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1．2高层建筑结构的传力路线
高层建筑的竖向平面结构和水平平面结构都必须有明确的传力路线。以某个作用在楼面上的重力荷载为例，它要通过楼盖构件的弯曲传递给竖向结构的某个构件，直到建筑物的基础和地基。传力路线的模式根据结构的类别和布置而异。高层建筑的底层往往只允许有少量的立柱，以便有足够的空间可以设置宽敞的入口、前厅或广场。这时，有较密柱间距的上层结构的重力荷载，就要通过另一种结构体系传给底层立柱以及底层立柱基础。当高层建筑的楼层平面有突变时(如楼层有收进，或由矩形平面变成其他形状的平面时)，或结构体系有变化时，它们的传力路线也会发生改变，这时往往既要有竖向的转换结构，也要有水平方向的转换结构。在高层建筑结构传力路线中还有一个区别于底层建筑结构的特殊问题，那就是高层建筑的每个立柱都承受着上层传来的重力荷载，要考虑它们各自在施工和使用过程中竖向压缩量的差异。这既要在设计中加以考虑，也要在施工过程中及时加以调整，以保证各层楼面的水平度，减小因不同柱的压缩量有过大差异而引起的结构内力。
2概念设计
2．1抗关于侧力构件合理布置规定
对于一个单独的结构单元，在设计上的通常做法是，一般会尽力避免设计出应力集中的缩颈和凹角部位;而且尽量不要在这些部位设置楼、电梯间。整个结构外形也要避免外挑，尺寸内收也不宜过急，避免在结构上形成薄弱部位。最大限度地防止因局部结构或构件破坏，而出现全部结构失去承载力的情况。
2．2关于高宽比的规定
高宽比的规定是对结构整体刚度、整体稳定、抗倾覆能力、承载能力以及经济合理性的综合考虑，是长期工程经验的总结，根据当前的实际工程来看，这一限值是比较经济合理与实用。但随着目前高层建筑的快速发展，设计师们发现其实高宽比并不是必须要满足的。实际工程已有一些超过高宽比限制的例子(如深圳京基100大厦高441．8m，共100层，高宽比为9．5，天津117大厦，高597m，共117层，高宽比为9．7)，当然高宽比超过限值时，应对结构进行更加准确的受力分析，并施加可靠的构造措施。
2．3短肢剪力墙的设置问题
在新的规范中，将墙肢截面高度与厚度比为5－8的剪力墙定义为短肢剪力墙，且根据试验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制。比如在剪力墙设计等级为四级，短肢剪力墙的配筋率要求是1%以上，而普通剪力墙则为0．2%。高厚比较小的构件的脆性破坏较大，不利于抗震。所以，在具体的高层结构设计里，设计师们应该充分利用其它现有构造形式来代替短肢剪力墙，减少不必要的麻烦。
2．4嵌固端的设置问题
在结构计算模型的选择上，如何准确地确定嵌固端位置是一个十分关键的问题，这直接关系到实际的受力状态与选择的计算模型是否符合以及内力等相应计算结果是否无误。因为现在高层结构通常会设有一层或者是二层的地下室(可以当作人防工程来使用)，而嵌固端的选择，可以结合各层的刚度变化，再根据它的实际布置状况，可以选择在一层顶板的位置，也可以是二层顶板的位置，同时在地下室其他楼层等部位也是有很大可能的。但是在这个问题上，结构设计师们往往会忽略了一系列需要注意的问题，例如嵌固端的设置和刚度比的限制等问题，忽视这些问题将会对工程的质量和后期数据的分析造成很大的隐患。
3地基与基础结构设计
在基础的具体设计中，应根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑破坏或影响正常使用的程度来确定基础设计等级。首先，地基计算应满足承载力计算的有关规定;其次，由于高层建筑的基础设计等级均为甲级或乙级，因此均应按地基变形设计;若地下室存在上浮问题时，还应进行抗浮验算。下面就高层建筑中不同的基础类型分别阐述在设计计算中应注意的事项:在对箱基和筏基的梁板进行配筋计算时，务必相应地扣除底板上直接作用的梁板荷载和自重，当出现箱筏的四边区格和地基反力过大的情况，这时要对梁板进行加强配筋;而在进行箱基结构设计时，要考虑洞口上下的连梁的影响，验算其截面面积，若洞口的位置或者大小有变动，要复核连梁的抗剪强度和抗弯强度;若是进行整体箱基和筏基的设计，必须考虑桩土的因素，其共同工作会对结构造成一定程度的影响。
4结构计算与分析
4．1结构整体计算的软件选择
当前比较常用的计算软件一般包括:建科院PKPM其中的SAT-WE，MIDAS，ANYSYS，ETABS，SAP等。由于各个软件使用的计算模型有一定区别，所以在各个软件计算结果上就会有或大或小的差异。实际工程中，务必考虑结构类型和计算模型的具体特点，在进行整体分析时选择最恰当的软件，并使用不同软件进行对比分析计算，从不同软件计算的相差较大的结果中，选择最接近工程实际情况的数据。若不能选择合适的计算软件，不但会消耗大量的时间和精力，更重要的是会对结构埋下安全隐患，造成日后的工程问题。所以为了保险起见，通常在布置复杂的高层设计中，宜使用不少于两种不同的模型来进行内力分析和计算。
4．2剪力墙底部加强部位墙厚的确定
在进行抗震设计时，剪力墙的底部加强部位一般采取增加边缘构件箍筋和墙体的布筋来防止地震荷载的影响，预防结构出现脆性破坏，从而能够比较有效的改善结构的抗震性能，在现行的规范中，明确指出剪力墙结构底部加强部位的高度可以参考墙肢的1/8和底部两层二者中的较大值;而部分框支剪力墙结构底部的取值，可考虑以上两层的高度及墙肢总高度1/8中的较大值。一般情况下，高层建筑结构底部加强部位的剪力墙截面厚度bw的取法按照以下规定，按照一、二级级抗震标准的情况，bw宜选择剪力墙无支长度的1/16或层高;按照三、四级抗震标准的情况，bw宜选择剪力墙无支长度的1/20或层高。但在墙底受力较小且结构层高相对较高的情况下，其厚度还按上述要求取值，就显得很不经济。所以，根据具体的工程实践，厚度可以适当减小，而且必须按照下面的公式计算稳定性。
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2高层建筑结构弹塑性动力分析方法
高层建筑结构弹塑性动力分析方法在高层建筑结构力学分析中又被称为时程法。高层建筑结构弹塑性动力分析方法主要是对地震波直接输入结构，完成结构的弹塑性性能分析。这种方法要求结构力学分析人员建立专门结构弹塑性恢复性动力方程，通过逐步积分法实现对地震过程中速度、加速度、位移等的时程变化，完成对建筑结构的描述。高层建筑结构弹塑性动力分析方法对建筑结构在强震的作用下弹性及非弹性阶段的内力变化进行深入研究，有效对高层建筑构件可能出现的损坏、开裂、屈服、倒塌进行分析，提高建筑结构力学的分析效果。当前在国内的高层建筑结构弹塑性动力分析方法主要输入地震波为随机人工地震波，结构模型的计算多采取层模型。除此之外，高层建筑结构弹塑性动力分析方法还加大了对楼板结构变形的分析，使用并列多质点计算模型进行计算，对高层建筑结构的基础转动和评议进行研究，有效提高了对土体、基础及上部结构耦合振动的模拟效果。
近年来我国还高层建筑结构弹塑性动力分析方法中对扭转振动进行分析，取得显著进展。高层建筑结构弹塑性动力分析方法能够有效对高层建筑结构中存在的薄弱环节进行分析，提高对结构延展性、变形的实际分析效果。高层建筑结构弹塑性动力分析方法预计的破坏形态与实际地震的破坏效果非常接近，有效对地震危害进行防护处理，提高了高层建筑结构的防震效果。但是当前对高层建筑结构弹塑性动力分析方法的整体看法不一。部分人员认为采取大型高速计算机对典型地震波进行分析；但是部分人员认为典型地震波本身不一定能代表真正的地震，因此在进行研究的过程中要对研究算法进行简化，对近似方法进行研究。随着高层建筑结构弹塑性动力分析方法的逐渐发展，越来越多国家在进行高层建筑结构力学分析的过程中开始对地震波根据实际情况进行选取，模拟效果大幅提高。
3基于最优化理论的结构分析方法
基于最优化理论的结构分析方法主要是通过数学上的最优化理论及计算机技术实现对高层建筑结构设计的一种新方法。基于最优化理论的结构分析方法有效实现了对结构设计的被动分析道主动设计的转变，提高了高层建筑结构设计的灵活性，对设计具有非常好的促进效果。基于最优化理论的结构分析方法对空间的要求较为严格，设计过程中要保证以最小的质量产生最大的刚度。因此，设计人员要对框架剪力墙结构中的剪力墙进行充分分析，实现墙体的优化布置和数量选取，提高基于最优化理论的结构分力学析效果。基于最优化理论的结构分析方法中要求保证适度的刚度，对刚度要进行严格控制。尤其是在分析剪力墙与地震作用的时，要对剪力墙刚度进行优化设计，确保建立正确的最优化刚度模型，提高基于最优化理论的结构分析方法的模型实际应用效果。目前我国的基于最优化理论的结构分析方法发展还不全面，在进行单位建筑面积上剪力墙惯性矩度量指标设计的过程中还存在较多问题。我国的基于最优化理论的结构分析方法仍处於研究和发展阶段。高层建筑结构力学分析人员要对基于最优化理论的结构分析方法中的数学模型进行深入研究，对剪力墙最优刚度进行有效分析，从本质上提高数据分析处理效果，拓宽基于最优化理论的结构分析方法的应用前景。
