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摘要：文章结合高规对高层建筑结构的特点、常见结构体系和基础进行阐述分析。
关键词：结构体系；高层建筑；框架；剪力墙
随着我国经济的不断发展，高层建筑在大中城市大量出现，在小城市也不断涌现，建筑的形体各异，给结构设计带来了挑战。针对建筑形体的多样性，这要求结构设计人员要不断提高设计水平，下面我就根据高规（除注明外，本文所称“规范”均指高规JGJ3—2010）结合自己的实际工作经验谈谈高层结构设计。
区别于低层和多层建筑，高层房屋设计主要有以下几个特点：
1.高层或多层建筑都承受竖向荷载（楼屋面活荷载、结构自重、墙体重量等）和水平荷载的作用（风荷载作用和地震作用），一般认为，竖向荷载往往是影响低层和多层房屋结构设计的主要因素。而在高层建筑中，除风压低和烈度低的地方外，起决定性作用的往往是水平荷载。高层建筑相对多层建筑对风荷载比较敏感，故規范4.2.2规定房屋高度大于60m的建筑承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。
2.结构侧移是高层结构设计中的需控制的一个重要方面，对应的指标是层间位移角。由规范5.4.1条文说明的弹性等效侧向刚度公式EJd=11qH4/120u可知，房屋的顶点侧移与建筑物高度的四次方成正比，水平荷载作用引起的位移如果过大轻则会让人感到不舒适、电梯偏位、填充墙开裂等现象，严重时会导致房屋主要承重构件开裂，房屋上下重心偏移，房屋承重构件产生附加应力，致使整个房屋结构破坏，所以在高层建筑结构设计中我们应注意位移量的控制，保证结构的侧向刚度以控制结构的位移。具体的工程设计中若层间位移角较大，则表示此时结构的侧向刚度较小，应增加竖向构件的刚度；若层间位移角远小于规范限值，则表示其结构刚度很大，有削弱的空间。
3.结构扭转是高层结构设计中的需控制的又一重要方面，对应的指标是位移比、周期比。由规范3.4.5条文说明可知位移比是限制结构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。因此位移比的调整要改变结构的平面布置，以使结构刚心与质心尽量接近，找出位移大的节点加强或削弱相应的构件。周期比是限制结构的抗扭刚度不能太弱，从而用来限制振动耦联，因为振动耦联会使结构的扭转效应明显增大。多层建筑结构周期较短，一般对周期比不作要求。结构试算时周期比不满足的情况下一般的调整原则是加大周边竖向构件刚度，削弱中间竖向构件刚度。这两个指标的调整原则虽然只有几句话，但据笔者的经验这两指标有时比较难调到理想的结果，特别是形体复杂的工程。
4.结构整体稳定性是高层建筑结构设计的基本要求，高层建筑结构要控制房屋的整体稳定性，剪力墙结构、框架-剪力墙、筒体结构应符合如下要求：
框架结构应符合下式要求：
房屋一旦出现失稳破坏，就会危及房屋的安全，通过以上两个公式可知采用轻质材料，减轻房屋的重量对建筑结构的稳定性来说是一个有效措施。
高层房屋的结构一般分为框架，剪力墙，框架-剪力墙和筒体等，规范对各个结构体系分章节来说明其设计原则和构造，下面对框架、剪力墙和框架-剪力墙结构谈一下自己的看法。
1.框架结构是一种非常常见的结构体系，为双向梁柱抗侧力体系，一般不采用单跨框架。由梁柱体系承受竖向及水平荷载。框架结构可以现浇，也可以做成装配整体式，但当结构抗震烈度为9度时，不能采用装配整体式结构（装配整体式难以实现强节点，弱构件的设计目标，地震作用下节点处容易破坏），目前国内使用较多的是现浇框架。框架结构的特点是柱网间距受限小，建筑平面布置灵活，建筑功能区域好分割。
框架结构由于侧向刚度较小，高层框架结构变形较大，为了控制房屋的变形，增大构件的截面及配筋量才能满足规范对侧向位移的要求，所以框架结构的适用高度最低。接近规范高度限值的房屋会导致梁柱截面过大，不适宜设计成框架体系，否则，既影响使用功能，又造成浪费，故高层中纯框架结构较少见，即便是小高层也常会加少量剪力墙以增加其侧向刚度。
