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Key words: high-rise building; structure design; engineering rules; multiple protections
中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：
一个建筑工程的结构设计首先要明确抗震设防情况、场地情况等。结构方案是结构设计的关键，只有正确选择结构方案，才能在设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、方便施工，保证质量。应根据材料性能、结构型式、受力特点和建筑使用要求及施工条件等因素合理选择结构方案[1]。作为一个合理的结构方案，其技术经济效果应当是好的或比较好的，因为它是结构方案的综合评价。本文以马那瓜美洲银行大楼实例为据围绕在设计和构造上利用多道设防的思想，如框架结构采用强柱弱梁设计，梁屈服后柱仍能保持稳定；框架—剪力墙结构设计成连梁首先屈服，然后是墙肢，框架作为第三道防线；剪力墙结构能过构造措施保证连梁先屈服，并通过空间整体性形成高次超静定等的工程抗震设计应用。
一、工程规则性与多道设防的实际工程对比应用
马那瓜地处太平洋火山地震带东侧，近100年来已遭受4次强烈地震的袭击。1972年12月22日夜至23日凌晨的一次突发性强烈地震和震后的大火，使城市几乎全部被毁（市区92%的建筑被摧毁），地面下沉12英寸，死伤数万人（5000--10000人死亡），损失达10多亿美元，至今仍然可以看到地震的遗迹。 震级6.2，烈度估计8度，该次地震，地面加速度为0.35g，几乎是设计地震0.06g的6倍。大地震后，高18层，1963年设计的马那瓜美洲银行大楼（当时最高）只是出现了一些裂缝，而同位于市区的15层的马拉瓜中央银行却严重受损（震后拆除），周围建筑物也发生大规模倒塌，5000多人死亡。当时，这个消息几乎传遍了整个尼加拉瓜，相距如此近（培训四P11：毗邻）的建筑，为何有这般差别？人们发现，马那瓜美洲银行大楼之所以轻微受损，是由于它的形状非常规则、对称，且运用了多道设防设计思想。而中央银行平面和竖向上都不规则。
（1）中央银行平面不规则：四个楼梯间，偏置塔楼西侧，再加上西端有填充墙，地震时产生较大的扭转偏心效应。四层以上的楼板仅50mm厚，搁置在14m长的小梁上，小梁的全高仅450mm，这样一个楼面体系是十分柔弱的，抗侧力的刚度很差，在水平地震作用下产生很大的楼板水平变形和竖向变形。
竖向不规则：塔楼的上部（四层楼面以上），北、东、西三面布置了密集的小柱子，共64根，支承在四楼板水平处的过渡大当人上，大梁又支承在其下面的10根1mx1.55m柱子上（间距9.4m），形成上下两部分严重不均匀、不连续的结构系统。主要破坏：A、第四层与第五层之间，周围柱子严重开裂，柱钢筋压屈（竖向刚度和承载力突变）。B、横向裂缝贯穿三层以上的所有楼板（有的宽达10mm），直至电梯井的东侧。C、塔楼的西立面、其他立面的窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其他非结构构件均严重破坏或倒塌。美国加州大学伯克莱分校在震后对其计算分析表明：A、结构存在十分严重的扭转效应；B、塔楼三层以上北面和南面的大多数柱子抗剪能力大大不足，率先破坏；C、在水平地震作用下，柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。（2）美洲银行
结构系统平面竖向均匀对称。概念设计思想为多道防线、刚柔结合。先由4个4.6m等边的L形柔性筒（H/b=13.3>>7），通过每层的连梁组成一个11.6mx11.6m的正方形核心筒用为主要抗震结构。在风荷载和抗震设防烈度的地震作用下具有很大的抗弯刚度（H/b≈5），为了预防罕遇强烈地震，有意识地在连梁的中部开了较大的孔洞，一方面可以用来穿越通风管道，减小楼层结构高度；另一方面是有意地形成结构总体系（第一道防线）中的预定薄弱环节，在未来遭遇强烈地震时，通过控制首先在连梁处开裂、屈服、出现塑性铰，从而变成具有延性和耗能能力的结构体系（第二道防线），即各分体系（L形筒）作为独立的抗震单元，则整体结构变柔，周期变长，阻尼增加，地震动力反应将大大地减小，从而可以继续保持结构的稳定性和良好的受力性能。即使在超出弹性极限的情况下，仍具有塑性强度，可以做到较大幅度的摇摆而不倒塌。为确保每一L形柔筒都可以作为有效的独立抗震单元，林在L形筒的每面墙内的配筋几乎都是一样的。
震后调查正如设计所预料那样，核心筒的连梁发生剪切破坏，是整个结构能观察到的主要破坏。连梁混凝土保护层剥落、开裂，这较易修复。墙体没有开裂，只是在核心筒的墙面上掉下了几块大理石饰面。这充分说明，虽然主体结构没有开裂，但剪力墙内已具有很高的应力[2]。也就是说在地震的剪力和弯矩作用下，墙仍处于弹性阶段。伯克利大学的教授V．Bertero在震后对该建筑作了动力分析，见下表。
可见，当核心筒连梁破坏后，四个L形角筒独立作用时，结构的自振周期和顶部位移明显加大，而基底剪力和倾覆力矩却明显减小。在正常工状态下，即在风荷载或设防烈度的地震作用下，设计所选择的结构图的自振周期T=1.3s，相当于0.72n，顶部侧移12cm，相当于1/500楼高。美洲银行大楼的抗震实例说明了以承载力、刚度和延性为主导目标，设计抗议风和抗震都比较理想的高层建筑是完全可能的。在风荷载作用下结构的整体刚度大，有较高的自振频率；而在罕遇的强烈地震作用下，可通过发挥延性（其中包括结构延性、构件延性或截面延性）与耗能能力使结构仍具有足够的承载力。二、高层建筑结构设计的应用体会
高层建筑结构至关重要的就是使结构承载力、刚度、能量耗散和延性等多种性能得到最佳组合。选择有利的建筑体型，是减少高层建筑结构风载效应、地震作用效应和侧移的重要手段之一。建筑体型又与建筑平面形状、建筑立面形状和房屋的高度等因素密切相关。与H，H/B，L/B，突出和收进尺寸，细部尺寸等有关。
建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的设计方案。建筑和结构设计者在高层建筑设计中应特别重视规程中有关结构概念设计的各项规定,设计中不能陷入只凭计算的误区。若结构严重不规则、整体性差，则仅按目前的结构设计计算水平，难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。抗震概念设计时应充分考虑结构简单、规则和均匀性、整体性、钢度和抗震能力等准则。
1．结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径，结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄弱层部位出现都易于把握，对结构抗震性能的估计也比较可靠。
2．结构的规则和均匀性。沿竖向建筑造型和结构布置比较均匀，避免刚度、承载力和传力途径的突变，以限制竖向出现薄弱部位。建筑平面比较规则，平面内结构布置比较均匀，使建筑物分布质量产生的惯性力能以比较短和直接的途径传递，并使质量分布与结构刚度分布协调，限制质量和刚度之间的偏心。
3．结构的刚度和抗震能力。可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构的抗震能力是结构承载力及延性的综合反映。结构刚度选择时注意控制结构变形的增大，过大的变形也会因效应过大而导致结构破坏[3]。结构除需要满足水平方向的刚度和变形能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。4．结构的整体性。高层建筑结构中，楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用。楼盖体系最重要的作用是提供足够的面内刚度的抗力，并与竖向各子结构有效连接。高层建筑基础的整体性以及基础与上部结构的可靠连接是结构整体性的重要保证。
参考文献：
[1] 吴育武.谈谈高层建筑结构概念设计的若干问题[J].中国科技纵横,2010,(15):143,85.