4基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法
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原结构方案采用一般的剪力墙结构,这种结构形式对于房屋高度不太大的小高层建筑来说,这种结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。所以,为了有效提高经济指标,经多方案论证,决定采用短肢剪力墙结构体系。
短肢剪力墙结构是指墙肢截面高度为厚度5～8倍的剪力墙结构,和一般剪力墙相比,这种结构型式的优点在于:
1)墙肢较短,布置灵活,可调整性大,容易满足建筑平面的要求。
2)减少了剪力墙而代之以轻质砌体,结构自重相应减轻,从而减小结构整体刚度,增大振动周期,降低地震作用力。
3)墙肢高宽比较大,延性较好,对抗震有利。
4)连梁跨高比较大,以受弯破坏为主,地震作用下首先在弱连梁两端出现塑性铰,能起到很好的耗能作用。
5)墙肢的承载力得到了较充分的发挥。
目前,《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002已对短肢剪力墙结构的设计作出了规定。
在本住宅结构平面布置中,尽量使结构平面形状和刚度均匀对称,短肢剪力墙双向布置,尽量拉通、对直,竖向布置中,力求规划均匀,避免有过大的外挑、内收,以及楼层刚度沿竖向突变,使整个房屋的抗侧刚度中心靠近水平荷载合力的作用线,以免房屋发生扭转。
根据建筑的平面布置,在房间、楼梯间、电梯间的四角,采用Z形、L形、T形或异形的墙肢。在设计过程中还应注意同周期的关系,使结构的第一自振周期避开场地土的卓越周期,以免地基与结构形成共振或类共振,既保证结构在风和地震荷载作用下的变形控制在规范允许的范围内,又要保证建筑物有相对合理的自振周期,做到结构设计经济、合理且实用。
本方案根据上述分析并经过多次调试,得到了4种结构方案,结构平面布置见图2。剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度均为100mm。剪力墙、梁混凝土强度等级为C30。板的混凝土强度等级均为C25。主要连梁的尺寸大都为200mm×400mm。标准层楼板厚度为120mm,顶层楼板厚度为150mm,有别于肢长肢厚比不大于4.0的异形柱,短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5~8范围内,一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8。值得注意的是,对肢长肢厚比为4~5范围内的墙肢,目前规范尚无明确条文规定其构件类型,故设计时建议不要采用。
由于原方案的剪力墙过多,使底部剪力过大,使结构很不经济,同时布置了少量钢筋混凝土柱子,使结构不是很合理。故方案1在一般剪力墙结构的基础上去掉了构造柱并减少了少量的剪力墙(见图2a)。
在方案1基础上适当的减少一些剪力墙,从而使方案更经济,在调试过程中由于F轴剪力墙较少,从而使电梯间X方向的剪力墙承受过大的剪力造成超筋,故把电梯间X方向的剪力墙开洞口,使结构X向的刚度减少。(见图2b)
方案3是在方案2的基础上改善了Y方向的刚度,使两个方向的刚度相接近,使结构更合理且均匀对称(见图2c)。
在方案3的基础上把Y向的一些T型剪力墙变成一字型,虽然在多层、高层住宅设计中剪力墙结构应尽量避免一字型,但由于该结构的实际情况,所以采用了部分一字型(见图2d)。
3上部结构设计计算结果分析
3.1计算结果分析
从构件力学特性上来说,短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5.0,更接近于剪力墙,故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑应更合理。因此,结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的SATWE程序(2003年版)进行。SATWE采用的是在每个节点有六个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙墙元不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度,可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态,计算结果较精确;同时,对楼板SATWE可以考虑其弹性变形。虽然主楼结构平面较规则,立面也无刚度突变现象,但由于刚度较大的电梯井处筒体有点偏置,会产生扭转的影响,为了计算准确,地震作用计算考虑了结构的扭转耦联和5%偶然偏心的影响,取了27个振型计算。
1)自振周期的控制
考虑扭转耦联时的自振周期(计算时自振周期折减系数取0.8)如表1(只列了前6个)所示。从表1可得,方案4结构扭转为主的第一自振周期T3=0.9959s,平动为主的第一自振周期T1=1.1656s,T3/T1=0.854<0.9,满足(JGJ3-2002)
第4.3.5条的规定。
2)结构位移的控制
最大层间位移角(应≤1/1000)、最大水平位移与层平均位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)及最大层间位移与平均层间位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)见表2。从中可以看出,结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。
3)剪重比控制
剪重比是反映结构承受地震作用大小的指标之一,地震力计算不能偏大,但也不能太小。因为短肢剪力墙本身抵抗地震的能力较差,如果短肢剪力墙分配的地震力太大,则很有可能不满足要求。本工程X方向的最小剪重比为4.50%,Y方向的最小剪重比为4.62%,根据“抗震规范”(5.2.5)条要求的X、Y向楼层最小剪重比均为3.20%,所以各层均满足要求。
4)轴压比是体现墙肢抵抗重力荷载代表值作用下的能力,“规范”对短肢剪力墙(尤其一字墙肢)要求更高一些。上述工程出现的短肢剪力墙轴压比在0.20~0.45之间,轴压比小于规范规定值。
3.2短肢剪力墙结构经济性分析
为了与工程实际情况相符,假设混凝土的成本与混凝土的体积成正比,钢筋的成本与钢筋的体积成正比。在总造价上,暂不考虑模板及楼板等工程的造价影响。材料的单方造价混凝土为430元/m3,钢筋4200元/t。表4为方案的经济指标汇总,由表4知,方案4比一般剪力墙结构在总造价上要节约17.8%,使材料得到了充分的发挥。
4结语
本文针对小高层住宅的结构特点,采用短肢剪力墙结构,在比普通剪力墙结构方案节省投资17.8%的情况下,使结构受力更合理,整体变形能力和结构吸能能力对抗震更为有利。本工程剪力墙结构的薄弱环节是建筑平面外边缘及角点处的墙肢,因而设计时在以上部位布置L型或一字型短肢墙,受条件所限也出现了少量一字型短肢墙,设计时严格控制其轴压比<0.6,且相差不应太悬殊,避免墙肢应力差异过大。高层建筑中的连梁是一个耗能构件,对抗震不利。多、高层结构设计中允许连梁的刚度有所下降。但应注意短肢剪力墙结构中,墙肢刚度相对较小,连接各墙肢的梁已类似普通框架梁,而不同于一般剪力墙间的连梁,不应在计算的总体中将连梁的刚度大幅下调,使其设计内力降低,应按普通框架梁的要求进行设计。
参考文献:
[1]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)〔S〕1北京:中国建筑工业出版社,20021.
[2]建筑抗震设计规范(GB50011-2001)〔S〕1北京:中国建筑工业出版社,2001,1.
