高层建筑结构设计要点范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑结构设计要点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】高层；建筑；结构；设计； 要点

但是就目前来说，在其结构设计中还具有一定的问题。下面本文分析高层建筑结构设计中存在的问题和对策，并探讨其改进措施。

1 高层建筑结构设计中存在的问题

1.1 高层建筑结构设计不合理，没有处理好高层建筑结构的均衡关系

在目前一些高层建筑结构设计中，过分地追求美观度和个性化，从而忽略了其设计的科学性和合理性。同时高层建筑的结构设计是多种多样的，框架结构体系、剪力墙结构体系、框架剪力墙结构体系、筒体结构体系等等，在选择过程中存在一定的不合理性。另外在高层建筑的整体结构设计中，要注重考虑水平载荷中的风荷载以及地震作用，做好抗震设防系统，以能够提高建筑安全性，但是在实际建筑结构设计中，还存在对这些问题不注重问题，考虑不全面问题，从而导致高层建筑存在一定的安全隐患。一个造型完美的高层建筑必须很好地均衡主体、裙房和顶部的尺度关系。高层建筑是城市形态的关键因素和重要景点，因此要规划好城市的结构中高层建筑的位置，以及高层建筑与城市街道的关系，保证高层建筑不能对街道行人和正常活动造成影响，也不能造成视觉上的影响。目前高层建筑在这一方面还具有一定的薄弱性，没有处理好高层建筑结构的均衡关系。

1.2 高层建筑结构设计对其受力情况和水平荷载的考虑不够完善

在高层建筑结构设计中，其高度不同，那么其受力情况也就不同，其水平荷载跟竖向荷载共同作用，是对高层建筑整体设计效果进行控制的主要因素。但是随着建筑高度的不断增加，其侧向位移增加的速度也越来越快，底部弯矩也随之加大，其侧向变形过度会导致其结构在横向荷载下，附加应力明显增加，从而引起了填充墙裂缝的出现；导致电梯轨道以及装修等服务设施，出现变形或者裂缝问题，严重危及了高层建筑结构的正常使用和耐久性。

2 高层建筑结构设计要点

2.1 高层建筑基础设计中注意事项

在高层楼宇根基策划中要关注的情况划分为三类：第一类，高层楼宇根基一定要持久耐用，由于高层楼宇根基在地下部分，地下水分含量高，根基大多处在比较潮湿的环境中，因此建筑高层楼宇的根基一定要使用持久耐用的材料，如增加根基中钢筋混凝土的钢筋结构；第二类，高层楼宇的根基要足够厚实，才能够确保承担住上层构造传递下来的重量，同时匀称的传递到高层楼宇的根基中；第三类，高层楼宇根基计划一定要进行整体的考虑，不能只想到建筑楼宇自身的高度以及对附近建筑物的作用，还要想到高层楼宇在承受冲击之后是不是形状能够不改变，符合科学、经济的建筑环境。

2.2 高层楼宇构造策划中的共振情况

共振形成的环境是，高层楼宇的自震时间以及出现地震位置的特性一致抑或相当，因此能够使用具有目的性的预测楼宇出现地震时的特点情况，之后加强高层楼宇的自震时间和楼宇所建筑地区地震特点之间的距离，来防止形成共振的可能性。

2.3 高层楼宇构造策划中的水平挪动情况

高层楼宇构造策划中水平挪动不能仅以达到高层楼宇建筑标准为基础，还要结合所建位置的地震周期等情况。如在高层楼宇构造低于地震策划时，因为抗震情况和构造刚度有关，是正比的关系，所以策划的构造刚度小，不过出现的挪动在允许的范畴内，构造周期长，抗震力不大，因此这种构造策划是不科学的。

2.4 选取适宜的设计简图

设计简图一定要确保有相关的高层楼宇结构技术，并且有对高层楼宇构造的设计方式，设计简图如果选取的不适合甚至对高层楼宇构造的安全产生不良影响，所以保证高层建筑构造稳定的关键是选取适宜的设计简图。还要留意的是设计简图存在错误是很正常的，不过差错一定要在高层施工构造策划准许的范畴内。

2.5 选取科学实用的构造方法

科学的高层楼宇策划一定凭借经济实用的构造方法，也就是说在高层楼宇构造策划中要选取实际可行的构造系统以及构造方式。针对构造系统，在同一个构造单位中最好不要使用不一样的构造系统结合在一起运用，构造系统一定要简单便利，受力确定。在对高层楼宇构造策划程序中，要全面的对各种会存在影响的要素进行解析，和有关部门商定，之后敲定详细的最科学的高层楼宇构造策划方案。高层建筑中，由于竖向负荷较大的原因，可能会引起在柱中较大程度上的变形，从而对连续梁、弯矩产生比较大的影响，该影响包括两个方面：一方面是，会增大端支座负弯矩的数值或者是增大跨中正弯矩的数值，另一方面是，减小连续梁中间支座的负弯矩值。

2.6 准确解析、核实设计结果

在高层楼宇构造策划程序中大多使用电脑，不过因为现在市场中存在的电脑软件类型繁多，不一样的电脑程序设计的结果也是不一样的，因此这就需要高层楼宇构造设计工作者要全面熟悉电脑的程序所适合使用的范畴，避免在借助电脑设计的过程中，因为程序自身的不足，软件中的设计方式不适合构造的实际设计状况因为电脑程序对项目施工构造策划产生不良影响。还有，要避免电脑协助设计构造策划中操作者的失误，在输入资料时一定要严谨仔细，并且操作者在后续作业中，对资料也要严格的进行审核，科学解析，做出最正确的判定。高层建筑和低层建筑的区别之一就是：在建筑结构方面，高层建筑的结构较柔和，同时也就保障在地震作用下高层建筑的变形更大。为了避免高层建筑在遭受较大冲击后，在进入高层建筑塑性变形阶段的前提下，高层建筑仍可以具有较强的变形能力，也就是避免高层建筑的倒塌，需要在高层建筑结构设计时采取恰当合理的措施，达到保障高层建筑结构具有应对较大冲击的延性。

2.7 高层建筑结构设计时尽量减轻自重

在同样的地基情况下，减轻自重更有利于加大楼层的高度，同时可以获得更高的经济效益。减轻自重在一定程度上可以减少地震的破坏性，是提高结构抗震能力的有效办法。如果高层建筑的质量很大，作用在结构上的地震剪力大，而且高层建筑重心高地震造成的倾覆力矩大，破坏性也就越强。因此，在高层建筑房屋中，结构构件在保证高强度材料的条件下，各种非结构构件和围护墙体都应当采用轻质材料以减轻房屋自重。这样有利于减小结构刚度和地震破坏强度，节省材料，降低成本，充分利用有限的土地面积创造更大的建筑面积。

2.8 使结构具有足够的抵抗侧向力和刚度的能力

高层建筑结构设计中，不仅要求整体结构能够承受足够的垂直负荷，而且必须使结构具有足够的抵抗侧向力和刚度的能力，不至于因受到侧向力时而发生超出允许范围的侧向偏移。如果侧向位移太大，会使楼层重心偏移，造成居民的惊慌，影响楼层内居民的正常学习、工作和休息。甚至还会是家居的墙体出现倾斜，装饰脱落或出现裂纹，整个楼层里的水气管道、电梯发生异常，框架结构破坏等。