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一、前言
在当前建筑设计过程中，无论是多层建筑还是高层建筑，结构的设计是至关重要的，合理的结构设计对整个建筑工程的质量都有重要的影响。在多高层建筑结构设计的过程中基础的合理设计、纵横刚度与主梁受扭问题、杆件轴向变形、次弯矩问题的影响问题都是设计的重点，我们在设计的过程中要根据相关的标准进行设计。
二、高层建筑结构设计原则
1.选择合理的结构方案
在当前建筑结构设计的过程中，方案的选择是至关重要的，不同的建筑，在选择方案时也会有不同，在选择方案时要遵守经济合理、安全实用、节能环保等原则。在不同的地域对施工材料、施工工艺、施工技术有着不同的要求这就要求方案的设计者和施工者要对当地的具体施工情况进行详细的了解，通过论证选择出最佳的结构设计方案，满足工程建设的需要。
2.选择合适的基础方案
对建筑进行结构设计，要充分考虑建筑所在地的周边环境，要对工程的地质条件以及周围建筑的施工及特点做好调研，充分保证后续建筑过程与周边环境的和谐统一。建筑结构设计中要选择合适的基础方案，基础方案要体现结构设计的方方面面，要尽量显示建筑的全貌。同时，要考虑建筑的经济成本和效益，最大限度发挥建筑周边条件的作用，保证建筑的正常实施。
3.选择合适的计算简图
高层建筑的结构设计要选择适当的设计简图，由此可以防止由于计算简图选择不当，导致建筑安全隐患的发生概率增大。建筑结构计算是以计算简图为基础，所以结构设计中要特别注重计算简图选取问题，从而可以保证后续结构计算的准确性和建筑设计的安全性。当然，建筑实际结构与选取的计算简图之间允许存在合理误差，但是要尽量把工程实际控制在计算简图精度要求范围内。
4.分析所得到的计算结果
当下，信息技术飞速发展，由此也带动了建筑结构设计对计算机软件的应用。由于不同计算机软件会产生不同的计算结果，所以要对不同结果进行分析处理。由此，建筑结构设计人员就要具备专业的建筑结构设计理念和知识，更要对计算机软件有充分详细地了解，便于对计算机计算结果进行客观分析。由于操作人员自身的问题或者计算机软件具有的自身误差，使得计算结果与实际情况出现一定的差异，这时就要求结构设计人员客观判断，并予以纠正。
三、常见的问题分析
1、纵横刚度与主梁受扭问题
在大跨度多高层建筑结构设计的过程中，要有预应力次梁的设计，一般情况下预应力次梁设计在大跨度方向，主梁设计一般放在开间方向，要根据具体的情况考虑是否在主梁上施加预应力，这样就将在框架设计过程中的习惯改变，由于设计习惯的影响，总觉得横向刚度存在一定的问题。但是通过计算能满足相关标准的要求，在结构设计的过程中只要能满足相关标准的要求就能满足设计的要求，在使用的过程中也不会出现文艺问题。
2、次弯矩问题
超静定结构张拉时,在次反力作用下产生的截面弯矩称为次弯矩。在静定构件中,验算跨中截面抗裂性时,计算混凝土应力只是把混凝土取为脱离体。而计算跨中强度时,是把混凝土和钢筋共同取为脱离体,计算弯矩就等于荷载弯矩。若左端铰支不变,右端为两跨连续梁的中间支座,就成为超静定结构。两跨连续梁配筋,张拉钢筋时梁的变形将受到约束,中间支座处有一个力要把拱起的梁拉回原来的位置。左端支座产生的次应力在跨度各截面上产生次弯矩。在进行跨中截面混凝土抗裂验算和截面强度计算时,所取的脱离体完全与前述静定构件相同,只是按连续梁计算的支反力和荷载弯矩值将有所不同。
3、杆件轴向变形的影响问题
施加预应力的杆件要产生轴向变形,其中的徐变收缩变形很难准确计算,差别可能很大,但一般考虑长期变形为短期变形的2倍,人们往往能够接受。种种条件有利时,长期变形值可以再少取一些。杆件轴向变形引起整个超静定结构的内力变化,要认真分析。当轴向变形很大时,一般是在施工时采取让杆件可以自由变形的措施。张拉后,等一段时间再做成整体连接,但这样处理比较麻烦。
四、高层建筑结构设计问题与策略
1、高层建筑结构设计高度问题及解决。
我国有关部门对于高层建筑结构体系的最大高度问题，出台了一系列的规章制度，对其进行了严格的规定与规范，其中之一便是《高层建筑混凝土结构技术规程》。该《高层建筑混凝土结构技术规程》对于高层建筑结构体系的高度问题规定，主要是从经济性以及适用性等方面进行规范的。《规程》适宜高度，不仅仅与我国建筑施工技术水平以及建筑水平相关，而且还与我国国民经济发展水平，与建筑工程规范体系相协调。但是在实际的高层建筑结构设计以及施工中，出现了许多与《高层建筑混凝土结构技术规程》规定相违背的高度。举例来讲，在有些建筑物设计以及施工过程中，甚至出现了高达四百多米的组合机构大厦以及三百多米的混凝土结构体系的广场。尤其是近几年来，建筑物的高度不断增加，建筑物自身的参考系数已经超出了《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定，例如在安全指标、荷载取值以及延性要求、材料性能、力学模型选择等方面。为此，对于这些高层建筑结构设计高度问题，设计单位需要严格根据高层建筑混凝土结构技术规程》等有关规定，对设计高度保持科学严谨的态度。
2、钢筋混凝土梁承载力问题及解决。
一般来讲，城市高层建筑主要是以写字楼以及其他办公场所为主，因此，在实际的高层建筑结构设计过程中，设计单位需要着重考虑到空调、消防等设备。这些设备不同于其他设备，它们往往是布置于楼层的梁底之下的，如果没有梁底开洞，就没有办法进行设备的安装。因此，在设备安装之前，设计单位需要对梁的承载力进行分析以及计算，避免出现由于梁底承载力不足而出现安全结构问题。对于梁底开洞之后的承载力，设计单位可以通过孔洞周边补强筋以及开孔梁挠度、裂缝宽度等数据进行分析。对于钢筋混凝土梁腹部开孔，国家出台了有关政策，例如《高层建筑混凝土结构技术规程》《混凝土结构构造手册》等，对于钢筋混凝土梁腹部开孔的位置、流程、环节以及大小等进行了科学的规范。设计单位在进行钢筋混凝土梁承载力计算时，还需要参考不同种类腹部开孔方式，提高钢筋混凝土梁承载力计算的精确度，这对于提高建筑物的稳定性以及安全性意义重大。除此之外，还可以对钢筋混凝土梁承载力进行有效地计算。我们在对钢筋混凝土承载力进行计算的过程中还要对腹部的开孔方式进行考虑，不同的开孔方式对钢筋混凝土的承载了是不同的，例如，在南京国际会展中心工程设计的过程中，横向和纵向的长度分别我292米和158米，横纵向都没有设置缝，这就不能满足承载力的需要，在不同的工程建设过程中，我们要根据工程设计的特点和需要对承载力进行计算，可见承载力的计算对建筑结构设计有着十分重要的作用和意义。
五、结束语
在大开闸大跨度多高层建筑结构设计的过程中要根据建筑的实际情况，采取相关的措施，保证建筑的结构设计能符合相关标准的要求，提升建筑结构设计的水平，促进大开闸大跨度多高层建筑结构设计的快速发展。
参考文献
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一、高层建筑结构设计的原则
1.1 高层建筑结构计算简图的合理化原则
计算高层建筑结构设计的基础是计算简图，则计算简图的合理性直接关乎到高层建筑的结构安全。由此可见，高层建筑结构设计必须坚持计算简图合理化原则。此外，必须把计算简图的误差控制到规范范围内，理由是高层建筑实际结构的节点并不单一。
1.2 高层建筑结构基础方案的合理化原则
一般而言，选择高层建筑结构基础方案的参考依据为高层建筑的地质条件。高层建筑结构基础方案的合理化要求对高层建筑的结构类型、施工条件、荷载分布情况、与邻近既有建筑物的关联性等因素予以综合考虑。高层建筑结构设计基础方案通常应确保最大化发挥地基的潜力。此外，高层建筑结构设计必须具备相应的地质勘查报告。
1.3 高层建筑结构方案的合理化原则
高层建筑结构方案的合理化是指高层建筑结构设计方案必须与结构体系和结构形式的要求保持一致，同时应满足经济性的要求，其中结构体系的具体要求为传力简单化、受力明确化。针对某些结构单元相同的高层建筑物，其结构体系也应该相同。
一般而言，高层建筑结构方案的合理化要求综合考虑工程设计需求、地理条件、施工材料、施工条件等因素，同时要求建筑的暖气、水、电等相互协调。
二、高层建筑结构设计中存在的问题
2.1、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上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做出总体设想。
2.2、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。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、矩形涠形、正多边形等简面形式。
2.3、高层建筑结构设计中抗震的问题
对一、二级抗震等级的剪力墙底部加强部位控制轴压比，并设置约束边缘构件，是《高规》为保证剪力墙的延性，新增加的要求。在剪力墙约束边缘构件配箍特征值为λv/2的区段，规范允许配置箍筋或拉筋。所设拉筋应同时钩住墙体的水平分布筋（或箍筋）和竖向分布筋，而不能有一部分拉筋仅钩住墙体的竖向分布筋。当此区段的体积配箍率或拉筋的竖向间距不能满足规范要求时，应同时设置箍筋。
三、高层建筑结构设计解决对策
针对于在高层建筑结构设计中，存在着的高层建筑本身的原因以及连梁超筋现象、地下室外墙设计存在着的问题，设计人员应该根据建筑的实际情况，根据自身的设计经验，采取有效的措施进行解决，才能够不断的促进高层建筑结构设计的顺利进行，促进高层建筑顺利的施工和竣工。下面就针对于具体的措施进行分析。
3.1、配合专业了解工程
首先，设计人员需要进行全面的分析，充分的了解工程以及情况，不是拿到图纸盲目的建模计算或者是上机绘图，需要理解透彻建筑图的含义及意义，明确各个专业注意和配合，并且做统一的标准，确定原则和方案，必要的时候要组织各个专业的协调和相关的管理，使各个专业的条件图真正成为条件图，避免出图后出现调整引起的返工，浪费时间和精力。
3.2、建模处理
建模计算之前要处理好荷载计算，不要估算不精确的同时还存在着误差，要完整的准确的根据建筑做法和要求来输入，考虑是否施工活荷载的不利影响，楼梯口的输入局部开洞口，飘窗部分的处理地方，要运用专业知识来计算或处理，这样减少误差，也减少计算工作量。
3.3、收集数据资料
准确的计算出建设工程所处的地理位置的制约条件，以及设计要涉及的所有数据和资料，都要提前收集好，等要用到的时候能够很快的查阅到，方便工作的需要，而且对于一些特殊的建筑还要根据经验来确定各种数值的参数取值，收集设计所需要的资料和规范，根据不同地域工程类型准确计算参数，可以使设计计算更加的可靠。
3.4、保护装置
为了确保安全，要在电源处安装与进户线连接，形成保护接零系统，引用各个插座的接地和不带电的金属外壳，总配电箱的熔丝和分支熔丝应该相配得当，用电设备发生故障时应得到保护，高层房屋住宅应该安装防雷保护装置，确保使用者的安全，有计算机房的要设计屏蔽网，防外漏干扰。
四、结束语
综上所述，高层建筑结构设计是高层建筑的灵魂，关系到整个建筑的安全及可行性，同时高层建筑行业与高层建筑结构设计是一个彼此影响、相互关联的整体，高层建筑行业的深入发展需要高层建筑结构设计的支撑，直接关乎到高层建筑行业的可持续发展。
参考文献：
[1]黎藜，李志 高层建筑结构设计浅析[J]-中华民居2010（9）
[2]陶忠，张耀春，韩林海，王光远. 关于高层建筑结构选型设计的初步探讨[J]-哈尔滨建筑大学学报2012（1）.