2.剪力墙结构是由墙体组成的承受竖向及水平荷载的结构。剪力墙结构的特点是整体性好，侧向刚度大，在水平力作用下侧向位移小，容易满足承载力及侧移限值的要求。所以剪力墙结构体系的适用高度范围较大。由于剪力墙墙厚一般较薄，平面内刚度较大，但平面外刚度很小，故剪力墙应双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差过大。抗震设计时，不应采用仅单向有墙的结构布置。
剪力墙结构与框架结构相比其延性相对较差，抗震设计时为实现延性剪力墙一般的原则是：强墙弱梁、强剪弱弯。强墙弱梁是从体系的破坏机制方面考虑的，它要求连梁屈服先于墙肢屈服，使塑性变形和耗能分散于连梁中，避免因墙肢过早屈服使塑性变形集中在某一层而形成软弱层或薄弱层。强剪弱弯是构件延性的要求，包括剪力墙和梁。剪力墙除要满足计算要求处，还要满足构造要求，限制其轴压比、设置边缘构件和底部加强区。连梁作为第一道防线其作用不言而喻，规范7.2.21～7.2.25、7.2.27、7.2.28是对其计算和构造的规定。但在很多情况下设计计算会出现“超限”情况，因此规范7.2.26给出了一些处理方法，当然方法不只这些，如抗震规范GB 50011-2010中6.4.7提到的双连梁、多连梁等。
3.框架-剪力墙结构，顾名思义，是框架与剪力墙共同形成的结构体系。在这一结构体系中，框架结构可以保证宽敞自由的平面空间布置，剪力墙可以保证结构的侧向稳定性。规范8.1.2列举了框架-剪力墙结构的组成形式，由于框架与剪力墙的变形曲线一个是剪切形一个是弯曲形，两者组成框架-剪力墙结构其各自在结构中占的比例不同则有不同的受力形态，规范8.21.3按在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩占总地震倾覆力矩的比例确定了相应的设计方法，若采用框架-剪力墙结构时设计人员在方案阶段就需对框架占的比例有个大致了解，做到心中有数。
最后谈一下高层建筑的地下室和基础。为了抗倾覆和滑移，确保建筑物的安全，规范12.1.8对高层建筑规定了基础埋深要求：采用天然地基或者复合地基时不小于房屋高度的1/15，采用桩基时不小于房屋高度的1/18（桩长不计入埋深）。由于高层建筑高度较高，基础的埋深也相应较深，也为了提高地基承载力，减少地震作用对上部结构的影响，高层建筑一般设地下室，当然设地下室也往往是建筑功能的要求。地下室的设计应该注意几点：①当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应该满足规范对嵌固的相关要求。②地下室应满足整体抗浮要求，对于无外扩的地下室容易满足（施工过程需考虑抗浮，采取抗浮措施），但对于带裙房或者带有大地下室（部分无上部结构）的房屋，抗浮设计水位又较高者，此类地下室须要验算抗浮。主楼范围地下室基础可以采用承压桩，纯地下室基础可以采用抗拔桩以抵抗水浮力，主体地下室应增大基础刚度，相应的纯地下室或者裙房部分的地下室减小基础的刚度以平衡协调变形，在主楼范围的地下室部分底板，顶板以及墙板可以采用施工后浇带的方式来降低不均匀沉降。③高层建筑的地下室外周回填土应采用级配良好的砂石，砂土或土回填，并且分层夯实。高层建筑用天然地基上的筏形基础比较经济，当地质条件好且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁式基础或其他形式基础；当地基承载力或变形不满足设计要求时，可采用桩基或复合地基，其中桩基和带桩基的筏形基础较常见。
随着接触工程的不断增多，设计人员必然碰到各种各样的难题，规范在总则1.0.4就说高层建筑结构应注重概念设计，这要求我们对整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害等有充分的认识。只有不断提高自己的水平，才能对结构不断优化，做到安全适用，经济合理，对自己负责，对业主负责。
参考文献：
[1] JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程.
[2] GB 50011-2010建筑抗震设计规范.
