高层建筑结构设计要点范文

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中图分类号 TU973 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0094-01

当前高层建筑结构设计工程师面临的一个首要问题就是怎样才能设计出安全、舒适、经济、美观，并能满足人们精神及物质生活要求的高层建筑。因此，对高层建筑结构设计要点的熟练掌握，是高层建筑结构设计人员的必备基本素质。笔者将多年从事高层建筑结构设计的经验做了一个总结，提出了高层建筑结构设计中一些需要注意的问题，并对高层建筑结构设计的体系作了分析，以供参考。

1 高层建筑结构设计的特点分析

1.1 水平荷载是高层建筑结构设计当中的决定因素

高层建筑所承受的楼面荷载及其自身重量于竖向构件当中的弯矩及轴力数值与高层建筑的实际高度成正比；高层建筑结构中倾覆力矩的产生与水平荷载相关，结构的轴力也由竖向构件所引起，倾覆力矩及轴力都与高层建筑本身的实际高度成正比；对于具有特定高度的建筑来说，竖向荷载在一般情况下是一个定值；而高层建筑结构中的水平荷载数值由结构动力的特性决定，随动力特性变化而变化，尤其是水平荷载当中的风荷载。

1.2 轴向变形在高层建筑结构设计当中是不可忽视的因素

如高层建筑所承受的竖向荷载值较大，可引起柱中出现轴向变形的现象，且幅度较大，从而影响连续梁的弯矩，对连续梁中部的支座处负弯矩值产生了减小作用，而对端支座的负弯矩值及跨中正的弯矩值则是产生了增大作用。较大的竖向荷载值还会影响预制构件下料的长度；在这样的情况下，就需要以轴向变形作为依据的计算值，调整下料长度。此外，竖向荷载值对构件侧移及剪力产生的影响也不可忽视，因其与构件竖向的变形相比较考虑，会产生与不安全结果不相符合的现象。

1.3 侧移是高层建筑结构设计中的控制指标

高层建筑与低矮的楼房不一样，高层建筑结构设计工作中，关键的影响因素为结构侧移；随建筑本身实际高度的增大，水平荷载之下的建筑结构侧移的变形会迅速增大。可以发现，在水平荷载的作用下，需要对结构侧移进行控制，使其保持在一定的限度之内。

1.4 结构延性为高层建筑结构设计的重要指标

高层建筑的结构要比低矮楼房的结构更柔，在地震的作用下，出现的变形幅度会更大，减少了倒塌的现象。在高层建筑的构造方面可采取相应的措施，使之进入到塑性变形的阶段后，仍具有足够延性，保持较强变形能力。

2 高层建筑结构设计体系分析

2.1 剪力墙-框架体系的设计

在高层建筑结构中的框架体系刚度及强度均不能达到要求时，常常需要在高层建筑的平面内适当的位置，建立剪力墙以代替结构中的部分框架，将剪力墙-框架结构体系应用于结构设计当中[3]。当建筑物承受来自水平方向的压力时，剪力墙及框架可以通过刚度足够强的连梁及楼板共同组成相互协同结构工作体系。在剪力墙-框架设计体系中，承受来自垂直方面荷载的主体为框架体系，水平剪力的承受主体为剪力墙；在剪力墙-框架体系中，位移曲线为弯剪型。结构侧向的刚度由于剪力墙的作用而增大，建筑在水平方向上的位移得以减小；框架所承受的水平方向上的剪力出现明显下降的趋势，竖向的内力分布变得均匀。

2.2 剪力墙结构体系的设计

剪力墙结构体系是指由平面的剪力墙结构组成的建筑主体受力结构。在剪力墙结构体系当中，全部的水平力及垂直荷载由单片的剪力墙所承受。剪力墙结构体系是一种刚性的结构，位移曲线是一种弯曲型结构。剪力墙结构体系的刚度及强度均相对较高，具有一定延性，在传力时具有直接及均匀的优点，整体性好，且抗倒塌的能力较强，不失为一种优良的建筑结构体系，其可建的高度一般大于剪力墙-框架体系。

2.3 筒体结构体系

筒体结构体系指的是以筒体作为抗侧力的构件建筑结构体系，筒体结构体系主要包括筒体-框架、单筒体、多束筒及筒中筒等其他多种形式。可将筒体分为空腹筒及实腹筒两个大类。筒体为空间受力的结构构件与三维竖向的结构单体，由曲面墙或平面墙围成；也可由窗裙梁、密排柱及开孔钢筋外墙等构成。筒体结构体系的强度及刚度均相对较高，在大空间、大跨度等特殊类型的高层建筑中被广泛应用

3 高层建筑结构设计的基本假定分析

由剪力墙及简体框架组成了高层建筑主体结构，组成的方式为平楼板水平连接。因此，在三维空间中精确及完善的分析高层建筑结构设是存在难度的，特别是不同的实用分析方法，要引入不同程度的简化计算模型。以下四种假定是高层建筑结构设计中比较常见的计算模型。

3.1 小变形基本假定

在一般情况下，小变形基本假定在高层建筑结构设计分析中被应用得最多。很多从几何方面入手的研究人员对P—效应进行了详细研究，并得出以下注意事项：在建筑高度与顶点的水平位移的比值大于0.2%的情况下，需高度重视建筑结构受到P—效应影响的程度。

3.2 刚性楼板基本假定

在分析高层建筑结构设计时，存在的问题主要是过于注重平面内刚度，而忽视了平面外刚度。采用刚性楼板基本假定的分析法不仅能将结构的位移自由度减少，计算的方法简化，而且能为筒体结构空间薄壁的杆件理论创造良好的计算及使用条件。在一般的情况下，在剪力墙结构体系及框架结构体系当中运用刚性楼板基本假定是可行的。但是，就竖向刚度结构出现突变的情况而言，受到楼板变形的影响较大，如有些楼板的层数不多、刚度不大及抗侧力构件的间距过大等情况，尤其是结构底部及每层顶部内力的影响更为显著。对于以上问题，要采取一些适当的调整措施进行解决。

3.3 弹性基本假定

目前，在高层建筑结构设计的分析方法当中，弹性基本假定

计算方法被运用的范围较广。尤其在垂直荷载的计算当中，因高层建筑结构长时间处于弹性的工作阶段，实际工作情况与弹性基本假设的情况相吻合。但如果遭到较严重的自然灾害，如较大强风及地震等，建筑结构会因较大的位移幅度而产生裂缝，从而进入到弹塑性的工作阶段。在这样的情况下，为了能使高层建筑结构状态得到真实的反应，只能在结构设计中运用弹塑性分析方法。

3.4 计算图形基本假定

高层建筑结构设计中三维空间的分析方法主要为计算图形基本假定。二维协同分析没有将侧力构件中公共的节点在外位移纳入到分析的范围当中；侧力构件外的刚度及扭转刚度并没有受到高度重视。分析精通杆的三维空间中每一节点时，自由度只有六个，不足以完成分析，使用计算图形基本假定分析法，可以弥补这一缺陷。

4 结束语

高层建筑的快速发展增加了对其力学及结构分析模型等方面的诸多要求。因此，寻找新的结构设计形式与正确的力学分析模型，是当前高层建筑结构设计工作人员的主要奋斗目标；只有找到新型建筑结构设计形式与正确的力学分析模型，才能使高层建筑获得更好的发展。

参考文献

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中图分类号：TU208 文献标识码： A

前言

高层建筑的出现是科技发展、社会进步、建筑行业提升的重要标志，当前，国家和城市发展越迅速，高层建筑的数量和层次就越高，很多大城市已经开始了超高层建筑的设计和施工，并已经逐渐成为一种社会和行业发展的趋势。在这样的趋势下，高层建筑结构设计工作就显得尤为重要，在设计工作中要通过科学的手段、统筹的方法和高超的技巧将设计的合理性、安全性和需要的广泛性和差异性有效地统合在一起，满足从行业到社会，从个人到集体，从需要到发展等各方面的需要。当前，各界为建筑行业提出了做好高层建筑结构设计的要求，因此，在高层建筑结构设计中要了解高层建筑结构的特点，注意设计中的要点，重点对高层建筑结构的扭转和受力性能进行关注，在坚持安全、质量和经济的原则下，提升高层建筑结构设计的水平。

一、高层建筑的结构特点

1、重视对待轴向变形。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。除了这两方面的影响外，还会影响预测构件的侧移和剪力，以及影响构件的下料长度，对于对构件的侧移和剪力的影响，将其和构件竖向变形相比较，就会得出较为不安全的结果；对于对预测构件下料长度的影响，可以采取根据计算轴向变形数值，然后针对性的对下料长度进行调整分配。

2、重要的高层建筑结构设计指标是结构延性。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，在进人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。

3、高层建筑结构设计的决定性因素是水平荷载。一方面，对于大多数的高层建筑楼房来说，竖向荷载基本上是定值，而水平荷载，比如地震作用和风负载，荷载值随着高层建筑结构动力特性的不同而发生较大程度上的浮动变化；另一方面是，由于高层建筑楼房自身的重量和楼面引起的弯矩和轴力的数值，与建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷载产生的倾覆力矩和引起的轴力与建筑物高度的二次方成正比。

