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当前高层建筑结构设计工程师面临的一个首要问题就是怎样才能设计出安全、舒适、经济、美观，并能满足人们精神及物质生活要求的高层建筑。因此，对高层建筑结构设计要点的熟练掌握，是高层建筑结构设计人员的必备基本素质。笔者将多年从事高层建筑结构设计的经验做了一个总结，提出了高层建筑结构设计中一些需要注意的问题，并对高层建筑结构设计的体系作了分析，以供参考。
1 高层建筑结构设计的特点分析
1.1 水平荷载是高层建筑结构设计当中的决定因素
高层建筑所承受的楼面荷载及其自身重量于竖向构件当中的弯矩及轴力数值与高层建筑的实际高度成正比；高层建筑结构中倾覆力矩的产生与水平荷载相关，结构的轴力也由竖向构件所引起，倾覆力矩及轴力都与高层建筑本身的实际高度成正比；对于具有特定高度的建筑来说，竖向荷载在一般情况下是一个定值；而高层建筑结构中的水平荷载数值由结构动力的特性决定，随动力特性变化而变化，尤其是水平荷载当中的风荷载。
1.2 轴向变形在高层建筑结构设计当中是不可忽视的因素
如高层建筑所承受的竖向荷载值较大，可引起柱中出现轴向变形的现象，且幅度较大，从而影响连续梁的弯矩，对连续梁中部的支座处负弯矩值产生了减小作用，而对端支座的负弯矩值及跨中正的弯矩值则是产生了增大作用。较大的竖向荷载值还会影响预制构件下料的长度；在这样的情况下，就需要以轴向变形作为依据的计算值，调整下料长度。此外，竖向荷载值对构件侧移及剪力产生的影响也不可忽视，因其与构件竖向的变形相比较考虑，会产生与不安全结果不相符合的现象。
1.3 侧移是高层建筑结构设计中的控制指标
高层建筑与低矮的楼房不一样，高层建筑结构设计工作中，关键的影响因素为结构侧移；随建筑本身实际高度的增大，水平荷载之下的建筑结构侧移的变形会迅速增大。可以发现，在水平荷载的作用下，需要对结构侧移进行控制，使其保持在一定的限度之内。
1.4 结构延性为高层建筑结构设计的重要指标
高层建筑的结构要比低矮楼房的结构更柔，在地震的作用下，出现的变形幅度会更大，减少了倒塌的现象。在高层建筑的构造方面可采取相应的措施，使之进入到塑性变形的阶段后，仍具有足够延性，保持较强变形能力。
2 高层建筑结构设计体系分析
2.1 剪力墙-框架体系的设计
在高层建筑结构中的框架体系刚度及强度均不能达到要求时，常常需要在高层建筑的平面内适当的位置，建立剪力墙以代替结构中的部分框架，将剪力墙-框架结构体系应用于结构设计当中[3]。当建筑物承受来自水平方向的压力时，剪力墙及框架可以通过刚度足够强的连梁及楼板共同组成相互协同结构工作体系。在剪力墙-框架设计体系中，承受来自垂直方面荷载的主体为框架体系，水平剪力的承受主体为剪力墙；在剪力墙-框架体系中，位移曲线为弯剪型。结构侧向的刚度由于剪力墙的作用而增大，建筑在水平方向上的位移得以减小；框架所承受的水平方向上的剪力出现明显下降的趋势，竖向的内力分布变得均匀。
2.2 剪力墙结构体系的设计
剪力墙结构体系是指由平面的剪力墙结构组成的建筑主体受力结构。在剪力墙结构体系当中，全部的水平力及垂直荷载由单片的剪力墙所承受。剪力墙结构体系是一种刚性的结构，位移曲线是一种弯曲型结构。剪力墙结构体系的刚度及强度均相对较高，具有一定延性，在传力时具有直接及均匀的优点，整体性好，且抗倒塌的能力较强，不失为一种优良的建筑结构体系，其可建的高度一般大于剪力墙-框架体系。
2.3 筒体结构体系
筒体结构体系指的是以筒体作为抗侧力的构件建筑结构体系，筒体结构体系主要包括筒体-框架、单筒体、多束筒及筒中筒等其他多种形式。可将筒体分为空腹筒及实腹筒两个大类。筒体为空间受力的结构构件与三维竖向的结构单体，由曲面墙或平面墙围成；也可由窗裙梁、密排柱及开孔钢筋外墙等构成。筒体结构体系的强度及刚度均相对较高，在大空间、大跨度等特殊类型的高层建筑中被广泛应用
3 高层建筑结构设计的基本假定分析
由剪力墙及简体框架组成了高层建筑主体结构，组成的方式为平楼板水平连接。因此，在三维空间中精确及完善的分析高层建筑结构设是存在难度的，特别是不同的实用分析方法，要引入不同程度的简化计算模型。以下四种假定是高层建筑结构设计中比较常见的计算模型。
3.1 小变形基本假定
在一般情况下，小变形基本假定在高层建筑结构设计分析中被应用得最多。很多从几何方面入手的研究人员对P—效应进行了详细研究，并得出以下注意事项：在建筑高度与顶点的水平位移的比值大于0.2%的情况下，需高度重视建筑结构受到P—效应影响的程度。
3.2 刚性楼板基本假定
在分析高层建筑结构设计时，存在的问题主要是过于注重平面内刚度，而忽视了平面外刚度。采用刚性楼板基本假定的分析法不仅能将结构的位移自由度减少，计算的方法简化，而且能为筒体结构空间薄壁的杆件理论创造良好的计算及使用条件。在一般的情况下，在剪力墙结构体系及框架结构体系当中运用刚性楼板基本假定是可行的。但是，就竖向刚度结构出现突变的情况而言，受到楼板变形的影响较大，如有些楼板的层数不多、刚度不大及抗侧力构件的间距过大等情况，尤其是结构底部及每层顶部内力的影响更为显著。对于以上问题，要采取一些适当的调整措施进行解决。
3.3 弹性基本假定
目前，在高层建筑结构设计的分析方法当中，弹性基本假定
计算方法被运用的范围较广。尤其在垂直荷载的计算当中，因高层建筑结构长时间处于弹性的工作阶段，实际工作情况与弹性基本假设的情况相吻合。但如果遭到较严重的自然灾害，如较大强风及地震等，建筑结构会因较大的位移幅度而产生裂缝，从而进入到弹塑性的工作阶段。在这样的情况下，为了能使高层建筑结构状态得到真实的反应，只能在结构设计中运用弹塑性分析方法。
3.4 计算图形基本假定
高层建筑结构设计中三维空间的分析方法主要为计算图形基本假定。二维协同分析没有将侧力构件中公共的节点在外位移纳入到分析的范围当中；侧力构件外的刚度及扭转刚度并没有受到高度重视。分析精通杆的三维空间中每一节点时，自由度只有六个，不足以完成分析，使用计算图形基本假定分析法，可以弥补这一缺陷。
4 结束语
高层建筑的快速发展增加了对其力学及结构分析模型等方面的诸多要求。因此，寻找新的结构设计形式与正确的力学分析模型，是当前高层建筑结构设计工作人员的主要奋斗目标；只有找到新型建筑结构设计形式与正确的力学分析模型，才能使高层建筑获得更好的发展。
参考文献
篇2
（1）水平力是设计的决定性因素。在低层或者多层的建筑结构设计中，常常用重力为代表的竖向荷载去控制建筑物的结构。然而，在高层建筑中，虽然竖向荷载能起到一定的控制作用，但是水平荷载在其中却起着决定性的作用，因而不能忽视。使得水平荷载比竖向荷载更起决定性作用的主要原因在于，高层建筑物的自身重量和使用荷载在竖向构件中能够引起的轴力和弯矩的数值，仅仅与建筑物的高度一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及在竖向构件中引起的轴力，与建筑高度两次方成正比。
（2）侧移是设计的重要控制指标。在高层建筑结构设计中，结构侧移是高楼结构设计中的重要控制因素，这一点与低层建筑不一样。当楼房的高度不断增加的时候，水平荷载下的结构侧移变形会逐渐拉大，这就给高层建筑的稳定性造成了一定的影响。因此，在设计高层建筑结构的时候，应该将水平荷载作用下的侧移控制在一个限度之内。
（3）抗震设计要求较高。在高层建筑结构设计中，对于抗震设计的要求显得更高。一般来说，除了要求抗震设防的高层建筑有普通的竖向荷载、风荷载以外，还应该促进结构设计具有良好的抗震性能，达到小震不坏，大震不倒的目的。
（4）轴向变形需加以重视。在高层建筑中，竖向荷载数值变大的时候，会在柱内产生较大的轴向变形，使得连续梁弯矩发生变化，让连续梁之间支座处的负弯矩值变小，还会对预制构件的下料长度造成影响。因此，在进行高层建筑结构设计的时候，要对轴向变形的数据进行仔细计算，对下料长度进行有效的调整，防止高层建筑的轴向变形数据不断拉大。
2 高层建筑结构设计的原则
高层建筑结构的设计是一个复杂繁琐的内容，其中需要注意的内容涉及也十分广泛，根据多年的工作经验总结，主要集中在以下几个方面：
2.1结构方案的选择
合理的结构设计方案对于工程来讲是十分关键的，好的设计方案在满足结构形式和体系的基础上，还要充分考虑造价成本，把经济适用发挥到最大程度。结构体系的最基本的原则是受力明确、传力简单，结构方案在满足使用、安全要求的基础上，尽量的简洁。最终结构方案的确定，需要对地理条件、工程设计需求、材料的选择和施工条件等进行全面的考量和整合，并且和建筑水、暖、电各个分项相互协调，综合各方面因素进行最后的确定。
2.2计算简图的选择
计算简图是进行高层建筑结构设计的基础，是所有计算数据的出处和根源所在。关系到各环节的建筑尺寸和误差。如果不能选择合理的计算简图，对于结构安全就会埋下隐患。因此，高层建筑结构设计的安全保障前提，就是合理计算简图的选择。同时，在选择了计算简图之后，还应该采用相应的构造方法保证其安全性。在结构的实际施工中，结构节点不单单是钢节点或者铰接点，要使得计算简图的误差在规定的允许范围之内。
2.3 计算结果要进行准确的分析
科技的发展也推动建筑领域不断的进步，计算机作为现在科技发展的集中产物，自然在建筑结构设计中也得到了广泛的应用。经过几年的发展，市场上的计算机软件种类和数量都大大提升，但问题也随之涌现出来，很多时候，统一种类的计算数据在不用软件中处理产生的结果并不一致。这就对计算数据的准确程度提出了严苛的校对要求，也对结构设计人员的能力提出了更高水平的要求。在全面了解软件的使用范围和条件的基础上，选择最为合理准确的软件也成为设计人员必须完成的课题。与此同时，建筑结构受到各种不可掌控的实际情况制约，与计算机得出的理想结果不能达到完全的吻合，因此在计算机辅助设计的同时，设计人员的主导能力还是最为关键的。
3高层建筑结构设计中关键要点分析
（1）扭转问题设计。要求高层建筑的结构设计必须三心尽可能汇于一点，即建筑结构的刚度中心、几何形心、结构重心三心合一。倘若在设计中未很好地做到三心汇聚一点，建筑易发生扭转问题，并在水平力作用下造成高层建筑结构的毁坏。
（2）抗风结构设计。高层建筑由于其具有楼层多，高度高的特点，因此相比较其他建筑，在建筑物表面更易改变风的流动性和空气的动力效应。在楼层柔软部分风和空气会产生动力形式和静力形式，并由此产生的震动，会对楼层的墙体、装饰结构以及支撑结构产生破坏，危害建筑的稳定性，所以在进行高层结构设计的过程中，应该进行抗风结构的设计，杜绝建筑物在自然因素的影响下留下隐患。
4高层建筑结构设计问题的有效对策
4.1合理设计平面布局
高层建筑结构设计过程中，扭转问题出现的原因是由于三心未合一导致的建筑物质量分布不均匀。所以在设计过程中，相关设计人员对高层建筑应当采用相对规则的图形，例如正方形、矩形、圆形、正多边形等较为简单、分布均衡的平面形式。尽量不采用L形、T形、十字形等复杂平面形式。在环境要求或结构要求特殊情况下，应当根据相应规范进行设计，避免建筑结构突出部分过大，同时尽量保证结构的对称性。
4.2优化抗风结构设计方案
