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摘要：本文介绍了高层建筑结构设计特点，指出了高层建筑结构设计中的常见问题，并阐述了高层建筑结构体系特点及几种体系相对应的分析方法，仅供参考。
关键词：高层建筑；建筑结构；设计分析
引言
随着经济的发展，农村大批人口涌入城市，导致城市用地日益紧张，高层建筑的出现对于城市用地紧张起到了缓解作用，并且成为了城市发展的趋势，但是我国高层建筑的设计水平还没有跟上时代步伐，导致一些建筑存在质量问题，这些需要我们设计人员能够积累经验，利用正确的概念进行设计。
一.高层建筑结构设计特点
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：
1水平力设计是首要考虑因素
在高层建筑中结构处于竖向荷载和水平荷载的共同作用下工作，而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；随着建筑物高度的增加，高宽比的加大，尽管竖向荷载对结构设计仍产生重要影响，但水平荷载对结构产生的内力愈来愈大，将成为结构设计时的主要控制因素，起着决定性的作用，成为确定结构体系的关键性因素。因此，结构的设计是由水平荷载控制的。在水平荷载中，地震作用是动力作用，而风力作用则包含静力作用和动力作用。高层建筑对风的动力作用比较敏感，风振作用成为结构分析中不容忽视的因素。在地震区，高层建筑往往受地震作用控制，所以计算地震对结构的动力反应是高层建筑分析的重要内容。
2位移成为着重控制指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△≈qH4/8EI）。高层建筑尤其是超高层建筑，顶点位移限值决定的不仅是其数值大小而且还有其振动频率；防止结构由于变形过大而可能遭受损坏或破坏的控制因素是层间相对位移，而其限值在现行规范中似偏严，可予放松。
3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，跨中正弯矩和湍支座负弯矩值增大；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，会得出偏于不安全的结果。
4减轻高层建筑自重比多层建筑更重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，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，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，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。
二.高层建筑结构设计中的常见问题及其应对策略
1从设计理论上加深对高层建筑使用寿命的理解
我国在高层建筑的设计理念上，将逐步从最初的单纯设计满足载荷强度的设计原则转变到既满足载荷强度需求又满足使用寿命需要的设计思路，这也符合国际上高层建筑工程建设对使用寿命的要求。加强高层建筑使用寿命的理解，应首先要研究确定结构重要性的方法。例如，一般我国设计的高层建筑若不是特别重要的建筑则只需设计五十年使用寿命，而特别重要的建筑在其结构设计时则需考虑一百年甚至一百五十年。但这些使用寿命确定方面明显过于简单而缺乏足够的可靠性，需经过大量模拟实验证明。在确定使用寿命之后，高层建筑工程建设的规划、设计、施工、运行（包括养护、维修、管理）也需要综合考虑，以便建设的高层建筑使用寿命在预想之中。
2進一步关注高层建筑结构的耐久性问题
高层建筑在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受雪荷载、风荷载、地震荷载、疲劳荷载甚至是超载、人祸等意外因素的作用，同时高层建筑所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。大量的病害实例也证明，除了施工的材料方面的原因，影响结构耐久性的决定性因素是来自构造上（也即设计上）的缺陷。
3不能忽视环境对于高层建筑结构及构件的影响
在高层建筑的结构耐久性设计过程中，尤其应当重视环境因素对钢筋以及混凝土所造成的腐蚀反应。其中，对于海边的高层建筑而言，由此要注意周围环境的氯离子侵蚀情况，这种类型的环境因素对于高层建筑结构耐久性所造成的腐蚀后果是非常严重并且不容忽视的。另外，还应当注意在屋面工程当中设计一定的排水坡度并设置相应配套的排水管道，且设计合理的防水层，以此来避免屋面产生渗漏的现象，从而缓解环境因素对于高层建筑结构的腐蚀破坏。