三、高层建筑结构设计的要点

1、高层建筑的构造措施

高层建筑结构设计中要重点对剪力、压力、柱体等相关结构和特性进行强化，同时要加强弯力矩的防护，提高拉力的大小，提升构造梁的性能，要注意对薄弱部位的加强，特别重点考虑的构造要点有：延性、温度应力、薄弱层厚度，钢筋锚固长度，抗震结构层次等主要环节，要达到高层建筑结构的设计合理化，就必须做好上述构造方面的设计。

2、高层建筑结构的计算简图

计算简图是高层建筑结构设计和高层建筑结构计算时的中要基础，因此，需要选择适宜的高层建筑结构计算简图。在计算简图中要对高层建筑结构的刚节点和铰节点进行重点把握，同时要控制计算简图的误差，使其限定在高层建筑结构设计的允许范围中。在高层建筑结构计算简图的应以中要对构造的重点防护措施进行强化，这样有利于控制高层建筑结构的稳定。

3、高层建筑结构的方案

结构方案的经济性、科学性和合理性是整个高层建筑结构设计的关键，要采用高层建筑结构的合理形式和经济形式，这样可以使高层建筑结构得主要性能和要求达到相应的设计。在方案中要注意竖向和水平向的规则，同时，要注意在同一结构单元内不能应用同样结构体系和方式，以避免高层建筑结构出现问题。

4、高层建筑的基础方案

在高层建筑结构进行基础设计师要重点考虑高层建筑结构的荷载分布、高层建筑工程的地质条件、高层建筑的施工条件。设计高层建筑结构时要重点考虑到对地基潜力的挖掘，因此，在高层建筑结构设计阶段要对工程地质勘查报告的内容和技术参数进行重点了解，以便形成具有科学性和合理性的高层建筑结构基础方案。

四、高层建筑结构设计的基本要求

1、高层建筑结构设计的规则性

高层建筑结构设计应符合抗震概念设计的要求，应采用规则的设计方案，不应采用严重不规则的结构体系。高层建筑结构设计应该具备多道抗震防线；具有合理的承载力和刚度分布的结构水平和竖向布置，避免因扭转和突变效应造成局部薄弱部位。

2、高层建筑结构设计的平面规则布置

高层建筑结构平面布置需要能抵抗竖向和水平荷载，对称均匀，明确受力，传力直接，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑的平面要简单规则，在风力作用下可以适当放宽要求。建筑的抗震设防要求建筑的平面形状宜对称、简单、规则，才能达到减震的目的。

五、高层建筑结构设计问题的防范和处理

1、高层建筑结构设计中的扭转问题

在进行结构设计时，我们需要建筑的三心尽可能汇于一点，即三心合一。高层建筑结构设计的扭转问题就是指建筑的三心在结构设计过程中未达到统一，结构在水平荷载的作用下发生扭转振动的效应。

2、高层建筑结构的受力性能

对于高层建筑物最初的方案设计，建筑师考虑更多的是应该是它的受力性能，而不是详细地确定它的具体结构。沉降缝两侧单元层数不同时，由于高层的影响，低层的倾斜往往很大，因此沉降缝宽度可按高层单元的缝宽要求来确定。

3、高层建筑结构设计中的其它问题

一是，剪力墙的墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。二是，对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求，同时增加了最小面积配箍率的要求。三是，严格要求各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高。四是，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。

六、结束语

综合全文，近些年我国的高层建筑建设行业迅速发展，而高层建筑结构设计是高层建筑建设行业的关键因素，高层建筑建设行业的进一步发展，使得对高层建筑结构设计质量的要求越来越高。高层建筑结构设计质量好坏直接影响到整个高层建筑是否具有安全性，直接影响到高层建筑建设行业是否达到可持续发展。本文从高层建筑结构设计的原则人手，对高层建筑结构设计的特点进行详细的概述，进而引出高层建筑结构设计中应该注意的问题，并对这些问题进行简单的概括。

[参考文献]

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1前言

随着当前城市用地紧张局势的日益加重随着当前城市用地紧张局势的日益加重，在城市建设中高层建筑越来越多高层建筑越来越多，因此，加强高层建筑结构的讨论，如何进一步提升建筑结构的整体质量一步提升建筑结构的整体质量，成为当前许多建筑企业需要认真探索的问题认真探索的问题。

2高层建筑结构设计要点

2.1加强高层建筑结构荷载设计高层建筑的荷载问题是结构设计中的重要部分高层建筑的荷载问题是结构设计中的重要部分，其好坏对建筑物结构稳定性有直接影响对建筑物结构稳定性有直接影响。因此，要加强竖向荷载和横向荷载的问题的研究横向荷载的问题的研究。对竖向荷载，建筑物高度的确定是保证建筑稳定性的关键保证建筑稳定性的关键；对于横向荷载，应尽可能控制倾覆力矩的出现矩的出现，防止建筑物结构的破坏。2.2建筑的基础方案在高层建筑结构基础设计中在高层建筑结构基础设计中，不仅要重视高层建筑的地质条件质条件、荷载分布情况及施工场地条件等问题。同时，还要考虑地基的基础问题虑地基的基础问题，因此在结构设计过程中，需要充分了掌握项目的地质勘察报告及其相关技术参数项目的地质勘察报告及其相关技术参数，为研究高层建筑的地基基础方案提高可靠数据地基基础方案提高可靠数据。2.3短肢剪力墙的设置根据相关规范及标准表面根据相关规范及标准表面，在剪力墙设置中墙截面高度与厚度之比55~8间为短肢剪力墙间为短肢剪力墙，必须严格结合项目情况，来设置短肢剪力墙设置短肢剪力墙。根据短肢墙的标准设置，尽可能在局部地区错开区错开，设置合理的壁厚，尽量避免不均匀的现象，用于高层建筑施工的方便和保证短肢结构稳定性剪力墙厚度应在22m~33m范围围，对剪力墙和长墙或柱组合部分。2.4抗震结构设计地震作用力影响地震作用力影响，对高层建筑来讲是十分关键，因此在高层建筑结构设计工作中抗震问题需引起重视层建筑结构设计工作中抗震问题需引起重视。由于建筑的高度度，使得对建筑的结构设计要有高要求，要加强建筑结构构件的优化设计的优化设计，使每个构件的结构能够在地震中发挥其作用。在高层建筑抗震结构设计中在高层建筑抗震结构设计中，基础的选择和设计工作是十分关键关键，设计好坏直接影响整体结构的质量。

3高层建筑结构设计中的具体问题

3.1挑梁裂缝问题在高层建筑中为了满足建筑功能会存在多种结构类型在高层建筑中为了满足建筑功能会存在多种结构类型。通常通常，在一些街道的办公楼、旅馆等空间较大的建筑物，主要采用底层框架剪力墙砌体结构类型来为满足经济价值的需求会设置出众多的小空间会设置出众多的小空间，因此，在上部结构主要采用多层砌体结构结构，并在下部主体采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构剪力墙结构。然而而，在高层建筑设计中，设计师一味重视立面效果，在两层以上设置的墙上设置的墙，墙上挂在梁、悬臂梁导致压力增大，容易产生裂缝缝，从而影响整体的稳定和高层建筑的质量。33.2结构计算与分析问题在建筑结构设计工作中在建筑结构设计工作中，精确的结构计算和分析是项目设计质量好坏的关键影响因素设计质量好坏的关键影响因素。（1）考虑建筑隔墙等对自振周期的影响考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。在新的规范中，增加了一个模态参与系数的概念增加了一个模态参与系数的概念，并定义了参数的限制。因为在旧的标准设计为在旧的标准设计，没有提出振型参与系数的概念，因此，必须对相位来判断和决定是否值的计算和分析结果计算结果的参数参数，调整模式的取值。（2）计算软件的选择计算软件的选择。在对建筑整体结构计算和分析过程中需要根据项目实际情况来合理选择计算软件程中需要根据项目实际情况来合理选择计算软件，并从不同计算软件中选出最科学最合理最精确的结果计算软件中选出最科学最合理最精确的结果。33.3嵌固端的设计问题在高层建筑结构设计中嵌固端的设计十分重要在高层建筑结构设计中嵌固端的设计十分重要。当前在嵌固端的设计中主要存在嵌固端的设计中主要存在：（1）嵌固端位置选择不合理嵌固端位置选择不合理。如果在高层建筑的地下室在高层建筑的地下室，高层嵌固端没有设置在刚度大的地下室顶板室顶板，而是设置在地下室上带夹层顶板上，从而留下了一些安全隐患安全隐患；（2）当嵌固端设置在局部错层的地下室顶板时当嵌固端设置在局部错层的地下室顶板时。设计师不了解标准的固定端不能打开计师不了解标准的固定端不能打开，并具有很大的实际意义的入口的入口，有可能是交错地下室屋顶的固定端没有合理理解，存在安全隐患在安全隐患。33.4轴压比与短柱的问题由于高层建筑的整体结构具有塑性特点由于高层建筑的整体结构具有塑性特点，假如柱的塑性变形能力较小变形能力较小，那么整体结构的延性就差，在遇到地震等情况时时，就无法有效的缓解地震作用力，进而导致建筑物的整体质量受到影响量受到影响。因此，高层建筑结构，为了控制柱轴压比，会选择较大的择较大的，且纵向钢柱一般是用这种方式，即使它不是高强度混凝土柱截面尺寸控制在一个较小的尺寸混凝土柱截面尺寸控制在一个较小的尺寸。此外，对于短柱，不能根据柱的长度来确定不能根据柱的长度来确定，但应根据剪跨比小于2来确定短柱柱，概念清晰，更有利于控制轴压比。