针对高层建筑结构抗风结构存在的难点和问题进行优化。一是基础优化。要保证高层建筑结构的抗风性良好，首先要保证高层结构的基础牢固。二是增加高层建筑耗能结构设计。在高层建筑结构设计过程中，对相应非承重构件利用耗能构件如楼板、剪力墙等来抵消风能对建筑的影响。三是减小水平荷载和风力叠加对高层建筑的影响。四是增大结构承载力和抗风力。根据相关数据进行高层建筑结构承载力验算和抗风力验算，在此基础上制定一个放大系数，进一步保证高层结构的抗风性能。
4.3优化抗震结构设计方案
当今高层建筑结构的抗震设计存在很多问题和难点，结合相关设计经验总结了集中抗震结构的优化方案。一是合理布置抗侧力构件。二是增加地基抗震能力。三是设计高性能剪力墙。高性能剪力墙的设计能够有效地提高剪力墙在地震过程中吸收建筑内力的能力，可以适当增加墙体和楼板的刚度来控制建筑位移，达到抗震目的。四是进行高层结构构件的简化和一体化。通过对扶壁、筒口、筒脚的简单化设置，达到相应建筑物的对称。
4.4加强消防结构设计
当下很多大型火灾、恐怖袭击等恶劣事件已经让高层建筑的消防结构设计面临必须改善和加强的地步，但是消防设计应该从消防结构设计和使用期间消防规范来共同执行。在高层建筑消防结构设计过程中，应该加强对防火结构间的距离控制，在符合当地的地形条件基础上，高层结构在防火结构间距离上可适当加大处理。在材料使用上，可以尽量减少易燃材料的使用，同时增加耐火材料的运用来达到防火目的。另外，良好的疏散系统是保证火灾发生之后减少人员损伤的重要保证。高层建筑的疏散系统呈垂直状态，容易导致疏散效率不高的问题出现。在消防结构设计时，可以通过设置双通道疏散，增设防烟区、耐火区、避难层等设施来增加消防能力。同时，高层结构可以通过设置相应的隔离结构来有效地控制火势蔓延，增强建筑消防安全能力。
参考文献：
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Keywords: high building; Structure design; Design choice; points
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号
前言
高层建筑是社会经济发展和科技进步的产物。随着大城市的发展，城市用地紧张，市区地价日益高涨，促使近代高层建筑的出现，电梯的发明更使高层建筑越建越高。宏伟的高层建筑是经济实力的象征，具有重要的宣传效应，在日益激烈的商业竞争中，更扮演了重要的角色。
一、 高层建筑结构体系的选择分析
高层建筑结构是否合理、经济的关键就是高层建筑抗侧力结构体系的选择是否合理，抗侧力结构体系有框架、剪力墙、框架－剪力墙、框架－核心筒、筒中筒等。对结构选型来说，没有普遍使用的选择标准，往往是随着建筑的环境、功能要求有所变化，每一选择都有其优劣这就需要结构工程师认真地对比和考虑。例如：框架结构建筑平面布置灵活，构件类型少，设计和施工都较简单，但其抗侧刚度小，当建筑较高时，梁柱截面大，影响室内使用空间；剪力墙结构整体性好，抗侧刚度大，侧移小，但其平面布置不灵活，一般适用住宅及旅馆；而框架－剪力墙结构则综合了框架结构和剪力墙结构的优点，并可以设计成双重抗侧力体系，框架－剪力墙结构设计中要注意的就是剪力墙的布置要均匀，刚心与质心重合或相近，且剪力墙数量不宜过多，满足规范的侧移限值即好。框架－核心筒的受力性能与框架－剪力墙相同，由于外框架间距大，使得建筑空间大而灵活，采光好，是高层公共建筑和办公用房的理想选择，在高度较高时，还可以加伸臂减小侧移。筒中筒结构由于柱距小近年已较少应用。
二、 高层建筑结构设计特点
2.1水平荷载成为决定因素。一方面，因为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的数值，仅与楼房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的变化。
2.2 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，会得出偏于不安全的结果。
2.3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。
2.4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。
三、 高层建筑结构设计的基本原则
3.1以承载力、刚度、延性为主导目标，实施多道防线、刚柔结合的结构形式。即应具有一定大的刚度和承载力来抵御风荷载和小震，随着第一道防线破坏，结构变柔后仍有足够大的弹塑性变形能力和延性耗能能力来抵御未来可能遭遇的罕遇大震。
3.2 在对结构进行分析计算时，应该运用最简单、最直接、概念最清楚的计算方法，将结构的受力与传力途径设计成简单、直接、明确。尽可能避免出现以抗扭为主导的关键性传力构件。
3.3 尽可能使结构平面布置的正交抗侧力刚度中心(简称刚心)和建筑物表面力(风力)作用中心或质量重心(质心)靠近或重合，以避免或减小在风荷载或地震作用下产生的扭转效应。
3.4建筑物竖向布置的抗侧力刚度构件也最好设计成均匀、连续，避免出现软弱层和上下层间的剪切刚度、弯曲刚度和轴压刚度的突变。
3.5 应重视上部结构与其支承结构整体共同作用的机理，即传力与受力结构两者之间的共同作用；例如，在高层建筑的箱基和筏基的底板设计中，计算软件无法进行上部结构－地下室－地基基础的相互作用分析，计算出来的底板内力远远大于底板实际受到的内力。
四 高层建筑结构设计的设计方法要求
4.1屋面活荷载取值
框架荷载取0.3kN/m2已经沿用多年，不打算修改。但屋面结构，包括屋面板和檩条，其活荷载要提高到0.5kN/m2。《钢结构设计规范》征求意见稿规定不上人屋面的活荷载为0.5kN/m2，但构件的荷载面积大于60m2的可乘折减系数0.6。门式刚架一般符合此条件，所以可用0.3kN/m2，与钢结构设计规范保持一致。国外这类，要考虑0.15-0.5N/m2的附加荷载，而我们无此规定，遇到超载情况，就要出安全问题。现在有的框架梁太细，檩条太小，明显有克扣荷载情况，今后应特别注意，决不允许在有限的活荷载中“挖潜”。
4.2屋脊垂度要控制
框架斜梁的竖向挠度限值一般情况规定为1/180，除验算坡面斜梁挠度外，是否要验算跨中下垂度？过去不明确，它可能讲课时说过不包括屋脊点垂度。现在了解到，美国是计算的。他们作框架分析，一般是将构件分段，用等截面程序计算，每段都要计算水平和竖向位移，不能大于允许值，等于要验算跨中垂度。跨中垂度反映屋面竖向刚度，刚度太小竖向变形就大。要的度本来就小，脊点下垂后引起屋面漏水，是漏水的原因之一。有的工程由于屋面竖向刚度过小，第一榀刚架与山墙间的屋面出现斜坡，使屋面变形。现在打算做个规定，刚架侧移后，当山尖下垂对坡度影响较大时（例如使坡度小于1/20），要验算山尖垂度，以便对屋面刚度进行控制。
4.3钢柱换砼柱
少数单位设计的门式刚架，采用钢筋混凝土柱和轻钢斜梁组成，斜梁用竖放式端板与砼柱中的预埋螺栓相连，形成刚接，目的是想节省钢材和降低造价。在厂房中，的确是有用砼柱和钢桁架组成的框架，但此时梁柱只能铰接，不能刚接。多高层建筑中，钢梁与墙的连接也是如此。因为混凝土是一种脆性材料，虽然构件可以通过配筋承受弯矩和剪力，但在连接部位，它的抗拉、抗冲切的性能很并，在外力作用下很容易松动和破坏。还有的单位，在门式刚架设计好之后，又根据业主要求将钢柱换成砼柱，而梁截面不变。应当指出，砼柱加钢梁作成排架是可以的，但将刚架的钢柱换成砼柱，而钢梁不变，是不行的。由于连接不同，构件内力也不同，要的工程斜梁很细，可能与此有关。建筑结构是一门科学，如果不按科学办事，是要吃苦头的。今后国家要执行建筑法，实行强制性条款，违反其中一项，出了工程事故，是要受罚的。
五 高层建筑结构设计应注意的要点
在高层建筑的抗震设计中，概念设计的思想也得到延伸，所以结构工程师必须对结构地震破坏机理有深刻的认识，对地震试验研究成果有一定的理解，这样才能从概念上作出判断，并采取措施。我国的抗震设防目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。抗震结构构件必须有足够大的承载能力，足够的刚度、延性和耗能能力，以达到抗震设防目标。在同一地震作用下，刚度小的结构变形大，刚度大的结构变形小，所以，对同种材料而言，钢筋混凝土框架结构比设置了剪力墙的钢筋混凝土结构震害严重。另外，建筑的体型和结构总体布置也是在抗震设计值得特别重视的，平面形状上宜简单、对称、避免过多的外伸、内凹、避免细腰形和角部重叠平面；电梯、楼梯的布置尽量避免布置在端角和凹凸处；避免错层布置等。建筑立面也应是规则、均匀、从上到下外形变化不大，没有过多的外挑内收，避免突变。还有一点就是建筑的非结构构件与建筑主体结构必须存在可靠连接，使其在地震时不脱落，以免发生倒塌伤人。
六 结论
随着高层建筑进一步的发展，满足高层建筑的形式，材料，力学分析模型都将日趋复杂多元，为了满足市场的要求，高层建筑结构设计师必须严格执行设计标准，根据工程实地情况选择合理的结构方式，注意高层建筑结构设计的难点和要点，为后期的施工打下良好的基础。
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）．
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前言
我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑上海金茂大厦88层，高420.5米；如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米。目前我国的高层建筑在城市化建筑中的比例也越来越大。随着对高层建筑使用功能要求的日益严格，高层建筑的高度不断增加，建筑类型与功能越来越复杂，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。面对如此形势，作为设计人员必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能设计出高质量、高品质的高层建筑。
一、高层建筑结构设计的特点
1、结构延性是重要设计指标。相对于低矮的建筑物，高度较大的建筑物结构更柔一些，在风力、地震、沉降等自然力的作用下会产生更大的变形。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，避免损毁倒塌，在结构上采取合适的措施，使高层建筑具有一定的结构延性是一个不容忽视的问题。
2、水平载荷成为决定因素。在低矮建筑结构设计中，一般都是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，但是在高层建筑中，尽管竖向载荷的影响仍旧巨大，但是起决定作用的是水平载荷。这是因为建筑物的自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，只是与楼房高度的一次方成正比；但是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，是与楼房高度的两次方成正比。