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高层建筑结构设计的意义在于高层建筑能做到结构功能与外部条件相一致，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。
高层建筑结构设计的特点，就是将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：
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。
水平力是设计主要因素。在低层和多层房屋结构中，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。
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、高层建筑的结构体系
高层建筑常用的结构体系有框架结构体系、剪力墙结构体系、框架D剪力墙结构体系和筒体结构体系等。
随着层数和高度的增加，水平作用对高层建筑结构安全的控制作用更加显著，包括地震作用和风荷载。高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体系密切相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。
3、高层建筑结构分析
3.1 高层建筑结构分析的基本假定。
3.1.1弹性假定。目前，工程上使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而出现裂缝，进入到弹塑性工作阶段。
3.1.2 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。
3.1.3 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主要是三维空间分析。二维协同分析并未考虑抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调（竖向位移和转角的协调），而且忽略了抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度，对于具有明显空间工作性能的筒体结构也是不妥的。
3.2 高层建筑结构静力分析方法。
3.2.1框架DDD剪力墙结构。框架DDD剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大多采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式也不相同。框架-剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。
3.2.2 剪力墙结构。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。按受力特性的不同，单片剪力墙可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。剪力墙的类型不同，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，而且适用于各类剪力墙。但由于其自由度较多，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。
3.2.3 筒体结构。按照对计算模型处理手法的不同，筒体结构的分析方法可分为3 类：等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。
4、提高建筑结构设计质量的措施
4.1重视概念设计概念是人们通过实践从理性认识上升到感性认识的结果，它反映了物体的本质特征。概念设计是一个结构工程师必备的一项基本素质。正确的概念设计可以指引设计者一个正确的方向，也是确保结构设计的合理性、安全性、经济性的前提，应该将概念设计贯穿于整个设计过程。概念设计必须依赖于深厚的理论知识基础以及对结构原理和力学性质的深入了解，只有具备了高质量的概念设计，才能完成高质量的结构设计任务。
4.2正确运用计算机辅助设计现代计算机技术已经普遍被应用于建筑结构辅助设计中，通常是利用计算机辅助完成结构分析，大部分的图纸设计，因此，正确的采用设计软件及对计算程序的充分了解也是确保结构设计质量的关键。现在，市场上的设计软件种类较多，采用不同的设计软件得到的结果也不一样。因此，要求对结果进行认真的分析复核。另外，所有的设计软件都是根据当时国家的规范要求、结合结构体系的特点进行模拟简化而得，因此，都有一定的使用范围和使用期限。随着建筑业的发展，建筑规模越来越大，结构形式也越来越复杂，这就使得建筑结构设计的难度越来越大，计算越来越复杂，因此，结构工程师必须采用合理的设计软件，准确的设置各项技术参数，确保计算结果的准确，从而提高结构设计的质量及效率。
4.3加强抗震设计
我国是一个地震发生较多的地区，因此，要求建筑结构有很高的抗震性能，减少地震给人们带来的损失。我国的《建筑设计抗震规范》也经历了多次的修正与完善，最新的抗震设计规范是2010年版，因此，结构工程师在进行建筑结构设计时必须严格按照现行的规范要求进行抗震设计。只有提高建筑结构的抗震性能，才能有效的降低地震灾害给人们带来的伤害。发生在中国的汶川大地震、青海玉树地震造成了相当大的损失，大量的砌体结构房屋倒塌，其原因在于结构不合理、传力不明确、抗震构造不规范。而发生在智利的8.8级地震以及最近发生在日本的9.0级大地震，死亡人员的数量却较少，倒塌的建筑物较少，其原因也就是智利及日本的民用住宅建筑的抗震性能都很
5、结语
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，根据使用功能和受力的合理性确定好结构的体系，在进行高层建筑结构设计时，只有综合考虑各项原则，结合建筑物的使用功能，对整体结构进行把握，对结构设计中的重点以及特殊部位进行重点优化设计，才能确保高层建筑的使用安全。
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一、高层建筑结构设计的特点。
首先，高层建筑结构设计与底层、多层的建筑结构设计相比较来说，结构设计所占的比重更大，结构体系的选择设计直接关系到很多重要问题，比如说平面布局、立体形态、楼层达到的高度和楼层管道的设置等。高层建筑设计良好与否更关系大到工程日期的长短和投资造价的多少。其次，在建筑考虑上的首要因素是水平力。因为低层建筑的高度较低，水平力的大小一般可以忽略不计，而显而易见高层建筑的高度就会比较高，建筑设计上水平力的大小就必须要考虑。通常要细致研究建筑的水平力产生的内力和位移的情况。再次，高层建筑在结构设计上要注意减轻自身重量。设计者应该从地基的设计上进行考虑，如果地基的设计和结构是一样的，那么努力做到减轻自身楼层的重量，就等于相应的在不增加基础投资的情况下增加了可建造楼层的层数，这样就有效的提高了经济效益。还有一点值得一提的是，就是针对增加了抗震设置的高层建筑，建筑工程者一定要细致的勘探地形和地质，建筑适宜选择在土质坚硬而且位置开阔的地段，这样更有利于抗震防灾。尽可能避开那种存在落差的地段、土质的陡坡、河岸、边坡以及断层的破碎带等，不得在危险的地段建造高层的建筑物，以防止对人们的生命财产造成严重损害。
二、高层建筑结构设计体系介绍。
在国内的高层建筑中，基本上都是使用的钢筋混凝土结构，而在结构体系上，高层建筑大概有如下的几个结构：框型的结构、剪力墙的结构、筒形结构等。
(1)框型结构在组成上是由基础、楼层、梁子和柱子等四种承重的构件。它在设置构造上是高层中常见的构造，用基础、梁子和柱子等承重材料构造成一个平面的框架然后再通过连接梁将各个平面连接成一个框架整体，有了一定的空间体系。由于框架结构的高层建筑所形成的空间相对大，一般学校、办公楼、医院、旅馆和工厂的厂房广泛应用此种结构体系，但是这种体系也是存在明显的优缺点。框型结构很明显的优点就是建筑平面设计灵活，空间比较大，这也是以上设施广泛应用的原因，还有的优点就是整个的高层结构自身重量轻，投资造价比较低，而且在建筑界上的计算理论都已经相当成熟，对建筑的设计合理和安全有一定的保证。框形结构的高层建筑的缺点就是抗侧力的能力比较弱，在风荷载的作用下就很容易产生大的位移，如果发生地震等地质灾害，框型结构的楼层损伤会严重。
（2）剪力墙就是高层建筑为了提高房屋结构的抗侧力，在楼层中设置的钢筋混凝土墙。这种建筑设计就是在提高高层建筑整个房屋的刚度和抗侧力同时还能对房间进行分格布局。在钢筋混凝土墙的水平力承受下，剪力墙沿多轴线斜交进行布置，能够很好的优化房屋空间整体性，而且剪力墙结构的抗震性很强，因为它独有的钢筋混凝土牢固性和空间构造特殊，因此在地震灾后的损害要小。但是剪力墙构造的高层房屋由于墙体多都不会太大，一般很难满足大面积的公共用房。
（3）随着高层建筑在设计上的要求增加，框架和剪力墙等平面结构很难满足建筑领域更高的层数和更高技术的抗震指数。于是建筑设计者创新推出可筒形结构的建筑体系。通常的筒形结构包括框架—筒形结构、筒中筒结构、成束筒结构、巨型结构、悬索结构等，都是通过剪力墙构造成筒状的薄壁筒体，它们可以作为梁子支撑框架，同时加密柱子，以增强梁子的刚度，以此形成空间整体受力的筒形建筑。这些常见的筒形结构设计都是建筑者以自己独到设计加上专业技术指导演变而来，在保证质量安全和构造合理的情况下，加大了建筑物的美观程度。
三、高层建筑结构设计南北方设计上的不同点。
在国内的建筑特色上，南北方的高层建筑设计上存在的差异性比较大。第一，在建筑物的设计上，北方的高层建筑着重点是在保温上，因为北方的天气比较寒冷，在建筑选择上就宜选择高层塔式建筑结构，用意就是在能有效的进行御寒保温。而南方的建筑设计首先就要考虑通风设置。他们的高层建筑设计更多的选择板式构造，因为板式结构比较薄，很容易达到空气流通的效果。第二，在北方的高层建筑设计中，更多的选择内廊构造，着重考虑内部的美观大方而外部的阳台设计不是很要求，同时阳台遮阳效果也显得不是很重要。在南方高层建筑设计上就恰恰相反，南方的建筑设置多存在外廊构造，外在的美很重要，同时因为南方气候炎热温度高，建筑者必须要重视阳台的遮阳效果，达到防暑的目的。第三，在建筑物的选择上，北方的玻璃窗经常选择大片结构，显示出北方人的大气磅礴，而南方的高层建筑的玻璃窗选择就重视细节美，不会选择大片玻璃，多是选择小的美型构造，这就是显示了南方人思想的细腻。第四，北方的高层建筑设计在天台构造的处理设计上不是特别用心，基本上天台的用处不大，而南方人经常把高层建设的天台设计成美丽的花园，在闲暇时间进行观赏，这同时也提升了建筑物的欣赏价值。
四、小结：以上介绍了高层建筑结构设计的设计特点、结构体系以及注意问题等。总之，高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，过程中出现的任何错误或者遗漏都可能使整个设计变得复杂或使设计出现不安全的因素，建筑设计人员必须全面和充分了解结构设计的问题，态度认真工作严谨的去设计处理好高层建筑结构的每个细节问题，使城市中的高层建筑的设计达到技术先进、经济合理、安全适用、保证质量的基本原则。在设计人员的辛勤工作下，我们有理由相信城市中将会有更多的设计独特、工艺精湛的高层建筑发出夺目的光彩，吸引众多的路人驻足赞叹！
参考文献:1.孔令辉.张永飞. 浅谈高层建筑结构设计的问题与探讨. 城市建设理论研究 2011年第27期.