4高层建筑结构设计注意事项

4.1合理选择高层建筑结构设计方案加强选择科学合理的结构设计方案加强选择科学合理的结构设计方案，对于高层建筑的整体质量有着关键的影响体质量有着关键的影响：（1）施工单位应认真考虑实际情况和项目建设地点的程度的结构和高层建筑工程的规模和基本条件件，对施工现场进行详细的调查和测量，然后选择最科学合理的结构设计的结构设计。（2）设计过程张要严格按照相关的建筑标准和规定进行定进行，只有这样才可以有效避免制定高层建筑结构设计方案不合理的现象案不合理的现象。44.2转换层的结构布置设计在框架-剪力墙结构中剪力墙结构中，一层最好不转换层的侧孔在梁的附近附近，它不在柱上被设置在任何孔。这是为了避免剪力墙的剪力墙的增加而增加剪力墙的增加而增加，并引起应力集中现象，使转换层的墙体结构被破坏结构被破坏。如果必须设置门，最好设置在墙中间门，这可以使每个结构的一部分是力平衡使每个结构的一部分是力平衡。44.3结构的抗震设计在抗震设计过程中在抗震设计过程中，高位转换不利于建筑结构受力的稳定性定性。计算结果表明，在水平地震作用下的倾覆力矩分布曲线线，转折在转换层，第四层是剪力墙，剪力墙框架结构，由第四层增加的速度剪切下的倾覆力矩壁分布层增加的速度剪切下的倾覆力矩壁分布，和支撑框架倾覆弯矩增加少矩增加少。因此，为了保证抗震设计的稳定性，框架—剪力墙底部的抗震等级必须满足相关规定底部的抗震等级必须满足相关规定。44.4重视工程资料收集整理工作建筑结构设计的关键依据在于工程勘察资料的精确建筑结构设计的关键依据在于工程勘察资料的精确，因此此，我们要加强重视工程资料的整理和收集。通常有专人负责相关工程文件的收集责相关工程文件的收集、整理和存储；同时，制定出相应的借用用、检查制度。在项目竣工后，按照项目档案管理制度，提交有关档案的专业管理部门或机构有关档案的专业管理部门或机构，不得自行销毁。

5结语

总之，在进行建筑结构设计时，我们一定要根据项目的实际情况和当地的抗震等级进行合理设计际情况和当地的抗震等级进行合理设计，进而保障高层建筑在满足基本的建筑设计要求和抗震性能要求下在满足基本的建筑设计要求和抗震性能要求下，使得经济效益和功能作用最大化益和功能作用最大化。

参考文献：

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中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

前言

我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑上海金茂大厦88层，高420.5米；如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米。目前我国的高层建筑在城市化建筑中的比例也越来越大。随着对高层建筑使用功能要求的日益严格，高层建筑的高度不断增加，建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势，作为设计人员必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能设计出高质量、高品质的高层建筑。

一、高层建筑结构设计的特点

1、结构延性是重要设计指标。相对于低矮的建筑物，高度较大的建筑物结构更柔一些，在风力、地震、沉降等自然力的作用下会产生更大的变形。为了使高层建筑结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免损毁倒塌，在结构上采取合适的措施，使高层建筑具有一定的结构延性是一个不容忽视的问题。

2、水平载荷成为决定因素。在低矮建筑结构设计中，一般都是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，但是在高层建筑中，尽管竖向载荷的影响仍旧巨大，但是起决定作用的是水平载荷。这是因为建筑物的自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，只是与楼房高度的一次方成正比；但是水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比。

3、侧移变形不容忽视。与底层建筑不同，高层建筑的水平荷载数值往往很大，并且这种水平载荷会随着建筑物高度的增加迅速变大，所有在设计中不仅要求建筑物结构具有足够的强度，还需要具有足够的抗推刚度，使建筑物在水平荷载下产生的侧移被控制在某一范围之内。

4、抗震设计要求更高。抗震设计时现代高层建筑设计中必须要考虑的因素，对于高层建筑抗震设防结构的设计，除了要考虑正常情况下的竖向荷载、水平载荷以及风荷载外，良好的抗震性能也是不容忽视的，高层建筑抗震设计的要求要做到小震不坏、大震不倒。

二、 高层建筑结构设计的方法

1、 选择合适的基础方案。在设计中，基础设计应综合考虑工程施工的地质条件，建筑结构类型与载荷分布，周围建筑物影响及施工条件等多种因素，选择既经济又合理的方案，设计时应充分发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。基础设计应根据详尽的地质勘察报告进行设计。在设计时应注意，对于同一结构单元，应尽量避免使用两种不同的类型。

2、计算简图的选用应该适当。结构计算式在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点，但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。

3、 选择合理的结构方案。通常情况下，一个合理的设计应该是一个经济的结构方案，结构体系与结构形式的选择应该切实可行。结构体系的设计应使受力明确，传力简捷。同一结构单元应该使用一致的结构体系。综合来看，在工程设计时必须设计要求、材料选用、地质条件等情况进行综合考虑，并与其他保障行业充分协商，在此基础上进行结构选型，择优选用，确定结构方案。

4、计算结果统一分析。在现在建筑结构设计中，计算机技术已经得到普遍采用，但是由于市场上软件种类很多，标准不统一，不同软件计算的结果往往会不同。所以结构设计人员应了解使用的程序的适用范围、使用条件等。并且在使用不同的程序或软件时应该注意统一标准，对不同的结果认真分析，慎重校核，做出合理判断。

5、采取相应的构造措施。在进行结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”，特别要注意构件的延性性能；对薄弱部位进行加强；注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的执行段锚固长度；并且还应考虑温度应力的影响力。

三、 高层建筑结构的相关问题分析

1、建筑的超高问题：在抗震规范和相关规范中，对结构的总高度有着严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度，增加了B级高度，处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。

2、短肢剪力墙的设置问题：在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。

3、嵌固端的设置问题：由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

4、结构的规则性问题：新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

四、结语

总之，高层建筑结构的设计是一项复杂的工作，需要工程技术人员正确理解规范，合理应用计算软件，应重视高层建筑结构的设计的每个环节，重视结构计算的准确性，还应该考虑方案的实际情况，作出合理的结构方案选择，运用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题，把握工程设计要点，针对其中不足的地方，采取相应处理方法进行必要的调整完善，才能设计出高质量、高品质的工程。

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中图分类号：TU97文献标识码： A

一、高层建筑结构设计特点

1、水平作用是决定因素

首先，因为结构自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力及弯矩的数值，仅仅和建筑高度的一次方成正比，但是水平作用对结构产生的倾覆力矩和在竖向构件中引起的轴力，与建筑高度的两次方成正比；另外，对一些一定高度的建筑来说，竖向荷载基本上是固定值，但作为水平作用的地震作用和风荷载却是不确定的。

2、侧移是控制指标

和多层建筑不同，高层建筑结构设计中的结构侧移是关键因素。随着建筑高度的不断增长，水平作用下结构的侧移变形也随之迅速增加，结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比。所以结构在水平荷载作用下的侧移必须要控制在一定限度之内。

3、结构延性成为重要设计指标

延性是指构件和结构屈服后，在承载能力不降低或基本不降低的情况下，具有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比来表示。受弯构件会随着荷载的增加，首先受拉区混凝土出现裂缝，出现非弹性变形。然后受拉钢筋屈服，受压区高度降低，受压区混凝土被压碎，最后导致构件被破坏。

4、轴向变形也不容轻视

在高层建筑中，竖向荷载数值会较大，会在柱中引起很大的轴向变形，从而导致对连续梁弯矩产生一系列的影响，使连续梁中间支座处的负弯矩值变小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值变大，对预制构件的下料长度也会产生影响，这就要求依据轴向变形计算值，对下料的长短做出相应调整；另外对构件剪力和侧移也会产生影响。不考虑构件竖向变形与考虑构件竖向变形相比较，计算结果会偏于不安全。

二、高层建筑结构设计问题

1、设计人员基础知识薄弱

在部分小型设计公司，有一些设计人员根本不了解施工工艺流程，离开设计图库和计算机作业根本不能设计和画图，缺乏施工现场设计代表的经验，不能以专业知识及经验指导施工技术难题。类似于这样一些纯粹纸上谈兵的建筑图纸，充斥着低成本小型建筑项目市场，比如说拆迁项目返建等，最终导致建筑使用寿命缩短等大量技术隐患问题。