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1.1 建筑结构设计中对地基埋设所进行的设计不够合理
建筑物的地基设计要根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》中的具体要就进行合理设计，然而在现实的基础地基设计中高层建筑基础有效埋置深度不足的问题非常普遍，建筑地基作为承受建筑结构物荷载的岩体埋设深度不符合建设标准，将严重影响到地基的有效承载能力，当地基上部的建筑结构荷载超过地基可承受的荷载范围时，地基会受到破坏甚至产生变形，地基质量一旦出现问题，将严重威胁建筑结构的安全性能，对居民的正常使用造成威胁。
1.2 地基设计过程中忽视了地基沉降问题
在具体的设计过程中设计工作人员应针对施工的具体环境，对天然地基与人工的地基的沉降量进行科学的估算，并在施工过程中对建筑地基的沉降量实施严格的控制，并采取有效措施保证建筑结构中不同部位的地基沉降要基本保持一致，不可存在较大的差异。只有这样才不至于因地基沉降问题导致建筑物上部结构出现裂痕，影响建筑的使用性能。然而在具体的地基设计中，设计人员往往忽视了对地基沉降问题的综合分析与研究，最终导致地基变形，难以维持建筑物的正常使用，给建筑单外以及用户造成巨大的经济损失。
2 钢筋混凝土结构体系选型、布置及构造方面存在的常见问题
2.1 房屋高度、高宽比超过现行规范、规程的限值
现行的规范、规程给出了房屋的最大适用高度和高宽比限值。审查中发现某些高层建筑房屋高度超过最大适用高度或高宽比超出规定限值，个别高层建筑房屋高度和高宽比均超出规定限值，且既无可靠的设计依据。在抗震设防区也没有采取有效的抗震加强措施，给结构抗震带来一定的隐患。根据建设部第59 号令，对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑，应按超限高层建筑进行设计，并按有关规定进行抗震设计专项审查。
另外还有一点常被设计人员所忽视的是，房屋适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外，尚与场地类别和结构是否规则等因素有关，当位于Ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时，其最大适用高度应适当降低。
2.2 建筑结构的布置缺乏合理性，结构布置不规则
建筑结构的布置是否合理对建筑结构的抗震效果有着非常重要的影响。建筑结构的规则布置主要是指对建筑结构平面、立面的外型尺寸进行合理布置，同时还要兼顾建筑结构的质量分布以及建筑结构中抗侧力构建的具体分布情况，将影响建筑结构安全使用性能的各主要建筑结构进行有机整合，合理布置。在建筑结构设计中不规则的结构布置问题非常普遍，而且这一问题的存在很难用简单的定量指标来加以规范，为此解决建筑结构中的不合理布局具有一定的难度。
建筑结构设计人员在对建筑结构进行布置时由于缺乏标准规范的有效指导，同时由于缺乏对结构抗震的理念的足够认识，在进行具体结构布置时主观随意性非常大，有的设计人员甚至盲目服从业主的喜好以及建筑工程师的要求，导致建筑结构布置缺乏规则性，建筑结构的抗震效果受到极大的破坏，为建筑的安全使用埋下隐患。建筑结构设计中布置不规范的例子比比皆是，下面简单列举几个比较常见的例子：高层建筑中存在楼层错层问题，楼层错层问题主要是因楼层内部楼板缺乏连续性，楼板结构不是统一的整体，这一问题的存在极大地削弱了建筑结构的抗震能力；高层建筑中建筑结构设计不统一，不同的建筑结构设计无法形成合力来抵御外部作用力对建筑物所造成的影响；在高层建筑结构内，水暖与用电安装工作需要对楼板进行开洞，这些工作的进行往往导致楼板开洞率过高，有的甚至近乎于30%左右，严重影响了楼板的整体性与承重效果，不利于维护建筑结构的稳定性与安全使用性。在具体的建筑结构设计中，设计人员与施工人员应采取有效措施，尽量避免这些问题的存在，使建筑结构尽量趋近于规则，保障建筑物的安全性与稳定性。
2.3 建筑结构中楼板、楼柱等主要承重结构设计存在的问题
楼板是建筑上部结构的主要承重结构，楼板的设计要求设计人员对楼板的实际承重情况有清醒的认识，并对楼板的具体设计进行认真地计算，同时还要根据楼板内双向板的长短跨向的不同来对楼板配筋进行科学的计算，只有这样才能保证楼板在遭受外力作用时能够保持稳定，避免房倒屋塌的惨剧发生。同时还要在设计时保证楼板与房梁、楼柱等主要承重结构之间相互连接，浑然一体，只有这样才能够保障建筑机构整体的安全性与稳固性。然而设计人员在进行建筑物内承重结构设计时，没有坚持建筑机构设计的基本原则进行，此外建筑结构设计人员在执行具体设计任务时还带有极大的随意性与盲目性。
2.4 异形柱结构设计中存在的问题
近年来，我国在进行住宅建设中，特别是高层或小高层住宅，有些采用了异形柱结构。由于缺少相应的设计依据和规定，目前在异形柱结构设计中存在的问题很多，也比较突出，主要表现在异形柱结构房屋的高度超高、体型不规则、结构布置不合理、抗震构造措施不当等方面。
应当说，目前国内对异形柱的受剪承载力、节点承载力和结构延性等方面的试验研究还不多，对异形柱结构抗震性能的认识还不够充分。在这种情况下，设计异形柱结构时，对房屋高度、结构规则性及抗震措施等方面宜从严掌握。
2.5 结构缝设置不合理，缝宽度不足
对于超长建筑物，为减少温度变化对结构的不利影响，合理地设置伸缩缝是必要的。有些设计人员提出用后浇带代替伸缩缝，笔者认为此种做法并不一定妥当。因为后浇带仅能减少混凝土材料干缩的影响，不能解决温度变化的影响。后浇带处的混凝土封闭后，若结构再受温度变化的影响，后浇带就不能再起任何作用了。对于不能或不便设置温度伸缩缝的超长结构，除留设施工后浇带外，还应采取其它构造加强措施，如加强顶层屋面的保温隔热措施，对受温度变化影响较大的部位适当配置直径较小、间距较密的温度筋，或采用预应力混凝土结构等。
2.6 采取的结构抗震等级有误
对建筑结构抗震等级经常做出错误的判断，例如：异形柱结构抗震等级的划分不同于普通框架；框- 剪结构中框架部分抗震等级的划分常常出现差错；裙房结构的抗震等级划分常常有误。当裙房与主楼分开时，应按裙房本身确定抗震等级；但当裙房与主楼相连时，裙房抗震等级不应低于主楼的抗震等级；超限高层建筑结构抗震等级的划分不能再以现行规范、规程为依据。根据建设部第59 号令，应采取比现行规范、规程更严的抗震措施，因此超限高层建筑结构的抗震等级应适当提高，满足建筑结构抗震的基本需求。
3 总结
建筑结构设计对建筑物的使用性能以及建筑结构的安全性有着非常重要的影响，针对建筑结构设计中存在各种问题，作为建筑结构设计工作人员要在执行具体设计工作任务时认真贯彻落实建筑结构设计的基本原则，同时还要不断提高自身的理论素养和设计技能，吸取国内外建筑结构设计中的经验教训，提高自身的设计水平，为我国建筑工程事业的发展设计出质量好、安全性高的建筑结构，最大限度的满足广大用户的根本要求。
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Keywords: structure design, high building, quality, management
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
伴随着我国社会经济的突飞猛进，高层建筑业也获得了迅猛发展。高层建筑结构的设计阶段大体划分成三部分：拟定结构方案阶段、结构计算阶段与施工图设计阶段。其中结构方案阶段的内容是：依照高层建筑的重要性，工程地质勘查报告，高层建筑所在地的抗震设防裂度，高层建筑的高度以及楼层的层数和高层建筑场地的类型来决定高层建筑的结构形态。一旦拟定了高层建筑结构的形态，就应该依照不一样的结构形态的需求以及特点来布置结构的受力构件以及承重体系。
1 高层建筑结构设计的思想基础
高层建筑结构设计指的是从事高层建筑结构设计的工作者对将要进行施工的高层建筑工程予以表达。把高层建筑当成产品的话，如果无优秀的质量，产品就无销售市场，而唯有高品质的产品，在市场竞争环境中才能稳操胜券，高层建筑设计亦是这样。唯有在高层建筑设计质量的优化管理上下功夫，才可以产出高品质的高层建筑设计作品。高层建筑设计，就某些意义层面上来说，能够与高层建筑产品类似，它是艺术创作以及科技的结晶。它不可以通过工业流程化、工厂生产化、程序设计化的过程得以生产，对于不一样的功用、属性的高层建筑从内里到外形上看都是不一样的。高层建筑设计质量的好坏，精准地讲是拟定一个目标的范围，高层建筑规程、标准以及规范是高层建筑设计是否合格的最基础标准。高层建筑设计精品是在高层建筑设计的实施过程中取长补短，尽善尽美。所以，对高层建筑设计质量进行优化管理值得倍加关注。高层建筑设计质量的优化管理，就在于着重强调了高层建筑设计的全局管理，这属于动态管理。它也替代了之前简易的结果管理淘汰制度。从而防止了时间的浪费以及经济损失的促成。高层建筑设计运行过程要善始善终，由监管到强化，由方案到施工图，由局部到全局、，这些工作程序均要予以细细分化、甄选以及提高。它是积极主动、极具挑战性的动态管理。
2实施高层建筑结构设计之前的准备工作
依照投资方所提出来的要求，高层建筑结构设计单位开始成立结构设计项目组，统筹安排实施结构设计的各个阶段和环节的专业设计人员、设计图标相关的校对工作人员、设计专业负责人、设计质量审核人员并且依据一定原则规定相对应的设计完成期限，形成高层建筑结构设计进程记录表。在进行设计合同的签订之前通过设计人员去弄清楚高层建筑工程投资者对该高层建筑的确切需求以及含蓄需求，向投资方派选的投资法人代表求取设计相关的资料，涉及到高层建筑及其周边环境评价报告、高层建筑施工地段地质勘察报告、高层建筑设计立项文件、高层建筑设计委托书等等。
