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摘要：随着人口增多以及人们需求的变化，高层建筑应运而生。设计师为了保证建筑的耐久性、经济性、安全性在对建筑结构进行设计时，要考虑诸多问题，了解高层建筑结构设计特点，解决结构设计中的不足，提出合理措施，本文对高层建筑结构设计合理性控制进行了探讨。
关键词：高层建筑；结构设计；合理性；控制
中图分类号：TU208文献标识码： A
高层建筑在设计过程中要打好地基，确保建筑的稳定性，在结构设计过程中要考虑建筑的整体刚度和强度，抗震性、消防安全等问题。如何解决建筑结构设计过程中存在的问题成为了大家关注的重点。
一、高层建筑定义
超过一定高度和层数的多层建筑为高层建筑，其高度和层数，各国规定不一，且多无绝对、严格的标准。在美国，24.6m或7层以上视为高层建筑；在日本，31m或8层及以上视为高层建筑；在英国，把不小于24.3m的建筑视为高层建筑。而中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24m高的公共建筑及综合性建筑为高层建筑。
二、高层建筑结构设计原则
1、高层建筑结构设计的原则，首先一点就是要选择出合理的结构计算简图，因为如果所选择的计算简图不合理的话，那就有可能因为安全问题而出现事故。所以，选择合理的计算简图是高层建筑结构设计的前提。除此之外，因为在建筑的结构节点除了饺节点和钢节点外还有其他的节点，所以应选择与计算简图相适应的构造方法，将两者间的误差控制在一定的范围内，这样才能保证高层建筑在安全上不会出问题。
2、高层建筑结构设计原则的第二点就是要选用合适的基础设计，即根据高层建筑所处位置的地质条件来选择基础设计。这一点的要求是要对高层建筑的结构类型、施工情况、荷载分布等问题进行综合性的分析，然后以此为依据选择出最合理的基础设计方案。基础设计方案的选择是以该处的地质勘查报告为依据的，它要求能够在最大限度上发挥地基的潜力，相关的地基变形检验是必不可少的。
3、高层建筑结构设计原则第三点就是要对结构方案进行合理的选择，这一点要求结构设计方案要在满足结构的体系与形式的同时，还要满足高层建筑的经济性要求。这需要对地理条件、施工条件、建材、供水、供暖以及供电等等问题进行综合的分析，使各个方面都协调在一起，最终确定出最合理的结构设计方案。
4、高层建筑结构设计原则第四点是要准确的分析计算结果。随着科学技术的不断发展，在建筑结构的设计中已经广泛的使用计算机技术来进行各种合算，而使用的计算软件不同，所得到的结果也就有可能会不同，所以相关的设计人员在进行软件的选用时，应该全面的了解软件的各种相关信息，最终选择出最为合适、经济性高的设计方案，把节能等问题充分考虑在内。
三、高层建筑结构设计合理性控制
1、合理假设
一般对于相对高层的建筑总是进行一些假定性的分析，这些分析方式首先要假设楼板在自己的平面有很大的刚度，不涉及和关注平面之外的刚度。上述这种假设方式，将问题分析简单化，减小了结构位移的一些自由可能，同时也便于使用空间薄壁杆件原理与理论进行简体结构的计算与分析。通常状况下，使用上述这种假定的分析推理方式能够对框架体系以及剪力墙体系进行相对较精准的计算与分析。不过，如果是竖向的刚度有变化的结构，比如，楼板的刚度不是很大，主要的支撑是侧力构件加之这些构件距离较大或层数相对不多时，楼板很可能受到变形的影响。尤其是在结构的最低端和顶部的几层在内力和位移上受到的影响与制约更加凸显。此时应该考虑是否应该将楼层之间的剪力做科学的调整加以应对和解决。
2、科学设计
采取合理的结构体系，具体的设计必须具有明确的计算简图、合理的传力途径和多道抗震防线等要求。因此在结构的设计中应该按照其特点去考虑需要注意的原则：