2、结构抗震概念设计不足，标准及规范推广应用落后。

在高层建筑结构设计中，普遍存在结构抗震概念设计不充分的情况。由于我国的地震带分布不一，部分省市对于结构抗震的要求较为忽视，导致结构抗震概念设计处于缓慢发展的状态。比起日本和美国等在结构抗震概念设计领域成果突出的国家，我国的抗震概念设计标准及规范的应用推广相对较为落后。

3、建筑物超高问题

随着建筑物高度的不断加大，在抗震性能和建筑质量方面都面临着更严峻的问题。出于高层建筑抗震性能的较高需要，规范对建筑物的高度作出了严格的规定，超高建筑在设计方面要确保满足抗震的要求。在目前的高层建筑市场中，仍然存在着建筑超高但没采取更严格的措施的问题。

4、短肢剪力墙的设置

短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙。近年兴起的短肢剪力墙结构，虽然有利于住宅建筑布置，也可减轻结构自重，但在高层住宅中，剪力墙肢不宜太短，因为短肢剪力墙的抗震性能较差，地震区应用经验不多，为安全起见，高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。

三、高层建筑结构设计要点

1、地基与基础设计

地基与基础设计已经得到结构工程师的重视，这不仅由于该阶段设计过程合理与否将直接影响到后期设计工作的进行，也是整个项目成本的决定性因素。因此，这个阶段，存在的问题可能会很严重，也甚至会造成不可估量的损失。高层建筑应根据整体布局来选可满足承载力和变形的要求、并可以调整不均匀沉降的基础形式。高层建筑宜设置地下室以减小地基的附加应力和沉降量， 有利于满足天然地基的承载力和上部结构的整体稳定性。此外，基础设计应注意本地的规范的重要性。

2、建筑结构受力性能

对于最初的建筑设计，建筑师考虑更多的是建筑的空间组合，而不是详细地确定其具体的结构。建筑物底面建筑空间的形式在水平方向和垂直方向的稳定性是非常重要的，因为一些建筑物是由又大又重的组合物来组成，因此结构必须能将它本身的重量传至基础，结构的荷载总是向下作用于基础面的，而在建筑设计中的一个基本要求是要理清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，因此在建筑设计阶段，就有必要对主要承重柱和承重墙的数量和分布做出整体构想。

3、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，建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一，这是是结构设计的要求。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中没有做到三心合一，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，要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，高层建筑扭转效果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，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，由于街景与建筑空间的限制，高层建筑不可能全部采用简面形式，当需要采用不规则T形、L形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将突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，在结构设计布局时，最大可能使建筑状态的结构是对称的。

4、建筑高度、高宽超限问题

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。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范限值，甚至个别建筑高度和高宽比均超出规范限值。在结构设计过程中，对于建筑的高度、长宽比和尺寸的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。同时，另一点不容忽视的问题是，建筑适用高度除与结构体系类型及抗震设防烈度有关外，还与场地类别与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。

5、抗震设计要求更高

高层建筑结构设计的抗震设防要求，需要正确计算正常使用时的竖向荷载和风荷载，应当具有良好的抗震性能。

6、概念设计和理论计算具有同等重要性

抗震设计有两部分：计算设计、概念设计。虽然分析手段在不断提高，分析的原则在不断完善，但由于抗震设计计算是在一定的假想条件下进行，而地震作用具有很大的复杂性和不确定性，同时地基土影响和结构体系本身都极复杂，因此理论分析计算很有可能会和实际情况相差甚远。特别是结构进入弹塑性阶段后，构件局部可能会开裂甚至破坏，此时就很难用常规的计算原理去分析结构。而高层建筑的概念设计，诸多实践证明，对建筑结构设计有着重要的意义。

结束语

高层建筑在现代经济体系中已经如此发达，结构设计的相关人员追求更加合理的力学模型和更新颖的建筑物结构形式，在这一个方向上经过高素质高知识结构的专业化人才不断探索，我们可以期待，高层建筑在城市中的应用将变得空前广阔。

参考文献

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随着社会经济的进步，建筑行业也在快速发展，人们对建筑的结构设计提出了更高的要求。从发展先进的设计理念，加强先进技术的应用，加快新型的高强度轻质、环保建材等几主面进行研究，使建筑结构设计更加安全、适用、可靠和经济是建筑结构设计的发展方向。

1、高层建筑结构设计的原则

1.1 建筑结构设计往往会涉及到一些关键的理念，如：“强柱弱梁”，“强剪弱弯”等，这些设计师需要注意。结构体系是由不同的构件协调组成的，因此各构件都发挥着不同的作用，在整个建筑中有轻重之分。

1.2 在设计过程中的安全架构必须是层层设置，尤其是当灾难发生时的抵抗外力破坏将发挥有效作用。如果只是将抗风险的希望都集中寄托在建筑的某一个结构上，这是非常不稳定的。多肢墙优于单片墙，框架剪力墙好于纯框架好等等，这些都是防御层的设计思路的重要体现。

1.3 需要坚持科学建筑结构的优点互补的原则。结构过于刚性其变形能力差，如果建筑受到巨大的破坏力则，应该要承受的损害更大，常常发生局部破坏，但结构过于限制外力，但往往因为变形过大而难以正常使用。

2、高层建筑结构的特征

高层建筑结构设计专业在各专业中占有更重要的位置， 选择不同的结构体系，将直接关系到建筑立面造型，平面布局，层高，电气管道设置，施工技术要求，投资成本等。其主要特点是：

2.1 设计上的主要因素是水平力。多层和低层建筑结构，经常以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。在高层建筑中，尽管竖向荷载结构的设计上仍然重要的影响，但它在水平荷载起着决定性的作用。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，对目标高度的基础上，垂直载荷基本上是恒定的，作为水平方向的风载荷和地震载荷的作用，它的值随着结构动和动态具有较大的变化。

2.2 抗震设计的要求更高。高层建筑结构抗震设计，除考虑正常使用垂直荷载，风荷载，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到轻微的地震无损坏，大地震不倒下。

2.3 减轻高层建筑自重比多层建筑更重要。从地基和桩期的承载能力来考虑，如果地基或桩基情况相同的情况下，减轻房屋自重意味着不增加基础造价和处理措施，可以多建层数，这是在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比，以减轻重量，从而改善结构房屋的抗震能力的有效途径。大型高层建筑的重量，不仅作用于结构的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大， 对竖向构件产生很大的附加轴力， 从而造成附加弯矩更大。

2.4 轴向变形不能被忽视。使用的框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中， 框架柱的轴压应力下往往大于轴向压应力侧柱，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时， 此种轴向变形的差异将会达到较大的数值， 其后果相当于连续梁中间支座下陷， 使中间支撑的值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

2.5 结构设计延展性。相对低层结构，高层结构更灵活，在地震作用下的变形更大。为了使建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，以避免崩溃，是需要采取适当的措施，以确保该结构具有足够的延展性构建。

3、高层建筑结构设计要点

3.1 地基与基础设计

地基与基础设计已经得到结构工程师的重视，这不仅由于该阶段设计过程是好还是坏将直接影响到后期设计工作的进行，也因为整个项目成本的基础决定性因素，因此，在这个阶段，存在的问题也可能会更加严重，甚至造成不可估量的损失。高层建筑应根据整体不错的选择，以满足承载力和变形的建筑容许变形的要求，并可以调整不均匀沉降形成的基础形式。高层建筑宜设置地下室以减小地基的附加应力和沉降量， 有利于满足天然地基的承载力和上部结构的整体稳定性。此外，基础设计应注意本地的规范的重要性。

3.2 建筑结构受力性能

对于初始的建筑设计，建筑师考虑更多的建筑的空间组合，而不是详细地确定其具体的结构。建筑物底面建筑空间的形式在水平方向和垂直方向的稳定性是非常重要的，因为一些建筑物是由又大又重的组合物的组成，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，而在建筑设计的一个基本要求是要理清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，因此在建筑设计阶段的程序，必要对主要承重柱和承重墙的数量和分布的做出整体构想。

3.3 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，建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一，这是是结构设计的要求。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中没有做到三心合一，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，要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，高层建筑扭转效果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，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，由于街景与建筑空间的限制，高层建筑不可能全部采用简面形式，当需要采用不规则T形、L形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将突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，在结构设计布局时，最大可能使建筑状态的结构是对称的。

3.4 房屋高度、高宽超限问题

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中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

0 前言

随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快，城市规模不断增大，人口不断增加，使得城市住房建设用地高度紧张，以及人民对生活质量的高标准的追求，新建高层建筑是城市发展的必然趋势。这就必然给结构工程师们对高层建筑的设计也带来了许多新的课题和更高的挑战。如何设计出舒适、安全、经济、美观，同时又要符合人们精神生活要求的建筑。满足人们生产和生活的需求，是结构设计师们必须要面对和需要解决的首要问题。掌握高层建筑结构设计的要点，正确处理高层建筑设计过程中出现的问题，是每个结构设计师所必须具备的基本素质。本文结合笔者多年从事结构设计经验对高层建筑结构设计中应注意的一些问题进行了总结，以供结构设计人员参考借鉴。