3、侧移变形不容忽视。与底层建筑不同，高层建筑的水平荷载数值往往很大，并且这种水平载荷会随着建筑物高度的增加迅速变大，所有在设计中不仅要求建筑物结构具有足够的强度，还需要具有足够的抗推刚度，使建筑物在水平荷载下产生的侧移被控制在某一范围之内。
4、抗震设计要求更高。抗震设计时现代高层建筑设计中必须要考虑的因素，对于高层建筑抗震设防结构的设计，除了要考虑正常情况下的竖向荷载、水平载荷以及风荷载外，良好的抗震性能也是不容忽视的，高层建筑抗震设计的要求要做到小震不坏、大震不倒。
二、 高层建筑结构设计的方法
1、 选择合适的基础方案。在设计中，基础设计应综合考虑工程施工的地质条件，建筑结构类型与载荷分布，周围建筑物影响及施工条件等多种因素，选择既经济又合理的方案，设计时应充分发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。基础设计应根据详尽的地质勘察报告进行设计。在设计时应注意，对于同一结构单元，应尽量避免使用两种不同的类型。
2、计算简图的选用应该适当。结构计算式在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点，但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。
3、 选择合理的结构方案。通常情况下，一个合理的设计应该是一个经济的结构方案，结构体系与结构形式的选择应该切实可行。结构体系的设计应使受力明确，传力简捷。同一结构单元应该使用一致的结构体系。综合来看，在工程设计时必须设计要求、材料选用、地质条件等情况进行综合考虑，并与其他保障行业充分协商，在此基础上进行结构选型，择优选用，确定结构方案。
4、计算结果统一分析。在现在建筑结构设计中，计算机技术已经得到普遍采用，但是由于市场上软件种类很多，标准不统一，不同软件计算的结果往往会不同。所以结构设计人员应了解使用的程序的适用范围、使用条件等。并且在使用不同的程序或软件时应该注意统一标准，对不同的结果认真分析，慎重校核，做出合理判断。
5、采取相应的构造措施。在进行结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”，特别要注意构件的延性性能；对薄弱部位进行加强；注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的执行段锚固长度；并且还应考虑温度应力的影响力。
三、 高层建筑结构的相关问题分析
1、建筑的超高问题：在抗震规范和相关规范中，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，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5～8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“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。
四、结语
总之，高层建筑结构的设计是一项复杂的工作，需要工程技术人员正确理解规范，合理应用计算软件，应重视高层建筑结构的设计的每个环节，重视结构计算的准确性，还应该考虑方案的实际情况，作出合理的结构方案选择，运用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题，把握工程设计要点，针对其中不足的地方，采取相应处理方法进行必要的调整完善，才能设计出高质量、高品质的工程。
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随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化, 城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要, 促使高层建筑得以快速发展。高层建筑结构设计给工程设计人员提出了更高的要求, 作为一个庞大复杂的系统，高层建筑的结构设计，一方面要满足包括抗震，抗风等在内的安全性能的要求，另一方面，也要满足高层建筑结构的科学性和合理性。
一、高层建筑结构设计的意义及依据
1.概念设计的意义
高层建筑能做到结构功能与外部条件一致，充分展现先进的设计，发挥结构的功能并取得与经济性的协调，更好地解决构造处理，用概念设计来判断计算设计的合理性。
2.概念设计的依据
高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质，设计和构造处理原则，计算程序的力学模型和功能，吸取或不断积累的实践经验。
二、高层建筑结构设计的原则
1. 选择合理的高层建筑结构计算简图
在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算，如果选择不合理的计算简图，那么就比较容易造成由于结构安发生的事故，基于此，高层建筑结构设计安全保证的前提是合理的计算简图的选择。同时，计算简图应该采用相应的构造方法保证安全。在实际的结构中，其结构节点不单是钢节点或者饺节点，保证和计算简图的误差在规范规定的范围内。
2. 选择合理的高层建筑结构基础设计
按照高层建筑地质条件进行基础设计的选择。综合分析高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况，考虑施工条件，相邻的建筑物的影响等各个因素，在此基础上选择科学合理的基础方案。基础方案的选择应该使得地基的潜力得到最大程度的发挥，必要的时候要求进行地基变形的检验。高层建筑设计要有详细的地质勘查报告，如果缺失，那么应该进行现场勘查并参考相邻建筑物的有关资料。一般情况下，相同结构单元应该采用相同的类型。
3. 选择合理的高层建筑结构方案
合理的结构设计方案必须满足经济性的要求，并且要满足结构形式和结构体系的要求。结构体系的要求是受力明确，传力简单。在相同的结构单元当中，应该选择相同结构体系，如果高层建筑处于地震区，那么应力需要平面和竖向的规则。在进行了地理条件，工程设计需求，施工条件，材料等的综合分析的基础上，并和建筑包括水，暖，电等各个专业的相协调的情况下，选择合理的结构，从而确定结构的方案。
4. 对计算结果进行准确的分析
随着科技的不断进步，计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。当前市场上存在着形形的计算软件，采用不同的软件得到的结果可能不同，所以，建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下，选择合适的软件进行计算。由于建筑结构的实际情况和计算机程序并不一定完全相符，所以进行计算机辅助设计的时候，出现人工输入误差或者因为软件本身存在着缺陷使得计算结果不准确的问题，基于此，结构设计工程师在得到了通过计算机软件得到的结果以后，应该进行校核，进行合理判断，得出准确结果。
5. 高层建筑的结构设计要采用相应构造措
施高层建筑结构设计的原则是强剪切力弱弯变，强压力弱拉力，强柱弱梁。高层建筑结构设计过程中把握上述原则，加强薄弱部位，对钢筋的执行段锚固长度给予重视，并且要重点考虑构件延性的性能和温度应力对构件的影响。
三、高层建筑结构设计问题分析
1. 高层建筑结构受力性能
对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。
2. 高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，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。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。
3. 高层建筑结构存在着超高的问题
基于高层建筑抗震的要求，我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定，针对高层建筑的超高问题，在新规范中不但把原来限制的高度规定为A级高度，并且增加了B 级高度，使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。实际工程设计中，对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略，在施工审图时将不予通过，应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。在这种情况下，整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。
4. 高层建筑结构设计短肢剪力墙设置
我国建筑新规范中，短肢剪力墙是指墙肢的截面的高度和厚度比在5~8 的墙，按照实际经验以及数据，高层建筑结构设计中增加了对短肢剪力墙的使用限制。所以，在高层建筑的结构设计中，必须尽可能的减少或者避免使用短肢剪力墙。
5. 高层建筑结构设计嵌固端的设置
一般情况下，高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。因此，结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。考虑嵌固端的楼板的设计；综合分析嵌固端上层和下层的刚度比，并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的；高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置，综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。
6. 高层建筑结构的规则性
在关于高层建筑的新规范中，对于高层建筑结构的规则性做出了很多限制，比如规定了结构嵌固端上层和下层的刚度比，平面规则性等等，并且硬性规定了“高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。”因此，为了避免后期施工设计阶段的改动，高层建筑结构的设计必须严格遵循规范的限制条件。
结束语：
随着高层建筑进一步的发展，高层结构的设计越发重要起来，结构设计是一项集结构分析，数学优化方法以及计算机技术于一体的综合性技术工作，是一项对国家建设有重大意义的工作，同时，亦是一门实用性很强的工作。为了革新高层建筑，体现其魅力，追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是土木工程师们的目标和方向。
参考文献：
[1]何俊旭.高层建筑结构设计及结构选型探讨[J].价值工程,2010.2:214.