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抗震设计规范明确规定了抗震设计目标，并针对不同地区、不同重要性的建筑对抗震设防进行了合理分类。因此，在进行高层建筑结构设计时，必须要使结构能够满足延性要求。同时，在抗震设防中应当遵循多道设防原则。当第一道防线的抗侧力构件在遭遇地震被破坏后，要能够有第二道，甚至是第三道防线立即接替，使建筑物不至于倒塌。当高层建筑物在遭受地震后，重力荷载是导致建筑倒塌的直接原因。因此在进行高层建筑结构设计时，必须优先选择轻质高强的原材料。在满足强度和结构变形要求的前提下，综合考虑经济性因素，尽可能选用质量较轻的材料。高层建筑结构设计师要能够与时俱进，积极应用成熟、可靠的现代化技术和新产品，不断提高自身设计水平，为建设优质工程贡献自己的一份力量，为企业争取良好的经济利益。在高层建筑结构设计中，利用结构自身的抗震性能来抵抗地震作用，是一种较为被动消极的抗震政策，建筑结构一旦发生破坏，造成的人员伤亡和经济损失将会不可估量。因此，在进行高层建筑结构设计时，必须通过为结构施加控制装置，加强结构减震控制。在地震来临时，控制装置和结构自身共同承受地震作用，通过二者的协调作用，能够有效减轻地震反应。基础隔离是结构减震控制的一种很好的方法，通过安装隔震装置系统形成隔震层，能够有效延长结构周期，使结构本身处于延性工作状态，有效吸收地震能量，减小结构主体的地震反应，避免房屋破坏甚至倒塌。
3建筑超高问题
建筑开发公司为了为自身谋取更多的利益，通过提高建筑高度来提高土地的利用率，虽然在很大程度上降低了工程建设项目成本，但也给高层建筑结构造成了超高问题，并存在很多私自在建筑物上增高的违反操作现象。我国部分城市处于地震高发区，在进行高层建筑结构设计时，设计师要充分根据不同地区的地质地貌情况，考虑当地地震发生的趋势。建筑的超高问题严重影响了高层建筑结构的抗震效果，为建筑结构的安全使用埋下了隐患。近年来，国家逐步提高了对建筑物超高问题的重视程度，要求建筑结构设计完成后必须经过层层审批，通过后方可开工。这样，在很大程度上避免了开工一段时间后又发现超高问题，有助于确保工程进度。同时，高层建筑施工是一次性的工程，中途返工会造成高额经济损失，加强审批，有助于避免不必要的经济损失，防患于未然。目前，我国对于高层建筑结构高度有了更加详细的划分，建筑设计人员应当在设计之前明确自己的结构高度分类，并严格按照相关规定进行设计，提高高层建筑结构质量安全。
4嵌固端设置问题
目前，大多数高层建筑物设有两层或两层以上的人防或者地下室。高层建筑物的人防及地下室的顶板上都要设置嵌固端。此时，高层建筑结构设计就要考虑嵌固端设置可能造成的问题。在进行结构计算时，要考虑嵌固端设计对计算参数的影响，全面考虑其可能造成影响的多种可能，有效协调高层建筑结构抗震缝的宽度及缝隙与嵌固端的位置，并将嵌固端的上层和下层对应的感度比值控制在规范要求的范围内。此外，在进行高层建筑结构设计时，要为嵌固端楼板设计合理的位置。在进行嵌固端的设计时，要综合考虑各方面因素，选择最优的设计方案，尽可能避免其在高层建筑结构使用过程中出现安全问题。这样，在确保结构安全的前提条件下，有助于促进建筑工程项目的顺利完工。
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目前随着我国社会经济的快速发展以及人口数量的日益激增，城市化进程不断加快，城市规模不断扩大，而且城镇居民对住房要求也在不断提高。因此为了节约稀缺的土地资源城市建筑开始向高空和地下方向发展，由于采光性好、通风顺畅、公用设施和市政管网的开发周期短、市政投资少等优点，高层建筑日益成为城市建筑的主流方向。然而当前在我国高层建筑工程设计过程中，由于设计人员短缺，缺乏扎实的专业知识、丰富的设计经验、基本的道德素质等原因，往往造成高层建筑结构出现建筑的高宽比过大，底层层高太高而二层及以上各层层高均较小，楼板不连续，纵横两个方向刚度差异较大，单栋建筑的长度过长，呈T字型或Y字型不规则平面且连接处（腰部）楼板有效宽度很小，楼层局部托柱转换，顶层楼中楼无剪力墙，跃层楼板开洞率较大，局部地下室出露地面，地下室顶板开大洞，地下室顶板存在较大高差，局部楼层挑空无楼板等问题，继而给高层建筑结构埋下了安全隐患，危害到人们的生命财产安全。因此为了避免上述问题的发生，必须加强高层建筑结构设计问题的分析与研究。
2 高层建筑结构设计的主要特点
由于高层建筑结构建筑面积大，高度较高还具有地下室等特点，导致其结构设计时必须考虑水平荷载、轴向和侧向变形以及结构延性等问题。
2.1 水平荷载为主导性因素
一般来说在水平荷载作用下，结构产生的倾覆力矩和轴力，都是与建筑结构高度的两次方成正比。因此对于高层建筑结构来说，当受到水平荷载，如风荷载和地震作用时，其倾覆力矩和轴力等数值会发生较大幅度的变化，继而导致结构的失效破坏。
2.2 轴向与侧向变形大
由于高层建筑的自重和楼面使用荷载较大，因此高层建筑的柱子要承受很大的竖向荷载，在柱中产生较大的轴向变形，继而影响结构体系中连续梁弯矩值、构件剪力和侧移、预制构件的下料长度等值的大小，比如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。
高层建筑的高度较大，在较小的水平荷载作用下结构都会产生较大的侧向变形，因此高层建筑的侧向变形也不容忽视。
2.3 高层建筑结构的延性要求
由于高层建筑结构相对于较低的建筑结构具有较大的轴向和侧向变形，因此为了避免结构在较小的荷载作用下就发生破坏，在进行结构设计时要考虑到高层建筑结构的延性要求，使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免结构整体发生倒塌。
3 优化高层建筑结构设计的主要措施
鉴于高层建筑结构体系的特殊性与复杂性，在对其进行结构体系设计时要充分依据高层建筑结构的基本特点，进行高层建筑结构的优化设计。
3.1高层建筑要选择合理的结构类型
一般来说高层建筑主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构以及筒中筒结构等结构类型，在对高层建筑进行结构设计时，要确保结构的安全首先必须选择合理的结构类型。
一、剪力墙体系
剪力墙体系是一种抵抗竖向荷载引起的轴向作用，和风、地震等水平荷载引起的剪切弯曲作用的结构单元，即结构体系的受力主体为平面剪力墙。一般来说剪力墙体系整体性好、刚度大，传力直接均匀，抗倒塌能力强，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求较容易满足，房屋内不会出现梁、柱外露的情况，但是平面布置不灵活，结构自重比较大。
一般来说，高层住宅建筑由于其使用功能上的特点，要求在平面内布置许多纵、横内隔墙，而剪力墙结构由于其承重和抗侧力功能与建筑使用功能自然地适应，使发挥结构作用的剪力墙与发挥分隔作用的纵、横内隔墙有可能统一在一起，所以剪力墙结构体系是一种非常适合高层建筑的结构形式。
二、框架-剪力墙体系
为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过了框架结构的合理高度时，可采用框架和剪力墙共同工作的结构体系。框架-剪力墙体系以框架结构为主，以剪力墙为辅助补救框架结构的不足的半刚性结构,剪力墙承担大部分的水平荷载，框架以负担竖向荷载为主。框架一剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架一剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