1高层建筑的结构特点及应注意的问题

（1）结构延性是重要设计指标：高楼层因为其独特的特性在很多方面都比低层楼房有优势，其最显著的特点就是高层楼房拥有较好的柔韧性，正是因为这种特性，使得这种高层楼房在发生地震的时能够适度变形，从而消散地震对其的影响。因此想要保证高层建筑的延性，楼房在建造的时通常会在施工过程别是在其进入塑性变形阶段之后，其仍然能够保持很强的变形力，这样就能保证楼房在遇见晃动的情况之下不会出现坍塌的现象，因此在设计的时候需要针对这种情况采取专门的措施进行防护。

（2）轴向变形不容忽视：如果建造高层楼房的时采用剪力墙结构，则建筑中心轴受到的压力将会比建筑四周的支柱受到的压力要大很多，因此其形变量也要远远地大于周围支柱轴。通常，如果建筑物的高度越高，那么其产生形变的可能性也就越大极易导致建筑的中心支柱因为受到较大的压力而出现坍塌的现象。因此，如果在进行建造高层时缺乏合理的设计，那么建筑完工之后，中轴则会承担过多的压力从而使得中轴底座的负弯矩变得很小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大这样很容易使中轴出现形变的情况，一旦中轴出现形变之后，整个建筑的连续弯矩就会受到较大的影响，这样就会大大加剧建筑的不安全性。

（3）水平荷载成为决定因素：高层楼房的设计不仅要考虑竖向荷载，还需要考虑建筑的水平荷载能力的影响，主要是因为：①如果在设计的时候仅仅考虑竖向荷载，那么其相关联的数据和设计高度成一次方关系，这在设计的时候是不够的，但是水平荷载相关的数据能够保证其和高度成二次方关系[1]；②在建筑物设计的时候关于竖向荷载是相对固定的，但是水平荷载却受到众多因素的影响，在设计的时候还需将地震、风等能够对建筑物造成破坏的因素考虑在内。

2选择合理的高层结构体系的重要性

在设计高层建筑结构体系时，不同的抗侧力结构选用的钢筋混凝土结构也是不同的，可分为框架结构、剪力墙结构等，不同的结构在设计的时有着不同的作用，因此建筑师在设计的时候需要根据建筑的实际情况合理的进行选择和利用。

（1）框架结构体系。在钢筋混凝土结构以及钢结构中使用最多的就是框架结构，其在构建时使用非常灵活，不仅能够提供较大的空间，而且还能将梁和柱进行完美的融合，呈现出建筑的整体构架。在设计框架结构体系时需要对位移以及框架―剪力墙机构的内力等进行测量，在测量的时候使用较多的就是连梁连续化假定法。应首先确定剪力墙以及框架水平进行位移，然后再计算各种参数，然后综合考虑，合理的进行设计。

（2）剪力墙结构。构建剪力墙结构的时候通常都是根据建筑物的结构形式来具体设计，合理的利用建筑物的墙体来承受一部分压力。剪力墙结构通常是在钢筋混凝土结构中使用的，利用墙体来承载来自于建筑的全部水平以及竖向荷载。

（3）筒体结构。筒体建构的分类比较多，主要包括实腹筒、框筒等。实腹筒主要是采用平面剪力墙结构组成空间筒体；框筒在设计时主要是使键框架的肢距减小；桁筒在设计的时候通常都是用空间桁架组成。不同的结构在计算的时候往往采用不同的计算方式，主要有等效连续化方法、等效离散化方法；三维空间分析等。

3与高层建筑结构的有关问题分析

（1）高度问题。我国为了对建筑行业的高层建筑进行规范设计，对当前国内的建筑物高度进行了详细的设定。这种对高度的限制保证了在现有的技术水平能力之下建造较为安全的建筑物。但是现在很多的混凝土建筑物的高度都超过了国家相关规范中制定的高度，其存在着一定的安全隐患。所以，在设计上一定要认真对待，应该邀请那些专业性强、经验较多的建筑设计师进行合理设计。

（2）结构的规则性问题。新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件。比如，当结构的位移比和周期比超规范规定时，说明结构的抗扭刚度相对结构的抗侧刚度偏小，结构的扭转效应较大。对某些建筑，因功能需要，下部几层为大空间，上部为办公或客房，采用的隔墙较多，上下层刚度差别较大，此时刚度变化处的下一层宜指定为薄弱层，可进行内力放大调整。

（3）短肢剪力墙的设置问题。在新规范中，将墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了较多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦[2]。

4结语

城市中的高层建筑成为反映城市经济繁荣和社会进步的重要标志。随着对高层建筑使用功能要求的日益严格，高层建筑的高度不断增加，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。

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引言

随着我国国民经济不断发展和人民生活的迅速提高，业主及建筑师的创新艺术使得钢筋混凝土高层建筑发展被广泛应用。高层建筑结构设计给工程设计人员提出了更高的要求，下面就结构设计中的要点进行探讨。

1 结构的设计过程

结构设计一般分为三个阶段，结构方案．计算和施工图设计阶段。方案阶段包括：根据建筑的重要性，建筑所在地的抗震设防烈度，工程地质勘查报告，建筑场地的类别及建筑的高度和层数来初步确定建筑的结构形式( 例如。砖混结构，框架结构，框剪结构，剪力墙结构，筒体结构，混合结构等等以及由这些结构来组合而成的结构形式)。确定了结构的形式之后就要根据不同结构形式的特点和要求来布置结构的承霞体系和受力构件。

结构计算阶段包括：首先，荷载的计算。荷载包括外部荷载(例如，风荷载，雪荷载．施工荷载，地下水的荷载，地震荷载，人防荷载等等)和内部荷载(例如．结构的自鼋荷载，使用荷载．装修荷载等等) 上述荷载的计算要根据荷载规范的要求和规定采用不同的组合值系数和准永久值系数等来进行不同工况下的组合计算。其次，构件的试算。根据计算出的荷载值，构造措施要求，使用要求及各种计算手册上推荐的试算方法来初步确定构件的截面。再次，内力的计算，根据确定的构件截面和荷载值来进行内力的计算，包括弯矩，剪力。扭矩轴心压力及拉力等等。最后．构件的计算。根据计算出的结构内力及规范对构件的要求和限制(比如，轴压比．剪跨比，跨高比，裂缝和挠度等等) 来复核结构试算的构件是否符合规范规定和要求。如不满足要求则要调整构件的截面或布置直到满足要求为止。

施工图设计阶段包括，根据结构计算的结果来用结构语言表达在图纸上。首先要符合结构计算的要求，同时还要符合规范中的构造要求，最后还要考虑施工的可操作性。这就要求结构设计人员对规范要很好的理解和把握。另外还要对施工的工艺和流程有一定的了解。这样设计出的结构，才会是合理的结构。

2 高层建筑的结构体系

2.1 框架结构体系

从结构体系上看，早期多采用框架结构。由于它平面布置灵活，空间大，能适应较多功能的需要，因此成为高层建筑的主要结构形式。但是，框架结构的侧向刚度较小，在一般节点连接情况下，当承受侧向的风力或地震作用时，将会有较大的变形。因此，限制了这种结构形式的建造高度和层数。

2.2 剪力墙结构体系

为了满足更高层数的要求，结合住宅、公寓和宾馆对单开间的需求，出现了较高层数的剪力墙结构。剪力墙结构具有良好的侧向刚度和规整的平面布置，按照功能要求，设置自下而上的现浇钢筋混凝土剪力墙，对抵抗侧向风力和地震作用是十分有利的，因此，它允许建造的高度远远高于框架结构。剪力墙结构的不足之处在于，平面布置的灵活性较差，使用上也受到一定限制。因此，它的适用范围较小，仅适用于住宅、公寓和宾馆等建筑。目前全国各地的大量高层住宅建筑，绝大多数均采用剪力墙结构。

2.3 框架―剪力墙结构体系

建筑功能要求有较大的灵活性，但同时又能满足风和地震作用的考验，取框架和剪力墙结构两者之长，形成框架―剪力墙结构。框架结构具有布置灵活的优点，而剪力墙结构具有良好的抗侧力能力，结合后的结构体系可满足一般建筑功能要求，在适当位置设置一定数量的剪力墙，既是建筑布置需要，又是结构抗侧力需要。因此，框架―剪力墙结构体系的适用范围和适应的高度较宽，是一种较好的结构体系，已广泛应用。

2.4 筒体结构

筒体结构是近年来发展起来的新体系，它的出现满足了高层建筑更高层数的要求，包括单简体、简体―框架、筒中筒、多束筒等多种形式。筒体结构具有很好的整体性和抗侧力性能，在平面布置和满足功能要求方面也有明显的优势，为众多高层和超高层建筑结构所采用。

3 抗震分析与设计在高层建筑的应用

在罕遇地震作用下，抗震结构都会部分进入塑性状态。为了满足大震作用下结构的功能要求，有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。当前国内外抗震设计的发展趋势，是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计，结构弹塑性分析成为抗震设计的必要的组成部分。我国现行抗震规范GB 50011―2001要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下(小震)，按反应谱理论计算地震作用。用弹性方法计算内力及位移。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行罕遇地震作用下(大震)的变形验算。