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前言
高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大，而建筑结构设计方面的变化也越来越多，很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。高层建筑得到了前所未有的发展，应用于建筑工程中的材料、形式、力学分析模式也越来越复杂，结构体系更是多种多样，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。因此，为了能够满足建筑的功能需求，在对结构进行设计之前，对其中所涉及的要点进行探讨和分析是必不可少的，只有在充分掌握设计要点的基础上，才能够设计出符合建筑功能要求的整体结构。
1 建筑结构设计要点
高层建筑结构设计主要是指在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程。建筑结构的设计特点主要可以分为以下几个方面：
1) 水平荷载是决定因素。水平荷载对高层建筑结构具有重要的作用，也是高层建筑结构设计中所主要考虑的因素。在高层建筑中，由于竖向荷载所引起的轴力与建筑高度的一次方成正比，而水平荷载所引起的倾覆力矩及竖向构件的轴力与建筑高度的二次方成正比。由此可见，随着高层建筑高度的不断增加，这个值也会随之逐渐增大，对建筑结构的影响也必然会越来越大。
2) 结构延性成为重要设计指标。延性主要是在高层结构抗震设计中采用的，结构延性主要是指材料的结构、构件或构件的某个截面从屈服开始至达到最大承载能力或达到以后而承载力还没有显著下降期间的变形能力。随着荷载的不断增加，受弯构件受拉位置的混凝土就会出现裂缝的情况，严重的还有可能导致构件被破坏。
3) 轴向变形也同样很重要。轴向变形在结构设计中也是不容忽视的。高层建筑中所涉及到的竖向荷载值往往都比较大，很容易引起柱中的轴向变形，从而对连续梁弯矩产生一定程度的影响，同时还会影响到预制构件的下料长度。因此，建筑设计师一定要对此给予高度的重视。
2 高层建筑的结构体系
设计师如果想要对建筑的结构进行科学合理的设计，就必须全面了解其体系的构成。就我国目前高层建筑的结构体系来看，主要包括以下几个方面:
1) 剪力墙体系。剪力墙主要是指承受风荷载或地震作用所产生的水平剪力的墙体。而剪力墙体系主要是受力主体结构全部都是由平面剪力墙的构件组成的一种体系。其不仅能够承担结构中水平构件所产生的竖向荷载，而且还能够承担外部因素所引起的振动作用，比如地震作用以及风力等。剪力墙本身具有较高的强度和刚度，同时具有一定的延性，是一种不错的结构体系。
2) 框架—剪力墙体系。由于剪力墙本身具有较好的强度和刚度，因此，在框架体系的强度和刚度达不到建筑使用需求的时候，往往会采取安装剪力墙的方法来代替部分框架，二者所形成的体系就是框架—剪力墙体系。其中，框架所承受的主要是垂直荷载的力量，剪力墙所承受的是水平剪力。剪力墙的设置不仅能够在很大程度上增强建筑的侧向刚度，使其水平位移变小，而且还能够使框架所受的力实现均匀分布。
3) 筒体体系。筒体结构体系由框架—剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来的。筒体结构体系是将剪力墙或密柱框架集中到建筑的内部和而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，目前在高层建筑中被广泛应用。
4） 嵌固端的设置：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。
5) 结构的规则性：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。
3 高层建筑的结构分析
3.1 高层建筑结构分析的基本假定
在进行高层建筑结构分析基本假定的时候，结构分析人员通过采用弹性假定的方法来进行。目前，弹性的计算方法已经成为了工程上最为实用的结构分析方法。通常情况下，建筑结构在垂直荷载和风力的影响下，会处于一个弹性工作阶段，在这种条件下，这种弹性假定是基本符合现实情况的。但是如果遭受到地震和强台风作用的时候，建筑就会根据实际情况产生不同程度的位移，进入到弹塑性的工作阶段。此时工作人员如果按照弹性方法对内力和位移情况进行计算，那么其结果必然不能够充分反映结构的工作状态，因此，必须要采用弹塑性动力的分析方法进行分析。此外，刚性楼板假定也是高层建筑结构分析基本假定的内容之一。
我国目前有很多随着当今建筑结构的不断改革和创新，剪力墙成为了建筑结构设计不可缺少的重要形式。因为剪力墙结构的抗侧刚度比较大、侧移能力较小、良好的抗震效果相对而言比较良好。剪力墙结构在高层建筑的设计中应用越来越普遍，人们对剪力墙结构的要求随之越高。在原来的剪力墙基础上，我们可以结合框架结构优点和弊端，从而设计出一套灵活的剪力墙结构体系，提高当前建筑结构设计的水平，具体问题具体分析，最大程度上提高和优化整体结构的设计水平。
3.2 高层建筑结构静力分析方法
剪力墙的受力特性与变形状态一般都是由它的开洞情况造成的。一般剪力墙中，它的墙肢截面高度都是厚度的8 倍。短肢剪力墙的截面高度是厚度的6.5 倍左右。剪力墙结构的计算方法可以利用平面有限单元法。此方法具有精准性和高效性，适用于多种多样的剪力墙。它的一些弊端也是显而易见的，比如特殊开洞墙、框支墙的过渡层的设计情况相当复杂，容易出差错等。
剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。
剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。此法较为精确，而且对各类剪力墙都能适用。但因其自由度较多，机时耗费较大，目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况。
4 建筑结构工程特征
合理利用土地资源、空间和节约施工成本以及保证施工的质量，是高层建筑施工过程中的主要目的。所以具备良好的空间工作性能成为高层建筑设计的必然要求，我们可以利用剪力墙结构的双向布置，设计出完整的结构空间。结构体系的主要作用是提高建筑物抗震性能，完善设计的结构，从而保证剪力墙在应用过程中的最佳质量。
篇7
0 前言
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师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。如何设计出舒适、安全、经济、美观，同时又要符合人们精神生活要求的建筑。满足人们生产和生活的需求，是结构设计师们必须要面对和需要解决的首要问题。掌握高层建筑结构设计的要点，正确处理高层建筑设计过程中出现的问题，是每个结构设计师所必须具备的基本素质。本文结合笔者多年从事结构设计经验对高层建筑结构设计中应注意的一些问题进行了总结，以供结构设计人员参考借鉴。
1高层建筑的结构特点及应注意的问题
（1）结构延性是重要设计指标：高楼层因为其独特的特性在很多方面都比低层楼房有优势，其最显著的特点就是高层楼房拥有较好的柔韧性，正是因为这种特性，使得这种高层楼房在发生地震的时能够适度变形，从而消散地震对其的影响。因此想要保证高层建筑的延性，楼房在建造的时通常会在施工过程别是在其进入塑性变形阶段之后，其仍然能够保持很强的变形力，这样就能保证楼房在遇见晃动的情况之下不会出现坍塌的现象，因此在设计的时候需要针对这种情况采取专门的措施进行防护。
（2）轴向变形不容忽视：如果建造高层楼房的时采用剪力墙结构，则建筑中心轴受到的压力将会比建筑四周的支柱受到的压力要大很多，因此其形变量也要远远地大于周围支柱轴。通常，如果建筑物的高度越高，那么其产生形变的可能性也就越大极易导致建筑的中心支柱因为受到较大的压力而出现坍塌的现象。因此，如果在进行建造高层时缺乏合理的设计，那么建筑完工之后，中轴则会承担过多的压力从而使得中轴底座的负弯矩变得很小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大这样很容易使中轴出现形变的情况，一旦中轴出现形变之后，整个建筑的连续弯矩就会受到较大的影响，这样就会大大加剧建筑的不安全性。
（3）水平荷载成为决定因素：高层楼房的设计不仅要考虑竖向荷载，还需要考虑建筑的水平荷载能力的影响，主要是因为：①如果在设计的时候仅仅考虑竖向荷载，那么其相关联的数据和设计高度成一次方关系，这在设计的时候是不够的，但是水平荷载相关的数据能够保证其和高度成二次方关系[1]；②在建筑物设计的时候关于竖向荷载是相对固定的，但是水平荷载却受到众多因素的影响，在设计的时候还需将地震、风等能够对建筑物造成破坏的因素考虑在内。
2选择合理的高层结构体系的重要性
在设计高层建筑结构体系时，不同的抗侧力结构选用的钢筋混凝土结构也是不同的，可分为框架结构、剪力墙结构等，不同的结构在设计的时有着不同的作用，因此建筑师在设计的时候需要根据建筑的实际情况合理的进行选择和利用。
（1）框架结构体系。在钢筋混凝土结构以及钢结构中使用最多的就是框架结构，其在构建时使用非常灵活，不仅能够提供较大的空间，而且还能将梁和柱进行完美的融合，呈现出建筑的整体构架。在设计框架结构体系时需要对位移以及框架―剪力墙机构的内力等进行测量，在测量的时候使用较多的就是连梁连续化假定法。应首先确定剪力墙以及框架水平进行位移，然后再计算各种参数，然后综合考虑，合理的进行设计。
（2）剪力墙结构。构建剪力墙结构的时候通常都是根据建筑物的结构形式来具体设计，合理的利用建筑物的墙体来承受一部分压力。剪力墙结构通常是在钢筋混凝土结构中使用的，利用墙体来承载来自于建筑的全部水平以及竖向荷载。
（3）筒体结构。筒体建构的分类比较多，主要包括实腹筒、框筒等。实腹筒主要是采用平面剪力墙结构组成空间筒体；框筒在设计时主要是使键框架的肢距减小；桁筒在设计的时候通常都是用空间桁架组成。不同的结构在计算的时候往往采用不同的计算方式，主要有等效连续化方法、等效离散化方法；三维空间分析等。
3与高层建筑结构的有关问题分析