3 结语

随着社会技术的不断发展和进步，高层建筑的设计理念和设计技术也在不断地更新，对其设计风格也进行了积极的探索和改变，这都将推动现代高层建筑的迅速发展。高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作，是建造建筑物的基础工，结构设计的优劣对建筑物的安全性、经济性、实用性有着重要的意义。因此工程技术人员要结合专业知识、施工技术要求、地质情况、开发商设计要求等，合理设计建筑物高度和建筑结构。

参考文献：

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【关键词】 高层建筑；结构设计；要点

引 文：当今社会，随着人们对居住空间的要求越来越高，同时对住宅的布局以及装饰也越来越高，使得目前的建筑形式向多元化发展，并且随着高层建筑的大量出现，满足了人们对居住大空间的要求，同时也使得城市用地紧张的情况得以解决，但是，随之而来的问题也出现了，因为高层建筑本身的特点决定着建筑结构的特殊性，比如结构复杂，建筑施工的工作量很大，施工的周期较长等，所以，如果在结构设计方面发生问题，不但会使得经济造成巨大的损失，而且也会危及人们的生命以及财产的安全，因此，我们要对高层建筑结构设计要点严格把握，并且对工程施工的各种相关因素全面考虑，详细的分析及把握影响建筑质量的潜在问题，从而采取有效的方法及措施进行防治。

1.高层建筑结构体系

1.1高层建筑的剪力墙体系。

在高层建筑中设计中结构体系中，其重要组成部分就是剪力墙，在高层建筑承受风荷载或高层建筑承受地震方面，剪力墙有着积极性的作用。因为其不仅对结构中水平构件所产生的竖向荷载能够承担，而且对外部因素所引起的振动作用也能够承担。

1.2高层建筑的框架―剪力墙体系。

高层建筑中常见的结构体系就是框架―剪力墙体系，垂直荷载的力量是框架所能承受的，而剪力墙所承受的则是水平剪力。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。

1.3高层建筑的筒体体系。

高层建筑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。

2.高层建筑结构设计要点分析

2.1选择合理的结构方案。

高层建筑的结构设计不仅要具有较高的经济性，更要满足使用性及合理性，因此在进行高层建筑结构设计时，首先就要选取一种既可行又满足较好经济性的结构形式及体系。其中要注意如下问题：首先在同一结构单元中，最好不要混合使用不同的结构体系，同时还要综合考虑使用要求、地理环境及施工条件等实际情况，还要协调好建筑电气及水暖等配套设施的设计，从而选择最优的建筑结构体系。

2.2选择合适的基础方案。

综合考虑高层建筑物的上层结构类型和地基的承受能力，对建筑物的结构设计。尽量充分利用地基的承受强度，建筑合理的高度，必要时要求进行地基变形的检验。根据当地的地质调查结果，对高层建筑结构基础设计。建筑设计人员在进行建筑地基基础设计的时候，必须要根据当地的设计规范标准，由于我国各个地方都会有自己地区规划制定的《地基基础设计规范》 ，各个地区制定的规范对建筑结构设计师在设计时有着非常重要的帮助。

2.3选用适当的计算方法及简图。

在高层建筑结构设计中，要注重相关计算方式的选择，从而保证强度等计算结果能够满足真实情况，从而更好的为结构设计提供依据。此外，由于建筑结构设计是在结构计算的基础上开展的，一旦计算方式不准确，导致计算结果有误，就会严重影响高层建筑的结构设计质量，更可能造成安全事故的发知，并带来巨大的损失，因此在高层建筑结构设计中，要注意相关计算方法的选择及计算简图的选取。同时，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。

2.4正确分析计算结果。

计算机技术是在结构设计中普遍采用的技术，但是随着目前软件种类繁多，软件的不同往往也会导致计算结果的。所以，设计师要对程序的适用范围以及条件进行全面的了解才可。设计师在拿到计算结果时一定要对其认真分析，并且慎重的校核的原因是计算机在辅助设计时常常会因为结构实际情况与程序不相符合，或人工输入有误，或软件本身有缺陷从而导致计算结果错误，这就需要设计师以此做出合理判断。

2.5采取相应的构造措施。

“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则”是在进行高层建筑结构设计时需要牢记的，并且一定要注意构件的延性性能；对薄弱部位加强；对钢筋的锚固长度也要注意，更要注意的就是钢筋的执行段锚固长度；同时对温度应力的影响力等也要考虑。

2.6高层建筑结构抗震设计。

由于高层建筑的楼层数较高，特别是某些超高层建筑，如果遇到如地震等灾害时，其抗震能力得不到有效的保证，就使其变形及破坏力都会远远的大于其它类型的建筑，因此要综合多方面因素，全面的提升高层建筑的抗震能力。

首先要注重地基的选择及设计，高层建筑最好应建筑在土地较硬的地区，并远离河岸，同时还要注意，不要在断层或地陷等较易发生地震的地区建造，如果地基选择不合理很可能影响到其抗震能力。其交，在设计阶段还要注重建筑材料的选取，将钢筋与混凝土结合在一起的建筑形式主要是利用钢筋与混凝土具有相似的膨胀系数，在任务环境下都不会产生过大的应力，同时这两者之间的粘结性很好，特别是将钢筋表面预置肋条或在钢筋的端部弯起弯钩，可大大的提高钢筋与混凝土之间的拉力，可以更好的提高建筑的强度及抵抗外力的能力，从而更好的满足人们的使用要求。而在高层建筑的设计施工中会在框架结构中融入一定的剪力墙结构，从而更好的实现不同建筑的功能及相应的强度要求。

3.结束语

综上所述，我国城市化建设速度的不断加快，使得提高城市土地利用率的相关问题越来越被社会所重视，与此同时，各种形式的高层建筑拔地而起，从而为缓解了城市居民住房紧张问题，但是由于高层建筑本身的结构特点，决定着其相应的结构设计必须满足一定的强度及使用要求，这对建筑设计师来说是一项艰巨的任务。要想保证高层建筑施工质量，首先在结构设计阶段就要保证其设计方案完全符合国家的相关标准，并结合其实际用途，紧抓设计要点，并对较易发生的潜在问题的设计进行及时排除，确保施工方案得以顺利的展开，从而保证整体高层建筑的施工质量，为人们的正常使用提供较高质量的保障。

参考文献

[1]吉柏锋，瞿伟廉.下击暴流作用下高层建筑物表面风压分布特性[J].华中科技大学学报（自然科学版），2012（9）.