4 高层建筑结构的分析方法

4.1 基于常微分方程求解器的分析方法

对高层建筑结构分析，现在国内外学者已经开发研制了相当有效的常微分方程求解器(ordinary deferential equation solver)，功能很强，尤其自适应求解，可以满足用户预先对解答精度所指定的误差限。我国清华大学包世华教授和袁驷教授在高层建筑结构分析中应用此方法，解决了高层建筑结构考虑楼板变形时静力计算、动力计算和稳定计算。这些问题若完全用离散化方法求解，其计算量都极其巨大，用微分方程求解器法求解，因其方程组数目少，显示出极大的优越性，在高层建筑结构分析中成功地运用此方法，具有独到之处。

4.2 基于有限条法和样条函数法的分析方法

在高层建筑中，经常会遇到几何形状和物理特性沿高度方向比较规则的情况，这样的结构体系采用有限条法很有效。有限条法只需沿着某些方向采用简单多项式，其他方向则为连续、可微且事先满足条端边界条件的级数。在采用有限条法时，合理地选择结构计算模型，等效连续体的物理常数和条元的位移函数是提高精度、简化计算的三个关键。样条函数是分段多项式的一种，与一般有限单元法相比，它的位移模式曲线拟合度好、连续性及通用性强，系数矩阵稀疏、计算量小，且具有紧凑、收敛、完备和稳定等方面特征。因此，计算结果与试验结果吻合良好，不失为一种较好的方法，在高层建筑中得到了应用。

4.3 基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法

有限元，特别是杂交元和非协调元的发展，促进了分区广义变分原理的研究。清华大学龙驭球教授在分区混合广义变分原理基础上提出了分区混合有限元法。它将弹性体分成势能区和余能区，势能区采用位移单元，以节点位移为基本未知量；余能区采用应力单元，以应力函数作为基本未知量，而区交界面通过引入附加的能量项在积分意义下满足位移和力的连续条件，从而保证了收敛性，最后通过取总能量泛函为驻值建立分区混合有限元法基本方程。

4.4 基于最优化理论的结构分析方法

结构最优化设计是把数学上最优化理论结合计算机技术应用于结构设计的一种新型设计方法。它的出现，使设计者能从被动的分析、检验而进入主动“设计”。因而对于一定的空间要求，高层建筑结构的优化设计应以最小重量产生最大刚度，框架剪力墙结构中剪力墙的最优数量和最优布置是优化设计在高层建筑结构中应用的一个课题。

5 结语

总之，由于目前我国高层建筑发展迅速；机构设计中经常遇到各种问题，需要我们设计人员积累经验，利用正确概念进行设计。而创新是结构工程师对设计、业主和社会的最大贡献。所以，结构工程师必须在每一个工程项目的设计中都能做到不断地探求自然法则，不懈地追求相对的最佳最优，要通过反思比较，在经验积累中不断提高自己的判断力和创新力。

参考文献：

[1]周炳章．20年来我国高层建筑结构及抗震技术的发展[J]．建筑技术，2004(1O)

[2]王全凤．高层建筑结构力学分析的进展[J]．力学与实践，1994，16(2)

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Abstract: the design of a high-rise building structure of knowledge. Analyzes the high-rise building structural design common structure system have frame-shear wall system, shear wall system, cylinder system; Structure design of a high-rise building, structure type selection of this paper.

Keywords: high building; Structure design; Structure selection

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

随着高层建筑在我国的迅速发展,城市人口逐渐增加，土地资源越来越少，势必会使建筑往高空延伸，建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系的更加多样化,高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。因此，结构工程师在高层设计中如何把握设计要点，直接影响到整体结构的安全性、经济性及合理性。

1 概念设计

概念设计是指一般不经过数值计算,根据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,分析结构破坏机理以及日常工程实际所积累的经验，从整体角度来确定结构的总体布置和对抗震细部的宏观控制。同时,也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。其主要内容如下:

1.1 结构规则性

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,结构设计人员对整个结构模型要有宏观的把握，进行结构布置时使刚心与质心尽量重合，减小因偏心而引起的扭转。

结构竖向布置应使体型规则、均匀，结构的刚度及承载力和传力途径没有太大的变化，避免有较大的外挑或内收，避免侧向刚度和承载力的突变而形成薄弱层。

结构延性

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，有抗震设防的建筑结构设计，除要考虑正常使用的竖向荷载、风荷载以外还必须使结构具有良好的抗震性能，即实现小震不坏，中震可修，大震不倒的三水准设计。建筑结构是否具有耐震能力，是由承载力和变形能力两者共同决定的。一个结构或构件的延性用延性系数 表达，一般用其最大允许变形 p 与屈服变形 y 的比值表示，其表达式为。

钢筋混凝土是一种弹塑性材料，其结构具有塑性变形能力，当地震作用下结构达到屈服以后，利用结构塑性变形来吸收能量，增加结构的延性，不仅能减弱地震反应，而且提高了结构抗御强烈地震的能力。我们设计中所谓的强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件及强锚固，强结构底部等都是保证结构延性的具体手段。即高层结构破坏时，尽量发生吸收能量较大，塑性变形能力较强的破坏形式。把轴压比控制在一个合理的范围内，既能保证结构的延性，也能节约成本。

2 结构选型

高层结构常见的结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架一剪力墙结构和筒体结构等。

2.1框架结构

框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。

但是框架结构的抗侧刚度较小，在风荷载或水平地震荷载作用下，结构的整移和层间位移都较大。随着建筑高度的增加，框架结构的经济性和安全性均存在不合理的问题，因此在使用层数上受到了限制。

2.2剪力墙结构

剪力墙结构中，墙是一平面构件，它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外，还承担竖向压力：在轴力，弯矩，剪力的复合状态下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求：墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。

设计剪力墙时，应根据各型墙体的特点，不同的受力特征，墙体内力分布状态并结合其破坏形态，合理地考虑设计配筋和构造措施。

2.3框架一剪力培结构

当框架结构的强度和抗侧刚度满足不了要求时，往往需要在适当的位置布置一些剪力墙，通过剪力墙和框架柱共同抵抗水平荷载的作用，这种结构称为框架一剪力墙结构。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延性。

2.4筒体结构

简体结构主要包括单简体筒体一框架、筒中筒、多束筒等形式，能满足更多层数的要求，常见用于超高层结构中。简体结构具有很大的刚度和强度，受力合理，在平面布置及满足功能使用上有明显的优势。随着建筑往更多层数方向发展，这种结构形式的应用会越来越广泛。

3 埋深及嵌固端

高层建筑基础要求具有一定的埋置深度。其目的是为了保证结构的整体稳定性，减弱震害。在确定基础埋深时，应综合考虑建筑物的高度、体型、地基土以及设防烈度等因素。基础埋深一般从室外地坪算至基础底面或承台底面。《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2002 ) 》(以下简称《高规》)规定基础埋深需满足以下2条规定:①天然地基或复合地基可取房屋高度的1/15;②桩基础可取房屋高度的1/18。

正确选定结构嵌固端是结构计算模式中的一个重要假定，它关系到结构某些构件内力分配的正确性、影响结构产生位移的真实性以及结构局部的经济性。当高层建筑设有地下室时，若地下室全埋于土中，地基土对地下室有明显的约束作用，则可将地下室顶板作为上部结构的嵌固端;若地下室半埋于土中或是开敞式地下室，则需计算地下室结构的侧向刚度是否大于或等于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍，当满足此条件时，则可将地下室顶板作为嵌固端。当高层建筑不设有地下室时，可将基础面作为上部结构的嵌固端，并须在纵横2个方向设基

础梁加以连接。

4 主要设计指标

在结构整体性能设计中，应对以下主要设计指标加以控制。

4.1 位移比

位移比是判断结构平面是否规则的重要依据。《高规》规定:在考虑偶然偏心影响地震作用下，A级高度高层建筑的位移比不宜大于1.2，不应大于1.5; B级高度高层建筑、混合结构、复杂高层结构的位移比不宜大于1.2，不应大于1.4。

4.2周期比

周期比为以结构扭转为主的第一自振周期T1与以平动为主的第一自振周期T1之比。限制周期比是为了控制结构的抗扭刚度不能太弱。可通过调整抗侧力结构的布置，减弱内筒的刚度，增加结构周圈构件的刚度等措施来增加结构的抗扭刚度。搞瓣规定:A级高度高层建筑的周期比不应大于0.9;B级高度高层建筑、混合结构、复杂高层结构的位移比不应大于0.85。

4.3刚度比

刚度比指结构竖向不同楼层的侧向刚度的比值，调整该值主要为了控制高层结构的竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层。《高规》规定:高层建筑结构其楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻3层侧向刚度平均值的80%。

4.4 刚重比

刚重比是结构刚度与重力荷载之比。它是控制结构整体稳定的重要指标，是影响重力二阶效应的主要参数。通过对结构刚重比进行控制，可使高层建筑满足稳定性要求。

4.5 轴压比

轴压比指针对柱(墙)考虑地震作用组合的轴压力设计值与柱(墙)的全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积的比值。它是影响墙柱抗震性能的主要因素之一，是保证竖向构件具有良好延性和耗能能力的主要指标。