（1）高度问题。我国为了对建筑行业的高层建筑进行规范设计，对当前国内的建筑物高度进行了详细的设定。这种对高度的限制保证了在现有的技术水平能力之下建造较为安全的建筑物。但是现在很多的混凝土建筑物的高度都超过了国家相关规范中制定的高度，其存在着一定的安全隐患。所以，在设计上一定要认真对待，应该邀请那些专业性强、经验较多的建筑设计师进行合理设计。
（2）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。比如，当结构的位移比和周期比超规范规定时，说明结构的抗扭刚度相对结构的抗侧刚度偏小，结构的扭转效应较大。对某些建筑，因功能需要，下部几层为大空间，上部为办公或客房，采用的隔墙较多，上下层刚度差别较大，此时刚度变化处的下一层宜指定为薄弱层，可进行内力放大调整。
（3）短肢剪力墙的设置问题。在新规范中，将墙肢截面高厚比为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较多的限制，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[2]。
4结语
城市中的高层建筑成为反映城市经济繁荣和社会进步的重要标志。随着对高层建筑使用功能要求的日益严格，高层建筑的高度不断增加，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。
篇8
1.高层建筑结构工程特点
高层建筑结构由于建筑高度特殊性导致建筑受力较特殊，所以有其独特的结构特点。高层建筑的开发可以节约土地资源，但是高层建筑的结构设计却比一般建筑要难，不仅要保证结构整体性，还要保证抗震能力。梁、板、柱、墙和基础等是构成建筑形体的力学构件和体系。所以，在结构设计中要保证它们的整体协调性，正确对构件进行选择，才是保证整个建筑质量的重要环节。
2.高层建筑结构体系
2.1框架结构体系
框架结构体系是高层建筑结构体系中的一种。它是由梁、柱构件通过节点连接构成承载结构。框架结构的特点是体系在平面的布置中比较灵活，但是其占用的空间比较大，需要较大的空间来安排。近年来，由于建筑层数的增加，建筑高度不断变高，导致框架结构所承受的弯矩和剪力也随之而增加，所以，在结构的配料上就要进行相关的改进，配料的增加导致结构自身重量增加，占用的空间更大，所以，在空间处理上会出现一系列的问题，在成本造价方面也会不经济。导致使用受限。
2.2剪力墙体系
剪力墙体系是另外一种结构体系。一般用于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。在承受水平力的作用时，剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。它与框架结构相比，它的特点就是刚度比较好，不易变形，空间整体性好，在钢材的使用上比较节省，成本方面比较经济，空间处理也比较容易，在抗震设计上，由于不易变形，所以能够较好地满足抗震要求。
2.3框架-剪力墙体系
框架剪力墙体系是一种综合性较强的体系结构。此种体系是把框架和剪力墙两种结构组合在一起形成的体系。房屋的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担，而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。框架剪力墙结构体系拥有两种结构的优点，在空间布置中，比较灵活，而且使用方便，在抗震设计上，刚度大抗震能力较强，所以这种结构在高层建筑中得到广泛的应用，能够很好的保障高层建筑的稳定性与抗震能力。
2.4筒体体系
将剪力墙在平面内围合成箱形，形成一个竖向布置的空间整体受力的框筒，这就是所谓的筒体体系。近年来由于高层建筑的高度不断的创新，建筑结构设计受到前所未有的挑战。上诉三种结构由于结构自身特点，当层数超过一定限度后，就会导致结构要求的增强，承载力，抗震能力要求更高，所以，筒体结构体系的应用越来越受到重视，它可以较好地满足高层建筑在各种受力下的要求。具有很好的抗震能力，而且较其他结构来说，经济合理，成本较低。
3.高层建筑结构设计要点
3.1防止截面钢筋超配
要保障结构的合理性就要保证结构构件质量合格。高层建筑的设计要点中，抗震能力的设计比较重要，要使高层建筑在遭遇强烈地震时具有很强的抗倒塌能力，最理想的办法是使结构中所有的构件都具有很高的延性。要提高构件的延性，适宜性比较困难的工程，在实际工程中很难完全做到这一点，但是保证构件的延性是保证高层建筑抗震能力的基础，所以，在设计中，可以根据不同类型不同高度的高层建筑进行不同的构件延性的提高。要使结构能进入弹塑性状态，并能通过结构的塑性变形吸收地震能量、抗御更高烈度的地震，就必须做到“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件”，才能使结构在进入弹塑性状态后形成合理的延性较大的屈服机制。构件的承载力大小受到配筋的影响，所以配筋的用量要适当。
3.2保证高层建筑的整体稳定性
高层建筑由于高度大，所以受风荷载的影响比较大，要保证其整体稳定性是关键。在地震发生时，如果整体稳定性差，整个建筑都可能发生倒塌。所以在设计时，要进行对整个建筑进行抗倾覆稳定性验算，使地震作用下的倾覆力矩与相应的重力荷载在基础与地基交界面上的合力作用点，不应超出力矩作用方向抗倾覆构件基础边长的 1/4。其次，建筑的高宽比也是影响建筑稳定性的因素，加大建筑物下部几层的宽度，使其满足规范高宽比的限值，从而保证上部结构的稳定。此外，稳定的基础是最重要的，要保证基础的埋设深度达到要求，埋设的深度要根据建筑高度进行相关的计算，要保证计算准确无误。每一个环节都很重要，都要严格要求，才会保障整个建筑的质量。
3.3剪力墙设计
剪力墙的合理设计也是保证整体结构合理的关键。规范规定，剪力墙在端部应设置暗柱、端柱等边缘构件。这些边缘构件的作用相当于砖混结构的约束柱，当结构的刚度较小，地震作用下层间位移和顶点位移较大时，边缘构件所起的作用也就越大，此时暗柱的截面和配筋就应加大。所以，在剪力墙设计中要注意，要根据结构要求进行尺寸与配筋的选择，不能随意进行配筋。
3.4地下室的设计
地下室对于高层建筑来说，虽不外露，但是在结构中却承担着重要责任。一般情况下，地下室外墙所承受的主要荷载为结构自重、地面活载、侧向土压力等。由于地下室有其独特的环境，结构也就不同于外部，在进行设计的时候，要综合考虑各个因素的影响，权衡成本，在保证结构合理的基础上还要保证经济。地下室结构设计中，外墙的设计比较关键。地下室外墙的受力状况与上部结构类型及平面布置有很大关系。所以在设计时，要仔细考虑分析受力特点，结合上部结构类型，以及平面布置特点，对外墙结构综合设计。例如，当上部结构为框架结构时，上部填充砌体及±0.00 楼板对地下室外墙顶端的约束程度很小，此时可假定墙体顶端为铰接。当上部结构为钢筋混凝土剪力墙结构时，剪力墙及±0.00 楼板对地下室外墙顶部的约束程度很大，此时可假定墙壁顶端为固接。这些专业性较强的结构知识都要有所考虑，所以设计者要有综合性的知识，保证结构的每一部分的合理性。
4.结语
总而言之，高层建筑是未来建筑的发展主要趋势，为了保证人民生命财产安全，保证高层建筑质量，就要保证结构设计合理规范，它是直接影响高层建筑的质量因素。为此就要求相关结构设计工作人员以及监管人员在过程中发挥作用，严格要求，对过程中出现的问题要及时总结并采取有效对策进行解决，保证结构的合理性，稳固性，保障高层建筑质量合格，达到国际化标准，为高层建筑行业的长远发展打好基础。
参考文献：
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Keywords: high-rise buildings; office; structural design
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
引言
高层办公综合楼建筑的主体结构体系只有多样性，迄今为止主要有：框架、框粱剪力墙、剪力墙、筒体、筒中筒、束筒、筒框(筒体稀柱框架结构的简称)、带支撑或带刚臂(刚性加强层的简称)的筒框、巨形支撑等等；一幢高层建筑的主体结构可以由其中的某一个体系单独构成，也可以由其中的某一个总至三个体系按不同比例组合而成。现将深入探讨关于办公楼的结构设计要点，为同行提供参考借鉴。
高层结构的均匀对称布置
对于实际工程中理想的绝对均匀对称的高层建筑结构几乎是不存在的，但是结构的均匀对称有利于结构的抗震抗风，有利于结构在重力荷载下正常工作，它是一个好的高层建筑结构设计的重要标志。
（1）结构的对称性。结构的对称性内含于建筑之中，它主要指的是高层建筑中抗侧力的上体结构的对称。对称的建筑如平向对称的筒体框架结构、筒中筒结构、筒体结构、框剪结构、剪力墙结构、框架结构等，一般比较容易实现结构的利称性。对于不对称的建筑如平面形状复杂的L型、T型等高层建筑，楼电梯间偏于平面一侧或一角的高层建筑等，内含结构的基本对称仍是有可能实现的，这主要取决于结构工程师结合建筑平面的功能和需要进行合理的结构布。如筒体、剪力墙的合理布置，可以设法调整结构的刚心与建筑物质心、平面的形心尽量接近，从而实现结构的基本对成。
对于结构的较大不对称，将引起结构在水平侧力作用下产生较大的扭转变形，不利于结构抗侧力，不利于非结构构件如填充墙的正常工作，同时要招致结构耗材、成本的较大增加。所以高层建筑的主体结构对称性十分重要，要注意不可能条件下尽量予以满足，这点在建筑平而布置中尤需特别加以注意。
（2）结构的均匀性。从工程实践表明，对于高层建筑结构的均匀性书要体现在以下四个方面：高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度比较接近、变形特性比较相近：这是因为实际的高层建筑结构都是三维空间的，实际的地震荷载、风荷载具有任意的方向性；高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度比较均匀，就能具有比较良好的抗震抗风性能。高层建筑主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀、不要突变。这里主要是指主体结构的层剪切刚度不要突变。这种均匀的高层建筑结构可以避免因薄弱层的破坏而引起的结构整体破坏，尤以强震区的高层建筑结构需特别注意。