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[4] 罗国露. 浅谈高层建筑结构转换层施工技术[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）. 2011（08）

[5] 雷宏刚. 我国高层建筑钢结构国产化的技术经济分析[J]. 太原理工大学学报. 1996（01）

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【关键词】：建筑结构；设计；工程实例

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

在我国现代建筑科技高速发展的背景下，对于建筑结构设计提出了更为严格的要求与标准，一个优秀的结构设计方案不但要满足相关规范与技术标准的要求，而且要兼具经济性、合理性、可行性等特征

近年来，国内高层、超高层建筑工程数量不断增多，结构设计中也出现了一系列的弊端与问题，设计人员必须加强专业知识与理论的研究，在实践中不断总结和积累经验，从而才能有效促进建筑结构设计质量的全面提升。

1．现代建筑结构设计的要点分析

1.1轴向变形是必须考虑的，在高层建筑结构设计中，由于竖向荷载的数值较大，可能在柱中引起一定的轴向变形，对连续梁弯矩造成影响，导致连续梁中间支座处的负弯矩值明显减小，对于预制构件下料的长度也会产生影响，设计人员应根据轴向变形的实际计算值，合理调整下料长度。

1.2水平荷载的决定因素是不容忽视的，在现代建筑的结构设计过程中，建筑物自重、楼面使用荷载等将在竖构件中引起一定的轴力与弯矩数值，通常与建筑物高度的一次方成正比，而水平荷载对于建筑结构产生的倾覆力矩及在竖构件中引起的轴力，则是与建筑物高度的二次方成正比。因此，在建筑结构设计中，竖向荷载基本是定值，而风荷载、地震作用等水平荷载的数值则会随着建筑结构动力特性的不同，而出现较大幅度的变化，这是设计工作中必须进行周密分析与计算的。

1.3结构延性是设计工作的重要指标，相对于多层、小高层建筑而言，层数较高的建筑结构更柔一些，在相同的地震作用下变形也相对较大。为了保证高层建筑结构进入塑性变形阶段后，仍然具有较为理想的变形能力，避免建筑物倒塌，在结构设计中必须采取相应的工艺与技术措施，以保证建筑结构具有足够的延性。

1.4侧移成为设计工作的重要控制指标，与多层建筑不同，在高层建筑结构设计中侧移已经成为重要的控制指标，特别是随着建筑物高度的不断增加，相同水平荷载下建筑结构的侧移变形明显增大，所以，在水平荷载作用下的建筑结构侧移必须控制在一定的限度之内。

2．建筑结构设计工程实例

选取某高层住宅建筑工程项目为例，简要分析建筑结构设计的基本流程与注意事项。本工程位于某城市的中心繁华地段，地上20层，地下1层，建筑总高度78.3m，建筑总面积约为25万m2。本工程建筑结构的长宽比为3.8-7.4，高宽比为5.6-10.1。本工程项目所在地的地形较为平坦，表层以人工填土为主，以下部分为一般第四纪沉积土层，土层在水平与垂直方向的分布较为稳定。本建筑的结构安全等级为二级，抗震设防重要性为丙类，抗震设防烈度为9度，基本风压0.45kN/ m2。

2.1主体结构设计

本工程的主体结构采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系，其中剪力墙的抗震等级为一级，框架的抗震等级为二级。结合建筑物的实际使用功能，在建筑中部布置剪力墙，将其作为主要的抗侧力构件，并且形成筒体，在筒体周围合理设置框架柱。由于受到本工程层高与使用功能的限制，地上部分的楼层主次梁沿Y向布置，以利于减小主梁的高度，增加使用净高，层楼板厚为110mm。本工程结构的嵌固端位于地下室顶板，充分考虑其承受与传递地震作用产生水平力的问题，将板厚设定为180mm，板配筋采取双层、双向满布的形式。

2.2基础设计

根据工程项目所在地的地质勘探及地基承载力的实际计算结果，设计人员决定采用梁板式筏形基础，X向基础梁的尺寸为900×1800，Y向基础梁的尺寸为1000×2000或1800×2000。由于受到筒体内电梯基坑、集水井局部下沉的影响，有可能导致主梁难以正常贯通，筒体部位的竖向荷载也相对较大，所以，筒体四周的板厚为1.5m，其余部位的板厚为1.0m。

在本工程的基础结构计算中，采用弹性地基梁板基础软件进行计算，要特别重视各类技术资料与数据的收集和整理，以确保计算结果的真实性与可靠性。

2.3框支层结构设计

2.3.1剪力墙设计

本工程结构设计中，核心筒落地剪力墙的厚度为40cm，核心筒以外，建筑四角分别布置L型剪力墙，厚度为70-90cm之间。为了有效改善混凝土的受压性能，增大结构延性，在设计工作中合理控制墙肢轴压比，其比例应控制在0.5以内。墙体水平与竖向分布筋不但要满足基本的计算要求，而且满足最小配筋率为0.3%的限值。底部加强区域的剪力墙设计中，应按照相关规范与技术要求设置相应的约束边缘构件，其纵筋配筋率应控制在≥1.2%，体积配箍率则要控制在≥1.4%。同时，在本工程长厚比＜5的短墙计算中，按照柱输入计算进行分析与比较。

2.3.2框支柱设计

本工程框支柱的抗震等级为二级，轴压比的限值为0.6。框支柱主要截面为1300×1300或1300×2300等形式，设计工作中的相关计算结果表明，全部框支柱的受力情况较为理想，轴压比为0.41-0.52，所以，箱形转换层下的框支柱变形控制效果较为理想。在本工程框支柱的剪力设计中，设计值按照柱实配纵筋进行计算，并且乘以放大系数1.1，剪压比应控制在0.15以内。柱内纵向钢筋的配筋率应＜1.2%，体积配箍率均＜1.5%，使得柱具有较为理想的延性，以符合“强剪弱弯”的设计要求。

2.3.3箱形转换层楼板设计

在本工程的结构设计中，箱形转换层的箱体总高度为245cm，上下层板厚均为25cm。结构设计工作中，对于箱体上下层板的内力分析与计算，采用专业的ANSYS有限元软件。设计工作中的各种分析结果显示，在不同的荷载工况条件下，箱体上层板的最大压应力控制在1.2MPa以内，箱体下层板的最大拉应力应控制在2.0MPa以内。在箱形转换层楼板设计中，楼板裂缝≤0.2mm，实配双层、双向通长钢筋。

3．结束语

综上所述，在建筑结构设计工作中，必须综合考虑各种影响因素与条件，对于设计中常见的效率与质量问题要尤为重视，在设计过程中应及时引入先进的设计理念与方法，使得建筑结构设计中更多的应用新工艺、新技术、新材料，进而有效提升建筑结构设计的整体品质，有利保障工程项目建设工作的顺利进行。

【参考文献】：

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【2】王国强，菜晓强，等.浅析对建筑房屋优化结构设计实行责任制度确保落实到位【J】.中华建设，2009，(12)：53-55.

【3】马臣杰，张良平，范重.浅析优化技术在深圳京基金融中心中的应用【J】.建筑结构，2009，(04)：56-58.

【4】卢亦焱，黄银，唐红.浅谈房屋加层外框架结构方案的优化设计【J】.哈尔滨工业大学学报，2009，(04)：11-13.