三、筒体结构
筒体结构就是将筒体作为结构体系的抗侧力构件，根据筒体形式的不同可以分为单筒体、筒体一框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体结构是由框剪结构与全剪结构演变发展出来的，它将剪力墙集中到房屋的内部或外部，形成封闭的筒体。筒体体系具有很大的刚度和强度，在水平荷载作用下好像一个竖向悬臂空心柱体，各构件受力比较合理，抗扭性能、抗风、抗震能力很强，往往能够应用于大跨度、大空间或超高层建筑中。
3.2 结构体系应具有合理的荷载传递途径
在对高层建筑的楼面、屋面、梁板以及柱子、墙体等结构的布置时，要考虑荷载的传递路径，尽量传力直接，尽量贯通连续，做到荷载的传递路径最短，使荷载只经历一到两次转换就能传递到下部结构，进而避免柱子、承重墙等竖向构件之间，由于重力等荷载作用发生应力的二次转移。
3.3 提高高层建筑结构的承载能力和变形能力
高层建筑结构不仅要满足规范规定的整体稳定、水平位移、强度延性等要求，在条件允许的情况下还要尽量提高其承载能力和变形能力。因此对高层建筑来说，在合理选择结构形式的同时，还要做好钢结构、钢筋混凝土结构、组合结构等建筑材料的选择，保证高层建筑的用材塑性内力重分布能力较好，能在一定程度上吸收和耗散地震能量，且变形能力应足够好，以保证在剪力墙发挥抗震作用前不失效。
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与单层或多层建筑的结构设计相比，高层建筑在结构设计中要考虑的因素较多，尤其是如果实现建筑整体美观性和安全性的协调，逐渐成为广大设计师关注的焦点问题。近年来，在国内各地区频繁出现高层建筑建设质量问题，结构设计的不合理是其主要原因之一，设计师难以把握高层建筑结构设计的基本特点，由于设计方案的不合理性，最终导致建筑的整体质量难以保证。高层建筑结构设计的基本特点，主要表现在以下几个方面：
1.1水平荷载具有决定性因素
由于高层建筑的层数一般在15层以上，其自身重量和使用荷载必然会导致结构中竖向构件产生一定的轴力，所以在高层建筑结构设计中必须注意水平荷载的问题，保证建筑的整体高度与弯矩值形成正比。对于水平荷载与建筑结构之间产生的倾覆力距，则应与建筑整体高度的二次方形成正比。
1.2结构延性至关重要
与多层建筑相比，高层建筑结构的柔性相对较大，特别是在地震或地基不规则沉降过程中出现结构变形的几率较大，因此，为了进一步提升高层建筑结构在塑性变形后的变形能力，防止其出现倒塌的问题，必须采取有效的措施增强高层建筑结构的延性。
1.3侧移是主要控制性指标
在高层建筑结构的设计中，侧移是设计师必须考虑的关键性问题之一。随着现代高层建筑层数的不断增加，结构在水平荷载的强大作用下，其出现侧向变形的几率也无形中增加，所以一定要将高层建筑结构的侧移控制在合理的范围内。
2 高层建筑结构设计应注意的几个问题
目前，国内在高层建筑结构设计中虽然积累了一定的经验，并且积极吸取了国外的先进设计理念，但是对于相关问题的把握和控制仍然存在一定的缺陷，这是阻碍我国建筑行业整体设计水平发展的主要因素之一。结合国内高层建筑结构设计的现状，应注意的问题主要有以下几点：
2.1框架柱截面大小的选择
对于框架柱而言，轴压比越小在往复水平上荷载下的滞回曲线也会越丰满，即耗能能力越大，延性就愈好。而对于柱净高与截面高度的比值小于4的短柱，在往复水平荷载作用下其滞回曲线呈较瘦的反s形，耗能能力降低、延性较差，呈剪切破坏。
高层建筑的底部柱，由于对轴压比值有要求， 因此往往会将柱截面取得很大，但是由于受到层高的限制就使得框架柱成为了短柱。在实际的结构设计时，要确定截柱面的大小要注意以下几点：框架柱的截面首先必须满足规范轴压比的需要，从而为结构的竖向承载力和底板的抗冲切承载力提供保障。而对于形成的短柱，则可以通过增加体积配箍率或是沿着柱身增加箍筋达到提高延性的效果：采用钢管混凝土柱、劲钢混凝土柱或是高强混凝土柱；柱的轴压比必须满足规范限制，轴压比过大则结构的延性无法得到保证，过小又会造成结构的经济技术指标较差。
2.2短肢剪力墙的设置问题
在我国建设部组织编制的《高层建筑设计规范》中，对于短肢剪力墙作出了明确的定义，即墙肢截面的高厚比为5.8的墙被统称为短肢剪力墙。根据相关建筑技术部门的研究和实验，对于短肢剪力墙在高层建筑结构设计中的应用也提出了具体的要求，因此，在今后的高层建筑结构设计中，设计师应尽量减少或取消短肢剪力墙的设置，以免为建筑的后期设计和竣工质量检验造成麻烦。
2.3结构的超高问题
在高层建筑的结构设计中，超高问题是较为突出的，根据我国《建筑抗震规范》中的相关规定，必须对建筑的整体高度进行严格控制。我国高层建筑的限制高度一般分为：A级和B级两个标准，对于高层建筑的处理措施与设计方法的要求也有所改变。在高层建筑的实际设计工作中，设计师应根据建筑类型合理确定其高度，并且在通过相关部门的审核后，方可组织施工。
3 加强高层建筑结构设计的措施
在我国高层建筑数量增多、规模扩大，以及工艺和技术要求不断提高的背景下，在今后的高层建筑结构设计中，一定要不断采取新的理念和方法，全面提高设计方案的合理性、可行性与经济性，这也是促进我国建筑行业发展的先决条件。针对国内高层建筑结构设计的现状，应采取一下加强措施：
3.1进行合理的概念设计
在国外的高层建筑结构设计中，概念设计较为流行，而国内则较少采取此方法。所谓的概念设计是指在通过科学的构想来完善设计工作，促进设计方案更趋合理化、人性化。在我国的高层建筑结构设计中，应用概念设计方法时，必须考虑到结构的平面布置与刚度宜，以保证高层建筑的平面布置简单、规则，减少凸出或凹进等复杂结构。另外，在概念设计中尽量减少扭转对于结构的危害性也是十分重要的，可以从以下两方面入手：进一步增加结构自身抵抗扭转的性能；尽量减少或控制因地震作用而引起的建筑结构扭转问题。
3.2选择合理的结构体系
总结国内的高层建筑工程实践经验不难发现：在高层建筑结构设计中，如果结构体系的选择不合理，而仅是依靠所谓的先进理论和计算方法进行设计，难以保证建筑结构的安全性、经济性与可靠性，而且会留下较多的安全和质量隐患。由此可见，在高层建筑结构设计中，选择合理的结构体系是至关重要的，而且设计师应该重点分析的问题之一。目前， 国内的高层建筑中主要采用：抗震墙结构、框架结构、简体结构、板柱一抗震墙结构、框架.抗震墙结构，以及部分框支抗震墙结构等，每一种结构体系都具有其自身的优点的缺点，适用的环境也有一定的差异，所以设计师一定要结合工程项目的实际要求进行合理的结构体系选型。
3.3科学进行计算
在高层建筑结构设计中，科学进行各类数据的计算是设计师必须掌握的专业技能。根据高层建筑结构的实际情况，设计师要选取相应的计算模型。在进行概念设计时，要注意简化计算流程，以保证设计工作的时效性。目前，在国内高层建筑结构设计的计算中，各种专业的计算机软件和工具已经得到了广泛的应用，设计师仅需将各种实地测量数据输入到系统中，就可以在短时间内获取所需的各种专业数据，大大提高了设计师的工作效率和设计方案的准确性。
近年来， 我国高层建筑的建设有了迅猛的发展，而且成为促进国内建筑行业发展的重要建设项目。但是从高层建筑结构设计的整体质量而言，存在的弊端和问题相对较多，必须引起国家建筑主管部门和相关单位的高度重视。在未来的高层建筑结构设计中，广大设计师一定积极运用先进的设计理念和方法，在提高相关数据计算精确度的基础上，全面提高设计方案的质量，为工程项目的建设提供专业的工艺和技术依据。