4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，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。
5格外重视高层建筑结构设计中的抗震措施设计
近年来国内国外地震频发，给人类社会带来了极大的灾难，尤其是我国的地震通常具有发生频繁、震害强烈、范围广泛等特点。因此对于高层建筑这一类的建筑工程而言，遭受地震破坏的可能性就要比其他工程大得多。而我国的工程人员以及人民群众对于高层建筑的抗震措施设计也有了更科学的认识，在高层建筑结构设计中，有关抗震措施的设计思想也逐步被人们所重视。其中，首先要解决的就是如何将高层建筑中的各类钢筋混凝土构件设计成为抗震性能优越的延性构件，从而能够依靠它们在大震时的屈服过程来使得地震施加在高层建筑结构上的能量得到最大限度的损耗和散失，并最终确保高层建筑结构在经历了地震之后仍然能够保持令人满意的使用功能。而作为整个高层建筑结构的几个关键环节，基础结构与主体结构的抗震措施设计，对于避免高层建筑结构遭到地震作用的毁灭性打击，将起到不可替代的重要作用。在有选择余地情况下，高层建筑应选择在基本烈度较低及河岸稳定和地基良好的地段。并应尽可能避免选择在软弱黏性土层、可液化土层和地层严重不均匀的地段，特别是断层地段。如必须设置在可液化或松软土层的河岸地段时，高层建筑的基础结构应采用桩基等深基础。整个高层建筑的结构形式要选择抗震性能好、整体性强的结构体系。在高烈度地震区尽可能采用整体规则性好的建筑结构，结构的布置要力求几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规则，避免实然变化。支座与伸缩缝等连接件是高层建筑整体抗震性能上的一个薄弱环节，因此应尽量减少伸缩缝的用量。选用伸缩缝时，应使其变形能力满足预计地震产生的位移，并使伸缩缝支承面有足够的宽度，同时采取有效措施来进行消能作用。
三、结束语
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，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。否者任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。
参考文献
[1]陈子健，浅谈高层建筑结构分析与设计[J]，江西建材，2013（1）；
[2]孙小艺，高层建筑结构设计的实践探讨[J]，科技创新导报2013年21期；
[3]周依依.高层建筑结构设计特点及其体系[J].建筑技术，2013（24）.
关键词：高层建筑；建筑结构；设计分析
引言
随着经济的发展，农村大批人口涌入城市，导致城市用地日益紧张，高层建筑的出现对于城市用地紧张起到了缓解作用，并且成为了城市发展的趋势，但是我国高层建筑的设计水平还没有跟上时代步伐，导致一些建筑存在质量问题，这些需要我们设计人员能够积累经验，利用正确的概念进行设计。
一.高层建筑结构设计特点
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：
1水平力设计是首要考虑因素
在高层建筑中结构处于竖向荷载和水平荷载的共同作用下工作，而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；随着建筑物高度的增加，高宽比的加大，尽管竖向荷载对结构设计仍产生重要影响，但水平荷载对结构产生的内力愈来愈大，将成为结构设计时的主要控制因素，起着决定性的作用，成为确定结构体系的关键性因素。因此，结构的设计是由水平荷载控制的。在水平荷载中，地震作用是动力作用，而风力作用则包含静力作用和动力作用。高层建筑对风的动力作用比较敏感，风振作用成为结构分析中不容忽视的因素。在地震区，高层建筑往往受地震作用控制，所以计算地震对结构的动力反应是高层建筑分析的重要内容。
2位移成为着重控制指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△≈qH4/8EI）。高层建筑尤其是超高层建筑，顶点位移限值决定的不仅是其数值大小而且还有其振动频率；防止结构由于变形过大而可能遭受损坏或破坏的控制因素是层间相对位移，而其限值在现行规范中似偏严，可予放松。
3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，跨中正弯矩和湍支座负弯矩值增大；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，会得出偏于不安全的结果。
