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摘要：随着我国经济的快速发展，我国高层建筑快速发展，高层建筑结构设计也显得日益重要和紧迫。本文对高层建筑的结构特点及建筑结构设计进行了分析。
关键词：高层建筑；建筑结构；结构设计；抗震设计
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
引言
高层建筑的建造，其所以如此之快，除了有的城市为了有一个高大的形象建筑之外，主要还是超高层建筑能在有效面积的土地上，得以发挥最大的使用效益。也尽管建造超高层需要的费用比一般高层建筑高出很多，但在我国的城市建设中，随着日益快速发展的需要，为土地使用率的提高，必然会使超高层建筑以更快的速度发展。
1、高层建筑结构设计特点
1.1 水平荷载成为决定因素
楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩，与楼房高度的 1 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构件中引起的轴力，与楼房高度的 2 次方成正比。对于一定高度的楼房来讲，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，则随着结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
1.2 轴向变形不容忽视
高层建筑的竖向荷载很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，会对连续梁弯矩产生影响 ，导致连续梁中间支座处的负弯矩值减小 ，跨中正弯矩值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。针对以上问题要求根据轴向变形计算值对下料长度进行调整。
1.3 侧移成为控制指标
与较低的楼房不同，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，水平荷载下的结构侧移变形迅速增大，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。
1.4 结构延性是重要的设计指标
相对于较低的楼房而言 ，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，尤其需要在构造上采取恰当的措施，以保证结构具有足够的延性。
2、结构选型阶段
对于高层结构而言，在工程设计的结构选型阶段，结构工程师应该注意以下几点：
2.1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“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”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。
2.2结构的超高问题。
在抗震规范与高规中。对结构的总高度都有严格的限制，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级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此。必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。
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。
2.3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，结构设计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。
2.4短肢剪力墙的设置问题。在新规范中，对墙肢截面高厚比为5－8的墙定义为短肢剪力墙。且根据实验资料和实际经验，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、高层建筑结构的基础设计
在对高层建筑结构进行设计的过程中，首先应研究建筑所处的地基基础对建筑抗震能力的应力影响，再做出适当的选择，这也是高层建筑结构设计的重要内容。基础作为高层建筑的根基，也是建筑中最重要的组成部分，若一座建筑没有坚实的地基为保障，那么再好的上部结构也仅能是一个空架子，甚至会造成上部结构的倾斜或破坏，影响建筑安全度。一般高层建筑基础类型的选择较复杂，甚至比上部结构的选型更难，由于高层建筑地基的影响因素诸多，因此要慎重选择。
高层建筑的基础类型，应根据地基的性质、载荷特性、结构类型及施工条件等综合因素加以考虑，当前很多小高层由于埋置深度的要求，需要设置地下室，而地基的合理选型，也会对地下室设计的实用性、经济性等产生影响。在高层建筑的基础选型过程中，应制定多个方案以便选择最经济合理的类型。
4、剪力墙的数量及位置
在高层建筑结构中，除了在两端布置剪力墙筒外，在结构纵向中沿轴线还应再设计两片剪力墙结构，以提高纵向的刚度、并调整刚度中心位置，尽量使其与质量中心重合，并根据底层结构的截面面积及楼面面积比为5%的比例决定剪力墙的界面厚度及柱截面，通过进一步设计对截面进行调整，以保证其结构分析的结果位移与周期均保持在合理范围之内。
5、高层建筑结构抗震设计
5.1场地和地基的选择
选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施；选择地基时，一般而言，岩石、半岩石和密实的地基土对房屋抗震最有利，是最好的建筑场地；而松软的，软弱粘性土等，尤其是易发生砂土液化的地区，都对房屋的抗震不利。同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上；同一结构单元不宜部分采用天然地基不采用桩基。
5.2建筑结构材料的选取
在高层建筑结构方案的设计中，结构材料的选取是很重要的。从抗震角度设计来说，结构体系的抗震等级，其实质就是在宏观上控制不同结构的延性要求，例普通钢筋宜选用延性、韧性和可焊性较好的钢筋；普通钢筋的强度等级，纵向受力钢筋宜选用HRB400级和HRB335级热轧钢筋，箍筋宜选用HRB335、HRB400和HPB235级热轧钢筋。
这要求我们应根据建设工程的各方面条件，选用既符合抗震要求又经济实用的结构类别，按此标准来衡量，使用不同材料的几重结构类型，依其抗震延性性能优劣的顺序是：刚结构，型钢混凝土结构，现浇钢筋混凝土结构，装配式钢筋混凝土结构，配筋砌体结构。
5.3隔震和消能减震设计
隔震和消能减震设计，应主要用于使用功能有特殊要求的建筑，对于高层建筑，选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。
错开地震动卓越周期，可防止共振破坏。
隔震设计应根据预期的水平减震系数和位移控制要求，选择适当的隔震支座及为抵抗地基微震动与风荷载提供初刚度的部件组成的隔震层。
提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。
6、结语
高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，高层建筑结构设计中应根据实际情况做好结构分析，多做方案比较。否者任何在这过程中的遗漏或錯误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素
参考文献
[1]肖峻高层建筑结构分析与设计[J]中化建设，2008，（12）．
[2]范小平．高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析[J]．福建建材，2008，（6）
[3]赵天赋.高层建筑结构设计研究[J].今日科苑，2009(12)
[4]刘文立.钢结构住宅建筑发展及结构体系分析[J].建筑技术,2009,40(2):172--174.