参考文献：
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2.1基本结构的设计
在设计过程中，必须优化结构设计。首先，结构水平力、竖向力传力途径要具备名确、简单等特征，这样便于把握结构计算模型情况，可及时把控抗震性能中的薄弱环节。其次，要考虑到当苏与结构抗侧力的均匀性，便于优化竖向构件布置，另外还需重视抵抗扭转振动与抗扭转刚度能力。最后，要遵循强柱弱梁的原则，确保柱的受弯能力比梁高。
2.2调整结构布置方案
在结构优化工作中，最重要的就是调整剪力墙长度。局部墙肢长短会对某区域内的抗侧力造成很大影响，在布置剪力墙的过程中，必须考虑到对墙体压轴比是否与规范限定要求相符，同时还需保证建筑立面效果，优化调节周期。合理布置结构竖向构件，有利于为抵抗侧向水平力的设置提供条件，不过若剪力墙集中过渡，便会使结构自重增加。
2.3楼盖的设计
在整体房屋结构设计中，楼盖的设计至关重要，从力学简化模型角度而言，可将楼盖视为水平隔板，它需要具备一定平面刚度，便于连接竖向抗侧构件，各个构建可以通过协同变形，对地震力作用进行承载。通过优化楼盖设计，可以使楼板协调能力增强。
2.4框梁高的设计
边框梁在结构形成中做出了重要贡献，它对结构扭转可以起到抑制作用，使结构处于正常状态。框梁加大了之后，可解决因抗剪不足所诱发的问题。在设计过程中，要遵循强柱弱梁的原则，值得注意的是，若单纯为了与梁截面相互配合，将边框柱截面增大，则会对建筑使用功能造成很大影响，同时也难以调整倾覆力矩。框支梁有着复杂的受力模式，在安全储备齐全的状态下，尽量减少不良效应的发生。在结构中，连梁属于耗能构件，若配置太强，则很难取得理想耗能效果，严重情况下，甚至会对构件刚度构成威胁。将耗能构件弱化后，可以达到控制造价的目的，同时会使结构安全性增加。
2.5框架柱的设计
框架柱是设计过程中最为重要的环节，在设计的同时，必须考虑到设计模型与实际要求相符。因角柱部位受荷面积相对较小，其轴压比也较小，受到地震荷载与风荷载水平力后，侧向力与抗扭转力非常重要。将角柱截面加大后，可以使箍筋、角柱钢筋配筋率大大提升，同时使角柱抗变形能力得以优化。要想确保结构的安全性与整体性，必须严格控制框支柱压轴比，便于增强框支柱的抗压倒性。
2.6抗震设计
抗震设计包含多方面的内容，它存在于整个结构周期之中，包括选取结构体系、结构设计准则、布置结构体系、明确具体构件、维护结构、把握结构质量等，便于保证预期性能目标的实现。在抗震设计中，需要考虑到抗震的性能水平、性能目标与目标选用三个方面。
（1）性能水平：超限高层建筑结构抗震水平主要从以下几方面判定：①受到地震作用后，结构依旧保持完好，未受到任何损伤，通常无需采取修复措施。②受到地震作用后，结构基本完好，有少量次要构件出现了较小的裂缝，通常无需修复，能够继续使用。③受到地震作用后，结构重要部位与薄弱构件保持完好，其余部位出现裂缝，不过采取修复措施后，能够使用。④受到地震作用后，结构重要部位与薄弱构件被轻微损坏，有裂缝形成，非重要部位出现了不同程度损坏，也有裂缝形成，经修复后且采取特殊措施后，才可使用。⑤受到地震作用后，大部分构建被损坏，有明显裂缝产生，对人们正常出入造成影响，通过修复加固后，能够使用；⑥受到地震作用后，建筑结构明显被损坏，部分结构甚至严重损坏，会对人们造成一定伤害，不过不会危及到他们的生命。
（2）性能目标：任何超限高层建筑结构，均可以投资者经济能力、房屋高度、抗震设防等因素为依据，对抗震性能目标进行选择。
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1．2结构超高
对于结构高度而言，在高规与抗震规范中有了很严格的限制，特别是在新规范中，对于超高问题除了对于原来的高度增设为A级高度外，还增设了B级的高度建筑。所以，必须严格控制结构的高度因素，如果确定了结构为B级高度建筑物，甚至超过了B级的高度，其处理措施和设计方法就会有很大的变化。对于结构类型的变更，在实际工程设计中曾经出现过对该问题忽略的情况，致使施工图在审查阶段就未予通过，在这种情况下，应该对其进行重新设计或者进行专家讨论、评定。但是这些对于整个工程的规划、造价和工期而言具有很大的负面影响。
1．3嵌固端设置
嵌固端对于高层建筑而言，其一般设置于地下室的顶板处，因为高层建筑通常下会带有人防和地下室，那么嵌固端也有可能被设置于人防的顶板位置。而对于这个问题，结构设计师往往会忽略嵌固端的很多问题，如:上下层刚度比的限制、楼板的设计、上下层抗震等级一致性以及嵌固端位置与结构抗震缝设置的协调问题等，如果对其中一个方面造成忽视，那么就有可能为后期工程作业埋下很大的安全隐患。
1．4短肢剪力墙
对于墙肢截面高厚度为5－8的，在新规范中规定为短肢剪力墙。对于短肢剪力墙而言，在实际经验和试验资料中其在高层建筑中的应用增添了很多限制性条件，因此，结构设计师应该尽量避免对短肢剪力墙的采用，以免给后期工程的进展带来麻烦。
2建筑结构设计质量优化措施
2．1在结构设计概念的基础上进行优化设计
在计算中要对建筑结构设计的经济性在满足技术条件的基础上进行充分考虑。对于钢筋配量以及大构件的截面不能随意增加或减少，以防造成肥柱、肥梁或者瘦柱、瘦梁的后果。有些设计人员因为计算不清，所以就随意增加钢筋，并层层附加保险造成了超筋梁柱的现象。对于这种情况要牢记“弱弯强剪、弱梁柱以及弱拉强压”的原则，加强薄弱部位，注意构件延性以及钢筋的锚固长度，对温度应力的影响多加关注，重视钢筋的直线段锚固长度等等。另外，对于平面和立面的布置应该按照均匀对称规整的原则来设计，对于地震的多道防线进行综合考虑，以防止薄弱层面的出现。根据高层建筑结构设计的概念，应正常使用极限状态的验算。总体来说，对于结构设计而言，从其结构的选型、布置、以及分析计算上来看，每一步都要求进行详细的处理，综合考虑各方面的因素，力求达到最优设计方案。在建筑方案得到确定之后，其结构设计应尽量采取最合理、最科学、最经济的设计方案。对于各种受力部件的布置要力求达到其能承受的荷载范围。竖向承重构件在将荷载传到地面的同时，还要承受地震以及风的水平载荷。因此，在布置竖向承重构件时应将其放于有利于承受载荷的位置。除此之外，楼板的刚度也要考虑到，考虑其是否满足整体工程的要求等，并限制剪力墙的间距。而对于水平承重构件的布置而言，要力求达到简洁的传力路径，将楼面上的荷载以最快的方式传递到主梁上，再由剪力墙、柱等传给地面、地基。另外，地基土具有不确定性，并没有合理的模型对其精确性的具体描述，所以要根据实际总结的经验以及现有的理论知识来设计地基基础，并能够预见和分析可能出现的各种问题，从而制定出较为完美的处理方案。
2．2与相关专业人员做好沟通工作
高层建筑结构设计工作具有一定的复杂性，需要其他相关专业的配合与沟通，不能自己独立独行。由此可见，做好高层建筑设计工作不仅要具备扎实的专业理论基础，还要对于此相关的一些专业有所了解。如果在设计过程中出现了其他相关专业的问题，那么结构设计师要能够对其作出相关回应，然后组织专业协调会，力争达成统一标准，然后确定其设计的原则，以防止设计图出来之后因各个专业不协调而出现变更和返工的情况。
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1.1高层建筑结构类型分析
