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摘 要：随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快,城市规模不断增大,人口不断增加,使得城市住房建设用地高度紧张,以及人民对生活质量的高标准的追求,新建高层建筑是城市发展的必然趋势。这就必然给结构工程们对高层建筑的设计也带来了许多新的课题和更高的挑战。本文就高层建筑结构设计的特点和高层建筑结构变形特点进行分析。
关键词：高层建筑；结构设计；分析
1.高层建筑结构的设计特征
1.1水平荷载成为决定因素
在竖构件中使用荷载引起弯矩和轴力的楼房自重和楼面，与楼房高度的一次方成正比例关系；而对结构产生倾覆力 矩和在竖构件中引起轴力的水平荷载，与楼房高度的2次方成 正比例关系。在一定高度的楼房中，竖向荷载多为定值，但风 荷载和地震作用的水平荷载，是伴随结构不同动力的特征进行不同幅度变化的。
1.2轴向变形不容忽视
竖向荷载很大的高层建筑，在柱中不仅能引起很大的轴向变形，还会对连续梁弯矩产生很大的影响，最终减少连续梁 中间支座的负弯矩值，增大跨中正弯矩值和端支座负弯矩值。 除此之外，预制构件中的下料的长度也会受其影响，所以，要根据轴向变形的计算值，对下料长度进行调整时。
1.3侧移成为控制指标
与较低的楼房有很大的不同之处。受楼房高度直线增加的影响，水平荷载 下的结构下的侧移也将会随其增大，造成在水平荷载作用下的结构侧移被控制在一定范围之内。
2.结构延性是重要设计指标
与较低楼房相比较而言，高楼的结构的柔和度会更好 点，在地震作用下发生的变形也会较大点。为了确保结构具有 较大的延性，在其进入塑性变形阶段之后，还具有很强的变形 力，以防止倒塌，所以在其构造上要选用一些相对应的措施。
3.高层建筑结构的分析
3.1高层建筑结构分析的基本假定
由于高层建筑的结构是由竖向抗侧力构件经过水平平楼板连接构成的大型空间结构体系。所以，要想完全精确的分析还存在一定的难度。每种实用的分析方法中，都需要引入不同程度的简化。以下几个基本假定在高层建筑中较为常见：
3.1.1小变形假定 通常情况下，在高层建筑结构分析的基本假定中，小变形假定被使用得较多。很多研究人员从几何非线性方面，也 就是P—△效应，对其进行详细的研究。得出这样的注意事 项：当顶点水平位移与建筑物的高度比值大于0.2%时，就需 要高度重视P—△效应的影响程度。
3.1.2刚性楼板假定 在高层建设结构的分析中，存在注重自身平面内的刚度无限大，忽略平面外的刚度的现象十分严重。这一假定不仅 减少了结构位移的自由度，简化计算方法的同时，还为筒体 结构的计算使用空间薄壁杆件理论创造了良好的条件。通常 情况下，使用刚性楼板假定在框架体系和剪力墙体系中是完 全可行的。但对于有突变的竖向刚度结构来说，影响楼板变形也较大。例如一些楼板刚度不大、层数不多、主要抗侧力的构件间距太大等一些情况，特别是在结构底部、顶部每层 内力、位移的影响效果更为显著。针对这些问题，要适当采取一些调整的措施。
3.1.3弹性假定 现阶段，弹性假定的计算方法，在工程的高层建筑结构分析方法中使用得较为广泛。特别是在垂直荷载中，高层建 筑结构处于弹性工作阶段时间较久，弹性假定与实际工作状 况相吻合。可是，遇到地震或者较大强风等自然灾害时，其 结构就会因位移幅度较大产生裂缝现象，从而步入弹塑性工 作阶段。为了能反映出高层建筑结构的真实工作状态，只能在设计中使用弹塑性动力分析方法。
3.1.4计算图形的假定 一般情况下，对高层建筑结构体系整体的三维空间分析主要选用计算图形假定方法。二维协同的分析并没有把抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调纳入考虑的范围之中，此外，对抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度也没有给予高度 的重视。对精通杆单元进行三维空间分析的每一节点，只有六个自由度，如果从符拉索夫薄壁杆理论进行分析，还应考虑截面翘曲。