另外高层建筑主体抗侧力结构的平而布置，应注意同一主轴方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀，应避免在主体结构的布置中设置某一、二片刚度特别大而延性较差的结构，如长窄的实体剪力墙。此时，即使结构仍满足对称性和刚度的要求、但由于个别结构刚度巨大，地震发生时，将首先吸收极大的能量，应力特别集中，而容易首先招致破坏，从而引起整体结构的破坏。同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度均匀，水平荷载作用下应力分布将比较均匀，有利于结构抗震延件的实现。
（3）高层建筑主体抗侧力结构的平面布置还应注意中央核心与周边结构的刚度协调均匀，保证主体结构具有较好的抗扭刚度，以避免高层建筑物在地震或风的扭矩作用下产生过大的扭转变形而引起结构或非结构构件的破坏。这是因为实际的建筑平面变化无穷，特别是相邻未来建筑的影响，即使自身对称的建筑，风荷载仍会产生较大的扭矩，有时将超出设计控制的范围。
（4）对于竖向构件的布置。应尽量使竖向构件在垂直荷载作用下的压应力水平接近均匀，以避免竖向构件之间压应力的二次转移。这点同样可以应用于基础设汁，要注意使基础反力水平接近、刚度均匀。当然竖向构件在垂直荷载下压应力水平(即轴压比：竖向构件组合设计压应力与该构件截面混凝土设计强度之比)绝对的一致是不可能的，但是竖向构件在垂直荷载下压应力水平就已经有较大差异的高层结构显然是不合理的。因为压应力的二次转移是以楼屋盖梁板变形协调传递为代价的，势必要使楼屋盖梁板产生一定的附加二次内应力从而增加其用钢量和断面，造成材料的浪费和造价的增加。同时要指出的是，垂直荷载下竖向构件压应力水平的调整协调十分复杂，它取决于整体结构的实际施工构成过程，实际的垂直荷载作用的时间、混凝土材料的徐变、收缩特性等，影响十分复杂，设计时很难事先予以准确的控制；因此到目前为止，尚无较好的软件来实现这个复杂过程的准确计算反映。这反过来又极易给结构造成内在的隐患。所以对于垂直荷载下竖向构件压应力水平接近均匀是最合理优化的结构选择；实际的高层建筑结构设计应该也是不难能够实现它的。
高层办公综合建筑结构的复杂性
3.1主体结构的转换
对于下部商业空间、上部住宅公寓的综合楼，下部商业空间通常希望采用比较规则的大柱网框架体系，上部住宅公寓为避免室内出现较大的柱子利于防火、防盗、隔音，改善使用条件，又通常希望采用大开间的剪力墙体系。这二种体系的结合，必然要产生左体结构由上部剪力墙结构到下部筒体框架或框架剪力墙结构的转换。
对于上部酒店客房下部大堂、商务、会议、健身、商业等的综合楼，下部建筑空间，通常希望采用规则的大柱网框架体系，上部酒店客房通常希望小柱网、薄壁柱，以减小房间内柱子尺寸，便利于客房室内布置，提高客房的使用标准，客房内也通常希望避免布置梁格，可提高室内净高，避免吊顶、改善室内空间。这二种体系的结合，必然要产生主体结构中上部小柱网、薄壁柱到下部大柱网的转换。从国内外这种主体结构的转换已有大量成功的工程实例，事实证明，这些必要的转换不仅具备建筑的合理性也具备结构的可行性，关键在于建筑师、结构工程师密切的配合和精心的设计。
3.2结构空间的渗透
由于建筑造型和建筑功能的需要，某些高层办公楼、高层酒店建筑中，有时需要设置几层高、甚至通高的共享空间，有时需要局部设有几层通高的绿化空间，相应部分的楼盖被抽空，通常高层建筑结构中基本常用的设计假定——刚性楼盖假定难以实现，甚至使部分结构形成长、短柱，结构受力比较复杂。
办公楼结构节点形式
对于办公楼采取现浇钢筋混凝土结构情况时，钢筋混凝土结构一般适宜设汁成刚性连续节点，即节点具有转功的约束，此时施工简便，结构整休性好；同时结构各部分构件受力较均匀，有利于充分发挥所有结构构件的抗侧力作用从而提高结构的抗侧刚度。对于钢结构或钢很凝土组合结构，则其水平构件、文撑构件与柱、墙之间的连接一般适宜设计成铰节点，即节点仅能传递剪力，具有平动约束，而无转动约束。此时的节点一般由梁腹板与柱节点外伸连接板螺栓连接或焊接构成，施工快捷简便，节省工地劳动力，这在劳动力昂贵的西方发达国家尤其适用：此时梁可按简支设计，支撑可按轴心受力构体设计，受力十分明确。但是相对来说，此时结构的整体抗侧刚度相比连续节点的结构整体刚度要有所减弱，而且需要有专门的抗侧力结构体系如支撑、抗弯框架等来构成结构的整体抗侧刚度，以保证结构的抗侧力工作以及结构的整体稳定性。
结语
高层办公综合楼建筑结构的多样性发展，为建筑师、结构工程师对高层建筑结构体系、材料、构造的优化选择提供了可能。建筑师从事高层办公综合楼建筑设计时，思路要开阔、概念要清楚，选取适合具体工程命题的结构体系、形式、材料、构造的选择并不具有唯一性，而是可以从多种选择中作出抉择。结构工程师从事高层建筑结构设计时，同样应该理解、支持和帮助建筑师针对不同的建筑功能作出切合实际的合理的结构体系、形式、材料、构造的选择。
参考文献：
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前言
高层建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程。
一、结构分析与设计特点
1水平载荷产生的内力及侧移的影响
任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。在较低楼房中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，水平荷载产生的内力和位移很小，对结构的影响也就较小；但在较高楼房中尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响，水平荷载却起着决定性的作用。随着楼房层数的增多，水平荷载作用下结构产生的内力及侧向位移迅速增大，这同样也要求结构具有足够的抗侧刚度，使之在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。总之水平荷载愈益成为结构设计中不可小视的控制因素。在6度抗震设防设计中，很多情况是风作用为控制性工况；在7度以上抗震设防设计中地震作用是控制性作用，地震作用对高层建筑危害的可能性也比较大，高层建筑结构设计中的抗震设计是重点。
2竖向变形的影响
通常在多层建筑结构分析中，由于轴力项影响很小，多以考虑弯矩项为主。但对于高层建筑结构，情况就不同了。由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响：采用框架体系和框－墙体系的高楼中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使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增大。
3结构整体刚度的影响
高层建筑的刚度决定其在地震中吸收与释放能量的大小，刚度大的建筑在地震中吸收的能量多，释放的较少；较柔的结构在地震中吸收的能力少，释放的多。故此结构在地震中的整体刚度表现一定要适中，特别需要在构造上采以恰当的措施，来保证结构的刚度要求。
二、高层建筑的结构体系
不同的建筑会采用不同的结构体系。结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。在高层建筑中,抵抗水平力是设计的主要矛盾,因此抗侧力结构体系的确定和设计就成为结构设计的关键问题。高层建筑中基本的抗侧力单元是框架、剪力墙、实腹筒(又称井筒)框筒及支撑,由这几种单元可以组成多种结构体系。
1剪力墙体系
建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时,剪力墙(抗震规范称之为抗震墙)墙体既承担水平构件传来的竖向荷载,同时承担风力或地震作用传来的水平荷载。剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙,因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。剪力墙结构体系有很好的承载能力,而且有很好的整体性和空间作用,比框架结构有更好的抗侧力能力,因此,可建造较高的建筑物。剪力墙的间距应有一定限制,故不可能开间太大,对需要大空间时就不太适用、灵活性差,一般适用于住宅、公寓和旅馆。剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板,可以不设粱,所以空间利用比较好,可节约层高。
2框架—剪力墙体系
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架, 便形成了框架 -剪力墙体系。在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。
3筒体体系
筒体结构由框架或剪力墙围合成竖向井筒，并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构架。通常简体结构基本形式有三种：实腹筒、框筒及桁架筒。筒体结构最主要的特点就是它的空间受力性能良好。不论哪一种简体，在水平力作用下都可看成固定于基础上的箱形悬壁构件，它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并具有良好的抗扭刚度。简中筒结构是一种抵抗较大水平力的有效结构体系，但其抗侧刚度较大，吸收地震能量大，延性不好，这就造成造价比较高，从经济效益角度考虑还需慎重。
三、高层建筑结构分析的基本假定
高层建筑结构是由竖向抗侧力构件通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。
1弹性假定
目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下，结构通常处于弹性工作阶段，这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地震或强台风作用时，高层建筑结构往往会产生较大的位移，出现裂缝，进入到弹塑性工作阶段。
2小变形假定