3高层建筑设计过程的中期检查
高层建筑各专业在各阶段设计过程中该相互提供设计相关的基础资料，形成资料相互提供表，用这个表来规范各专业设计人员的设计行为。结构设计者必须做到积极同高层建筑各专业进行交流沟通，努力做到设计严密、没有疏漏。在初步的设计工作完成之后，施工图设计中可以依照工作状况，通过各级设计相关主要负责人实施设计进程中间环节的检查工作，形成设计中期检查表。各级相关负责人理应主动迅速地找到问题并且立刻将问题予以解决，以防止最后进行设计的校对以及审核的时侯更改太大，从而严重影响到设计的整体进程。设计人员必须严格遵循设计进程，一旦碰到特殊状况以致不能够在规定的时间内完成任务，应该尽快把状况向专业负责人予以反映，通过专业负责人另外设置设计人员协同工作，确保工作准时完成。在各个阶段设计完成之后实施设计校对以及审核，同时形成校对记录表以及审核记录表。
4高层建筑设计完成以后的质量维护
依照高层建筑设计图审核中心给的意见迅速实施更正，设计人员一旦遇到不明白的地方，应该早日积极同设计图的审核人员进行沟通更改，并且依照设计图审核中心提出的要求交付更正后的设计文件，力争尽早审核通过，交给投资方使用。根据投资方的需求实行技术交底，努力充当好投资方同高层建筑施工单位之间的交流桥梁。对于施工过程中反馈的问题假如关系到设计的更改，要准时做好设计更改，根据设计单位的相关需求作出相对应的处理后形成设计更改通知书递交施工单位加以利用。主体工程验收完毕以后，设计者要将整个设计过程的文本文档、设计图纸、表格等设计相关的资料进行存档保管并且完成好设计文件的相关记录。依据上面提到的对高层建筑结构设计全面质量管理的叙述，能够形成以下组织结构表进行归纳：上面的组织结构表显示可以知道，利用部分规范化的表格以及文本文档是实施高层建筑结构设计的全面质量管理的核心，此过程可以是清晰可见的，在执行过程中会条理比较清楚，非常易于被人接纳并且予以执行。与此同时，我们观察到高层建筑结构设计的全面质量管理可以精确地遵循全面质量管理的八项原则，也就是以顾客就是上帝、领导作用、全体设计相关人员参加、过程方法、高层建筑管理的系统方法、高层建筑设计持续完善、以事实为基础的决策方法、互惠互利的供方联系。
总结
综上所述，高层建筑结构设计的任务非常复杂，高层建筑工程相关的设计人员理应努力地研习各种类目的业务规范，不断提升自身的理论知识基本水平，依据高层建筑工程项目的具体情况，与自己的实践工作经验结合起来，准确把握高层建筑工程设计的关键要点，对所获得的结果实施科学的分析以及合理的考量，采取适宜的处理措施进行调整以及完善，只有如此，才能够设计出质量优秀的高层建筑。
篇6
1 高层建筑结构设计的基本要求
基础设计在设计的时候应当最大限度地发挥出建筑地基的潜力，在必要的时候还可以对地基变形进行验算。基础设计应该有详尽的地质勘探报告，在一般情况来说，同一个结构单元最好不要采取两种不同的基础类型。
在高层建筑构造设计中，必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境以及施工条件等情况进行整体分析，并且要与建筑、水、电、暖等专业进行充分协调，同时在此基础之上对建筑结构进行选型，确定结构方案，在必要的时候还应该对多方案进行比较、择优。
在高层建筑构造设计中，为了保证建筑结构安全应当选择恰当的计算简图。计算简图中应当有相应的建筑构造措施作保证。实际的建筑构造节点一般不可能只是纯粹的铰接点或刚接点，但是必须要与计算简图的误差在构造设计的许可范围之内。
在高层建筑构造设计中，要坚持“强剪弱弯、强柱弱梁、强压弱拉”的原则；要注意构件的延性；注意钢筋的锚固长度；加强薄弱部位；把温度应力的影响考虑在内。
在高层建筑构造设计中，考虑均匀、规整、对称的原则；考虑抗震的多道防线；避免出现薄弱层。
2 高层建筑结构设计的特点
随着我国经济社会的发展，城市化的速度逐渐加快，随之而来的问题也越来越多，建筑用地面积的缺乏就是一个重要的问题，因此在有限的土地面积上的建设高层建筑来增加住房面积。城市中高层建筑的数量不断增加，高层建筑的结构也是趋于多样化，因此高层建筑的结构设计也逐渐成为高层建筑结构工程设计工作的重点和难点。
2.1高层建筑结构设计中的水平力
在多层建筑的结构设计里，通常是以重力为主要代表的竖向荷载来控制结构设计。但是，对于高层建筑来说，即使竖向的荷载依然是建筑结构设计中的一个非常重要的因素，但是起着决定性作用的却是水平荷载。这是由于建筑的自身重量与楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力与弯矩的数值，其值的大小仅与建筑高度大小成正比；而水平荷载对建筑结构产生的倾覆力矩，以及在竖向构件中所造成的轴力，与建筑物的高度大小的平方成正比。并且对于一定高度的建筑而言，竖向荷载的大小基本上是一个定值，而水平荷载的数值是随着结构动力性的不同而有一定的差异的。
2.2结构侧移是结构设计的控制指标
在高层建筑结构设计中结构侧移是其关键因素，这一点是与多层建筑不同的。随着建筑物层数的增加，水平荷载下结构的侧移变形问题变得越来越严重，对于水平荷载作用下的侧移应当控制在一个特定的限度里。
2.3抗震设计要求高
高层建筑结构设计的抗震设防设计除了需要考虑竖向荷载和风荷载以外，建筑结构还必须具备较好的抗震能力，在结构设计中应当做到小震不坏、大震不倒。
2.4轴向变形
在高层建筑中，由于竖向的荷载数值非常大，可以在柱中产生非常大的轴向变形，因而会使连续梁中间支座处的负弯矩值的大小变小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值的大小增大；还会在一定程度上影响预制构件的下料长度，根据轴向变形的计算值的大小，对下料长度进行相应的调整；另外还会影响到构件剪力和侧移。
2.5结构延性
与低层建筑与多层建筑相比，高层建筑的结构更柔一些，当出现地震的情况，高层建筑的变形会更大一些。为了使高层建筑在进入塑形变形阶段以后仍然具备较强的变形能力，为了避免建筑倒塌，应该特别需要在建筑构造中采用恰当的方法，以保证高层建筑的结构具有一定的延性。
3 高层建筑结构设计的问题及对策
3.1结构的超高问题
在有关抗震规范以及高层规程中，对于建筑结构的总高度有着明确、严格的限制，特别是在新出台的规范中，针对以前的超高问题，不仅仅将原来的高度限制采用A级高度之外，还增加了B级高度，无论是处理措施还是设计方法都有了不少改变。而在实际的建筑工程设计中，有过由于未考虑结构类型转变的问题，致使施工图在审查时没有通过，要求必须重新调整结构设计或者召开专家会议进行进一步论证的案例，这对建筑工程的工期、造价等方面的影响非常大。因此，在高层建筑构造设计时必须严格按照相关规定，控制建筑总高度，以避免不必要的损失。
3.2短肢剪力墙的设置
根据新规范的相关规定，把墙肢截面的高厚比在4到8之间的墙定义为短肢剪力墙，经过大量的实验数据以及实际工程经验，对于短肢剪力墙在高层建筑中的应用添加了非常多的限制，所以，在高层建筑构造设计中，结构设计工程师应当尽可能少地采用最好是不采用短肢剪力墙。
3.3嵌固端的设置
现在的高层建筑通常都配置两层或者两层以上的地下室和人防，嵌固端一般会设置在地下室的顶板上，也有可能是设置在人防的顶板上，所以，在嵌固端的设置位置这个问题上，结构设计工程师通常会忽视由于嵌固端的设置问题所带来一些需要注意的地方，例如：嵌固端楼板的设计、在结构整体计算时的嵌固端的设置、嵌固端上下层的刚度比的限制、结构抗震缝的设置与嵌固端位置的协调性、嵌固端上下层的抗震等级的一致性等问题，如果忽视其中一个方面就极有可能导致在后期设计时的工作量全部放在结构设计的修改上，甚至是为建筑的安全埋下伏笔。因此，在高层建筑结构设计中应当把与嵌固端的设置相关的问题考虑进去，以免设计后期的麻烦。
3.4高层建筑结构的规则性
新出台的规范在高层建筑结构的规则性上与以前的规则有较大的不同，新规则在这方面增加了比较多的限制条件，不像以前那么宽松，例如：嵌固端上下层的刚度比信息、平面规则性信息等内容，并且，新的规范还采用了强制性的条文明确规定：高层建筑不应当采取严重不规则的结构体系。所以，结构设计工程师必须严格注意新规范中的这些限制，以避免在后期施工图的设计工作中形成被动的局面。
4 结束语
近几年来，随着人们对住房面积和建筑审美的需求，城市中的高层建筑越来越多，其结构越来越多样化，相应的高层建筑设计也就越做越复杂。高层建筑结构设计与多层建筑结构相比较，结构设计与建筑施工的其他工作相比占有更重要的地位，不同结构体系在细节设计中都有不同的设计特点。一个合格的高层建筑结构设计不仅仅是要保证高层建筑的安全，而且还要保证建筑结构的合理性和经济性。在高层建筑结构设计中，高层建筑应该做到结构功能同外部条件相一致，结构的功能要与经济性相协调。为了更好地做好结构设计，应当用概念设计来检测计算设计的合理性。其中结构计算的主要指标有周期、周期的扭平比、剪重比、位移比等，这些指标都应当满足高层建筑结构设计的规范要求，还要注意高层建筑构造设计的细节问题。
参考文献：
[1] 胡丽荣.概念设计在建筑结构设计中的应用意义[J].黑龙江科技信息,2010,(07).
[2] 包乐琪 郭玉霞 陈绪坤.概念设计在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导,2011,(14).
[3] 刘建立 王礼辉 郭松立.概念设计在建筑结构设计中的应用探究[J].建材与装饰,2012,(03).