结构支撑化。由于水平作用力存在的剪力滞后效应，这种效应被加大之后就会削弱结构的抗侧刚度，因此，增加结构的支撑化有助于减轻这种效应带来的后遗症。在巨型柱的布置方面，可以沿柱平面的周边设置，从而使整个建筑的刚度保持在一定的范围之内以及增强建筑物的抗侧能力。在建筑材料选取方面，应该选用高轻度、质地轻的，还可以安装类似传感器、质量驱动装置等智能化的设备。设计团队应该与建筑团队交流思想，对建筑的整体结构、单个的构件等进行分析，以便预测分析，使各种数据都在可控的范围之内。在结构的平面与剖面设计中应该避免出现不规则体型。结构的布置也应该加强其整体性和抗侧刚度的考虑，譬如加强楼盖的整体性，基础的整体性等以减少错位或者侧移造成建筑物的负面影响。除此之外，也应该注意加强结构的薄弱部位和受力复杂构件。
在各种领域的桩基础设计中应因地制宜,根据类型选择桩,桩的承载力技術、承载力取值有各自的成熟经验,许多省、城市区域有具体规范。桩基竖向承载力、水平承载力和隆起承载力等,应基于静载试桩结果,以确保安全和经济。测试桩在桩长度、不同岩土采取逆向选择,根据勘察报告提供的桩基和桩基础设计参数规范经验系数法的桩基承载力可作为设计参考。
3、高层建筑结构设计中的控制参数
在高层建筑结构中，参数的选择是非常重要的。它是衡量建筑的质量和实用性的重要标准，主要有以下内容。
轴压比：控制建筑结构的轴压比，可以保证结构的延展性要求。调整轴压比通常采用的方法是增大柱、墙的截面或者提高混泥土的强度。
刚重比：用来判别重力荷载在水平作用位移效应产生的二阶效应可不可以忽略的是这个的上限，要是不满足规范的下限，可以通过调整以增加竖向构件的刚度。
剪重比：为了能确保在安全的情况下增加结构的周期长度，要控制最小水平地震剪力。如果建筑结构与规范要求的差别很大，就要通过增大竖向承重构件的刚度来补偿。
层间位移角：这个参量控制结构的侧向刚度。为了避免在受到较大侧向压力的情况下，由于产生较大的位移破坏了建筑结构，应该尽量降低结构的水平位移来保证高层结构的侧向刚度。可以通过增加结构的整体的刚度来弥补层间位移角达不到建筑设计的规范要求的情况。
层间位移比：控制层间位移比可以控制建筑结构说平方向的不规则形。这种方式可以避免因为受理不均匀使建筑物发生扭转，能确保建筑物可以正常使用。如果不能达到规范要求，可以改变结构质心与刚心的偏心距。
刚度比：作为建筑结构中比较重要的一部分，我们可以通过控制刚度比来限制结构竖向的结构不规则性。建筑结构沿竖直方向扭曲变形时能形成薄弱层，这是我们需要避免的问题，它能够影响结构的安全性。如果不达到规范要求，可以通过增加本层墙、梁、柱的刚度来调整。
周期比：控制周期比，是为了控制在稀有的特大地震下结构的抗扭刚度，可以通过调整结构的布置来提高抗扭刚度。
4、结构延性
延性在物理中，是指材料的结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。延性较好的结构或构件在冲击和振动荷载作用下，能够吸收较大的能量，同时能产生一定的变形而不致破坏。例如，钢结构材料延性好，可抵抗强烈地震而不倒塌；而砖石结构变形能力差，在强烈地震下容易出现脆性破坏而倒塌。为此，砖石砌体结构房屋需按抗震规范要求设置构造柱和抗震圈梁，约束砌体的变形，以增加其在地震作用下的抗倒塌能力。钢筋混凝土材料具有双重性，如果设计合理，能消除或减少混凝土脆性性质的危害，充分发挥钢筋塑性性能，实现延性结构。为此，抗震的钢筋混凝土结构都要按照延性结构要求进行抗震设计，以达到抗震设防的三水准要求：小震下结构处于弹性状态；中震时，结构可能损坏，但经修理即可继续使用；大震时，结构可能有些破坏，但不致倒塌或危及生命安全。这就是为什么在修建高层建筑时选择钢筋混凝土材料了。
总之，在高层建筑设计日益复杂化的今天，广大设计师要不断提高设计标准和设计要求，选择最为合理的设计方案，来确保高层建筑的整体耐久性、经济性以及设计的可靠性。
参考文献：
[1] 宗国光.高层建筑结构设计要点分析[J].科技创新与应用.2013，8（5）：29-30 [2] 陈晨.高层建筑结构设计与具体问题分析[J].城市建筑,2013,12:51.