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关键词：超高层；复杂高层；建筑结构；设计要点

1超高层及复杂高层建筑结构设计的要求

（1）科学分析构造。在设计超高层及复杂高层建筑结构过程中，设计人员需要对建筑的整体构造进行合理设计，严格遵循实用性与稳定性的原则，对结构设计细节加以高度重视，加固设计部分应力符合集中的部位。同时设计人员需要综合分析外界的环境因素，如风向风力、温度变化等，以免建筑物出现形变和侧移等问题，确保构造的稳定性[1]。此外，设计人员需要准确把握建筑材料的性能，尤其是材料的形变能力和延展性，以便因材料质量问题而影响建筑构造的使用性能。（2）优选结构方案。结构方案的选择是超高层及复杂高层建筑建设的前提与基础，因此设计人员需要以工程实际情况为依据，科学确定结构方案，在确保结构安全稳定的基础上，协调好建筑成本投入及结构优化之间的关系。同时构建系统科学的评价方案，在评价体系中纳入相关的评价标准，如自然因素、施工工艺、工程材料和设计要求等，然后分析和对比超高层及复杂高层建筑的结构设计方案，优选出最佳方案，保证工程的有序实施。（3）完善计算简图。在结构设计环节，计算简图的目的就是为方案的选择提供数据支撑，达到结构精细化分析的目的。由于计算简图的完善与否直接关系到结构设计的科学合理，因此在实际工作中，设计人员应体现出计算简图的全面性与直观性特征，对结构简图的绘制误差进行科学控制，以便获得关键性的内容，真实准确反映出工程的结构信息，便于工程的顺利开展。

2超高层及复杂高层建筑结构设计的要点

超高层及复杂高层建筑结构设计的要点具体表现为以下几方面：（1）注重概念设计。在超高层及复杂高层建筑的结构设计中，需要高度注重概念设计，适当提高结构的均匀性、完整性、规则性，保证结构抗侧力与竖向的传力路径相对直接与清晰；同时在设计中适当融合节能和环保的理念，构建切实可行的耗能机制，关注材料与结构的利用率，保证结构受力的完整性。（2）加强抗震设计。抗震设计保证超高层及复杂高层建筑安全性的前提与基础，要想做好抗震设计应做好如下几点：①关注抗震结构设计的方法和质量。由于地震作用方向的随机性强，对地震荷载进行准确计算后，需要从构件与结构等方面出发，科学选用抗侧力结构体系，使刚心与形心相重合，提高结构安全性能[2]。②认真考虑抗震设防烈度。抗震设防烈度是建筑结构设计的重要内容，在烈度设计中应以建筑物最大承受强度大小为主，以此增强建筑物的安全性与经济性，有效减少建设误差，保证人们的生命财产安全。③科学选择建材。抗震设计材料应具备材质均匀、高强轻质等特点，并且构件连接应有良好的延性、连续性、整体性，这样才能有效消耗地震的能力，降低地震反应，减少因地震造成的损失。④加强构件强度。为了增强超高层及复杂高层建筑结构的抗变形能力和抗震性能，可以选择强度较大的结构，如钢结构、型钢混凝土结构、混凝土结构等。（3）合理选择结构抗侧力体系。要想保证建筑的安全性，必须要对结构抗侧力体系进行科学选择，但是在选择过程中需要注意几点：①在实际设计环节，应该高度重视相关结构抗侧力构件的联系，使其形成统一和完整的整体。②如果建筑结构中涉及诸多抗侧力结构体系，则需要对其进行认真分析，科学评判其贡献程度，对其效用进行详细考察[3]。③从建筑物实际高度出发，对所学的结构体系进行确定，如建筑物高度不超过100m，框架剪力墙、框架、剪力墙为最佳体系构成；高度保持在100~200m的范围内，剪力墙和框架核心筒为最佳体系构成；盖度在200~300m的范围内，框架核心筒和和框架核心筒伸臂为最佳体系构成；高度低于600m时，衔架、斜撑、组合体、筒中筒伸臂、巨型框架为最佳体系构成。

3结束语

在超高层及复杂高层建筑结构设计过程中，需要对其设计要点进行准确掌握，从施工过程、抗震设防烈度和结构方案等方面处罚，做到科学分析构造、优选结构方案、完善计算简图，并加强抗震设计，注重概念设计，合理选择结构抗侧力体系。这样才能提高材料的利用率，保证建筑结构的稳固性和安全性，增强建筑的整体质量和使用性能，达到良好的设计效果。

参考文献

[1]吴荣德，李国方.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].住宅与房地产，2015，28：40.

[2]胡先林.试论复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].建材与装饰，2016，10：124~125.

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关键字：高层建筑；结构设计；特点；要点

前言

为了追求利益最大化，建筑企业多数选择了设计高层建筑，以便在有限的面积内设计开发出最大的可用空间，为建筑企业创造经济效益。同时，人们对高层建筑的要求也是越来越高。因此，高层建筑的结构设计不仅要满足人们的需要，还要保证其设计的科学合理及安全性。如何设计出更好的高层建筑设计成为建筑行业亟待解决的重要问题。

1、高层建筑结构设计原则

1.1 选择合理的结构方案

在高层建筑的结构设计中，要选择经济合理的结构方案，从而保证结构设计的合理和安全。在结构设计方案的选择中，要注意对材料的要求、施工环境的综合考虑，同时要考虑地震区高层建筑设计的特点，要力图遵循平面和竖向规则，规避结构方案的不适性。在结构设计方案的选择中，要与建筑施工单位和基础设施供应方进行协商，从而选择合适的高层结构设计方案，充分发挥结构设计的效用。1.2 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。

1.3 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的建筑安全隐患的发生概率。建筑结构计算是以计算简图为基础的，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和建筑设计的安全。当然，建筑实际结构与选取的计算简图之间允许存在合理的误差，但是要尽量把工程实际控制在计算简图精度要求范围内。

1.4 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的了解，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。

2、 高层建筑结构设计的特点

（1）结构延性是重要的设计指标

相对于低楼层而言，高楼层具有独特的特性，高楼层拥有更好的柔性，由此，高层楼房在遭受地震的时候更容易出现变形。所以在建造高层建筑的过程中，就要充分考虑如何保证高层建筑的延性，从而保证高层建筑进入塑性变形阶段之后仍然有较好的变形能力，防止坍塌现象的发生。由此就要在建筑结构设计阶段采取恰当的措施保证建筑结构的延性。

（2）水平载荷成为决定因素

高层建筑的设计和建造过程区别于低层建筑，不仅要考虑竖向载荷，同时要考虑水平载荷的影响。在建造高层楼房时，水平载荷的影响作用也非常重要。水平载荷之所以发挥如此重要的作用是因为在高层建筑设计中要充分考虑抗侧力，而水平载荷可以起到平衡作用。除此之外，对某高度的建筑来说，竖向载荷基本是一个定值，而作为水平载荷的风载荷和地震作用，则随着结构动力特性的不同而浮动。

（3）轴向变形不容忽视

在有外力作用的情况下，建筑结构会发生一定的位移，包括弯曲、轴向变形和剪切变形。对于低层建筑的结构，一般的结构构件轴向和剪切变形的影响相对小，由此不会涉及到轴向变形和剪切变形问题的考虑。但是高层建筑的轴力相对较大，由此产生的轴向变形就会比较显著，由此在建筑结构设计中就要把轴向变形考虑进去。

3、 高层建筑结构设计的要点

3.1 结构的超高问题

抗震规范中对建筑结构的总高度进行了严格限制，新规范中增设了B级高度，这与原来设定的A级高度在处理办法方面有很大的改变。所以在工程实践中，就要充分考虑建筑的超高问题及处理措施，在结构设计过程中要充分根据工程的实际进行抗震设计，防止建筑物结构过高导致的不安全因素。一旦在工程实际过程中忽视建筑物的超高问题，在工程后续施工过程中就会出现一系列的问题，这就会对工程工期和效益造成严重的损害。