篇7
前言
近几年来，随着人们对住房面积和建筑审美的需求，城市中的高层建筑越来越多，其结构越来越多样化，相应的高层建筑设计也就越做越复杂。高层建筑结构设计与多层建筑结构相比较，结构设计与建筑施工的其他工作相比占有更重要的地位，不同结构体系在细节设计中都有不同的设计特点。一个合格的高层建筑结构设计不仅仅是要保证高层建筑的安全，而且还要保证建筑结构的合理性和经济性。在高层建筑结构设计中，高层建筑应该做到结构功能同外部条件相一致，结构的功能要与经济性相协调。为了更好地做好结构设计，应当用概念设计来检测计算设计的合理性。其中结构计算的主要指标有周期、周期的扭平比、剪重比、位移比等，这些指标都应当满足高层建筑结构设计的规范要求，还要注意高层建筑构造设计的细节问题。
高层建筑结构设计的特点
2.1高层建筑结构设计中的水平力
在多层建筑的结构设计里，通常是以重力为主要代表的竖向荷载来控制结构设计。但是，对于高层建筑来说，即使竖向的荷载依然是建筑结构设计中的一个非常重要的因素，但是起着决定性作用的却是水平荷载。这是由于建筑的自身重量与楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力与弯矩的数值，其值的大小仅与建筑高度大小成正比；而水平荷载对建筑结构产生的倾覆力矩，以及在竖向构件中所造成的轴力，与建筑物的高度大小的平方成正比。并且对于一定高度的建筑而言，竖向荷载的大小基本上是一个定值，而水平荷载的数值是随着结构动力性的不同而有一定的差异的。
2.2结构侧移是结构设计的控制指标
在高层建筑结构设计中结构侧移是其关键因素，这一点是与多层建筑不同的。随着建筑物层数的增加，水平荷载下结构的侧移变形问题变得越来越严重，对于水平荷载作用下的侧移应当控制在一个特定的限度里。
2.3抗震设计要求高
高层建筑结构设计的抗震设防设计除了需要考虑竖向荷载和风荷载以外，建筑结构还必须具备较好的抗震能力，在结构设计中应当做到小震不坏、大震不倒。
2.4轴向变形
在高层建筑中，由于竖向的荷载数值非常大，可以在柱中产生非常大的轴向变形，因而会使连续梁中间支座处的负弯矩值的大小变小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值的大小增大；还会在一定程度上影响预制构件的下料长度，根据轴向变形的计算值的大小，对下料长度进行相应的调整；另外还会影响到构件剪力和侧移。
2.5结构延性
与低层建筑与多层建筑相比，高层建筑的结构更柔一些，当出现地震的情况，高层建筑的变形会更大一些。为了使高层建筑在进入塑形变形阶段以后仍然具备较强的变形能力，为了避免建筑倒塌，应该特别需要在建筑构造中采用恰当的方法，以保证高层建筑的结构具有一定的延性。
高层建筑结构设计的基本要求
基础设计在设计的时候应当最大限度地发挥出建筑地基的潜力，在必要的时候还可以对地基变形进行验算。基础设计应该有详尽的地质勘探报告，在一般情况来说，同一个结构单元最好不要采取两种不同的基础类型。
在高层建筑构造设计中，必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境以及施工条件等情况进行整体分析，并且要与建筑、水、电、暖等专业进行充分协调，同时在此基础之上对建筑结构进行选型，确定结构方案，在必要的时候还应该对多方案进行比较、择优。
在高层建筑构造设计中，为了保证建筑结构安全应当选择恰当的计算简图。计算简图中应当有相应的建筑构造措施作保证。实际的建筑构造节点一般不可能只是纯粹的铰接点或刚接点，但是必须要与计算简图的误差在构造设计的许可范围之内。
在高层建筑构造设计中，要坚持“强剪弱弯、强柱弱梁、强压弱拉”的原则；要注意构件的延性；注意钢筋的锚固长度；加强薄弱部位；把温度应力的影响考虑在内。
在高层建筑构造设计中，考虑均匀、规整、对称的原则；考虑抗震的多道防线；避免出现薄弱层。
高层建筑结构设计的问题及对策
4.1结构的超高问题
在有关抗震规范以及高层规程中，对于建筑结构的总高度有着明确、严格的限制，特别是在新出台的规范中，针对以前的超高问题，不仅仅将原来的高度限制采用A级高度之外，还增加了B级高度，无论是处理措施还是设计方法都有了不少改变。而在实际的建筑工程设计中，有过由于未考虑结构类型转变的问题，致使施工图在审查时没有通过，要求必须重新调整结构设计或者召开专家会议进行进一步论证的案例，这对建筑工程的工期、造价等方面的影响非常大。因此，在高层建筑构造设计时必须严格按照相关规定，控制建筑总高度，以避免不必要的损失。
4.2短肢剪力墙的设置
根据新规范的相关规定，把墙肢截面的高厚比在4到8之间的墙定义为短肢剪力墙，经过大量的实验数据以及实际工程经验，对于短肢剪力墙在高层建筑中的应用添加了非常多的限制，所以，在高层建筑构造设计中，结构设计工程师应当尽可能少地采用最好是不采用短肢剪力墙。
4.3嵌固端的设置
现在的高层建筑通常都配置两层或者两层以上的地下室和人防，嵌固端一般会设置在地下室的顶板上，也有可能是设置在人防的顶板上，所以，在嵌固端的设置位置这个问题上，结构设计工程师通常会忽视由于嵌固端的设置问题所带来一些需要注意的地方，例如：嵌固端楼板的设计、在结构整体计算时的嵌固端的设置、嵌固端上下层的刚度比的限制、结构抗震缝的设置与嵌固端位置的协调性、嵌固端上下层的抗震等级的一致性等问题，如果忽视其中一个方面就极有可能导致在后期设计时的工作量全部放在结构设计的修改上，甚至是为建筑的安全埋下伏笔。因此，在高层建筑结构设计中应当把与嵌固端的设置相关的问题考虑进去，以免设计后期的麻烦。
4.4高层建筑结构的规则性
新出台的规范在高层建筑结构的规则性上与以前的规则有较大的不同，新规则在这方面增加了比较多的限制条件，不像以前那么宽松，例如：嵌固端上下层的刚度比信息、平面规则性信息等内容，并且，新的规范还采用了强制性的条文明确规定：高层建筑不应当采取严重不规则的结构体系。所以，结构设计工程师必须严格注意新规范中的这些限制，以避免在后期施工图的设计工作中形成被动的局面。
总结
近几年来，我国的高层建筑的建设步伐越来越快。为提高结构设计的质量，结构设计人员应当不断地学习，提高自身能力，吸取以往设计失败的教训，结合建筑施工实践，通过工程经验的积累，并精心设计才能做出安全、先进、经济的高层建筑的结构设计。
【参考文献】
[1]胡丽荣.概念设计在建筑结构设计中的应用意义[J].黑龙江科技信息,2010,6(27):90-92.
篇8
前言
一个合格的高层建筑结构设计不仅仅是要保证高层建筑的安全，而且还要保证建筑结构的合理性和经济性。在高层建筑结构设计中，高层建筑应该做到结构功能同外部条件相一致，结构的功能要与经济性相协调。为了更好地做好结构设计，应当用概念设计来检测计算设计的合理性。其中结构计算的主要指标有周期、周期的扭平比、剪重比、位移比等，这些指标都应当满足高层建筑结构设计的规范要求，还要注意高层建筑构造设计的细节问题。
一、高层建筑结构设计的特点
1高层建筑结构设计中的水平力
在多层建筑的结构设计里，通常是以重力为主要代表的竖向荷载来控制结构设计。但是，对于高层建筑来说，即使竖向的荷载依然是建筑结构设计中的一个非常重要的因素，但是起着决定性作用的却是水平荷载。这是由于建筑的自身重量与楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力与弯矩的数值，其值的大小仅与建筑高度大小成正比；而水平荷载对建筑结构产生的倾覆力矩，以及在竖向构件中所造成的轴力，与建筑物的高度大小的平方成正比。并且对于一定高度的建筑而言，竖向荷载的大小基本上是一个定值，而水平荷载的数值是随着结构动力性的不同而有一定的差异的。
2结构侧移是结构设计的控制指标
在高层建筑结构设计中结构侧移是其关键因素，这一点是与多层建筑不同的。随着建筑物层数的增加，水平荷载下结构的侧移变形问题变得越来越严重，对于水平荷载作用下的侧移应当控制在一个特定的限度里。
3抗震设计要求高
高层建筑结构设计的抗震设防设计除了需要考虑竖向荷载和风荷载以外，建筑结构还必须具备较好的抗震能力，在结构设计中应当做到小震不坏、大震不倒。
4轴向变形
在高层建筑中，由于竖向的荷载数值非常大，可以在柱中产生非常大的轴向变形，因而会使连续梁中间支座处的负弯矩值的大小变小，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值的大小增大；还会在一定程度上影响预制构件的下料长度，根据轴向变形的计算值的大小，对下料长度进行相应的调整；另外还会影响到构件剪力和侧移。
5结构延性
与低层建筑与多层建筑相比，高层建筑的结构更柔一些，当出现地震的情况，高层建筑的变形会更大一些。为了使高层建筑在进入塑形变形阶段以后仍然具备较强的变形能力，为了避免建筑倒塌，应该特别需要在建筑构造中采用恰当的方法，以保证高层建筑的结构具有一定的延性。
二、高层建筑结构设计的基本要求
基础设计在设计的时候应当最大限度地发挥出建筑地基的潜力，在必要的时候还可以对地基变形进行验算。基础设计应该有详尽的地质勘探报告，在一般情况来说，同一个结构单元最好不要采取两种不同的基础类型。
在高层建筑构造设计中，必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境以及施工条件等情况进行整体分析，并且要与建筑、水、电、暖等专业进行充分协调，同时在此基础之上对建筑结构进行选型，确定结构方案，在必要的时候还应该对多方案进行比较、择优。
在高层建筑构造设计中，为了保证建筑结构安全应当选择恰当的计算简图。计算简图中应当有相应的建筑构造措施作保证。实际的建筑构造节点一般不可能只是纯粹的铰接点或刚接点，但是必须要与计算简图的误差在构造设计的许可范围之内。
在高层建筑构造设计中，要坚持“强剪弱弯、强柱弱梁、强压弱拉”的原则；要注意构件的延性；注意钢筋的锚固长度；加强薄弱部位；把温度应力的影响考虑在内。
在高层建筑构造设计中，考虑均匀、规整、对称的原则；考虑抗震的多道防线；避免出现薄弱层。
三、高层建筑结构设计的问题及对策
1结构的超高问题
在有关抗震规范以及高层规程中，对于建筑结构的总高度有着明确、严格的限制，特别是在新出台的规范中，针对以前的超高问题，不仅仅将原来的高度限制采用A级高度之外，还增加了B级高度，无论是处理措施还是设计方法都有了不少改变。而在实际的建筑工程设计中，有过由于未考虑结构类型转变的问题，致使施工图在审查时没有通过，要求必须重新调整结构设计或者召开专家会议进行进一步论证的案例，这对建筑工程的工期、造价等方面的影响非常大。因此，在高层建筑构造设计时必须严格按照相关规定，控制建筑总高度，以避免不必要的损失。
2短肢剪力墙的设置
根据新规范的相关规定，把墙肢截面的高厚比在4到8之间的墙定义为短肢剪力墙，经过大量的实验数据以及实际工程经验，对于短肢剪力墙在高层建筑中的应用添加了非常多的限制，所以，在高层建筑构造设计中，结构设计工程师应当尽可能少地采用最好是不采用短肢剪力墙。
3嵌固端的设置
现在的高层建筑通常都配置两层或者两层以上的地下室和人防，嵌固端一般会设置在地下室的顶板上，也有可能是设置在人防的顶板上，所以，在嵌固端的设置位置这个问题上，结构设计工程师通常会忽视由于嵌固端的设置问题所带来一些需要注意的地方，例如：嵌固端楼板的设计、在结构整体计算时的嵌固端的设置、嵌固端上下层的刚度比的限制、结构抗震缝的设置与嵌固端位置的协调性、嵌固端上下层的抗震等级的一致性等问题，如果忽视其中一个方面就极有可能导致在后期设计时的工作量全部放在结构设计的修改上，甚至是为建筑的安全埋下伏笔。因此，在高层建筑结构设计中应当把与嵌固端的设置相关的问题考虑进去，以免设计后期的麻烦。
4高层建筑结构的规则性
新出台的规范在高层建筑结构的规则性上与以前的规则有较大的不同，新规则在这方面增加了比较多的限制条件，不像以前那么宽松，例如：嵌固端上下层的刚度比信息、平面规则性信息等内容，并且，新的规范还采用了强制性的条文明确规定：高层建筑不应当采取严重不规则的结构体系。所以，结构设计工程师必须严格注意新规范中的这些限制，以避免在后期施工图的设计工作中形成被动的局面。
四、总结
近几年来，我国的高层建筑的建设步伐越来越快。为提高结构设计的质量，结构设计人员应当不断地学习，提高自身能力，吸取以往设计失败的教训，结合建筑施工实践，通过工程经验的积累，并精心设计才能做出安全、先进、经济的高层建筑的结构设计。
【参考文献】
[1]胡丽荣.概念设计在建筑结构设计中的应用意义[J].黑龙江科技信息,2010,6(27):90-92.