关键词：高层建筑；结构设计；合理性；控制
中图分类号：TU208文献标识码： A
高层建筑在设计过程中要打好地基，确保建筑的稳定性，在结构设计过程中要考虑建筑的整体刚度和强度，抗震性、消防安全等问题。如何解决建筑结构设计过程中存在的问题成为了大家关注的重点。
一、高层建筑定义
超过一定高度和层数的多层建筑为高层建筑，其高度和层数，各国规定不一，且多无绝对、严格的标准。在美国，24.6m或7层以上视为高层建筑；在日本，31m或8层及以上视为高层建筑；在英国，把不小于24.3m的建筑视为高层建筑。而中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24m高的公共建筑及综合性建筑为高层建筑。
二、高层建筑结构设计原则
1、高层建筑结构设计的原则，首先一点就是要选择出合理的结构计算简图，因为如果所选择的计算简图不合理的话，那就有可能因为安全问题而出现事故。所以，选择合理的计算简图是高层建筑结构设计的前提。除此之外，因为在建筑的结构节点除了饺节点和钢节点外还有其他的节点，所以应选择与计算简图相适应的构造方法，将两者间的误差控制在一定的范围内，这样才能保证高层建筑在安全上不会出问题。
2、高层建筑结构设计原则的第二点就是要选用合适的基础设计，即根据高层建筑所处位置的地质条件来选择基础设计。这一点的要求是要对高层建筑的结构类型、施工情况、荷载分布等问题进行综合性的分析，然后以此为依据选择出最合理的基础设计方案。基础设计方案的选择是以该处的地质勘查报告为依据的，它要求能够在最大限度上发挥地基的潜力，相关的地基变形检验是必不可少的。
3、高层建筑结构设计原则第三点就是要对结构方案进行合理的选择，这一点要求结构设计方案要在满足结构的体系与形式的同时，还要满足高层建筑的经济性要求。这需要对地理条件、施工条件、建材、供水、供暖以及供电等等问题进行综合的分析，使各个方面都协调在一起，最终确定出最合理的结构设计方案。
4、高层建筑结构设计原则第四点是要准确的分析计算结果。随着科学技术的不断发展，在建筑结构的设计中已经广泛的使用计算机技术来进行各种合算，而使用的计算软件不同，所得到的结果也就有可能会不同，所以相关的设计人员在进行软件的选用时，应该全面的了解软件的各种相关信息，最终选择出最为合适、经济性高的设计方案，把节能等问题充分考虑在内。
三、高层建筑结构设计合理性控制
1、合理假设
一般对于相对高层的建筑总是进行一些假定性的分析，这些分析方式首先要假设楼板在自己的平面有很大的刚度，不涉及和关注平面之外的刚度。上述这种假设方式，将问题分析简单化，减小了结构位移的一些自由可能，同时也便于使用空间薄壁杆件原理与理论进行简体结构的计算与分析。通常状况下，使用上述这种假定的分析推理方式能够对框架体系以及剪力墙体系进行相对较精准的计算与分析。不过，如果是竖向的刚度有变化的结构，比如，楼板的刚度不是很大，主要的支撑是侧力构件加之这些构件距离较大或层数相对不多时，楼板很可能受到变形的影响。尤其是在结构的最低端和顶部的几层在内力和位移上受到的影响与制约更加凸显。此时应该考虑是否应该将楼层之间的剪力做科学的调整加以应对和解决。
2、科学设计
采取合理的结构体系，具体的设计必须具有明确的计算简图、合理的传力途径和多道抗震防线等要求。因此在结构的设计中应该按照其特点去考虑需要注意的原则：