[3]杨琦.高层建筑结构特点及其体系[J].沿海企业与科技，2007.
关键词：结构体系；高层建筑；框架；剪力墙
随着我国经济的不断发展，高层建筑在大中城市大量出现，在小城市也不断涌现，建筑的形体各异，给结构设计带来了挑战。针对建筑形体的多样性，这要求结构设计人员要不断提高设计水平，下面我就根据高规（除注明外，本文所称“规范”均指高规JGJ3—2010）结合自己的实际工作经验谈谈高层结构设计。
区别于低层和多层建筑，高层房屋设计主要有以下几个特点：
1.高层或多层建筑都承受竖向荷载（楼屋面活荷载、结构自重、墙体重量等）和水平荷载的作用（风荷载作用和地震作用），一般认为，竖向荷载往往是影响低层和多层房屋结构设计的主要因素。而在高层建筑中，除风压低和烈度低的地方外，起决定性作用的往往是水平荷载。高层建筑相对多层建筑对风荷载比较敏感，故規范4.2.2规定房屋高度大于60m的建筑承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。
2.结构侧移是高层结构设计中的需控制的一个重要方面，对应的指标是层间位移角。由规范5.4.1条文说明的弹性等效侧向刚度公式EJd=11qH4/120u可知，房屋的顶点侧移与建筑物高度的四次方成正比，水平荷载作用引起的位移如果过大轻则会让人感到不舒适、电梯偏位、填充墙开裂等现象，严重时会导致房屋主要承重构件开裂，房屋上下重心偏移，房屋承重构件产生附加应力，致使整个房屋结构破坏，所以在高层建筑结构设计中我们应注意位移量的控制，保证结构的侧向刚度以控制结构的位移。具体的工程设计中若层间位移角较大，则表示此时结构的侧向刚度较小，应增加竖向构件的刚度；若层间位移角远小于规范限值，则表示其结构刚度很大，有削弱的空间。
3.结构扭转是高层结构设计中的需控制的又一重要方面，对应的指标是位移比、周期比。由规范3.4.5条文说明可知位移比是限制结构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。因此位移比的调整要改变结构的平面布置，以使结构刚心与质心尽量接近，找出位移大的节点加强或削弱相应的构件。周期比是限制结构的抗扭刚度不能太弱，从而用来限制振动耦联，因为振动耦联会使结构的扭转效应明显增大。多层建筑结构周期较短，一般对周期比不作要求。结构试算时周期比不满足的情况下一般的调整原则是加大周边竖向构件刚度，削弱中间竖向构件刚度。这两个指标的调整原则虽然只有几句话，但据笔者的经验这两指标有时比较难调到理想的结果，特别是形体复杂的工程。
4.结构整体稳定性是高层建筑结构设计的基本要求，高层建筑结构要控制房屋的整体稳定性，剪力墙结构、框架-剪力墙、筒体结构应符合如下要求：
框架结构应符合下式要求：
房屋一旦出现失稳破坏，就会危及房屋的安全，通过以上两个公式可知采用轻质材料，减轻房屋的重量对建筑结构的稳定性来说是一个有效措施。
高层房屋的结构一般分为框架，剪力墙，框架-剪力墙和筒体等，规范对各个结构体系分章节来说明其设计原则和构造，下面对框架、剪力墙和框架-剪力墙结构谈一下自己的看法。
1.框架结构是一种非常常见的结构体系，为双向梁柱抗侧力体系，一般不采用单跨框架。由梁柱体系承受竖向及水平荷载。框架结构可以现浇，也可以做成装配整体式，但当结构抗震烈度为9度时，不能采用装配整体式结构（装配整体式难以实现强节点，弱构件的设计目标，地震作用下节点处容易破坏），目前国内使用较多的是现浇框架。框架结构的特点是柱网间距受限小，建筑平面布置灵活，建筑功能区域好分割。
框架结构由于侧向刚度较小，高层框架结构变形较大，为了控制房屋的变形，增大构件的截面及配筋量才能满足规范对侧向位移的要求，所以框架结构的适用高度最低。接近规范高度限值的房屋会导致梁柱截面过大，不适宜设计成框架体系，否则，既影响使用功能，又造成浪费，故高层中纯框架结构较少见，即便是小高层也常会加少量剪力墙以增加其侧向刚度。