小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题( P － 效应) 进行了一些研究。一般认为，当顶点水平位移与建筑物高度 H 的比值/H ＞1/5O0时，P － 效应的影响就不能忽视了。
3刚性楼板假定
许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构位移的自由度，简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。
4计算图形的假定
高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:
4．1维协同分析
按一维协同分析时，只考虑各抗侧力构件在一个位移自由度方向上的变形协调。在水平力作用下，将结构体系简化为由平行水平力方向上的各榀抗侧力构件组成的平面结构。根据刚性楼板假定，同一楼面标高处各榀抗侧力构件的侧移相等，由此即可建立一维协同的基本方程。在扭矩作用下，则根据同层楼板上各抗侧力构件转角相等的条件建立基本方程。一维协同分析是各种手算方法采用最多的计算图形。
4．2二维协同分析
二维协同分析虽然仍将单榀抗侧力构件视为平面结构，但考虑了同层楼板上各榀抗侧力构件在楼面内的变形协调。纵横两方向的抗侧力构件共同工作，同时计算; 扭矩与水平力同时计算。在引入刚性楼板假定后，每层楼板有三个自由度，楼面内各抗侧力构件的位移均由这三个自由度确定。
4．3三维空间分析
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我国复杂高层及超高层建筑不断崛起，建筑企业为了提高自身企业在建筑市场中的竞争力，对复杂高层及超高层建筑结构设计也有了更高的要求。复杂高层及超高层建筑结构设计中包含了诸多设计方面及影响因素，在设计施工前要根据高层建筑规范要求及实际情况进行科学合理的设计分析，确保建筑结构设计施工的科学性合理性，从而提高复杂高层及超高层建筑的安全性能，促使建筑企业走向一个新的里程碑。
复杂高层及超高层建筑结构设计中的抗震设计分析
复杂高层及超高层建筑相对于普通建筑而言，具有一定的特殊性，复杂高层及超高层建筑结构较为繁杂，且具有一定的高度，若出现紧急情况或者是地震自然灾害等不易救援，在这种情况下在复杂高层及超高层建筑中进行抗震设计就显得尤为必要。评价一个复杂高层建筑或者是超高层建筑结构抗震设计是否合格，可以从以下两方面进行分析：
1.抗震设计时要保证其为弹性状态
复杂高层建筑及超高层建筑倘若出现地震自然灾害由于其海拔过高必然会影响到周围的建筑物，给城市带来一定高的灾害，对其进行抗震设计是防患于未然的一种措施，在抗震设计中保持其为弹性状态，能够降低地震对建筑物的损坏率。
抗震倒塌设计
在复杂高层建筑及超高层建筑结构抗震设计中，要对建筑所能承受的地震振动侵害的大小，对其最大地震振动进行计算分析，能够在一定程度上降低地震灾害的侵害程度。其次，对于地震结构设计中的延性构件进行合理设计，其非弹性变形的能力不得超过其本身的变形能力，而对于非延性构件，其承受地震自然灾害的抗压力应该大于其本身建筑所能承受的压力，不论是复杂高层建筑结构设计还是超高层建筑结构设计，都要对其构件进行合理的控制，保持抵抗地震自然灾害的弹性。
复杂高层及超高层建筑结构设计要点分析
复杂高层及超高层建筑在建筑施工中相比普通建筑而言，具有一定的难度，其工程量较大，楼层较高，所以在建筑结构设计中要遵循一定的施工要求，准确把握施工要点，这样才能提高施工质量，保证复杂高层建筑及超高层建筑的安全性及稳定性，以下笔者根据诸多建筑企业进行复杂高层及超高层建筑结构设计施工中所总结的建筑结构设计要点：
重视建筑结构概念设计，着眼整体
复杂高层及超高层建筑其施工程序较为繁杂，在对其进行施工设计时，需要全面把握其结构概念，重视复杂高层及超高层建筑结构的概念设计，要做好复杂高层及超高层建筑结构概念设计，首先，应该从建筑的规则性及均匀性着手，在实际施工中要重视建筑施工中的对称性，保证建筑整体的美观；其次，结构设计中需要多个施工人员的配合，所以在建筑结构概念设计中要注重传力途径的建设，要保证施工中有一条清晰直接的通道实现传力，在传力途径建设中主要从结构竖向传力及抗侧立传力两方面出发；再者，在建筑结构设计施工中，要把握好复杂高层及超高层建筑的整体性，它在一定意义上直接体现了建筑企业的施工水平，另外我国提倡节能减排，建筑企业要想适应这一形势，在超高层建筑结构设计施工中就要融入节能减排的理念，在建筑物内部安装节能设备。
合理选择抗侧力结构体系
抗侧力结构设计是复杂高层及超高层建筑结构设计中的重要组成部分，良好的抗侧力结构设计能够提高复杂高层及超高层建筑的安全性能，为用户提供良好的居住或办公环境，因此在建筑结构设计施工中一定要合理选择抗侧力结构体系。选择合理的抗侧力结构需要了解建筑的实际高度进行科学的分析选择，另外在整个结构设计中要尽量使抗侧力结构体系中的各构件紧密连接在一起，保证其内部构件的整体性。结合建筑实际状况对每种抗侧力结构体系进行分析，了解其在建筑结构设计中所发挥的作用，根据复杂高层及超高层建筑的不同特点及当地的地理环境从而选择正确的抗侧力结构设计方法。
注重抗震设计各个环节的把握
抗震设计是复杂高层及超高层建筑结构设计的重中之重，它直接关系着建筑整体的安全性及稳定性，是确保建筑安全的重要环节，因此在复杂高层及超高层建筑结构设计中一定要严格把控抗震设计中的各个环节，提高抗震设计各个环节的合理性与科学性。在抗震设计中对抗震材料的选择是十分重要的，它在一定程度上直接影响了抗震设计的抗震性能，选择抗震材料要根据复杂高层或者是超高层建筑的特点进行购买，针对不同的高度选择抗震性能等级不同的材料。在建筑结构抗震设计施工前，要拟定行之有效的设计方案，确定建筑结构的变形弹性，在抗震施工中对其变形弹性的把控需要符合地震预期要求，另外还需要合理控制地震作用下的层间位移，进行层位位移在一定程度上能够降低地震给建筑带来的侵害。
全面了解所要设计的建筑结构特点才能准确把握结构设计的要点，在抗震设计中要科学对建筑结构的变形及结构位移进行科学的研究分析，精确两者之间的连带关系，从而更好的进行抗震结构设计，提高复杂高层及超高层建筑的安全性能，延长复杂高层及超高层建筑的使用寿命。倘若该建筑处于地震灾害的常发地区，应该进行多方面抗震设计，提高其抗震延性，增强复杂高层及超高层建筑的抗压力，减少因地震灾害而出现建筑倒塌事件的发生。
建筑结构抗震设计的质量及方法从一定意义上来讲直接决定了其抗震能力及效果，在整个建筑结构抗震设计中，设计人员一定要按照高层抗震设计的相关规定，而后再结合超高层及复杂高层建筑所在的具置，周边环境进行分析，从而制定出符合建筑结构施工要求的抗震设计方案，以便后期施工人员抗震结构设计施工的顺利进行。抗震设计对复杂高层及超高层建筑结构设计具有重要的意义，良好的抗震性能能够降低降低地震自然灾害对建筑的侵害，确保建筑的安全，从而保证住户的人身安全。
总结
复杂高层及超高层建筑与普通建筑相比，施工难度大，注意事项较多，所以要做好复杂高层及超高层建筑结构设计，要结合复杂高层建筑或者超高层建筑所在的地理位置及特点进行全方位的结构概念设计，制定科学合理的设计方案，从而保证设计人员顺利进行结构设计施工建设，提高复杂高层及超高层建筑的结构设计水平，从而确保整个建筑的安全质量，为住户或者办公者提供良好的建筑环境。
参考文献：
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在建筑行业发展中，越来越多新技术、新工艺和新材料应用其中，这就对工程结构设计提出了更高的要求。尤其是在当前复杂高层和超高层建筑的结构设计中，可能受到一系列客观因素影响，为工程结构埋下安全隐患，影响工程结构设计质量。尤其是在高层建筑结构设计中，相较于普通的建筑而言，结构设计要求更高，需要充分结合建筑特性，把握复杂高层和超高层建筑设计技术要点，提升设计合理性，为后续施工活动有序开展打下坚实的基础。
一、复杂高层和超高层建筑结构设计
某建筑工程总高度78.5m，高22层，主楼地下两层，地面20层。建筑结构为框剪结构，通过多方设计方案论证，桩基工程选择后压浆钻孔灌注桩，选择端承-摩擦桩的装荷载形式，压浆钻孔灌注桩295根，φ700桩252根，有效桩长18m～19m。采用标号C25的混凝土，关注前0.5m?～0.5m?碎石置于空洞地步。关注过程中，导管同孔底之间的距离为0.5m，连续灌注混凝土。
复杂高层和超高层建筑结构设计中，相较于普通的建筑结构设计而言存在明显的差异。一般其概况下，普通建筑的高度是在200m以下，复杂高层和超高层建筑的高度则超过了200m，这就对建筑工程稳定性提出了更高的要求。普通建筑多为钢筋混凝土结构，而复杂高层和超高层建筑结构则是多为钢结构或是混合结构，设计技术含量较高，结构更为复杂。此外，在复杂高层和超高层建筑结构设计中，需要充分考虑到建筑抗震要求、环境因素、自重以及风荷载等因素的影响，设计内容较为复杂，所以复杂高层和超高层建筑结构设计难度更大。
二、复杂高层和超高层建筑概念设计
（一）提升对概念设计的重视程度
近些年来，在复杂高层和超高层建筑结构设计中，设计理念不断创新，积累了丰富的结构设计经验，其中最具代表性的就是概念设计。在概念设计中，提升结构设计规则性和均匀性；结构中作用力传递更为清晰；结构设计中应该充分体现高标准的要求；结构设计中融入节能减排理念，促使结构设计更为科学合理；设计中，提升建筑材料利用效率，在满足建筑结构整体设计要求的同时，迎合可持续发展要求。基于此，为了满足上述设计要求，设计人员应该同建筑工程师进行密切的交流，在充分交流基础上，提升建筑结构设计合理性。
（二）选择合理的结构抗侧力体系
在复杂高层和超高层建筑结构设计中，为了可以有效提升结构设计安全性，选择抗侧力体系是尤为必要的。在选择结构抗侧力体系中，应该根据建筑具体高度来选择，明确结构抗侧力体系和建筑物高度之间的关系，如果建筑高度在100m以下，可以选择框架、框架剪力墙和剪力墙体系；如果建筑高度在100m～200m以内，则选择框架核心筒、框架核心筒伸臂；建筑高度在600m左右时，选择筒中筒伸臂、桁架、斜撑组合体；在结构设计中，需要充分考虑到结构内部各个部件之间的关系，形成一个整体；如果建筑工程结构中存在多个抗侧力结构体系，应该分别对这些抗侧力结构体系进行分析，在此基础上科学分析和判断。