3.2 短肢剪力墙设置问题

短肢剪力墙在规范中是这样定义的：墙肢截面高厚比为5-8的墙。实践表明，短肢剪力墙在高层建筑中的运用有更多的因素加以限制。因此，高层建筑结构设计过程中，就应当根据情况尽可能少的使用就要尽量避短肢剪力墙，从而减少由于短肢剪力墙的使用造成了不必要的麻烦，所以，在高层建筑的设计过程中，要特别注重工程的细节问题，从而提高工程建设的进度。

3.3 嵌固端的设置问题

高层建筑通常都有地下室和人防，由此嵌固端的设置位置可能在地下室顶板，也有可能在人防的顶板。在进行高层建筑结构设计的过程中，结构设计人员要特别注意嵌固端的设置问题，防止由于嵌固端设置所造成的问题。比如说嵌固端上下抗震等级的一致性问题和抗震缝设计与嵌固端位置的协调问题等等，由此可能造成结构设计的不合理，导致安全隐患的产生。

4、 结语

高层建筑是一种更为复杂的建筑模式，近年来，高层建筑发展迅速，然而建筑的结构设计效果并不理想，建筑安全问题发生的频率相对较高，由此在高层建筑结构设计过程中，建筑结构设计人员更应该根据建筑结构的特点，认真考察建筑具体实际，从而设计出合理的设计方案，保证建筑的安全性和稳定性，发挥建筑的效益，从而满足建筑使用群体的要求，同时为建筑业的更快更好发展做出贡献，使得建筑业可以有更长足的发展空间。

参考文献

[1]李红.关于高层建筑结构设计问题探析[J].民营科技，2013（3）

[2]宋金兰.浅谈高层建筑结构设计问题[J].中国新技术新产品，2012（10）

[3]张瀚.关于高层建筑结构设计问题探讨[J].中国新技术新产品，2012（23）

[4]王续晶.高层建筑结构设计问题探讨[J].价值工程，2011（9）

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关键词：带梁式转换层；截面；抗震

一、带梁式转换层的高层建筑结构

在高层建筑设计中，为满足建筑使用功能需要，在高层建筑结构的底部，当上部楼层部分竖向构件（剪力墙、框架柱）不能直接连续贯通落地时，需设置结构转换层，在结构转换层布置转换结构构件，我们称此结构为带转换层的复杂高层建筑。目前在工程中应用转换层的主要结构形式有：梁式、厚板、箱形、巨型框架等。我国高层建筑中，仅带转换层的建筑有几百栋之多。其中梁式转换层的建筑约占75%，板式转换约占12%。梁式转换层设计和施工简单，受力明确，转换梁可沿纵向或横向平行布置当需要纵、横向同时转换时，可采用双向梁的布置，一般广泛应用于底部大空间剪力墙结构体系中。但是其转换梁的跨度较大的时候，其对转换梁的截面要求也随之增大，这就引起了质量和抗侧刚度的增大。因此，其对地震的反应也会比较剧烈。

二、带梁式转换层的高层建筑结构设计要点

（一）转换梁的截面设计

转换梁截面设计方法的选择。转换梁截面设计方法的选择与其受力性能和转换层的形式相关。

当转换梁承托上部普通框架时，在转换梁常用截面尺寸范围内，转换梁的受力基本和普通梁相同，可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换梁承托上部斜杆框架时，转换梁将承受轴向拉力，此时应按偏心受拉构件进行截面设计。当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。由于此时转换梁跨中较大范围内的内力比较大，故底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时，转换梁基本上可按普通梁的截面设计方法进行配筋计算，纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。

根据圣维南原理，影响转换梁受力特征的墙体高度应和转换梁的跨度有关，转换梁跨度越大，上部墙体的高度就应取得越高。分析表明：当转换梁承托的上部墙体满跨或基本满跨时，转换梁与上部墙体之间共同工作的能力较强，此时上部墙体和转换梁的受力特征如同一倒T形深梁，转换梁为该组合深梁的受拉翼缘，跨中存在很大的轴向拉力，此时转换梁宜按倒T形深梁进行截面设计。

应力截面设计方法。对转换梁进行有限元分析得到的结果是应力及其分布规律，为能直接应用转换梁有限元法分析后的应力大小及其分布规律进行截面的配筋计算，假定：（1）不考虑混凝土的抗拉作用，所有拉力由钢筋承担；（2）钢筋达到其屈服强度设计值。（3）受压区混凝土的强度达到轴心抗压强度设计值。

（二）等效侧向刚度比的控制

高层建筑转换层的上部楼层的侧向刚度设计要低于下部楼层的侧向刚度，不然会导致下部楼层的的变形而建筑下层将会变成整个建筑的薄弱环节和薄弱层，对整个建筑项目造成巨大的负面影响，整体性将不合格。所以，为了杜绝这种现象的发生，通常要对相应建筑下层楼层的侧向刚度指数进行规定和设计。且侧向刚度不能低于建筑上层楼层的百分之七十，或符合上下三层的百分之八十的侧向刚度平均值。高层建筑侧向刚度比需要依据建筑设计中的混凝土强度、剪力墙厚度、混凝土的强度等级系数以及柱子截面尺寸等要素来确定。其下部楼层设计中的侧向刚度应依照和符合高层建筑的相应规定的限制，通过转换层为界，结构下层与上层的等效侧向刚度比例最好大约为1，当为非抗震设计时0.5则是等效侧向刚度比的最低值，而当抗震设计时最小值为0.8。具体工程设计的刚度比则需要加强概念方面的设计，依照具体及已经详细化的规范来设计底层楼层侧向的刚度比的大小和详细参数。需要控制高层建筑侧向刚度比以及层间位移角比值的大小，并对工程所需的侧向刚度的设计数值大小进行定位和评判，使工程项目设计更具合理性及精确性。

（三）带梁式转换层框支剪力墙结构抗震设计

控制转换层上下楼层刚度比、及转换层下部与上部的等效刚度。加强框支层刚度要求转换层及上、下楼层刚度基本均匀使转换层上、下结构整体抗侧刚度接近当下部刚度不够足时可以适当加大底部剪力墙的混凝土强度等级、厚度、增设剪力墙等。国家规定当底部只有1至2层框支层时要求计算的转换层下部与上部等效剪切刚度比非抗震时不应小于0.4抗震设计时不应小于0.5，当底部框支层在三层及以上时要求计算的转换层下部与上部等效剪切刚度比非抗震时不应小于0.5抗震设计时不应小于0.8。但是笔者认为设计人员不能以规范的最低要求控制转换层下部与上部等效刚度比如果接近于1最好。

转换层上部宜少采用短肢剪力墙尽量布置普通剪力墙因为短肢剪力墙的抗震等级要比普通剪力墙抗震等级高、抗震措施要求比普通剪力墙要求更严格短肢剪力墙抗侧能力也不及普通剪力墙不利于优化设计。

尽量不要采取高位转换或者更高位转换（转换层层数超过规范要求的层数时）转换层以下层数越多抗震性能越不好因为高位转换时刚度和质量都较大的转换层随之升高相当于结构重心上移、刚心上移不利于抗震优化设计。