篇9
前 言：
高层建筑是相对于多层建筑而言的，评判一栋建筑是否为高层建筑通常以建筑的高度和层数作为两个主要指标。多少层数以上或多少高度以上的建筑为高层建筑，全世界至今还没有一个统一的划分标准。在不同国家和各国家的不同时期，其规定也有差异，这与一个国家当时的社会经济发展水平是密切相关的。
我国《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）规定，10 层及10层以上或房屋高度大于28m 的住宅建筑以及高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构为高层建筑。在结构设计时，高层建筑的高度一般是指从室外地面至檐口或主要屋面的距离，不包括局部突出屋面的楼电梯间、水箱间、构架等高度。
随着社会经济的发展和人口的不断增长，我国城市化水平不断提高，人口密度越来越大，可被利用的建筑用地越来越少，高层建筑的发展顺应了这种趋势，它至少具有三个方面的意义：一是节约用地；二是节省城市基础设施费用；三是改善城市市容。
1高层建筑的结构特点
高层建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计（Design of building structures):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，有以下几个特点：
1．1应重视轴向变形
在采用框架——剪力墙或是框架体系的高层建筑中，边柱的轴压应力是要小于中柱的轴压应力的，所以边柱的轴向压缩变形也是要更小的。房屋越高，这种轴向变形的差异值就会越大，这样就会导致连续梁中间支座沉陷，其负弯矩值就会很小，而相对的跨中正弯矩值以及端支座负弯矩值就会很大。在高层建筑中，竖向载荷通常较大，就会引起较大的轴向变形，连续梁中间支座的负弯矩就会变小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值就增大了。同时也会对预测构件的下料长度以及构件侧移和剪力产生一定的影响，所以必须充分的考虑到结构的轴向变形值。
1．2结构延性是设计时重要参考参数
和楼层较低的结构相比，高层建筑的结构具有更好的柔和度，地震时所发生的变形也会更大。所以怎样才能保证结构具有更好的延性呢?当其进入塑性变形阶段后，结构不会坍塌，就必须要有很强的变形力，在构造上就应制定一些相对的措施。
1．3水平荷载是决定性的因素
在多层以及低层的房屋结构中，通常都是以重力为代表的竖向荷载决定着结构设计。但是在高层建筑结构设计中，竖向荷载也会对结构设计产生影响，而起着决定性作用的还是水平荷载。主要原因是高层建筑的自重以及在竖向构件上使用的荷载所引起弯矩和轴力的数值，都只是与建筑高度的一次方成正比，然而因水平荷载所产生的倾覆力以及轴力，都是与楼房高度的平方成正比的；另外对一个高层建筑来说，竖向荷载基本上是固定的，而包括了地震作用和风荷载的水平荷载，却是随着结构动力特性的变化而变化的。
2选择合理的高层建筑结构体系及分析
2．1剪力墙结构体系
所谓的剪力墙结构体系就是指采用建筑物墙体作为抵抗水平荷载以及承受竖向荷载的体系。一般这种结构体系都是系于钢筋混凝土结构中的，这样水平的和竖向的荷载就全由墙体来承受了，剪力墙的开洞情况是影响其变形状态与受力特陛的最重要的因素。一般情况下，根据其受力特性的差异，一般可将单片剪力墙分为单肢墙、联肢墙、框支墙、小开口整体墙以及特殊开洞墙等类型。一般我们采用平面有限单元法对剪力墙的结构进行计算，这种方法不但适用于多种类型的剪力墙的结构计算，同时其计算的准确度也更高.
2．2框架结构体系
一般情况下，框架结构体系主要是用于钢筋混凝土结构和钢结构中，梁和柱通过节点组成了承载结构，框架所形成的建筑空间布置的十分灵活，并且还有很大的室内空间，使用起来更为方便。计算框架一剪力墙结构体系的位移和内力的方法有很多，而我们通常还是采用连梁连续化假定这种方法的。通过框架与剪力墙水平进行位移以及转角相等的位移协调，我们就可以建立相关的微分方程了。当然我们所采用的未知量以及考虑的因素都是差异的，解答的具体形式就也是有差异的了。而计算框架一剪力墙结构时，我们首先还是应将这种结构转化成等效的壁式框架结构，从而更好的利用杆系结构矩阵位移的方法进行求解。
2. 3筒体结构。
通常我们可将单个简体分为框筒、实腹筒以及桁筒。框筒就是框架通过减小肢距，从而形成的空间薄壁筒体；而实腹筒就是由平面剪力墙所形成的空间薄壁简体；如果是由桁架组成的筒壁，那么就是桁筒了。对于简体结构进行结构分析的方法一般有三大类：等效离散化方法、等效连续化方法以及三维空间分析，其中主要的等效离散化和等效连续化两种方法。等效离散化这种方法就是把连续的墙体离散成为等效的杆件，这样就能更好的采用适合杆系结构的方法进行分析了，核心筒的构架分析法以及平面构架子结构法构成了这种方法；而等效连续化这种方法就是把结构中的离散杆件进行等效的连续化处理的方法。主要有两种处理方法：首先应只在几何分布上对其连续化，这样能更好的使用连续函数描述它的应力，其次就是要在物理和几何上对其连续处理，将离散杆件看作是等效的正交异性弹性薄板，这样就能很好的应用分析弹性薄板的种种方法了。
3高层建筑结构相关的问题分析
3．1结构的规则性问题
我国的新版的结构设计规范与旧版的是有一定的差异的，最主要就是体现在新规范中增加了更多的限制条件。如果建筑结构的周期比和位移比超规范规定时，那么结构的抗侧刚度就是要大于结构的抗扭刚度的，结构就会有较大的扭转效应。对一些高层建筑结构来说，由于功能上的需求，下部基层的空间都是较大的，而上部又都是客房或是办公室，有很多的隔墙，这就导致了上下层的刚度有较大的差异，而在这个刚度发生变化下一层的位置处就应为薄弱层，并且要进行内力放大的处理。
3．2结构的高度问题
在我国的《高层建筑混凝土结构技术规程》中明确的规定了，设计时必须要充分的考虑到适用性与经济性的原则，同时也明确了几种较为常见的结构体系最大的适用高度。而这个适用高度也是现阶段我国的科研水平、施工水平以及经济发展水平所能达到的，与整个土木工程行业中的规范体系是较为协调的。但是在实际的施工建设中，还是有很多高层建筑的高度超过了这个适用高度。在相关的各类规范中，对于结构高度的要求还是较为严格的，所以也经常出现因为结构变更而导致了施工图纸审查不合格，从而大大的增加了工程的施工工期，并且也浪费了很多的人力、物力和财力。
3．3短肢剪力墙的设置问题
在我国新的《高层建筑混凝土结构技术规程》中，把截面厚度不大于300mm、各墙肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙定义为短肢剪力墙了，并且根据过往的实际的施工经验以及现阶段所进行的实验数据，在高层建筑结构设计中应用这种短肢剪力墙结构还是有很多的限制和要求的。因此，在进行高层建筑的结构设计时，应尽量的少采用甚至是不采用这种短肢剪力墙结构，避免为后续的设计工作带来不必要的麻烦，同时保证整个项目工程的施工质量。
4 结语
通过以上的论述，我们对高层建筑的结构特点、选择合理的高层建筑的结构体系及分析以及高层建筑结构相关的问题分析三个方面的内容进行了详细的分析和探讨。我国高层建筑的建设工作的发展是十分迅速，然而高层建筑结构设计的质量却并不十分理想。在高层建筑结构设计的过程中，设计师们往往更重视结构计算的准确性，同时却也忽略了结构方案的实际情况，所以最后选择的结构方法不一定是最合理的。在今后的发展过程中，我们要遵循高层建筑的设计原则和设计理念，选择最为经济合理的高层建筑结构体系，做好高层建筑的建设工作，同时也保证我国的高层建筑行业得到更健康的发展。
参考文献
[1]苏英．高层建筑结构设计中的几个问题[J]．科技信息，2007．
[2]李淑彦．浅谈高层建筑结构设计要点[J]．商品混凝土．2012．
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1 高层建筑结构设计中抗震概念设计的意义
“概念设计”理论是理论设计同试验研究的结合，概念设计思想中融入了大量的工程实际经验，从而形成了概念设计的基本原则，根据这些基本原则来进行建筑结构设计以及整体布局的构建。高层建筑结构非常复杂，当发生地震时具有动力不确定性特点，人们对地震时对结构认识的局限性，再加上材料性能和施工安装的变易性、模拟地震波的模糊性等因素，导致计算结果和实际之间具有很大的差异。简单的依赖数值计算获得结构并不能有效的解决高层建筑的实际抗震问题，尤其是地质特征的差异性原因，导致许多国家甚至是地区指定的抗震规范都有明显的差异。高层建筑结构抗震概念设计在依据数值计算的基础上，还增加了实践经验元素，并且结构概念设计甚至比分析计算更重要，使得这一抗震设计理念能够满足区域差别下从事高层建筑结构设计的实际需求。强调高层建筑结构设计中抗震概念设计的重要性，其目的是为了引起高层建筑结构工程是在进行建筑结构设计时，特别重视相应的结构规程以及抗震概念设计中的相关规定，从而摆脱传统的结构设计中只重视计算结果的误区，要求结构工程师严格的按照结构设计计算原则，再结合地区的抗震规范，以此保证高层建筑结构的抗震性能。
2 高层建筑结构设计中抗震概念设计的原则
2.1 结构的整体性
在高层建筑结构中，楼盖的整体性对高层建筑结构的整体性起到十分重要的作用，其相当于水平隔板，不仅要求聚集和传递惯性力至各个竖向抗侧力的子结构，还要求这些子结构具有较强的抗震能力，能够抵抗地震作用，尤其是当竖向抗侧力子结构的分布不均匀、结构布置复杂以及抗侧力子结构的水平变形特征存在差异时，整个高层建筑就依靠楼盖使抗侧力子结构进行协同工作。
2.2 结构的简单性
结构的简单性指的是结构在地震作用下具有明确、直接的传力途径。在高层建筑抗震设计规范中明确规定“结构体系应该有明确的计算简图与合理的地震作用传递途径”，只有结构简单，才能对结构的位移、内力以及模型进行分析，准确的分析出高层建筑抗震的薄弱环节，然后采取相应的措施，避免薄弱环节的出现。
2.3 结构的刚度
结构的刚度和抗震能力水平在地震作用下是双向的，确定结构的刚度，然后合理的布置结构能够抵抗任意方向上的地震作用。通常状况下，地结构沿着平面上两个主轴方向都应该具有足够的刚度与抗震能力，结构的刚度不仅仅应该控制结构的变形，还应该尽可能降低地震作用对高层建筑结构的冲击，如果结构发生较大的变形，将会产生重力二阶效应，导致结构失衡而被破坏，降低高层建筑的抗震可靠性，因此，在抗震概念设计中，应该重视结构的刚度设计。
2.4 结构的规则性与均匀性
高层建筑的竖向和立面的剖面布置应该规则，结构侧向刚度的变化应该巨晕，避免侧向刚度以及抗侧力结构承载力的突变。沿着建筑物的竖向，机构布置和建筑造型应该规则和相对均匀，避免传力途径、刚度以及承载力的突变，防止结构在竖向上的某一楼或者少数楼层之间出现薄弱的环节。
3 抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用
3.1 抗震概念设计应该重视高层建筑的结构规律