4减轻高层建筑自重比多层建筑更重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，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，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，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。
二.高层建筑结构设计中的常见问题及其应对策略
1从设计理论上加深对高层建筑使用寿命的理解
我国在高层建筑的设计理念上，将逐步从最初的单纯设计满足载荷强度的设计原则转变到既满足载荷强度需求又满足使用寿命需要的设计思路，这也符合国际上高层建筑工程建设对使用寿命的要求。加强高层建筑使用寿命的理解，应首先要研究确定结构重要性的方法。例如，一般我国设计的高层建筑若不是特别重要的建筑则只需设计五十年使用寿命，而特别重要的建筑在其结构设计时则需考虑一百年甚至一百五十年。但这些使用寿命确定方面明显过于简单而缺乏足够的可靠性，需经过大量模拟实验证明。在确定使用寿命之后，高层建筑工程建设的规划、设计、施工、运行（包括养护、维修、管理）也需要综合考虑，以便建设的高层建筑使用寿命在预想之中。
2進一步关注高层建筑结构的耐久性问题
高层建筑在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受雪荷载、风荷载、地震荷载、疲劳荷载甚至是超载、人祸等意外因素的作用，同时高层建筑所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。大量的病害实例也证明，除了施工的材料方面的原因，影响结构耐久性的决定性因素是来自构造上（也即设计上）的缺陷。
3不能忽视环境对于高层建筑结构及构件的影响
在高层建筑的结构耐久性设计过程中，尤其应当重视环境因素对钢筋以及混凝土所造成的腐蚀反应。其中，对于海边的高层建筑而言，由此要注意周围环境的氯离子侵蚀情况，这种类型的环境因素对于高层建筑结构耐久性所造成的腐蚀后果是非常严重并且不容忽视的。另外，还应当注意在屋面工程当中设计一定的排水坡度并设置相应配套的排水管道，且设计合理的防水层，以此来避免屋面产生渗漏的现象，从而缓解环境因素对于高层建筑结构的腐蚀破坏。
4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，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。
5格外重视高层建筑结构设计中的抗震措施设计
近年来国内国外地震频发，给人类社会带来了极大的灾难，尤其是我国的地震通常具有发生频繁、震害强烈、范围广泛等特点。因此对于高层建筑这一类的建筑工程而言，遭受地震破坏的可能性就要比其他工程大得多。而我国的工程人员以及人民群众对于高层建筑的抗震措施设计也有了更科学的认识，在高层建筑结构设计中，有关抗震措施的设计思想也逐步被人们所重视。其中，首先要解决的就是如何将高层建筑中的各类钢筋混凝土构件设计成为抗震性能优越的延性构件，从而能够依靠它们在大震时的屈服过程来使得地震施加在高层建筑结构上的能量得到最大限度的损耗和散失，并最终确保高层建筑结构在经历了地震之后仍然能够保持令人满意的使用功能。而作为整个高层建筑结构的几个关键环节，基础结构与主体结构的抗震措施设计，对于避免高层建筑结构遭到地震作用的毁灭性打击，将起到不可替代的重要作用。在有选择余地情况下，高层建筑应选择在基本烈度较低及河岸稳定和地基良好的地段。并应尽可能避免选择在软弱黏性土层、可液化土层和地层严重不均匀的地段，特别是断层地段。如必须设置在可液化或松软土层的河岸地段时，高层建筑的基础结构应采用桩基等深基础。整个高层建筑的结构形式要选择抗震性能好、整体性强的结构体系。在高烈度地震区尽可能采用整体规则性好的建筑结构，结构的布置要力求几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规则，避免实然变化。支座与伸缩缝等连接件是高层建筑整体抗震性能上的一个薄弱环节，因此应尽量减少伸缩缝的用量。选用伸缩缝时，应使其变形能力满足预计地震产生的位移，并使伸缩缝支承面有足够的宽度，同时采取有效措施来进行消能作用。
三、结束语
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，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。否者任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。
参考文献
[1]陈子健，浅谈高层建筑结构分析与设计[J]，江西建材，2013（1）；
[2]孙小艺，高层建筑结构设计的实践探讨[J]，科技创新导报2013年21期；
[3]周依依.高层建筑结构设计特点及其体系[J].建筑技术，2013（24）.