各个构件的设计必须满足结构设计规范的各项抗震措施及抗震构造措施要求才能发挥结构的抗震性能要求。

三、带梁式转换层的高层建筑结构设计

某项目是二层地下室，上面有六个塔楼（C1，C2，C3，C4，C5，C6）。这几个塔楼全部带有转换层，针对这些转换层总结设计中应注意的问题：

（一）截面的设计。转换梁高度一般取跨度的1/3～1/6，当然也要根据框支梁托起剪力墙的大小和长短而定。该项目的梁截面大致取为800×1800，700×1400，600×1200，1000×2000，1000x2200。有一种剪力墙下需要这样设置转换梁，在建模时易采用双梁，中间用同截面的短梁连接，形成一个刚域计算。但是在画施工图时候就用一根大宽梁代替那块刚域。

（二）荷载的输入。一般按照建筑要求计算荷载，即恒载要考虑覆土重量，活荷载一般取3.5KN/m2。

（三）在特殊构件定义菜单中定义框支梁并且检查抗震等级是否需要提高一级。框支梁的调幅系数须由0.85调整为1.0。

（四）计算完后，如果有转换梁超筋，最直观的方法就是加大截面，如果层高限制不能加大尺寸，可考虑型钢混凝土梁。当有梁抗扭筋超限，除了加大截面外（尤其是宽度方向），还有一种简单的方法就是在梁里面加四个小型钢来抵抗扭矩（如图2梁大样）。但是有时候不是转换梁超筋，而是转换层上一层的剪力墙超筋，有的人认为可能是墙截面小了，就拼命加大墙截面，其实是不对的。这个时候最有效的方法就是加大转换梁的截面。

（五）带有转换层的剪力墙结构，我们发现与落地剪力墙相连的转换梁配筋较小，而此转换梁上部的剪力墙墙肢很长，受力应很大，经手算进行复核，发现电算配筋面积偏小。分析原因，是由于落地剪力墙刚度大，转换层以上各层梁与落地剪力墙相连的一端弯矩大，使传到剪力墙的轴力偏小，导致转换梁受力偏小，配筋面积偏小。这种情况，也只有将与落地剪力墙相连的转换层以上的梁端处理为铰支。因为电算未进行斜截面抗裂的验算，因此，转换梁的配筋面积可能偏小。所以，我们应对转换梁的斜截面抗裂进行手算复核。

参考文献

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关键词：高层建筑结构设计

1高层建筑结构类型及特点

1.1框架―剪力墙体系

框架与剪力墙合起来互相取长补短，既能提供较大较灵活布置的建筑空间，又具有良好的抗震性能。如果把剪力墙布置成筒体，就组成了框筒结构。筒体的承载力、抗扭能力均较单片剪力墙有较大提高，在结构上可以提高材料的利用率，在建筑布置上往往可以利用筒体作电梯间、楼梯间和竖向管道的信道。框剪结构在承受地震作用时可形成多道防线，刚度很大的剪力墙作为第二道防线，随着剪力墙的开裂，刚度退化，框架在保持结构稳定及防止结构倒塌上发挥第一道防线作用。经过合理设计，框架剪力墙结构的延性是比较好的，且优于剪力墙结构。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荷载。框架―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―剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。

1.2剪力墙体系

剪力墙结构体系是由钢筋混凝土墙体互相连接构成的承重墙结构体系，用以承受竖向荷载，抵抗水平荷载，同时亦兼作建筑物的围护和内部空间的分隔构件，其主要优点:集承重、抗风、抗震、围护与分隔于一体，经济合理地利用了结构材料，结构整体性强、抗侧刚度大，侧向变形小，在承载力方面的要求易于满足，适于建造较高的建筑;抗震性能好，具有承受强烈地震而不倒的良好性能；当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架―剪力墙体系。

1.3筒体体系

凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单筒体、筒体―框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

1980年以前，高层建筑基本上是钢筋混凝土三大常规抗侧力体系:框架结构，剪力墙结构和框架剪力墙结构，它们的共同特点是以平面框架或平面剪力墙作为基本抗侧力结构单元，多方向(纵向、横向、斜向)组成空间受力结构。80年代后，随着人们对建筑功能要求的提高，平面布置和竖向体系日益复杂，而且层数增多，高度加大，以及设防烈度提高，常规的抗侧力体系往往难满足要求，于是以空间整体受力为特征的筒体结构便得到了广泛的采用，在建和已建的100米以上的高层建筑中，采用筒体结构的占80%。最近几年，一些更新颖的结构形式已经得到应用。这些结构体系都从整体受力为特点，而且能更好地满足动能要求。如深圳香格里拉大酒店和厦门国际金融大厦均采用了巨型框架结构;同济大学图书馆和重庆中建大厦采用了悬挑结构，深圳发展中心采用了刚性水平构件，把中央核心和边柱联系起来，减少了结构的位移。

2高层建筑结构体系选型的影响因素

对于千差万别的建筑方案除了考虑美学因素以外，影响高层建筑结构选型的主要因素可以简要的归纳为：1）环境条件。主要包括建筑抗震设防烈度、建设场地类别、基本风压以及基本雪压等自然环境因素。2）建筑方案特征。主要包括方案建筑的高度和层数、高宽比、长宽比以及建筑体型。每一种结构形式都有其各自的特点以及适用性，考虑到经济的原因也就有了各自的适用高度。我国的《抗震规范》以及《高规》均给出了每一种常见建筑结构体系的适用高度。3）建筑功能要求。结构是为建筑服务的，所以结构的布置必须满足建筑功能的要求。建筑的功能基本上分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼，某种功能的建筑可能只有某几种结构形式与之相配。例如高层住宅，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，通常比较适宜采用剪力墙或框架―剪力墙结构。4）建筑材料。建筑材料对建筑的影响是非常大的，可以说是至关重要。每一次建筑高度的突破，都伴随着建筑材料的革新。在多层建筑中，水平荷载处于次要地位，结构的荷载主要是竖向荷载。由于楼层少，高度低，对材料的强度要求不高，因此结构选型比较灵活，受制约条件较少。对于大多数的高层建筑以及超高层建筑，最优考虑的结构形式还是结构自身重量小、强度高的钢结构、钢―混凝土组合结构或者劲性混凝土结构。所以，结构材料应具有轻质、高强、延性好等性质，是高层建筑结构选型的基本要素之一。

3高层建筑结构体系优化设计

1）增加抗弯结构体系的有效宽度，以调整结构的抗侧刚度。增加宽度可以直接增大抵抗力臂，从而减小抗倾覆力。从材料力学的基本知识可以知道，同样面积、抗倾覆力同结构宽度的关系不同形状，可以获得不同的其几何特征。例如:相等面积的条件下，工字形截面的截面惯性矩要大于矩形截面，而矩形截面又要大于圆形截面。根据这个原理，不难理解加大宽度以后，整个结构的抗侧刚度得到很大提高。在其它条件不变的前提下，侧移将按宽度增加的三次方的比例减小。当然，必须考虑“剪力滞后”的不利影响，结构体系中竖向构件的水平连接应具有足够的刚性，才能真正达到上述效果。