4.高层建筑结构静力分析方法
4.1剪力墙结构 剪力墙开洞情况可以直接决定剪力墙的受力特征和变形状态。由于受力具有很多的特性，单片剪力墙被划分特殊开洞 墙、单肢墙、联肢墙、框支墙以及小开口整体墙等多种类型。 受剪力墙类型不同的影响，其截面应力也有很多的分布。通常 情况下，所以对其内力和位移的计算要选择对应的方法。对剪力墙结构进行计算时，多使用平面有限单元法，这种方法不仅精确，还比较适应多类剪力墙的结构计算中。受其 自由度过多的影响，需要耗费过多的机时。所以，现阶段对应 力侵略较为复杂的情况使用这种方法，例如：框支墙的过渡层 和特殊开洞墙等情况。
4.2框架——剪力墙结构 虽然对框架——剪力墙结构内力和位移进行计算的方法有很多种，但通常情况下，使用连梁连续化假定的方法还是较 多的。通过剪力墙和框架水平进行位移或者转角相等的位移协 调，可以建立相关于位移与外荷载间的微分方程进行解答。受 选用未知量和考虑因素不同等因素影响，每种方法解答的形式 也存在很大的不同之处。一般情况下，使用杆系结构矩阵位移 的方法，对转化成等效壁式的框架——剪力墙结构进行求解。
4.3筒体结构
从计算模型处理手法角度进行分析，筒体结构的分析方法可划分为三维空间分析、等效连续化以及等效离散化三种方 法。以下主要介绍等效连续化和等效离散化两种方法。
等效连续化方法是对结构中的离散杆件进行等效连续化处理的。处理的方法主要有两种，其一，为了方便应用连续函 数描述其内力，只在几何分布上进行连续化；其二，为了能更 好地应用和分析弹性薄板的各种有效方法，主要作几何和物理 上的连续处理，把离散杆件代换成等效的正交异性弹性薄板。
为了便于应用适合杆系结构的方法进行分析，等效离散化方法把连续的墙体离散为等效的杆件。这种方法主要是由平 面构架子结构法和核心筒的构架分析法构成的。
5.结语
受高层建筑快速发展的影响，对高层建筑的材料、力学分析模型以及力学等方面的要求也日益增加。所以，新的结构形式和更为合理的力学模型，是现阶段高层建筑结构设计人员的主要目标，只有得到新型的建筑结构形式以及合理的力学模型，城市中的高层建筑才会发展得更好。
关键词：高层建筑；结构设计；分析
1.高层建筑结构的设计特征
1.1水平荷载成为决定因素
在竖构件中使用荷载引起弯矩和轴力的楼房自重和楼面，与楼房高度的一次方成正比例关系；而对结构产生倾覆力 矩和在竖构件中引起轴力的水平荷载，与楼房高度的2次方成 正比例关系。在一定高度的楼房中，竖向荷载多为定值，但风 荷载和地震作用的水平荷载，是伴随结构不同动力的特征进行不同幅度变化的。
1.2轴向变形不容忽视
竖向荷载很大的高层建筑，在柱中不仅能引起很大的轴向变形，还会对连续梁弯矩产生很大的影响，最终减少连续梁 中间支座的负弯矩值，增大跨中正弯矩值和端支座负弯矩值。 除此之外，预制构件中的下料的长度也会受其影响，所以，要根据轴向变形的计算值，对下料长度进行调整时。
1.3侧移成为控制指标
与较低的楼房有很大的不同之处。受楼房高度直线增加的影响，水平荷载 下的结构下的侧移也将会随其增大，造成在水平荷载作用下的结构侧移被控制在一定范围之内。
2.结构延性是重要设计指标
与较低楼房相比较而言，高楼的结构的柔和度会更好 点，在地震作用下发生的变形也会较大点。为了确保结构具有 较大的延性，在其进入塑性变形阶段之后，还具有很强的变形 力，以防止倒塌，所以在其构造上要选用一些相对应的措施。
3.高层建筑结构的分析
3.1高层建筑结构分析的基本假定
由于高层建筑的结构是由竖向抗侧力构件经过水平平楼板连接构成的大型空间结构体系。所以，要想完全精确的分析还存在一定的难度。每种实用的分析方法中，都需要引入不同程度的简化。以下几个基本假定在高层建筑中较为常见：