关键词：高层建筑；建筑结构；结构设计；抗震设计
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
引言
高层建筑的建造，其所以如此之快，除了有的城市为了有一个高大的形象建筑之外，主要还是超高层建筑能在有效面积的土地上，得以发挥最大的使用效益。也尽管建造超高层需要的费用比一般高层建筑高出很多，但在我国的城市建设中，随着日益快速发展的需要，为土地使用率的提高，必然会使超高层建筑以更快的速度发展。
1、高层建筑结构设计特点
1.1 水平荷载成为决定因素
楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩，与楼房高度的 1 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构件中引起的轴力，与楼房高度的 2 次方成正比。对于一定高度的楼房来讲，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，则随着结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
1.2 轴向变形不容忽视
高层建筑的竖向荷载很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，会对连续梁弯矩产生影响 ，导致连续梁中间支座处的负弯矩值减小 ，跨中正弯矩值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。针对以上问题要求根据轴向变形计算值对下料长度进行调整。
1.3 侧移成为控制指标
与较低的楼房不同，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，水平荷载下的结构侧移变形迅速增大，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。
1.4 结构延性是重要的设计指标
相对于较低的楼房而言 ，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，尤其需要在构造上采取恰当的措施，以保证结构具有足够的延性。
2、结构选型阶段
对于高层结构而言，在工程设计的结构选型阶段，结构工程师应该注意以下几点：
2.1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“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”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。
2.2结构的超高问题。
在抗震规范与高规中。对结构的总高度都有严格的限制，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级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此。必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。
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。
2.3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，结构设计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。
2.4短肢剪力墙的设置问题。在新规范中，对墙肢截面高厚比为5－8的墙定义为短肢剪力墙。且根据实验资料和实际经验，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、高层建筑结构的基础设计
在对高层建筑结构进行设计的过程中，首先应研究建筑所处的地基基础对建筑抗震能力的应力影响，再做出适当的选择，这也是高层建筑结构设计的重要内容。基础作为高层建筑的根基，也是建筑中最重要的组成部分，若一座建筑没有坚实的地基为保障，那么再好的上部结构也仅能是一个空架子，甚至会造成上部结构的倾斜或破坏，影响建筑安全度。一般高层建筑基础类型的选择较复杂，甚至比上部结构的选型更难，由于高层建筑地基的影响因素诸多，因此要慎重选择。
高层建筑的基础类型，应根据地基的性质、载荷特性、结构类型及施工条件等综合因素加以考虑，当前很多小高层由于埋置深度的要求，需要设置地下室，而地基的合理选型，也会对地下室设计的实用性、经济性等产生影响。在高层建筑的基础选型过程中，应制定多个方案以便选择最经济合理的类型。
4、剪力墙的数量及位置
在高层建筑结构中，除了在两端布置剪力墙筒外，在结构纵向中沿轴线还应再设计两片剪力墙结构，以提高纵向的刚度、并调整刚度中心位置，尽量使其与质量中心重合，并根据底层结构的截面面积及楼面面积比为5%的比例决定剪力墙的界面厚度及柱截面，通过进一步设计对截面进行调整，以保证其结构分析的结果位移与周期均保持在合理范围之内。
5、高层建筑结构抗震设计
5.1场地和地基的选择
选择建筑场地时，应根据工程需要，掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、不利和危险地段作出综合评价。对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时应采取有效措施；选择地基时，一般而言，岩石、半岩石和密实的地基土对房屋抗震最有利，是最好的建筑场地；而松软的，软弱粘性土等，尤其是易发生砂土液化的地区，都对房屋的抗震不利。同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上；同一结构单元不宜部分采用天然地基不采用桩基。
5.2建筑结构材料的选取
在高层建筑结构方案的设计中，结构材料的选取是很重要的。从抗震角度设计来说，结构体系的抗震等级，其实质就是在宏观上控制不同结构的延性要求，例普通钢筋宜选用延性、韧性和可焊性较好的钢筋；普通钢筋的强度等级，纵向受力钢筋宜选用HRB400级和HRB335级热轧钢筋，箍筋宜选用HRB335、HRB400和HPB235级热轧钢筋。
这要求我们应根据建设工程的各方面条件，选用既符合抗震要求又经济实用的结构类别，按此标准来衡量，使用不同材料的几重结构类型，依其抗震延性性能优劣的顺序是：刚结构，型钢混凝土结构，现浇钢筋混凝土结构，装配式钢筋混凝土结构，配筋砌体结构。
5.3隔震和消能减震设计
隔震和消能减震设计，应主要用于使用功能有特殊要求的建筑，对于高层建筑，选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。
错开地震动卓越周期，可防止共振破坏。
隔震设计应根据预期的水平减震系数和位移控制要求，选择适当的隔震支座及为抵抗地基微震动与风荷载提供初刚度的部件组成的隔震层。
提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。
6、结语
高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，高层建筑结构设计中应根据实际情况做好结构分析，多做方案比较。否者任何在这过程中的遗漏或錯误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素
参考文献
[1]肖峻高层建筑结构分析与设计[J]中化建设，2008，（12）．
[2]范小平．高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析[J]．福建建材，2008，（6）
[3]赵天赋.高层建筑结构设计研究[J].今日科苑，2009(12)
[4]刘文立.钢结构住宅建筑发展及结构体系分析[J].建筑技术,2009,40(2):172--174.