5 总结

结构工程师在进行高层建筑结构设计时，应对建筑有总体的概念把握，对结构设计中的难点、关键部分要着重优化设计。面对经济性与安全性这一对矛盾，通过合理的结构优化来达到双赢，既能很好地满足安全性的要求，也能达到经济性的要求。

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中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

前言

高层建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程。

一、结构分析与设计特点

1水平载荷产生的内力及侧移的影响

任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。在较低楼房中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，水平荷载产生的内力和位移很小，对结构的影响也就较小；但在较高楼房中尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响，水平荷载却起着决定性的作用。随着楼房层数的增多，水平荷载作用下结构产生的内力及侧向位移迅速增大，这同样也要求结构具有足够的抗侧刚度，使之在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。总之水平荷载愈益成为结构设计中不可小视的控制因素。在6度抗震设防设计中，很多情况是风作用为控制性工况；在7度以上抗震设防设计中地震作用是控制性作用，地震作用对高层建筑危害的可能性也比较大，高层建筑结构设计中的抗震设计是重点。

2竖向变形的影响

通常在多层建筑结构分析中，由于轴力项影响很小，多以考虑弯矩项为主。但对于高层建筑结构，情况就不同了。由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响：采用框架体系和框－墙体系的高楼中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩增大。

3结构整体刚度的影响

高层建筑的刚度决定其在地震中吸收与释放能量的大小，刚度大的建筑在地震中吸收的能量多，释放的较少；较柔的结构在地震中吸收的能力少，释放的多。故此结构在地震中的整体刚度表现一定要适中，特别需要在构造上采以恰当的措施，来保证结构的刚度要求。

二、高层建筑的结构体系

不同的建筑会采用不同的结构体系。结构体系是指结构抵抗外部作用的构件组成方式。在高层建筑中,抵抗水平力是设计的主要矛盾,因此抗侧力结构体系的确定和设计就成为结构设计的关键问题。高层建筑中基本的抗侧力单元是框架、剪力墙、实腹筒(又称井筒)框筒及支撑,由这几种单元可以组成多种结构体系。

1剪力墙体系

建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时,剪力墙(抗震规范称之为抗震墙)墙体既承担水平构件传来的竖向荷载,同时承担风力或地震作用传来的水平荷载。剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙,因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。剪力墙结构体系有很好的承载能力,而且有很好的整体性和空间作用,比框架结构有更好的抗侧力能力,因此,可建造较高的建筑物。剪力墙的间距应有一定限制,故不可能开间太大,对需要大空间时就不太适用、灵活性差,一般适用于住宅、公寓和旅馆。剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板,可以不设粱,所以空间利用比较好,可节约层高。

2框架—剪力墙体系

当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架, 便形成了框架 -剪力墙体系。在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。

3筒体体系

筒体结构由框架或剪力墙围合成竖向井筒，并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构架。通常简体结构基本形式有三种：实腹筒、框筒及桁架筒。筒体结构最主要的特点就是它的空间受力性能良好。不论哪一种简体，在水平力作用下都可看成固定于基础上的箱形悬壁构件，它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力，并具有良好的抗扭刚度。简中筒结构是一种抵抗较大水平力的有效结构体系，但其抗侧刚度较大，吸收地震能量大，延性不好，这就造成造价比较高，从经济效益角度考虑还需慎重。

三、高层建筑结构分析的基本假定

高层建筑结构是由竖向抗侧力构件通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。

1弹性假定

目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下，结构通常处于弹性工作阶段，这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地震或强台风作用时，高层建筑结构往往会产生较大的位移，出现裂缝，进入到弹塑性工作阶段。

2小变形假定

小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题( P － 效应) 进行了一些研究。一般认为，当顶点水平位移与建筑物高度 H 的比值/H ＞1/5O0时，P － 效应的影响就不能忽视了。

3刚性楼板假定

许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构位移的自由度，简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。

4计算图形的假定

高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:

4．1维协同分析

按一维协同分析时，只考虑各抗侧力构件在一个位移自由度方向上的变形协调。在水平力作用下，将结构体系简化为由平行水平力方向上的各榀抗侧力构件组成的平面结构。根据刚性楼板假定，同一楼面标高处各榀抗侧力构件的侧移相等，由此即可建立一维协同的基本方程。在扭矩作用下，则根据同层楼板上各抗侧力构件转角相等的条件建立基本方程。一维协同分析是各种手算方法采用最多的计算图形。

4．2二维协同分析

二维协同分析虽然仍将单榀抗侧力构件视为平面结构，但考虑了同层楼板上各榀抗侧力构件在楼面内的变形协调。纵横两方向的抗侧力构件共同工作，同时计算; 扭矩与水平力同时计算。在引入刚性楼板假定后，每层楼板有三个自由度，楼面内各抗侧力构件的位移均由这三个自由度确定。

4．3三维空间分析

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结构设计并不是一项简单的设计工作，其能效发挥与不确定因素的控制效果是相互关联的，尤其是复杂高层的层高特点，会直接造成设计难度的进一步增加，因此这就需要从建筑需求入手，开展有针对性的设计工作，并将相应影响因素纳入重点考量范畴中，一旦结构设计环节缺少对结构布置的合理性规划，不仅后续建筑施工流程难以正常推进，建筑质量更会受到直接影响，而建筑结构缺少稳定性，也会导致其使用寿命不断缩短，因此，这就需要不断强化对复杂高层及超高层建筑结构设计的研究，充分掌握其设计要点。

一、复杂高层及超高层建筑结构设计要点

1.强化对概念设计的重视

在当今社会，设计可以说是建筑施工的灵魂，尤其是复杂高层及超高层建筑，结构设计的优化性也就显得至关重要。目前，我国的设计师也将工作重心放在了高层结构设计上，在实际设计环节根据对设计项目的研究及总结，也逐渐形成了一定的规范化标准，其中最为主要的就是强化概念设计。首先，复杂高层及超高层由于层高较高，这就对结构的稳定性提出了更要的要求，在实际设计环节应当以此为关键点，在结构设计中不断加强对结构受力的均匀性设计，使其更加符合应用的规范化标准。

其次，设计内容中应该涵盖着对应力高效传递的优化研究项目，使其能够在应用过程中实现力的快速分解及传递；第三，在结构设计环节，应当确保其标准内容能够直接体现在结构整体上，实现对结构的完善性规划整理；第四，当今社会的各个领域中都倡导应用绿色能源，减少浪费及污染问题，而这一理念也应当在结构设计中得以灌输，只有这样才能有效提升复杂高层及超高层建筑的环保性能；第五，在推进设计工作时应当在结合工程实际情况的基础上，将建筑材料与结构进行有机结合，使二者能够更加具有协调性，从而从根本上提高材料利用率，使其能够在后续应用中承受高强度的结构荷载力。总体来说，为了将以上几点落实到设计主w中，需要建筑以及结构工程师的密切配合，在互相交流经验及工程项目研讨过程中，不断对设计图纸进行优化调整，使其更加具有参考价值。

2. 科学选择结构抗侧力体系

为了在复杂高层与超高层建筑结构设计中，能够充分体现出安全性问题，我国相关设计师总结出，提高结构抗侧力体系的科学性是基础。选择该体系的过程中，应当注重以下几点：结构体系的合理选择应当根据具体的建筑高度来确定，我国相关工作人员在近年来的工作中总结出了不同结构抗侧力体系与不同高度建筑之间的关系。

例如，在建筑高度小于等于100m 的时候，该体系最佳组合为框架、框架剪力墙及剪力墙；当建筑物的高度在100～200m之间的时候，最佳体系为剪力墙和框架核心筒；当建筑物高度在200～300m之间时，该体系最佳组成为框架核心筒、框架核心筒伸臂；如果该建筑高度小于600m时，该结构抗侧力体系的最佳构成应该为筒中筒伸臂、巨型框架、桁架、斜撑及组合体；在进行设计的过程中，应注重以上提及的相关结构抗侧力构件能够保持高度的连接，最好能够形成一个统一的整体。

3. 高度重视建筑抗震设计

复杂高层与超高层建筑当中，其抗震设计应当在建筑功能充分发挥的基础上进行确立，同时该环节也是确保建筑拥有较高安全性的重要部分。抗震方案在高层建筑当中，最重要的一点就是科学选择建筑材料；实现有效减少地震过程中的能量增加。在这项工作当中，验收承载力是使用建筑构件最主要的方式，并且应当有效控制地震情况下建筑结构的层间位移限值；在实际高层建筑的过程中，结构抗震手段的应用应当在位移的基础上建立，并定量分析相关设计方案，促使地震发生时结构的变形弹性能够对建筑产生一定程度的保护作用；精确分析地震发生时建筑构件会产生的变形及位移在建筑结构中的体现具有重要意义，这样一来，能够对构建变形值进行有效的确立；针对性设计应当体现在建筑构件的生产要求及建筑界面的应变分别当中，同时应当注重场地的坚固性，这也是有效降低地震发生时能量输入的重要方式。