在高层建筑的抗震概念设计应用中，应该对高层建筑的体型设计进行科学的修正，保证在质量、刚度、对称、规则上分布均匀，保证设计的整体性，避免局部出现刚度过大的问题。高层建筑的结构布局对抗震概念设计具有十分重要的作用，简单、对称的建筑在地震中的应力分析和实际反映很容易做到，并且能够达到相一致，但是在凹凸的立面与错层设计的高层建筑中，当地震发生时将会产生复杂的地震效应，很难做到对高层建筑抗震效果的最佳分析。因此，高层建筑的抗震概念设计应该重视结构的规律性。
3.2 抗震概念设计在结构体系上的应用
高层建筑抗震结构体系是抗震概念设计的关键，抗震概念设计在结构体系上的应用依据高层建筑物的高度以及抗震等级选择合适的抗侧力体系，通过概念近似手算确定结构设计方案的可行性以及主要构件的基本尺寸。抗震结构方案选择的合理性，直接影响建筑抗震概念设计的经济性与安全性。合理的选择建筑结构体系，应该注意以下三个方面： 其一，选择建筑结构体系时，应该对因为部分结构或者部分构件的破坏而导致整体建筑结构体系丧失对抗震能力或者重力荷载的承载能力，应该坚持抗震设计原则中的赘余度功能和内力重分配功能，这一原则的重要性在许多建筑物地震后的实际状况中都得到了很好的印证； 其二，选择建筑结构体系时，不仅仅应该要求建筑体系的受力明确、传力合理以及传力路线，还应该有合理的地震作用传递途径和明确的计算简图，这些都应该和不间断的抗震分析相符合； 其三，其中延性是建筑结构中的重要特性之一，结构体系的变形能力取决于组成结构的构件和连接的延性水平，提高结构构件的延性水平，是提高高层建筑抗震设计概念在建筑结构设计应用中的重点问题，通过采用竖向和水平向混凝土构件，能够增强对砌体结构的约束，当配筋砌体在地震中即使产生裂缝也不会倒塌或者散落，保证高层建筑早地震中不至于丧失对重力荷载的承载能力。
3.3 抗震概念设计在结构构件上的应用
高层建筑抗震的实现需要各个构件的支撑，因此，抗震结构体系中的各个构件都必须具有一定的刚度与强度，并且还应该具有可靠的连接性。高层建筑的结构体系是一个多层次超静定结构，因此其抗震结构也应该设置多道抗震防线，这样在地震作用下，即使一部分构件先被破坏，剩余的构件依然具备支撑的作用，形成独立的抗震结构，承受地震力与竖向荷载。因此，合理的预见高层建筑结构先屈服或者破坏的位置，适当的调整构件的强弱关系，形成多道抗震防线，实现对高层建筑结构体系的合理控制，这是结构抗震耗能的一种有效措施，是建筑抗震结构概念设计的重要内容。
4 结束语
总而言之，抗震概念设计是高层建筑结构设计中的重要组成部分，通过合理的抗震概念设计，能够有效的提高高层建筑的抗震可靠性。因此，相关设计人员应该熟练的掌握和运用抗震概念设计，全面的考虑各项因素，从而为社会建造出更多精品高层建筑工程。
参考文献：
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中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：
Key words：High-rise building；structure design；Problems; Control; Axial compression ratio
引言
随着现代科技技术的快速发展以及我国城市建设用地的日趋紧张，城市建筑逐渐向中高层方向发展，越来越多的高层建筑和超高层建筑出现在各大城市中。伴随着高层建筑理念的发展，多种多样的新兴结构设计方案也迅速地发展起来。现在，一些高层建筑的种类与功能开始变得多样化和复杂化。因此，高层建筑结构设计也成为了高层建筑结构工程工作中的重点和难点。纵观当前形势,我们应该将高层建筑的结构设计放在首要位置加以研究和探讨。而在高层建筑结构设计中出现的问题，也必将成为设计师们要面对解决的首要问题。
1、高层建筑结构设计理念分析
高层建筑结构设计过程中，应当着重注意三个设计原则：整体性原则、经济性原则、规则性原则。
1.1整体性原则
理论上，由不同的小型结构及若干组成构件组成的空间结构体系被称为建筑结构系统。高层建筑的抗震能力不仅取决于各组小型结构及相应构件强度、刚度及其受力状态，而且取决于各种小型结构以及建筑相应组件的协同工作的能力或空间整体性能。
1.2经济性原则
高层建筑结构设计过程中，施工的方便性以及设计质量的好坏在一定程度上影响着高层建筑的施工工艺和工期。另一方面，建筑材料的选择会直接影响到高层建筑的总体造价。因此，在建筑结构设计中要注重劳动力以及材料的经济实用性，防止设计与实际建造脱节。
1.3规则性原则
在建筑结构的规则性方面,应该注意绝不采用一些特别不规则的建筑结构体系。在设计过程中应当尽量使用符合要求的建筑结构体系。例如对建筑承载能力、抗变形能力以及建筑刚度的要求等因素，一定要符合基本规则。另外，在建筑结构设计过程中，要注重结构体系上的薄弱部位，注意采取相应的措施进行防护。
总之，我们要重视概念设计。除了要根据建筑结构高度和使用要求选择合理的结构体系外，还要恰当地设计和选择建筑物的平面、立面形状和体型。对于高层建筑，很多结构部位通常无法进行精确的计算，因而，安全、经济、合理的结构设计必须注重概念设计的方法。
2、高层建筑设计中的问题及控制
2.1材料的选用和结构体系问题
例如建筑即将建设在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理就成为了工程技术人员非常重视的问题。在我国，一百五十米以上的建筑，一般采用三种主要的建筑结构体系： “框一筒”、“筒中筒”和“框架一支撑”。这些体系也是其他国家高层建筑经常采用的主要结构体系。但是其他国家在地震多发区，主要采用钢结构，而在我国，钢筋混凝土结构及混合结构占了百分之九十。这样的钢筋混凝土结构及混合结构，在国内外都还没有经受较大地震作用的考验。混合结构的钢筋混凝土一般要承受80%以上的地震作用剪力，有的地区甚至高达90%以上。因为这些结构要以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要将钢筋混凝土结构的位移限值作为基准，但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不但增大了钢结构的负担，而且不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。另一方面，在结构体系中柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，通常会导致与加强层及转换层相邻的柱构件剪力突然增大，同时加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处难以实现“强柱弱梁”。因此在高层建筑设计过程中设置加强层以及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量降低其本身刚度，以减少不利影响。
根据我国现有建筑钢材的类型、种类和钢结构的加工制造能力，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”，注意构件的延性性能；加强薄弱部位；注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的执行段锚固长度；考虑温度应力的影响力。
2.2“嵌固端”的设置问题
由于高层建筑一般都带有两层或两层以上的地下室和人防系统，“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问题，例如：“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、结构抗震设置与“嵌固端”位置的协调等问题。在结构设计过程中，忽略其中任何一个问题都有可能导致后期设计工作的大量修改，也有可能为建筑埋下安全隐患。
2.3结构的超高问题
现行的各种常见结构体系的最大适用高度是根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3 －2010) 规定给出的。在抗震规范中，除了将原来的限制高度设定为A级高度以外，增加了B 级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。综合考虑经济性与合理性的原则，产生了各种常见结构体系的最大适用高度。鉴于我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平的关系，这个适用高度更加稳妥。同时，这个高度也能与目前整个土木工程规范体系相协调。但是在实际的建设过程中，已经有很多混凝土结构的高层建筑超过了这个高度范围。对于超高建筑物，我们更应当采取科学谨慎的态度进行建设。因为在地震力作用下，超高建筑物的变形破坏型态会发生很大的变化。随着建筑物高度的增加，许多影响因素都会产生巨大的变化，有些参数本身超出了现有规范的适用范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。所以，在实际的结构设计中，若出现过由于结构类型的变更而忽略高度问题，导致施工图审查时没有通过，必须重新进行设计或进行专家会议论证等工作。
2.4 “ 轴压比”、“剪重比”、“刚重比”的问题
在钢筋混凝土高层建筑结构中，专家学者提出现行抗震规范应采用较高“轴压比”。但是即使能调整“轴压比”限值，柱断面也不会因为略微增大“轴压比”限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。现在的设计中，仍旧应该限制结构的“轴压比”，通过这种控制达到建筑结构的延性要求。当不满足规范要求时就应该通过增大柱截面或提高楼层墙面、柱混凝土强度的办法进行调整。在控制“剪重比”方面，要限制各楼层的最小水平地震剪力，保证周期较长的结构体系的安全。如果比例偏小并与规范限值相差较大，要增强竖向构件，利用加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法进行调整。而在“刚重比”方面，当不满足规范下限要求时，也可以采用相同办法进行调整。
2.5剪力墙的设置问题
目前，根据大量的实验数据和实际操作经验，短肢剪力墙在高层建筑设计中的应用开始增加了很多的限制。因此，在高层建筑结构设计中，结构工程师需要尽量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。
结束语
这些年以来，我国的建筑技术日新月异，快速发展。但是建筑设计的总体水平一直无法达到要求。建筑设计的质量问题屡见不鲜。设计上缺乏创造性，同时在经济适用性以及安全合理性方面无法令人满意。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能仅仅关注结构计算的准确性，也不能将结构方案的具体实施状况忽略掉，在设计时要给出合理的结构方案选择。高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析，能够使用自身掌握的知识解决实际建筑设计中遇到的各种问题。因此，结构工程师要对设计阶段比较常见的一些问题有自己的认识，能够清晰地分析问题原因，同时找到有效的解决方案，做好高层建筑结构设计的问题控制。
参考文献
[1] 周云波,赵岩.浅谈高层建筑结构设计原则[J].黑龙江科技信息,2009,(01).