2）设计结构分体系时，应使其构件以最有效的方式相互作用。例如，采用具有有效受力状态的弦杆和斜杆的析架体系;在钢筋混凝土抗震墙内配置交叉钢筋，以增强其抗剪能力;调整构件刚度，使框架的刚度比达到最优以取得良好的受力效果。

3）增大最有效承受荷载构件的面积，充分发挥材料的自身强度，是结构工程师应该时刻考虑的问题以及应该具有的基本结构概念。例如，增大较低楼层框架柱和框架梁的截面高度或受压翼缘面积，就能够直接增大结构的抗侧刚度，有效减小侧向位移，从而改善结构的抗震性能。

4）水平作用的传递主要是依靠楼板，并且目前几乎所有的结构分析理论所采用的基本假定都是楼板水平刚度无限大。故此，每一层楼盖应该具有足够的刚度和连续性，以起到水平隔板的作用，使各抵抗外力的构件能够协同工作成为整体，而非各自独立。

5）选择合理的倒塌机制。结构之所以称之为结构，是因为它可以稳定地承受外荷载作用。例如框架结构中，塑性铰应先出现在框架梁端，而不是出现在柱端;抗震墙结构和框架―抗震墙结构中，塑性铰应先出现在连梁两端而不是出现在剪力墙或者框架柱端。

6）设置多道设防体系。目前，世界工程抗震的主要思想基本上是一致的小震不坏，中震可修，大震不倒。由于地震作用具有不确定性，防止在罕遇烈度时建筑物发生倒塌，多道抗震防线概念对于实现这一目标是有效的，从而可以保障人民生命的安全。

4结语

总之，高层建筑结构设计时，应该对建筑结构有个总体的把握，另外，结合当地的实际情况，做好概念设计，对结构设计中的难点、关键部分要着重优化设计。

参考文献：

[1] 黄家强. 浅谈建筑结构设计中的概念设计[J]. 中国科技信息, 2006,(14)

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关键词：城市；高层建筑；结构设计；要点

当前，在城市土地面积的限制下，建设高层建筑已经是保证城市土地综合利用率的最佳途径。而随着科技技术的不断发展与进步，进一步带动了建筑的高度，这也因此对高层建筑的防震防风能力等提出了更高的要求。

1.高层建筑结构设计的要点

1.1结构形式方面

当前，大部分高层建筑设计普遍以钢结构和钢筋混凝土结构为核心。其中，由于钢筋混凝土结构无需太大的造价，企业具有多样化的材料来源，实际可浇筑成诸多复杂的断面形状，能实现各类结构体系，具有明显的耐久性及防火性特点。通过科学规范的设计后，钢筋混凝土结构将充分发挥抗震性能。但任何事物有利有弊，钢筋混凝土结构也是如此，具体体现在构件断面大、自重大等不足。钢结构的优势之处在于具有较好的强度和韧性，结构断面小、自重轻，抗震性也十分明显。同时由于可将钢结构构件置于工厂中加工，所以一定程度上节约了施工工期。其不足之处主要体现在构件用钢量大、需投入较高的造价，防火性能不强，对防火涂料的需求量大，进而使得成本及施工周期进一步延长。钢结构与钢筋混凝土结构相比，钢结构是西方国家建设高层建筑时使用最多的一种结构。而我国则恰恰相反，以钢筋混凝土结构和混合结构为主要。

1.2荷载与高度方面

建筑是根据自身的高度来明确所要达到的防震防风等要求。建筑设计过程中，必须始终以建筑的安全性为立足点。和多层建筑相比，高层建筑中的水平荷载力较为突出。高层建筑具体的重量和产生的内力与建筑高度的一次方成正比，而建筑水平荷载力对结构产生的力量，与建筑高度的二次方成正比。水平荷载力主要发挥防地震及风荷载的作用，荷载力的大小程度由结构的动力性质所决定，在高层建筑设计中是不容小觑的部分。特别当发生地震灾害时，水平荷载力将对建筑产生巨大的力量，所以建筑高度越高，就对荷载力的计算提出了更为精准的要求，以提高建筑安全性。在高层建筑相关的抗震规范要求中明确提出了不得随意更改建筑结构的高度，特别在新规范要求中更为关注建筑结构的高度问题，因此我们在结构设计过程中应时刻关注着建筑超高问题，只要出现了建筑高度超出了规定高度要求，就必须立即重新设计。若实际中对该方面的事项关注度低，那么不仅会造成图纸审核不通过，而且还会降低建筑施工的安全性。

1.3结构设计人员方面

部分设计人员工作的不认真而引起的高层建筑地基和基础设计问题已经成为了当前的焦点话题。要知道，设计人员设计工作的好坏对后续设计工作能否顺利有效运行起到决定作用。同时，建筑物的地基是整个建筑的基础，与高层建筑的价值息息相关。在地基基础设计过程中，常常会出现一些漏洞问题，若不提高重视，就会给建筑工程带来无法预料的损失。

2.强化高层建筑结构设计的方法

通常而言，我们都会以设计质量与施工质量为标准对整体建筑质量进行评价。相较于施工质量，建筑设计需经历繁杂的过程。所以相关设计者肩上所担负的责任重大，而且建筑结构的设计与高层建筑物的使用安全及经济效益息息相关。然而目前依旧有部分高层建筑结构设计者工作不认真，从而导致建筑结构设计的的概念与方法难以达成一致。因此为了保证高层建筑结构设计的科学合理，应考虑以下两点：

2.1注重实用性

对于高层建筑设计人员而言，除了要了解高层建筑具有一定的审美功能外，还应关注其实用功能。实际设计时，设计人员应结合艺术手段与工程技术手段，不仅要满足客户的审美需求，还应保证建筑的整体安全性。此外，设计中还应突出建筑的持久性，使其具有坚固的结构。总之，建筑的审美意义与实用意义是紧密相连的。

2.2注重设计和施工的紧密结合

在完成高层建筑结构设计后，接下来就是投入实际施工，应按具体情况实施。在高层建筑结构设计过程中，应准确计算结构构件的承载力极限状态，并对正常使用极限状态进行验算，如在直接承载动力荷载的构件上，应做好疲劳强度验算，当结构中若干作用效应一同产生，应及时分析其可能的最不利组合。

2.3科学选取结构形式

现阶段，我国高层建筑的结构设计远不及其相关理论的发展。计算机技术的兴起虽有助于结构设计者完成部分常规的计算，使结构设计效率得到了很大的提升，但由于建筑结构存在诸多的约束因素，要想实现建筑结构的优化设计还具有一定的困难。大部分结构设计者普遍认为只要设计与建筑规范要求相一致，计算准确就行了，然而建筑结构设计方案往往会根据工程施工的变化而需要进行相应的整改。现阶段，钢结构与钢筋混凝土结构有利有弊，实际选用时，应对建筑的地理环境加以考虑，并掌握了解建筑的实际用途。随着现代社会的不断发展，进一步促进了国内钢结构的制造水平，虽然西方国家已具备了较为成熟的钢结构技术，但也有一些不足，特别在防火方面，以钢结构为主的高层建筑必须深入分析火灾会对建筑整体造成的影响。将钢结构与钢筋混凝土结构等紧密结合，从而明确更优的解决方案。