4. 坚持高程建筑结构设计经济理念

复杂高程和超高层建筑是一项较大的项目，在结构设计和施工过程中，会面临很多成本输出问题。因此，在建筑结构设计过程中，应该坚持经济型设计理念。对于结果设计方案，应该坚持优化处理，避免在建设过程中由于结构冗长而造成成本浪费的问题。

二、复杂高层与超高层建筑结构设计中确保计算和设计的准确性

1. 合理选择分析软件、合理计算结果

现阶段，复杂高程与超高层建筑结构计算软件的种类很多，侧重点也有所不同，在结构设计过程中，设计人员首先应该明确不同的软件的作用，然后根据实际需要合理选择合适的计算软件。与此同时，还应该对具体的设计计算结果进行科学分析，从力学理念和工程设计经验方面进行合理判断，确保计算结果的合理性和准确性。

2. 重视荷载与作用方面的考虑

对于复杂高层与超高层建筑的结构设计，由于高层建筑很容易受到风载荷的影响，因此在高层建筑，尤其是超高层建筑结构设计中，应该重点考虑风载荷的影响。例如，在某大楼设计过程中，不仅需要考虑相关设计规范，而且还进行了相关风洞试验，从而提高建筑物的抗风载能力。在具体的试验过程中，设计了一个以 1：500 为比例的模型在半径为 600m 的风场环境中进行试验，验证建筑在不同风况下的受力情况。

现阶段，对于地震灾害的预测，在技术方面还有一定的限制，很难准确预定地震灾害。有些发达国家对于地震的研究十分深入，但是依然无法准确预估地震发生的时间和地点。因此，在高层建筑设计过程中，应该加强抗地震力的设计。与此同时，还应该重点考虑建筑主楼、裙楼在地震力作用下的不同反应。

综上所述，随着科学技术水平的不断提高，人们生活质量不断上升，我国城市建设过程中复杂高层与超高层建筑增加，在对这类建筑进行设计的过程中，应当充分考虑到抗震设防烈度、结构方案及类型等因素。经过我国建筑行业近年来积累的经验，总结出复杂高层与超高层建筑结构设计要点包括概念设计、结构抗侧力体系及抗震设计等内容。新时期，我国建筑行业相关工作人员只有在实践中不断加强对这些方面的重视，才能够促进我国建筑业不断进步。

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引 言

随着我国经济的大力发展，我国的建筑设计水平也随之提高。随着建筑行业的进程不断加快，能源日益短缺，这是建筑行业目前所面临的问题。因此，在建筑行业今后的发展中，设计师只有不断的加强建筑剪力墙的结构设计，才能够满足人们实际需求。建筑剪力墙的刚度越大，则建筑的整体性就越好。将剪力墙融入到建筑设计中，能够起到很好的抗震作用，不仅如此，剪力墙的成本价格也比较实惠，所以被广泛的推广和应用。由于人们生活水平的提高，导致人们对建筑设计的要求也越来越高[1]。因此设计出满足人们需求的建筑是当前建筑行业的目标。

1 剪力墙的含义

剪力墙结构能够代替建筑框架结构中，梁柱承担来自不同方向的荷载，还能够控制结构水平力上混泥土和钢筋现浇的结构。剪力墙结构主要分为两种，一种就是连梁结构，还有一种是墙肢结构，剪力墙的优点很多，例如：刚度大、承载力强、整体性好、建筑过程用钢量偏少等。因此，剪力墙结构技术将会被广泛的推广和使用，例如：位于学院路口的庐山花园，里面的高层住宅结构设计，其居室与客房空间都是相对较小的，设置了很多的分隔墙，对其运用现浇剪力墙结构技术，能够使得承重墙与分隔墙之间相互结合，经济性较强。因此，在今后的建筑设计中，要加强对剪力墙的研究与探讨，并对剪力墙结构技术进行重点分析，进而不断的提高剪力墙的结构设计水平。

2 剪力墙的优点

在建筑结构设计中融入剪力墙结构设计，不仅能够降低用钢量，还能够降低建筑工程的成本，与此同时，剪力墙的整体性能比较强，因此建筑剪力墙的刚度越大，则建筑的整体性就越好，剪力墙的刚度能够抵挡各种类型的荷载，特别是水平方向的。在高层建筑结构设计中有效的融入剪力墙结构设计，能够使建筑内部的分隔墙和建筑内部的承重墙有效的结合在一起，进而使得建筑物内部的空间不仅安全，还美观。

3 剪力墙的缺点

剪力墙就跟网络一样，有利就有鄙。虽然说剪力墙的优点很多，但是在其众多的优点之下，还是存在一定的缺点。在框架结构上，剪力墙会导致建筑重量增加，进而导致建筑成本增加，因此地震反应也会随之增加；虽然，剪力墙结构设计能够降低钢筋的使用率，但是也会降低结构的延性；剪力墙的墙肢自身的承载能力会受到一定的制约，进而不能够得到充分的利用；虽然说剪力墙的刚度能够抵抗侧向变形，与此同时，建筑本身的结构自上而下也需要进行加强，因此将进一步导致建筑成本的增加[2]。

4 剪力墙结构的要点

4.1 对剪力墙暗柱钢筋进行合理配置

相关规定表明，对于一级、二级以及三级剪力墙结构设计，一定要设置暗柱与端柱。在剪力墙结构设计中设置暗柱与端柱，能够在一定程度上消耗大量地震波的能量，因为剪力墙的边缘构建抗拉的能力很强，所以能够有效的提高建筑的稳定性。例如：坐落在南京路口的金色水岸办公住宅楼，其地下有一层地下车库，地上为29层的公寓住宅，建筑的总高度约为82m左右，。金色水岸经过论证后，决定采用剪力墙结构类型，来直接承受建筑物来自各个方向的荷载，进而提高建筑的抗震能力。

4.2 对剪力墙结构进行合理布置

在建筑结构设计中，能够有效的利用钢筋水泥混泥土的剪力墙，承担一定的水平地震作用力以及来自各个方向的荷载力。所以，在对剪力墙进行布置的时候，一定要达到建筑本身的要求，找到建筑自身的曲线，再对其进行规则性的布置。在对其进行布置的时候，除了要考虑建筑竖向的承载构建的布置，还要考虑建筑结构的对称性，进而避免建筑在受到水平地震力的时候，发生扭转效应。

对剪力墙结构进行合理布置，首先，要慎重的选择短肢的剪力墙结构，这样不仅能够对建筑进行灵活的布置，还能够有效的减少建筑结构的重量，短肢剪力墙结构，建筑的抗震能力不强，不能够保障建筑的稳定性。所以，在选择的时候，一定要进行深思熟虑。其次，在建筑结构中不能够出现独立的小墙肢，如果在建筑设计中，出现了独立的小墙肢，就会加大建筑施工的难度系数。因此，在建筑设计中，要运用合并洞口来对建筑剪力墙进行合理的布置，进而来避免使用独立墙肢，降低施工的难度系数。最后，要保障剪力墙的整体刚度，在施工过程中，如果剪力墙的刚度过大，那么就能够有效的减少施工的时间，导致地震力较大，消耗更多的加建筑能源，经济效应差[3]。除此之外，地震力增大将会导致建筑墙肢与连梁超筋之间不能够达到抗剪力的标准，因此加大了截面设计的难度系数。所以在控制剪力墙整体刚度时，一定要满足位移限制的标准。

4.3 合理的控制剪力墙结构参数

为了保证高层建筑结构设中剪力墙结构布置的合理性、恰当性、以及科学性，就要对位移比例、侧向刚度比例、周期比例等等，一些参数进行有效的控制。位移比例通常是指高层建筑中，竖向构建本身的楼层之间的位移与楼层平均值，以及水平位移之间的比值。除此之外，还对剪力墙结构布置其自身的不规则性进行限值，这样能够有效的防止建筑出现偏心力，出现建筑扭转的现象。位移比限值得基础就是对刚性楼板的确定，高层建筑的竖向构建位移比例不能够超过1.2m的。

4.4 剪力墙的连梁设计

剪力墙本身就有一定的刚度和强度，只有这样才能够协调好连梁与墙体之间的工作，连梁能够提高剪力墙刚度的作用。所以，在进行高层建筑整体计算的时候，一定要折减连梁的刚度。但是折减的值要保持在零点五到一之间。假如其在折减弱刚度后，建筑结构的受弯承载力不足，可以适当的降低连梁的高度，进而来降低地震带来不看影响。

5 结束语

综上所述，随着建筑行业的发展，剪力墙结构技术将会被广泛的推广和使用。所以，在进行建筑结构设计的时候，一定要充分的将剪力墙的作用发挥出来，进一步提高高层建筑的抗震水平。由此可见，在建筑结构设计的过程中，将剪力墙结构融入进去，能够有效的提高建筑的抗震性能。因此，在今后的建筑设计中，要加强对剪力墙的研究与探讨，进而不断的提高剪力墙的结构设计水平，只有这样才能够满足人们对建筑的需求，做到与时俱进。

参考文献