2.剪力墙结构是由墙体组成的承受竖向及水平荷载的结构。剪力墙结构的特点是整体性好，侧向刚度大，在水平力作用下侧向位移小，容易满足承载力及侧移限值的要求。所以剪力墙结构体系的适用高度范围较大。由于剪力墙墙厚一般较薄，平面内刚度较大，但平面外刚度很小，故剪力墙应双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差过大。抗震设计时，不应采用仅单向有墙的结构布置。
剪力墙结构与框架结构相比其延性相对较差，抗震设计时为实现延性剪力墙一般的原则是：强墙弱梁、强剪弱弯。强墙弱梁是从体系的破坏机制方面考虑的，它要求连梁屈服先于墙肢屈服，使塑性变形和耗能分散于连梁中，避免因墙肢过早屈服使塑性变形集中在某一层而形成软弱层或薄弱层。强剪弱弯是构件延性的要求，包括剪力墙和梁。剪力墙除要满足计算要求处，还要满足构造要求，限制其轴压比、设置边缘构件和底部加强区。连梁作为第一道防线其作用不言而喻，规范7.2.21～7.2.25、7.2.27、7.2.28是对其计算和构造的规定。但在很多情况下设计计算会出现“超限”情况，因此规范7.2.26给出了一些处理方法，当然方法不只这些，如抗震规范GB 50011-2010中6.4.7提到的双连梁、多连梁等。
3.框架-剪力墙结构，顾名思义，是框架与剪力墙共同形成的结构体系。在这一结构体系中，框架结构可以保证宽敞自由的平面空间布置，剪力墙可以保证结构的侧向稳定性。规范8.1.2列举了框架-剪力墙结构的组成形式，由于框架与剪力墙的变形曲线一个是剪切形一个是弯曲形，两者组成框架-剪力墙结构其各自在结构中占的比例不同则有不同的受力形态，规范8.21.3按在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩占总地震倾覆力矩的比例确定了相应的设计方法，若采用框架-剪力墙结构时设计人员在方案阶段就需对框架占的比例有个大致了解，做到心中有数。
最后谈一下高层建筑的地下室和基础。为了抗倾覆和滑移，确保建筑物的安全，规范12.1.8对高层建筑规定了基础埋深要求：采用天然地基或者复合地基时不小于房屋高度的1/15，采用桩基时不小于房屋高度的1/18（桩长不计入埋深）。由于高层建筑高度较高，基础的埋深也相应较深，也为了提高地基承载力，减少地震作用对上部结构的影响，高层建筑一般设地下室，当然设地下室也往往是建筑功能的要求。地下室的设计应该注意几点：①当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，应该满足规范对嵌固的相关要求。②地下室应满足整体抗浮要求，对于无外扩的地下室容易满足（施工过程需考虑抗浮，采取抗浮措施），但对于带裙房或者带有大地下室（部分无上部结构）的房屋，抗浮设计水位又较高者，此类地下室须要验算抗浮。主楼范围地下室基础可以采用承压桩，纯地下室基础可以采用抗拔桩以抵抗水浮力，主体地下室应增大基础刚度，相应的纯地下室或者裙房部分的地下室减小基础的刚度以平衡协调变形，在主楼范围的地下室部分底板，顶板以及墙板可以采用施工后浇带的方式来降低不均匀沉降。③高层建筑的地下室外周回填土应采用级配良好的砂石，砂土或土回填，并且分层夯实。高层建筑用天然地基上的筏形基础比较经济，当地质条件好且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁式基础或其他形式基础；当地基承载力或变形不满足设计要求时，可采用桩基或复合地基，其中桩基和带桩基的筏形基础较常见。
随着接触工程的不断增多，设计人员必然碰到各种各样的难题，规范在总则1.0.4就说高层建筑结构应注重概念设计，这要求我们对整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害等有充分的认识。只有不断提高自己的水平，才能对结构不断优化，做到安全适用，经济合理，对自己负责，对业主负责。
参考文献：
[1] JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程.
[2] GB 50011-2010建筑抗震设计规范.
[3]杨琦.高层建筑结构特点及其体系[J].沿海企业与科技，2007.