3.结论

综上所述可知，随着我国高层建筑的蓬勃发展，使得城市土地的综合利用率得到了提高，丰富了人们的活动空间，推动了城市的良好发展。但与此同时，我们还必须充分的意识到，不管技术多成熟，都不得忽视建筑设计质量。由于我国目前在建筑理论领域的研究深度还不够，所以建筑结构设计除了要在相关书本中学习外，还必须根据工程实际，不断丰富自身的实践能力。唯有如此，方可为人们提供舒适安全的生活空间，方可保证我国建筑业向更高层次上发展。

参考文献

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关键词： 高层建筑; 结构设计;常见问题

中图分类号：TU97 文献标识码： A

由于社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化，建设用地日趋紧张和城市规划的需要，使得城市建筑物不断向高层发展，同时高层建筑结构体系也变得越来越复杂，这就需要设计人员在进行高层建筑结构设计时依靠自己掌握的知识、根据具体情况来分析和解决可能遇到的各种问题。

一、高层建筑结构设计特点

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向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，以及由此在竖向构件中引起的轴力， 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 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问支座处的负弯矩值减小， 跨中正弯矩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。

3 侧移成为控制指标。与较低楼房不同， 结构侧移已成为高层建筑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。

4 结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言， 高层建筑结构更柔一些， 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。

二、根据不同类型高层建筑， 选择合理的结构体系

1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。

2结构的超高问题 在抗震规范与高规中， 对结构的总高度都有严格的限制， 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 级高度的建筑外， 增加了 b级高度的建筑， 因此， 必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为 b级高度建筑甚或超过了 b 级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。 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。

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。

三、高层建筑结构分析和计算中应注意以下问题

在结构计算与分析阶段， 如何准确， 高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理， 是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进， 因此， 结构工程师也应该相当地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。

3.1 结构选型。 3.1.1 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。 3.1.2 结构的超高问题。在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制， 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 级高度的建筑外，增加了 b 级高度的建筑， 因此， 必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为级高度建筑或超过了 b 级高度， 其设计方法和处理措施将有较大的变化。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。

3.2 地基与基础设计 在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。 由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂， 作为国家标准， 仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定， 因此， 作为建立在国家标准之下的地方标准。地方性的 “地基基础设计规范” 能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确，所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习，以 避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。

3.3 非结构构件的计算与设计。 在高层建筑中， 往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容， 尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时， 由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大， 因此， 必须严格按照新规范中增加的非结构构件的计算处理措施进行设计。

四、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。建筑结构的振动周期问题包含两方面:①合理控制结构的自振周期； ②控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。

五、侧向位移的限值 高层建筑结构的水平位移随着高度增长而迅速变大，为防止位移过大， 规范对顶点位移和层间位移都作了一定的限制。 控制顶点位移u/h的主要目的是保证建筑内人体有舒适感和防止房屋在罕遇地震时倒塌。但控制房屋在罕遇地震时倒塌与否的条件是结构极限变形能力而不是u/h限值。另外， 为使结构具有较好的防倒塌能力， 应在结构计算中考虑相关效应。控制层间位移u/h的主要目的是防止填充墙、 装饰物等非结构构件的开裂和损坏。

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关键词：高层建筑结构设计要点

近年来，我国的高层建筑可谓突飞猛进，高层建筑的建设速度、建造数量在世界建筑史上都是十分罕见的。但是2008年，随着突然袭来的汶川大地震，许多高层建筑物轰然倒下，也为高层建筑的结构设计带来新的考验。笔者根据理论知识，结合自身的实践经验，浅谈高层建筑结构设计的基本要点，以及高层建筑结构的抗震设计。

一、高层建筑结构设计特点

1．水平荷载成为结构设计的决定性因素

高层建筑自身重量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,与建筑物高度是成正比关系的；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引起的轴力，是与建筑物高度的二次方成正比；此外，对某一定高度建筑物而言，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．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。

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。

4．结构延性是高层建筑的重要设计指标

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。

二、高层建筑结构体系

按照建筑使用功能不同的要求、建筑不同的高度和拟建场地的抗震设防烈程度，依照经济、合理、安全、可靠的设计原则，高层建筑在建设时，应当选择选择相应的结构体系，一般分为下列几类：

1．框架结构体系

框架结构体系由梁、柱构件通过节点连接构成承载结构。框架结构体系可较灵活配合建筑平面布置、安排需要较大的空间。随着结构高度增加，水平作用使得框架底部梁柱构件的弯矩和剪力显著增加，从而导致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，将给建筑平面布置和空间处理带来困难，影响建筑空间正常使用，在材料用量和造价方面也趋于不合理。因此在使用层数上受限。

2．剪力墙体系

剪力墙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。其水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成。高层建筑剪力墙特点是结构层间位移随楼层增高而增加。剪力墙结构比框架结构刚度大、空间整体性好，用钢量较省，结构顶点水平位移和层间位移通常较小，能够满足抗震设计变形要求。

3．框架―剪力墙体系

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。这种结构既具有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛应用于高层办公建筑和旅馆建筑中。该体系中的框架和剪力墙共同承担水平力。由于框架和剪力墙的协同工作，受力状况和内力分布都得到了改善。

4．筒体体系

随着层数、高度增大，高层建筑结构承受的水平地震作用大大增加，框架、剪力墙以及框架―剪力墙等结构体系已显得不合理、不经济，甚至不可行。这时，可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，从而形成具有很好的抗风和抗震性能的筒体结构体系。

三、高层建筑结构的抗震设计

1．要尽量减少地震能量输入

积极采用基于位移的结构抗震设计，要求进行定量分析，使结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求。除了验算构件的承载力外，要控制结构在大震作用下的层间位移角限值或位移延性比；根据构件变形与结构位移关系，确定构件的变形值；并根据截面达到的应变大小及应变分布，确定构件的构造要求。选择坚硬的场地土建造高层建筑，可以明显减少地震能量输入减轻破坏程度。

2．应积极推广使用隔震和消能减震设计

目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件在地震时进入非弹性状态，并具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动隔震、悬吊隔震等措施，改变结构的动力特性，减少地震能量输入，减轻结构地震反应，是一种很有前途的防震措施。提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。随着社会的不断发展，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高， 地震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。

3．应设置多道抗震防线

当第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续地震的冲击，使建筑物免于倒塌。高层结构形式应采用具有联肢、多肢及壁式框架的框架剪力墙，剪力墙框架简体，筒中筒等多道抗震防线结构体系。需要强调的是设计不能陷入只凭计算的误区，若结构严重不规则，整体性差，仅按目前的结构设计计算水平，是难以保证结构的抗震、抗风性能，尤其是抗震性能。因此，要求建筑师与结构工程师共同把好初步设计这一环节。

四、结语

可以说，高层建筑本身就是一项系统工程。要搞好这项工程，必须通过了解工程对象，掌握工程特点，进而采取相应措施，保证建筑的质量与效果。随着当今社会的发展，高层建筑将成为未来建筑的主要趋势，我们建筑工作者有必要也有责任掌握更多的高层建筑的设计知识，为我国的建筑业服务。

参考文献：

[1] 容柏生，国内高层建筑结构设计的若干新进展[J] 建筑结构，2007(9)