本站原创摘 要：文章结合笔者多年的工作经验,从高层建筑结构设计重点的角度出发,主要阐述了高层建筑的重要性,总结出高层建筑概念设计的原则,在此基础上,提出了高层建筑中结构体系的选择,旨在为建筑结构设计人员参考与借鉴.
关 键 词：高层建筑；结构设计；重要性；原则；体系选择
引言
近年来,随着我国城市经济的不断发展,高层建筑的建设数量不断增多,结构形式越来越复杂,很多新型的设计方案以迅猛的速度呈现在城市的建设之中,在高层建筑结构设计中既要适应市场需求,又要满足规范要求,还要进行必要的抗震设计,高层建筑结构设计也越来越成为设计研究的重点工作,在这种形式下,高层建筑结构的设计变得极其重要.本文通过笔者的工作实践,主要论述了高层建筑结构设计的重点问题.
1高层建筑结构设计的重要性
（1）高层建筑结构的设计和低层结构设计比较,结构专业在各个专业中占有的地位更重要,由于对结构体系选择的不同,直接关系到建筑平面的布局,立面的体型,楼层的高度,机电管道的设置,施工技术的要求,施工工期的长短和投资造价的高低都要认真的考虑其中.
（2）高层建筑的结构设计中对于水平力的设计是重要的组成部分,在低层建筑的设计中,水平力的影响比较小,常常以抵抗竖向的荷载为主,侧向的位移比较小,通常可以忽略不计,在高层建筑结构的设计中,随着高度的增加,风荷载和地震产生的内力和位移也迅速增大,所以我们在高层建筑结构设计中必须重视对水平力的设计.
（3）在高层建筑结构的设计中,要求高层建筑结构的整体设计必须要有足够的承载力和抵抗侧向力的刚度,将结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规定的范围内.因此,在具体的高层建筑结构项目设计时,高层建筑所需的侧向刚度由位移控制并体现,侧向刚度和建筑物的承载力必须按照标准严格的要求,确保高层建筑物的安全.
（4）在设计的过程中,要注意减少建筑物的自重,从地基承载力和桩基承载力来考虑,如果在同样的条件下,减轻房屋的自重就意味着减少基础的造价和处理措施；或者可以增加建筑的层数,这在实际建筑中更具有经济效益,另外,抵抗地震的能力和建筑的质量是成正比的,地震对建筑物作用力的大小与建筑物的质量成正比,减轻房屋的自重是提高结构抗震能力的有效方法,所以在高层建筑中,应优先选择高强度的建筑材料.
（5）在高层建筑的结构设计中必须做好抗风的设计工作,保证高层建筑有足够的承载力和足够的刚度,严格控制好在风荷载下的位移值,保证在恶劣条件下也有良好的居住和工作环境,维护结构和装饰的构建也必须有足够的承载力,并且要与主体结构可靠的连接,保证整个结构的安全系数最高.
（6）对于有抗震设防的高层建筑,建筑工程地质的选择和处理是关键,在进行建筑结构设计之前,首先要对地质情况进行严格的勘察,详细摸清地质情况,我们尽力选择开阔平坦的地带,场地的好坏对于抗震也起着不可低估的作用,所以我们在建筑结构设计之前就要尽量选择对抗震有利的地段进行建筑,；对于不良地质,进行相应的地基处理,并选取可靠的基础形式,是保证建筑结构安全的必要前提.
（7）下部结构的承载力和刚度要与上部结构的承载力和刚度相适应.考虑地基基础的受弯承载力增大时,对于上部结构与基础连接部位、相临基础及承当上部结构嵌固端的地下室结构,应考虑弯矩增大的作用.
2高层建筑概念设计的原则
（1）以承载力、刚度、延性为主导目标,实行多道防线刚柔结合的结构设计形式,也就是高层建筑必须要有一定的承载力和必须的刚度来抵御风的荷载和小型的地震,随着第一道防线被破坏,结构变柔后仍然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.
（2）在对结构进行计算机的分析计算时,应该应用最简单、直接、最清楚的计算方法,将结构的受力与传力的设计一目了然,既简单、明确又直接.最好避免出现以抗扭为主导的传力构件.