（三）提高建筑抗震设计重视程度
提高建筑抗震设计重视程度是尤为必要的，尤其是在复杂高层和超高层建筑结构设计中，抗震设计对于建筑安全影响较大。在选择抗震方案中，需要选择合理的施工材料，质量符合建筑要求；尽可能降低地震过程中能量的扩大，对建筑构件的承载力进行验收，计算地震下建筑结构位移数值；高层建筑工程设计中，结构抗震手段的应用需要在得到位移数据基础上实现，设计更加合理的建筑工程结构设计方案，一旦建筑结构发生变形可以起到有效的保护作用；结构设计中体现出建筑构件的生产要求和界面变化情况，提升结构设计稳定性和牢固性。
（四）复杂高层和超高层建筑结构设计融合经济理念
在复杂高层和超高层建筑结构设计中，由于工程项目较为庞大，在具体的结构设计中，可能受到客观因素影响出现一系列成本问题。故此，在建筑结构设计中，需要充分融合经济型设计理念，对结构设计方案优化处理，避免建筑工程结构冗长带来的资源和资金浪费，提升资金利用效率。
三、复杂高层和超高层建筑结构设计精准性
（一）选择合理的结构设计软件，提升设计结果精准性
在复杂高层和超高层建筑结构设计中，设计工程师需要充分掌握前沿的设计手段和方法，能够选择合理的分析软件，提升计算结果准确性。当前我国复杂高层和超高层建筑结构计算软件种类繁多，但是不同软件侧重点存在明显的差异，这就需要在结构设计中，设计人员可以了解到不同软件的具体功能和应用范围，结合工程结构设计要求来选择合理的计算机软件。此外，在复杂高层和超高层建筑结构设计中，还应该对力学理念合理判断和分析，结合自身丰富的设计经验，提升计算结果精准性。
（二）加强荷载和作用力的考量
在复杂高层和超高层建筑结构设计中，设计工程师需要充分结合复杂高层和超高层建筑结构特性，明确结构自身的竖向荷载力大小和风荷载的影响因素，将其融入到后续的结构设计中，提升设计合理性。复杂高层和超高层建筑结构设计中，除了需要考虑到结构稳定性问题以外，还可以组织风洞试验，测试建筑的抗风能力。在后续的实验中，可以设计模型来模拟在不同风场环境下，建筑物的抗风能力和受力情况，有针对性提升建筑物结构的稳定性。
建筑工程结构设计中，还需要考虑到倒塌水准，主要表现在以下几个方面：其一，复杂高层和超高层建筑的延性结构构件，构件的弹性变形能力高低同结构抗震能力存在密切联系；其二，对于复杂高层和超高层建筑中的构件，满足各项技术要求；就复杂高层和超高层建筑结构设计要求，对于建筑物中的控制构件，满足建筑结构抗震设计要求，能够在不同环境下保持相应的弹性。
（三）科学计算自振周期
复杂高层和超高层建筑结构设计中，需要充分把握震动规律，提升设计合理性。但是不同的振幅和频率，可能出现大幅度震动现象，进而影响到建筑结构稳定性。故此，在建筑结构设计中，需要科学计算出自震周期，结合抗震强度、建筑高度进行科学计算，确保自振结果精准性。
（四）建筑的垂直交通设计
复杂高层和超高层建筑的结构形式主要为框架―剪力墙和核心筒结构，此种建筑结构形式可以有效提升结构稳定性，同时垂直交通体系结构可以产生较大的水平在和抵抗力。除了需要考虑到楼梯、电梯和卫生间等区域以外，向平面中央集中，可以有效减少空间占地面积，赋予建筑更好的交通环境和采光效果。垂直交通结构体系设计中，需要充分协调采光和节能之间的关系，便于后续的维护工作开展。
结论
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引言
我国社会经济的迅猛发展和人口压力迫使城市建筑无限可能地纵向发展，高楼林立已然成为城市的一道亮丽风景线，现代高层建筑越来越向多功能的综合用途发展。人们对高层建筑平面空间的设计要求越来越高，普通的框架结构显然已不能满足人们对高层建筑室内空间的使用和整体美观的愿望。剪力墙从纵向及横向来承担荷载，其刚度有力地抗击着水平荷载，已经被高层建筑结构设计广泛使用。
一、剪力墙结构设计的基本原则
剪力墙结构在建筑中主要承担竖直方向重力与水平方向荷载，剪力墙结构的设计既要安全合理，又要考虑经济问题。设计过程中，各种位移限制值都要满足，结构构件中抗侧力构件的作用也要充分考虑到。设计时，剪力墙的数量也要满足位移限制值相关规范的要求，数量应该尽量少，但又不能影响基本振犁的要求。建筑中剪力墙结构所承受的倾覆力矩应不小于总数的一半。
1、调整楼层最小剪力系数方面的原则
设计中剪力墙结构的布置要尽量减小，大开间的剪力墙结构布置是最好的设计方案，侧向刚度结构可以达到较为理想的状态。楼层间的剪力系数尽量小，但不能超出规范的极限范围，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩于整体总底部承受的地震倾覆力比要小于或等于1:4，这样既可以减轻结构自重，同时降低了地震带来的危害又可以节约用费。
2、调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则
规范规定的最大的楼层间的位移在计算的时候，如果楼层地区地震比较频繁，所用的标准值产生的楼层计算可以保留在结构的整体弯曲变形，应该计入扭转变形在以弯曲变形为主的高层建筑中。高层建筑重点考虑的方面就是楼层间的扭转和剪力变形。结构的剪切变形由竖向构建的数量决定着，在建设施工中，有足够多数量的构件还是远远不够的，更要考虑构建的布局是否合理，如果不合理，就会产生过大的扭转变形，楼层间的位移就达不到要求。因此，对于高层建筑而言，不能只是以楼层间的位移来确定竖向构件的刚度，而应该尽量减小扭转变形。
3、调整剪力墙结构连续超限方面的原则
剪力墙结构的连续跨高比太小会导致弯矩出现及剪力过大，超过规范限度，跨高比一般大于或等于2.5。规范规定，在跨高比小于5的时候，连续梁不能够拆减。跨高比的正确选择，可以很好地避免弯矩及剪力过量，可保持在规定范围内。在结构设计时，如果可以有效合理的用上这些，可以大大降低工程成本。
剪力墙结构不只应该符合相关规定，在设计时要考虑多方面的因素，建筑物的平面、立面应尽量均匀，剪力墙结构应尽量远离房屋中心，以保证房屋整体的抗扭。
二、高层剪力墙结构设计要点
1、剪力墙结构的合理布设
在对剪力墙结构进行合理布设时首先要注意以下几点：
（1）剪力墙应沿主轴方向双向均匀的进行布设，采用两个方向抗侧刚度接近为宜，不宜采用单向的方式进行布设。尽量使得刚度中心与质量中心靠近，减小地震造成的扭转。若无法避免，则最好在剪力墙的相应部位设置暗柱，当梁高大于墙厚的2.5倍时，应计算暗柱配筋；
（2）剪力墙结构的抗侧力刚度和承载力均较大，为充分利用剪力墙的这一特征，减轻结构重量，增大剪力墙结构的可利用空间，墙不宜布置太密，以便使结构具备适宜的侧向刚度。（3）在结构布置过程中，应避免布置墙肢长度过长（≥8m）的墙体。当有少量墙肢长度大于8m时，计算中，楼层剪力主要由这些大的墙肢承受，其他小的墙肢承受的剪力很小，一旦地震，尤其超烈度地震时，大墙肢容易遭受破坏，而小的墙肢又无足够配筋，整个结构容易被各个击破，这是极不利的。所以，对于大的剪力墙墙肢，应采用留置结构洞口（洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁），把长墙肢分解成合理的墙肢长度，调整其刚度。
（4）剪力墙的门窗洞口宜上下对其，成列布置，形成明确的墙肢和连梁。当无法上下对其，成列布置时，应按有限元方法仔细计算分析，并在洞口周边采取加强措施。
2、剪力墙厚度的确定
剪力墙墙肢截面比较适宜简单、规则，建立阿强的竖向刚度应均匀，其门窗口最好成列布置，上下对齐，形成较为明显的连梁和墙肢，避免出现使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。在抗震结构设计师，一、三级抗震等级的剪力墙底部加强部位最好不要采用错洞墙，二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸有具体的规定“按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/20，且不应小于160mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/25，且不应小于180mm”。
3、剪力墙结构构件延性设计
要使剪力墙具有延性，就要控制塑性铰在某个恰当的部位出现；在塑性铰区域防止过早出现剪切破坏（即强剪弱弯设计），并防止过早出现锚固破坏（强锚固）；在塑性铰区域改善抗弯及抗剪钢筋构造，控制斜裂缝开展，充分发挥弯曲作用下抗拉钢筋的延性作用。剪力墙的塑性铰通常出现在底截面，因此，剪力墙底部应设置加强区，加强范围不宜小于H/8(H为剪力墙总高)，也不小于底层层高。当剪力墙高度超过150m时，其底部加强部位的范围可取墙肢总高度的1/10。影响墙肢延性的因素主要有：
（1）剪力墙截面有、无翼缘对剪力墙延性影响很大。当截面没有翼缘时，延性较差。有了翼缘或端柱后，延性大为提高。
（2）剪力墙随轴力增大，延性降低。
（3）当钢筋总量不变，但端部钢筋与分布钢筋的分配比例不同时，墙肢延性不同。在规范许可条件下，适当增加端部钢筋，减少分布钢筋，即可提高承载力，又可提高延性。
（4）设置约束边缘构件是提高延性的有效方法。
4、剪力墙墙体配筋
一般要求水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。钢筋满足设计计算及规范建议的最小配筋率即可。剪力墙的加强区域10@200，非加强区域8@200双层双向即可。双排钢筋之间采用6@600×600拉筋。但是地下部分的墙体配筋大多受到水压力、土压力产生的侧压力控制，因此需要另行计算和配置，地下部分的墙体由于简化计算经常有竖向筋控制，在这种情况下为增大计算墙体的有效高度，可以经地下部分墙体的水平筋放置在内侧，竖向筋放置在外侧。
结束语
随着人们的高层需求不断增多，商业与住宅都出现了大量的高层建筑，这对城市的土地面积是一种有效的利用，符合目前社会发展的趋势要求。高层建筑中剪力墙的应用更是体现出了绝对的优势。不但满足最基本的实用性要求，更是对人们日益增长的个性化需求、工程经济性需求以及耐久性要求都可以实现。剪力墙结构设计技术的应用，极大地提高了建筑工程的质量，也有效降低了生产成本。在未来，剪力墙的结构设计将会有效避免劣势问题，通过技术的运用、完善的计算，不断提高剪力墙结构设计技术水平，促进我国建筑工程质量的不断提升。