高层建筑结构选型决定高层建筑的整体安全性和可靠性。常见的几种结构可类型为分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等。①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成，根据建筑功能的需求，完成对平面框架的布置。框架结构造价低，但在水平荷载影响下变形较大，抗震效果不佳；②框架-剪力墙结构，高层建筑中，剪力墙主要布置在电梯间，通过核心筒承担水平荷载，抵抗地震力，整体稳定性高。但是框架剪力墙结构容易受到平面布局限制，出现质心和钢心不重合的现象，结构扭转过大，可能会出现的安全隐患；③剪力墙结构，具有较好强竖向和水平向的承载能力，对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果，重点在于剪力墙的布置及自重的控制；④筒体结构，在电梯间及建筑布置剪力墙，形成筒体，该结构具有更高的刚度。
1.2高层建筑结构选型的影响因素
高层建筑结构选型，除了受建筑需求影响外，其主要因素可归纳为：①环境条件。主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等；②建筑方案特征。主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比以及建筑体型,其中建筑体型包括平面体型和立体体型。平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成,立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成；③建筑使用功能要求。高层建筑的使用功能大体上可分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼等。某种功能的建筑可能只有某几种结构型式和它相匹配。比如高层住宅,由于其使用空间较小,分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构；④结构抗灾水平及现场施工、后期使用、运营维护等。
1.3结构选型实施案例
本章节以某工程为例，该工程中主要包含的高层住宅和多层商务办公两部分，建筑的总占地面积95388.440m2，其中工程中主要以1号楼、2号楼、3号楼为高层建筑，且楼层均为36F，其中且高度分别为117.390m、119.400m、119.400m。本工程主要采用钢材、混凝土等材料。本章节以1号楼为研究对象，1号楼拟建楼层36层，设防烈度7度，基本风压0.75KN/m2，场地Ⅱ类。建筑对称布置，平面规则，其空间分隔小，隔墙多，且各层平面布置基本相同。通过考虑其竖向、水平向荷载、造价施工方面等因素，本工程采用剪力墙结构，通过合理布置剪力墙，控制结构的整体刚度及侧向位移等，使结构更安全、更稳定、更经济。
2建筑结构的优化设计
2.1结合建筑类型进行优化
汶川地震震害结果表明，对于教育类项目，如中小学，由于使用功能要求，相比其它建筑，教学楼竖向结构体系相对较弱，强度和刚度不足，并且建筑体型不对称，致使建筑在地震中易倾倒。因此教育类项目，应在建筑侧边及楼梯间布置剪力墙，以增强建筑结构的整体性与稳定性，使其具有良好的工作性能。针对文化体育类项目，例如图书馆、博物馆，根据其典藏书籍及文物的特点，其荷载大，使用空间大，平面不规则，在结构进行竖向布置时不必按照传统9m模数布置，某项目案列按12m模数优化柱网后，结构截面变化不大，但能更好满足建筑使用功能需求。
2.2结合建筑总高度进行优化
在某超高层中，通过对比分析钢骨砼柱—砼梁与钢管砼柱—钢梁，钢梁组合楼盖可有效降低梁柱截面，满足建筑使用净高要求，且中庭洞口各层交错布置，采用钢梁组合楼盖解决了传统支模难题；可有效控制塔楼标准层室内梁高，内部净高高出150～200mm；绝大部分构件都在工厂加工完成，最大化地提高建筑产品工业化水平，大大减少施工现场建筑垃圾；施工工期大大缩短。
2.3结合建筑荷载进行优化
越来越多的企业在项目建设过程中承受着巨额成本的压力,地下室优化的必要性不容忽视。在满足安全和建筑功能、效果的前提下，充分考虑覆土、消防车、人防等荷载，再进行平面布置，并进行多方案比选，项目实例表明，在常规8.5m×8.5m柱网情况下，荷载越大，采用大板结构，建筑物含钢量最低，最经济。在结构优化过程中应多方面考虑，对建筑安全、美观、经济等全面比较，以实现项目效益最大化。
2.4剪力墙结构优化理论在实际工程中运用
（1）在进行结构计算时，应通过软件分析，满足最大层间位移、周期比、位移比、轴压比等各项指标确要求。（2）通过适当的缩减剪力墙的长度，减轻自重，增加高层建筑内部使用空间。（3）剪力墙的肢截面控制，在具体的控制中，需要保障肢截面以简单、规则为基准，具体的门窗洞口，同样需要设计整齐成列，并形成明确的墙肢与连梁，进而使得应力可以的合理的分布，提升高层建筑的整体安全性和稳定性。（4）剪力墙过长的部分，采用的开设洞口的方式，完成对剪力墙的均分，再由的弱连梁对他们进行连接，避免剪力墙出现的脆性剪切破坏，影响高层建筑的整体质量和安全。（5）剪力墙应自上而下的连续性布置，减少高层建筑出现刚度突变的情况，保障剪力墙的连续性。设计过程中适当对剪力墙的厚度和混凝土强度进行调整，满足轴压比的要求。（6）对窗口梁和阳台梁等截面进行调整，完成对结构刚度及位移的微整，是结构布置更合理。针对高层建筑的结构选型设计的基本情况，可完成高层建筑的结构优化，从而使得高层建筑的空间效果、结构性能和高层建筑的整体综合效益等均可得到改善，在保障高层建筑基本功能的基础上，提升高层建筑的稳定性和安全性。
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1．2积极重视轴向变形问题
由于高层建筑物是在竖直方向较大，因此其所承受的竖向载荷也较大，这难免会对连续梁弯矩带来巨大负担，容易造成柱中轴向变形类似问题，可能引发跨中正弯矩与端支座负弯矩值上升，同时，也可能对侧移、构建剪力等带来不良危害，引发诸多结构不安全的问题，特别是预计的下料长度要参照轴向变形的数值范围来科学加以计算、变化和调整。
1．3科学设计水平力
对于高度较高、楼层数较多的高层建筑，必须将水平力设计纳入特殊考虑范围，虽然这类建筑的竖向载荷力与结构密切相关，然而，水平载荷的影响却也是不可忽视的，甚至可以说是这种影响是决定性的，这是因为水平载荷能够对结构带来某种倾覆力矩与轴向力，而且相对已经确定下来、静态的竖向载荷，水平载荷则会根据建筑物结构的变化而变化，可见水平力设计的重要性。
2高层建筑结构设计问题与对策
2．1不合理增设短肢剪力墙
一些高层建筑物结构设计中增设了短肢剪力墙，从多年的高层建筑建设工作来看，此类剪力墙的设置对建筑结构的牢固度、稳定性以及抗震能力产生不利作用，因此，井盖尽量减少对这种墙体的使用，只有这样才能有效提升高层建筑结构质量。
2．2不科学的嵌固端设置
一般来说，现代高层建筑都设有多层地下室以及人防，而且通常习惯将嵌固端修筑在地下室，以及人防顶板地区，然而，这样的设计实质上并不完全稳妥，相关设计工作者必须细致深入地分析嵌固端位置布局欲将引发的诸多问题，容易造成的不良影响等等，而且要重点思考嵌固端的楼板设计等重要方面，重点综合、精细、全方位地分析嵌固端上下层的刚度比例，而且要将嵌固端的方位布局纳入高层建筑计算运算工作中，特别引起注意的是，嵌固端的布局需要同抗震缝隙保持和谐，注重二者之间的平衡。
2．3建筑结构超高问题