（3）尽可能使结构平面布置的正交抗侧力刚度中心和建筑物表面力作用中心或质量重心靠近或重合,以避免或减小在风荷载或地震作用下产生的扭转现象.
（4）建筑物竖向布置的抗侧力刚度构件也必须均匀、连续,避免出现薄弱层和上下层间的剪切刚度、弯曲刚度的突变,以保证高层建筑物得安全.
（5）一定要重视上部结构与其支撑结构整体共同作用的影响,也就是传力与受力结构两者之间的共同作用时对结构产生的影响；比如,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一地下室一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.
3高层建筑中结构体系的选择
高层建筑的结构设计也就是在各种荷载之下,选择最优化的设计,以便最好的承受各种的荷载,在这个过程中,我们必须要对建筑的结构形式进行综合的考虑,如按建筑的材料区分主要有钢筋混凝土结构、钢结构、混凝土和钢的混合结构；按建筑的结构形式区分主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构、筒中筒结构等.对于结构的选型来说,没有普遍使用的标准,随着建筑的环境,功能要求有所改变,每一项的选择都要优胜劣汰,需要工程师仔细的斟酌,选择最好的设计方案.如今：在结构的竖向平面内增加斜向支撑,形成组合框架式结构的做法,已在工程界广泛采用,并被认为是增加高层结构抗侧移刚度的最有效和经济的方法.
（1）剪力墙的结构体系
剪力墙一般是现在高层建筑中最常用的设计结构体系.剪力墙的结构体系,是以一系列的剪力墙纵横相交,既可以做承重的结构又可以做分间隔墙,一举两得,并且由于墙体的交错,所以比框架结构的刚度要大得多,这是在高层建筑中抵抗风荷载和地震的有力的条件.采用剪力墙的结构可以减少非承受墙的数量,室内没有外漏的梁柱,用户喜欢；同时,这种设计也有自己的缺点,就是剪力墙组成很多小的房间,对建筑的整体的布局设计受到很多限制.
（2）框架轻体墙结构和框架剪力墙混合的结构.
这种设计的优点是降低高层住宅的自重,还可以使内部空间的设计有很大的自主性和灵活性,在国内被广泛采用.由于框架体系的刚度不大,建筑越高,这种设计的弱点就越会暴露：抗高空的风荷载和抵抗地震的能力比较弱.对于这种特点,可以在框架结构的体系中选择适当的位置增加剪力墙,以弥补框架结构的不足,但框架结构的框架柱往往暴漏在室内外,影响了整个建筑的美观,用户也不是很喜欢,如果采用异行的框架柱,结构的设计和计算又比较复杂.
（3）筒形结构的设计
超过30层以上的高层建筑受到较大的 ;侧力,为一般结构体系所不能承受,而筒形结构的刚度较大,设有井筒,设置的柱子形成筒状柱网,核心井筒与周围框架共同工作,形成抗侧力极强的结构体系.核心井筒可作为电梯间、楼梯间、设备管道间使用.井筒与四周钢筋混凝土柱网之间有横梁或板联系.全部的内隔墙为轻质墙,外墙为保温的围护墙.内外筒之间可以自由分隔,十分灵活.
（4）其他的结构体系
在经济快速发展的今天,高层建筑的结构发展也是日新月异.很多新的结构体系不断出现,对于我们结构设计师是一项前所未有的挑战,如：筒中筒结构的发展,或者束状筒的组合,外筒架交错,以中心井筒悬挂式结构以及很高的支架梁的体系等,这些新的结构体系给人们提供了更优美、更舒服的居住生活的环境.
4结语
总之,随着城市经济的快速发展,人们对高层建筑的使用提出了更高的要求,结构设计师们也有了更高的目标.对于掌控高层建筑安全前线的结构工程师,我们思想上必须与时俱进、开拓创新,必须善于总结经验,在实践中推广和运用概念设计的思想,不断提高建筑结构设计的水平.我们相信,越来越多优秀的工程师会投入到高层建筑结构设计当中来,利用自己的专业能力,提高高层建筑结构设计的质量,引领高层建筑结构思维的跨越.