3.1.1小变形假定 通常情况下，在高层建筑结构分析的基本假定中，小变形假定被使用得较多。很多研究人员从几何非线性方面，也 就是P—△效应，对其进行详细的研究。得出这样的注意事 项：当顶点水平位移与建筑物的高度比值大于0.2%时，就需 要高度重视P—△效应的影响程度。
3.1.2刚性楼板假定 在高层建设结构的分析中，存在注重自身平面内的刚度无限大，忽略平面外的刚度的现象十分严重。这一假定不仅 减少了结构位移的自由度，简化计算方法的同时，还为筒体 结构的计算使用空间薄壁杆件理论创造了良好的条件。通常 情况下，使用刚性楼板假定在框架体系和剪力墙体系中是完 全可行的。但对于有突变的竖向刚度结构来说，影响楼板变形也较大。例如一些楼板刚度不大、层数不多、主要抗侧力的构件间距太大等一些情况，特别是在结构底部、顶部每层 内力、位移的影响效果更为显著。针对这些问题，要适当采取一些调整的措施。
3.1.3弹性假定 现阶段，弹性假定的计算方法，在工程的高层建筑结构分析方法中使用得较为广泛。特别是在垂直荷载中，高层建 筑结构处于弹性工作阶段时间较久，弹性假定与实际工作状 况相吻合。可是，遇到地震或者较大强风等自然灾害时，其 结构就会因位移幅度较大产生裂缝现象，从而步入弹塑性工 作阶段。为了能反映出高层建筑结构的真实工作状态，只能在设计中使用弹塑性动力分析方法。
3.1.4计算图形的假定 一般情况下，对高层建筑结构体系整体的三维空间分析主要选用计算图形假定方法。二维协同的分析并没有把抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调纳入考虑的范围之中，此外，对抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度也没有给予高度 的重视。对精通杆单元进行三维空间分析的每一节点，只有六个自由度，如果从符拉索夫薄壁杆理论进行分析，还应考虑截面翘曲。
4.高层建筑结构静力分析方法
4.1剪力墙结构 剪力墙开洞情况可以直接决定剪力墙的受力特征和变形状态。由于受力具有很多的特性，单片剪力墙被划分特殊开洞 墙、单肢墙、联肢墙、框支墙以及小开口整体墙等多种类型。 受剪力墙类型不同的影响，其截面应力也有很多的分布。通常 情况下，所以对其内力和位移的计算要选择对应的方法。对剪力墙结构进行计算时，多使用平面有限单元法，这种方法不仅精确，还比较适应多类剪力墙的结构计算中。受其 自由度过多的影响，需要耗费过多的机时。所以，现阶段对应 力侵略较为复杂的情况使用这种方法，例如：框支墙的过渡层 和特殊开洞墙等情况。
4.2框架——剪力墙结构 虽然对框架——剪力墙结构内力和位移进行计算的方法有很多种，但通常情况下，使用连梁连续化假定的方法还是较 多的。通过剪力墙和框架水平进行位移或者转角相等的位移协 调，可以建立相关于位移与外荷载间的微分方程进行解答。受 选用未知量和考虑因素不同等因素影响，每种方法解答的形式 也存在很大的不同之处。一般情况下，使用杆系结构矩阵位移 的方法，对转化成等效壁式的框架——剪力墙结构进行求解。
4.3筒体结构
从计算模型处理手法角度进行分析，筒体结构的分析方法可划分为三维空间分析、等效连续化以及等效离散化三种方 法。以下主要介绍等效连续化和等效离散化两种方法。
等效连续化方法是对结构中的离散杆件进行等效连续化处理的。处理的方法主要有两种，其一，为了方便应用连续函 数描述其内力，只在几何分布上进行连续化；其二，为了能更 好地应用和分析弹性薄板的各种有效方法，主要作几何和物理 上的连续处理，把离散杆件代换成等效的正交异性弹性薄板。
为了便于应用适合杆系结构的方法进行分析，等效离散化方法把连续的墙体离散为等效的杆件。这种方法主要是由平 面构架子结构法和核心筒的构架分析法构成的。
5.结语
受高层建筑快速发展的影响，对高层建筑的材料、力学分析模型以及力学等方面的要求也日益增加。所以，新的结构形式和更为合理的力学模型，是现阶段高层建筑结构设计人员的主要目标，只有得到新型的建筑结构形式以及合理的力学模型，城市中的高层建筑才会发展得更好。