高层建筑在建设施工过程中容易出现高度超标的问题，凡是超过规定科学标准的高层建筑，无论在结构稳定性、建筑安全度，还是抵御自然灾害能力方面都会受到负面影响，一些建筑施工企业无视高层建筑超高问题，对高层建筑实行无限度增高，面对这一问题，相关部门必须出台一套科学的法规制度，科学规范高层建筑的高度，当前的高层建筑高度从起初的A级上升到了B级，而且对应的高层建筑的设计模式也得到了发展和更新，当前的高层建筑高度设计必须严格依照国家相关法律法规规定进行科学控制，同时也要将其抗震性能、防火性能等纳入考虑范围。
2．4不科学的高层建筑结构设计
高层建筑物由于具有特殊的性质和功能，要重点加强对其结构设计，然而，客观现实条件下，很多高层建筑设计者不是专业水平不合格，就是不了解相关的技术法规规定，在设计过程中没能将高层建筑物的抗震性、安全度、牢固度等纳入结构设计考虑范围，一些不负责任的设计人员甚至盲目听从业主的指导，无视技术规定胡乱设计建筑结构，这样无疑会影响高层建筑的安全度与稳定性。对于高层建筑结构布置与设计不科学这一严重问题，必须有效把握、积极控制、全面加强，因为只有打造出科学、合理的结构设计，才能从整体上维护高层建筑的建设质量，在实际的布置与设计过程中，要重点从建筑物抗侧力、平面大小、结构质量、抗震能力等方面出发，进行优化布置与设计，从而全面维护高层建筑的设计水平，提高其安全度与稳定性。
3高层建筑结构科学设计的有效途径
3．1优选计算简图
计算简图是高层建筑结构设计的数据依据，必须注重对计算简图的科学选择与运用，从而确保建筑结构设计朝着安全、合理方向发展，要想确保计算简图的选择科学、合理，就必须采用科学的构造方法，确保计算的精准、真实、客观，要确保计算简图被控制在合理范围内。
3．2做好基础设计工作
必须严格根据高层建筑所在地的地质状况来科学优选基础设计，必须加强对高层建筑上端结构特点、荷载分布等加以分析，也要顾及周围建筑物的分布、布局特点进行实地考察与分析，在做出综合、全面、细致的分析后，最终优选出最合适的基础设计方案，这其中要明确的重点项目为:要从地基的承受力、承重潜能等方面出发，确保地基这些方面的能力得到彻底发挥，而且也要做好地基变形的检查、测算。
3．3做好结构方案的选择
结构方案的选择与使用直接关系到建筑物的结构质量，一个科学的结构方案具有以下方面特征:第一，能够达到高层建筑设计的结构形式、结构体系的规定标准;第二，方案的经济性、科学性、能够以最小的成本收获最优设计方案，能够明确各部分的受力情况，各部分之间力量传递相对简明，只有这样才能达到科学的设计标准。要确保在同一个结构中，使用同样的结构系统。
篇13
地下车库采用框架剪力墙结构，局部增加的剪力墙，主要有两个作用:一是为了使得地下1层与地上1层的剪切刚度比大于2，满足正负零作为地上单体嵌固端的要求，二是为了更好地保证室内外高差处水平力的传递。商业楼室内及室外相关范围内，正负零零层采用梁板式结构，板厚180～250，双层双向配筋，且配筋率不小于0.25%。
三上部结构设计
(1)超限情况的判定
根据“住房和城乡建设部关于印发《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的通知(建质〔2010〕109号)”，对商业楼的超限情况判定如下:①商业楼结构高度29.2m，采用现浇钢筋混凝土框架结构，属于A级高度高层建筑，高度不超限。②商业楼3层以上竖向构件缩进大于25%，属尺寸突变(立面收进);③商业楼地上楼层存在多处楼板有效宽度小于50%，开洞面积大于30%的情况;④商业楼3层和4层之间质心相差达18m，大于相应边长的15%，同时，考虑偏心扭转位移比大于1.2，小于1.4。综合以上分析，商业楼属于超限高层建筑。
(2)上部结构计算分析
在小震作用下，全部结构处于弹性状态，构件承载力和变形应该满足规范的相关要求。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2010第5.1.12条的要求，本工程采用SATWE与PMSAP两种不同分析软件分别进行了整体内力及位移计算，两种软件的计算结果基本一致，结构体系满足承载力、稳定性和正常使用的要求。楼层最大位层间移角小于1/550，满足JGJ3－2010第3.7.3的要求;在刚性楼板假定下，虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值均小于1.4。根据建筑抗震设计规范GB50011－2010第5.1.2条，对不规则建筑应采用时程分析进行多遇地震下的补充计算。本工程所选的三条波为TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035，每条时程曲线计算得到的结构底部剪力均大于CQC法的65%，三组时程曲线计算得到的底部剪力平均值大于CQC法计算得到的底部剪力的80%，故所选三条波满足规范要求。时程分析的结果表明，结构体系无明显薄弱层，时程分析法包络值较CQC法计算结果小，故结构的小震弹性设计由CQC法计算结果控制。根据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3－2010第5.1.13条的要求，对商业楼采用弹塑性静力分析方法进行了补充计算。两个方向罕遇地震下性能点最大层间位移角均小于1/50，小于规范弹塑性位移角限值，因此宏观上商业楼所用结构体系能保证大震不倒的设计要求。在通过二阶段设计实现三个水准的基本设防目标以外，针对本工程的具体情况，提出了以下抗震性能化目标:①设防地震作用下，中庭连廊等薄弱处楼板内双层双向钢筋不屈服;②设防地震作用下，悬挑梁根部框架柱及大跨梁两端相连框架柱斜截面抗剪按弹性设计，正截面抗弯按不屈服设计;PMSAP楼板应力分析结果表明，中庭连廊根部、平面凹口阴角位置一般为应力集地区域，在多遇地震作用下，楼板主拉应力不大于混凝土抗拉强度标准值，楼板不会开裂，在设防地震作用下，应力集中位置楼板主拉应力略大于混凝土抗拉强度标准值，但适当加大楼板配筋，即可满足楼板内钢筋不屈服。在设防地震作用下，利用SATWE进行弹性设计和不屈服设计，分别校核悬挑梁根部框架柱及大跨梁两端相连框架柱的箍筋和纵筋，并与多遇地震计算结果一起进行包络设计。计算结果表明，配筋值均在合理范围，配筋切实可行。通过以上性能化设计措施，在对结构的经济性影响较小的情况下，提高了结构的抗震性能，增加了建筑的安全性。
(3)上部结构设计
针对偏心布置和扭转不规则，设计时，尽量使结构抗侧力构件在平面布置中对称均匀布置，避免刚度中心与质量中心之间存在过大的偏离;加强构件的刚度，增强结构的抗扭性能。计算时，考虑偶然偏心的影响，设计时适当加强受扭转影响较大部位构件的强度、延性及配筋构造。通过调整结构布置，将考虑偶然偏心下的最大位移比严格控制在1.4以下，第一扭转周期和第一平动周期比严格控制在0.9以下。针对立面收进带来的扭转不利影响而采取的抗震措施详第(1)条。构造上，对收进楼层(4层)加厚至140mm且双层双向加强配筋，配筋率不小于0.25%，但为减小大跨部分楼板自重，室内大跨度区域楼板厚120mm，屋面大跨度区域楼板厚130mm，收进部位上下层楼板(3层和5层)厚度不小于120mm，并双层双向加强配筋。根据《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3－2010》的相关规定，体型收进部位上、下各两层塔楼周边竖向结构构件的抗震等级提高一级，框架柱在此范围内箍筋全高加密，提高纵筋配筋率;收进部位以下两层结构周边竖向构件配筋加强。针对因开洞形成楼板不连续情况，整体计算时按实际开洞情况建模，并将以上楼层定义为弹性膜，以考虑楼板不连续对结构的影响;同时，构造加厚连廊等薄弱区域楼板至130mm厚，并双层双向配筋，配筋率不小于0.25%。
