工勘查并应充分考虑周边建筑物的情况，还必须对降水、抗浮问题采用有效的措施。
3、确定高层建筑结构方案
只有提高结构设计方案的经济性、合理性，同时满足高层建筑的结构体系要求，才能确保整体设计的顺利实现。对于结构体系来说，要求明确受力过程，保障传力的简洁性。对于同等的结构单元来说，结构体系也应相同；如果高层建筑位于地震区域内，那么就需要充分考虑平面规则与竖向规则。
4、采取针对性地结构措施
结合以往高层建筑结构设计的经验来看，应遵循“强剪弱弯”、“强柱弱梁”等原则，尤其关注薄弱部位（薄弱层），重视控制节点构造，同时考虑到温度应力、延性等因素，避免因构造不当对构件产生负面影响。
三、高层建筑结构设计应注意的问题分析
1、结构的超高问题：在抗震规范和高层规程中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度以外，增加了B级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
2、短肢剪力墙的设置问题：
在新规范中，对墙肢截面高厚比为4～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
3、嵌固端的设置问题：
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
4、结构的规则性问题：
新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“高层建筑不应采用严重不规则的结构体系。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
5、地基与基础设计方面
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素。因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。
在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂，作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定，因此，作为建立在国家标准之下的地方标准、 地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟经验描述和规定地更为详细和准确，所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入认真地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。
综上所述，随着高层建筑的与日俱增，高层建筑设计尤其是结构设计越来越重要。作为结构工程师，除了掌握基本的专业知识以外，还要具备复合型能力水平，了解现代化信息技术，提高结构计算的完整性、精确性，结合工程具体情况，最终确定最合理、最经济、最合适的方案，解决设计过程中可能遇到的各种问题，推动我国高层建筑的优化发展。
参考文献：
[1]王钲日.试论现代高层建筑结构设计特点及相关问题[J].黑龙江科技信息，2012（4）
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