结构支撑化。由于水平作用力存在的剪力滞后效应，这种效应被加大之后就会削弱结构的抗侧刚度，因此，增加结构的支撑化有助于减轻这种效应带来的后遗症。在巨型柱的布置方面，可以沿柱平面的周边设置，从而使整个建筑的刚度保持在一定的范围之内以及增强建筑物的抗侧能力。在建筑材料选取方面，应该选用高轻度、质地轻的，还可以安装类似传感器、质量驱动装置等智能化的设备。设计团队应该与建筑团队交流思想，对建筑的整体结构、单个的构件等进行分析，以便预测分析，使各种数据都在可控的范围之内。在结构的平面与剖面设计中应该避免出现不规则体型。结构的布置也应该加强其整体性和抗侧刚度的考虑，譬如加强楼盖的整体性，基础的整体性等以减少错位或者侧移造成建筑物的负面影响。除此之外，也应该注意加强结构的薄弱部位和受力复杂构件。
在各种领域的桩基础设计中应因地制宜,根据类型选择桩,桩的承载力技術、承载力取值有各自的成熟经验,许多省、城市区域有具体规范。桩基竖向承载力、水平承载力和隆起承载力等,应基于静载试桩结果,以确保安全和经济。测试桩在桩长度、不同岩土采取逆向选择,根据勘察报告提供的桩基和桩基础设计参数规范经验系数法的桩基承载力可作为设计参考。
3、高层建筑结构设计中的控制参数
在高层建筑结构中，参数的选择是非常重要的。它是衡量建筑的质量和实用性的重要标准，主要有以下内容。
轴压比：控制建筑结构的轴压比，可以保证结构的延展性要求。调整轴压比通常采用的方法是增大柱、墙的截面或者提高混泥土的强度。
刚重比：用来判别重力荷载在水平作用位移效应产生的二阶效应可不可以忽略的是这个的上限，要是不满足规范的下限，可以通过调整以增加竖向构件的刚度。
剪重比：为了能确保在安全的情况下增加结构的周期长度，要控制最小水平地震剪力。如果建筑结构与规范要求的差别很大，就要通过增大竖向承重构件的刚度来补偿。
层间位移角：这个参量控制结构的侧向刚度。为了避免在受到较大侧向压力的情况下，由于产生较大的位移破坏了建筑结构，应该尽量降低结构的水平位移来保证高层结构的侧向刚度。可以通过增加结构的整体的刚度来弥补层间位移角达不到建筑设计的规范要求的情况。
层间位移比：控制层间位移比可以控制建筑结构说平方向的不规则形。这种方式可以避免因为受理不均匀使建筑物发生扭转，能确保建筑物可以正常使用。如果不能达到规范要求，可以改变结构质心与刚心的偏心距。
刚度比：作为建筑结构中比较重要的一部分，我们可以通过控制刚度比来限制结构竖向的结构不规则性。建筑结构沿竖直方向扭曲变形时能形成薄弱层，这是我们需要避免的问题，它能够影响结构的安全性。如果不达到规范要求，可以通过增加本层墙、梁、柱的刚度来调整。
周期比：控制周期比，是为了控制在稀有的特大地震下结构的抗扭刚度，可以通过调整结构的布置来提高抗扭刚度。
4、结构延性
延性在物理中，是指材料的结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力。延性较好的结构或构件在冲击和振动荷载作用下，能够吸收较大的能量，同时能产生一定的变形而不致破坏。例如，钢结构材料延性好，可抵抗强烈地震而不倒塌；而砖石结构变形能力差，在强烈地震下容易出现脆性破坏而倒塌。为此，砖石砌体结构房屋需按抗震规范要求设置构造柱和抗震圈梁，约束砌体的变形，以增加其在地震作用下的抗倒塌能力。钢筋混凝土材料具有双重性，如果设计合理，能消除或减少混凝土脆性性质的危害，充分发挥钢筋塑性性能，实现延性结构。为此，抗震的钢筋混凝土结构都要按照延性结构要求进行抗震设计，以达到抗震设防的三水准要求：小震下结构处于弹性状态；中震时，结构可能损坏，但经修理即可继续使用；大震时，结构可能有些破坏，但不致倒塌或危及生命安全。这就是为什么在修建高层建筑时选择钢筋混凝土材料了。
总之，在高层建筑设计日益复杂化的今天，广大设计师要不断提高设计标准和设计要求，选择最为合理的设计方案，来确保高层建筑的整体耐久性、经济性以及设计的可靠性。
参考文献：
[1] 宗国光.高层建筑结构设计要点分析[J].科技创新与应用.2013，8（5）：29-30 [2] 陈晨.高层建筑结构设计与具体问题分析[J].城市建筑,2013,12:51.