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1.1 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。
1.2 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。
2 高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有；
2.1 水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，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，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
2.2 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。
2.3 抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
2.4 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，会得出偏于不安垒的结果。
2.5 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。
3 高层建筑结构设计的几个问题
3.1 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。
3.2 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。
3.3 高层建筑结构设计中的侧移和振动周期
建筑结构的建筑结构的振动周期问题包含两方面：合理控制结构的自振周期；控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。
(1)结构自振周期
高层建筑的自振周期(T 1)宜在下列范围内：
框架结构：T1=(0.1—0.15)N
框一剪、框筒结构：T1=(0.08-0.12)N
剪力墙、筒中筒结构：TI=(0.04—0.10)N
N为结构层数。
结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内：
第二周期：T2=(1／3—1／5)T1；第三周期：T3＝(1／5—1／7)T1。
(2)共振问题
当建筑场地发生地震时，如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近，建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期，通过调整结构的层数，选择合适的结构类别和结构体系，扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别，避免共振的发生。
(3)水平位移特征
水平位移满足高层规程的要求，并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时，地震力的大小与结构刚度直接相关，当结构刚度小，结构并不合理时，由于地震力小则结构位移也小，位移在规范允许范围内，此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全。其次，位移曲线应连续变化，除沿竖向发生刚度突变外。不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型。框架结构的位移曲线应为剪切型t框一剪结构和框一筒结构的位移曲线应为弯剪型。
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复杂高层与超高层与普通的高层建筑有所不同，必须引起设计人员的注意。随着超高建筑物的不断增加，虽然逐渐地暴露出一些设计方面存在的不足，但这些问题为人们在日后的超高建筑建设方面积累了一定的经验。为此，本文首先对复杂高层与超高层建筑与普通高层的差异进行比较，然后对复杂高层与超高层建筑的结构设计进行论述。
1 复杂高层与超高层建筑和普通高层建筑在结构设计上的区别
复杂高层与超高层建筑和普通建筑在结构设计上存在明显的差异，一般普通高层的高度基本都建立在200m以内，而复杂高层与超高层建筑的高度基本都在200米以上乃至上千米。对于普通高层，人们大多采用的是混凝土的结构设计，但复杂高层与超高层建筑在结构设计方面还可以选择全钢结构或者混合的结构设计。同时由于复杂高层与超高层建筑对消防以及机电设备的要求要更高一些，因此要考虑到避难层与机电设备层的设计。为避免地震等自然灾害对建筑物的破坏，复杂高层与超高层建筑在平面形状的选择上较普通的高层建筑要少得多，并且要满足《高层建筑混凝土结构技术规程》的抗震要求。另外复杂高层与超高层建筑需要考虑风载荷作用下舒适度的问题，而普通高层建筑无需考虑。
2 复杂高层与超高层建筑结构设计需要考虑的问题
2.1 抗震设防烈度
对于超过100m以上的建筑物，在不同强度的抗震设防烈度下，对于建筑物的高度要求也是不尽相同的。一般情况下，抗震设防烈度在8度的区域不适宜建设300m以上的建筑物，复杂高层与超高层建筑适合建设在抗震设防烈度在6度的地区。
2.2 结构方案
对于一个优秀的建筑设计师来说，在设计中首先就要考虑到建筑物的结构方案问题，尤其对于复杂高层与超高层建筑来说，如果结构方案选择不当，将会引起整个方案的调整，因此，在设计单位进行建筑方案设计时，需要有结构专业参与到设计当中。
2.3 结构类型
在复杂高层与超高层建筑结构类型的选择上，人们不但要充分考虑到拟建方案所在地的岩土工程地质条件，同时要考虑到该区域的抗震度要求。另外，为了节约建筑成本，人们还需要充分考虑到在工程造价问题以及施工的合理性问题，同等条件下选择造价较低的合理的结构类型。
2.4 关注舒适度和施工过程
2.4.1 高层建筑水平振动舒适度
复杂高层与超高层建筑因其结构较柔，设计时，除保证结构安全外，还需满足室内居住人群的舒适度要求，高层混凝土规程、高钢规程均提出了明确的设计要求，需对高层建筑物在顺风向和横风向顶点最大加速度进行控制。复杂高层建筑需讲行舒适度分析，对混凝土结构阻尼比宜取0.02，对混合结构、钢结构阻尼比可根据情况取0.01～0.02舒适度验算时，可取10年重现期下风压值进行。高层混凝土规程和高钢规对舒适度验算的要求，公寓类建筑（如住宅、公寓）和公共建筑（如办公、旅馆）因功能不同，其水平振动指标限值也有所不同。当水平振动舒适度不满足或为进一步提高舒适度水平时，可采用增设TMD（可调质量阻尼器），TLD（可调液体阻尼器）等方法实现。
2.4.2 大跨、悬挑柔性楼盖竖向振动舒适度控制
复杂高层建筑设计中常设计大跨度楼板、空中连桥、大跨悬挑等复杂建筑特征，此类部位由干结构竖向自振频率较低，与行人激励频率相近，彼时需对楼盖设计时的舒适度问题予以关注。高层混凝土规程要求楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz，且对不同竖向自振频率下的楼盖竖向振动舒适度峰值也提出了控制要求。因适用对象不同，住宅、办公建筑、商场及走廊建筑的竖向振动峰值加速度限值亦不相同。
2.4.3 设计时应考虑施工建造过程的可实施性
设计人员在结构设计时，应注意复杂节点部位钢筋及钢材传力的可靠性以及现场施工的可实施性。型钢混凝土梁柱节点中主筋与型钢相交时常用四种处理方法：①钢筋绕讨型钢；②型钢表面焊接钢筋连接套筒；③钢板上开洞穿钢筋；④钢筋与型钢表面加劲板相焊接。复杂高层建筑施工方法会采取一些特殊工艺，如某塔采用“内理型混凝土施工、造型中部增设水平临时支撑桁架”见图1。
3 复杂高层与超高层建筑的结构设计
3.1 风载荷
在复杂高层与超高层建筑的结构当中，由于建筑结构的第一自振周期与其所在地面卓越周期相差很大，随着建筑物高度的不断增加，风载荷的影响要远远大于地震对建筑物的影响，特别是对于一些比较柔的复杂高层与超高层建筑，风载荷是它结构设计中的控制因素。因此，人们有必要对风载荷进行专业的研究。一般情况下，我国规定风载荷的计算公式为Wk=βzμsμzW0，其中μz为风压高度的变化系数。其中A类地面：μz=0.794Z0.24；B类地面：μz=0.479Z0.52；C类地面：μz=0.284Z0.40。在《建筑结构荷载规范》当中，对200m以上的复杂高层与超高层建筑也进行了相应的规范，其中就包括在对复杂高层与超高层建筑确定非圆形截面横风向风振等效风荷载情况时，要求必须进行风洞试验。它的主要目的在于通过试验对建筑外形的空气动力进行进一步优化，同时确定围护结构以及主体结构的风载荷的标准值，对设计整体进行优化。
3.2 重力载荷
对于复杂高层与超高层建筑，在设计时要考虑到重力载荷的传力情况，实现合理的传力途径，因此在设计时对于重力载荷的途径要尽可能地直接明了，同时要充分考虑到因建筑外圈框架和核心筒之间轴压比之间的差异而造成的变形差对水平构件产生的影响。一般采用一些施工的处理方法连接框架与核心筒。
3.3 混合结构的设计
在复杂高层与超高层的建筑当中，很多时候都会采用混合结构设计，混合结构分为三种，而在实际中常用的是圆钢管或者是矩形钢管的混凝土框架与钢筋混凝土核心筒的混合结构，以及型钢混凝土框架与钢筋混凝土核心筒（内外框梁为钢梁或型钢混凝土梁）的混合结构两种。每种结构类型在设计上对钢材用量的需要也不尽相同。在设计中，要考虑到对型钢、圆钢管混凝土中柱钢骨的含钢量，严格按照技术规程的要求进行控制，同时，在钢筋混凝土的核心筒要设置型钢柱，这样就可以确保型钢混凝土、筒体延性相同，从而促使它们两者之间的竖向变形减小。对于结构抗侧刚度无法满足变形需要的混合结构，人们采取相应措施进行弥补。比如，设置水平伸臂桁架的加强层，或利用避难层或设备层在外框或外框筒周边设置环状桁架。
4 复杂高层与超高层建筑结构设计的关键点
4.1 构造设计要合理
在对复杂高层与超高层建筑物进行设计时，必须保证构造的设计谨慎并合理，重点要注意对一些薄弱的部位进行加强，避免出现薄弱层，充分考虑到温度应力对建筑物的影响以及建筑物的抗震能力，注意构件的延性以及钢筋的锚固长度，在对平面和立面进行布置时要确保平整均匀。
4.2 计算简图要合适
计算简图是对建筑物结构进行计算的基础，它直接关系到复杂高层与超高层建筑的结构安全。为了保证结构的安全性，人们必须从计算简图抓起，慎重研究，合理选择，对于存在于计算简图中的误差，要保证其值控制在技术规程允许的范围内。
4.3 结构方案选择要合理
建筑方案的合理性取决于结构方案是否合理，因此，在选择结构方案时不但要充分考虑到经济因素，还要充分考虑方案的结构形式和结构体系，同时能够充分结合设计要求、材料、施工以及自然因素等来确定结构方案，确保结构方案的合理性。
4.4 基础方案选择要合理
在进行基础方案的设计中，设计师要考虑到载荷的分布情况，工程所在的自然因素、地质条件，施工方的施工条件，周围建筑物对所设计建筑物造成的影响等各方面因素，以此来确保基础方案的选择既经济又合理，达到最优效果。
5 结束语
复杂高层与超高层建筑是社会发展的必然结果，随着科技进步，越来越多的复杂高层与超高层建筑将会逐渐亮相于城市之中，我们虽然在复杂高层与超高层建筑当中取得了一定的成绩，但仍需我们不断研究与改进，使复杂高层与超高层建筑的结构设计更加完美，发展更为迅速。
参考文献
