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摘要：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，根据使用功能和技术经济合理性确定好结构的体系，是用剪力墙结构还是框架结构等，然后从结构的整体去分析它的刚度比、周期比、位移比、剪重比、刚重比、层间受剪承载力等。本文探讨了高层建筑结构设计的影响因素。
关键词：高层建筑；结构设计；特点；影响因素
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
引言
高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载，同时也承受着竖直方向的荷载，并且对地震作用也要有足够的抵抗能力。一般情况下，低层建筑结构受到水平方向上的影响比较弱，然而在高层建筑中，地震作用和外界水平风荷载成为影响结构的主要因素。随着建筑物高度的增加，高层建筑的位移增加较快，但是高层建筑过大的侧移不仅会影响人的舒适度，同时也会影响建筑物的正常使用，并且容易损坏结构构件以及非结构构件。
一、 高层建筑结构设计特点
1、水平荷载成为决定因素
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。
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，应根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整，对构件的剪力和侧移有影响，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
随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅逐增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在一定限度之内。
二、高层建筑结构设计的影响因素
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，对一定高度的楼房来说，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、受力性能方面的分析
通常在高层建筑设计的最初阶段，建筑师考虑较多的是建筑物的空间组成特点，而不会去确定它的具体结构。高层建筑的地面对其空间形式的水平方向稳定及竖向稳定有着十分重要的影响，由于高层建筑一般都是由重而大的结构构件所构成，所以，建筑物的结构应当把其自身的重量传送到地面上，建筑物结构的荷载通常是向下对地面产生作用的，而高层建筑设计的基本要求之一就是弄清地基承载力和向下作用力二者之间的关系，因此，在方案设计时，就应当对主要承重墙以及承重柱的分布与数量进行总体上的设想。
3、扭转方面的分析
高层建筑物的三心包括结构重心、刚度中心及几何形心，在设计建筑物结构时，必须保证三心合一，也就是将三心最大限度的汇合为一点。高层建筑结构扭转方面的问题指的是在设计结构时，并没有真正的确保三心合一，进而在水平荷载的不良作用之下发生结构扭转振动效应。为了能够有效的防止高层建筑由于水平荷载的作用所导致的扭转破坏，那么在设计结构时就应当合理的进行构件布置与结构形式，从根本上保证三心合一。
4、振动周期和侧移方面的分析
高层建筑结构的振动周期主要包括两个方面：将自振周期和场地特征周期尽可能的错开以及对结构自振周期进行合理的控制。
（1）高层建筑结构的自振周期方面
通常其自振周期应当保持的范围为：筒中筒、剪力墙结构的自振周期在0.04N~0.10N；框筒、框剪结构的自振周期在0.08N~0.12N；框架结构的自振周期为0.1N~0.15N，其中N是结构层数。高层建筑结构的第二及第三周期应当保持的范围为：第二周期在1/3到1/5的自振周期之间；第三周期在1/5到1/7自振周期之间。
（2）共振问题
当高层建筑所在地发生地震的时候，若高层建筑的场地特征周期接近于高层建筑的自身周期，那么很容易导致场地与建筑物的共振。所以，在设计建筑方案结构时应当预先对特征周期进行估算，通过合理的选择结构体系及结构类别，合理的对结构层数进行调整，扩大特征周期和自振周期二者间的差别，防止产生共振问题。
除了以上诸多问题之外，在设计高层建筑结构时，还必须重视单位面积重度、剪重比以及位移限制等问题，应当保证这些数值和指标的合理性和正确性，从结构的竖向分体系及水平分体系等各个方面进行深入的思考，将层间位移和顶点位移并重对待，尤其要注意角点位移的大小与合理性，注意剪重比和单位面积厚度的实际值与高层建筑结构的實际情况相契合。
三、加强高层建筑结构设计优化工作
1、合理的结构计算模型
合理的结构计算模型，在高层结构设计中的重要性不言而喻，如果计算模型与工程实际不相符，则可能对结构设计的准确性产生影响，严重者甚至引发结构事故。因此，若想确保高层建筑结构设计的合理性、安全性、稳定性，必须加强对计算模型的重视程度。
2、基础的优化设计
以高层建筑的地质条件为出发点，有针对性地选择基础设计形式，对建筑的上部结构类型、荷载分布等进行综合分析，合理选择施工条件，减少对周边建筑物产生的影响；通过考虑各方面的实际因素，最终确定结构方案。合理方案的选择，必须充分发挥地基潜力并应考虑经济型及施工简便性，必要情况下需要对地基变形控制[3]-[4]。此外，在高层建筑结构设计时，需要有详尽的地质勘查报告，必要时应进行现场施工勘查并应充分考虑周边已有建筑物的情况，还必须对降水、抗浮问题等采用有效的措施。
3、确定高层建筑结构方案
只有提高结构设计方案的经济性、合理性，同时满足高层建筑的结构体系要求，才能确保整体设计的顺利实现。对于结构体系来说，要求明确受力过程，保障传力的简洁性。对于同等的结构单元来说，结构体系也应相同；如果高层建筑位于地震区域内，那么就需要充分考虑平面规则与竖向规则。
4、分析计算结果的合理性
随着我国科技水平的不断进步，结构设计中计算机的应用越来越广泛，可以选择的计算软件种类非常多，不同软件可能获得不同的计算结果，这就对设计人提出更高要求，既要了解工程实际情况，也要掌握软件适用的条件、范围等，提高软件的针对性、适用性；由于计算机的程序并不可能与建筑结构完全相符，应用计算机辅助手段，可能产生人工输入错误或者由于软件缺陷而造成计算结果不准确等问题，因此通过计算机软件获得计算结果之后，必须经过设计人员的反复校核，确保计算结果的精准性、合理性，切忌生搬硬套。
5、采取针对性的结构措施
结合以往高层建筑结构设计的经验来看，应遵循“强剪弱弯”、“强柱弱梁”等原则，尤其关注薄弱部位(薄弱层)，重视控制节点构造，同时考虑到温度应力、延性等因素，避免因构造不当对构件产生负面影响。
结论
近些年来，我国的高层建筑建设发展迅速。但从设计质量方面来看，并不理想。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能只重视结构计算的准确性而忽略结构方案的重要性，应进行合理的结构方案比选。高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析，用掌握的知识来处理实际建筑结构设计中遇到了各种问题。
参考文献：
[1] 董俊,肖岱. 论高层混凝土建筑结构分析与设计[J]. 四川建材. 2010(06)
[2] 仲纪贵. 浅析高层结构概念设计[J]. 华章. 2008(Z2)
[3] 王越. 论高层建筑结构分析与设计的探讨[J]. 科技促进发展. 2009(12)
[4] 陈启斌. 小议高层建筑结构设计[J]. 今日科苑. 2008(14)
[5] 林同炎. 结构概念和体系(第二版). 中国建筑工业出版社. 1999
[6]《建筑结构荷载规范》GB50009-2001. 中国建筑工业出版社. 2002
[7]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010. 中国建筑工业出版社. 2010
[8]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010. 中国建筑工业出版社. 2011
[9] 朱炳寅. 建筑结构设计问答及分析. 中国建筑工业出版社. 2009
关键词：高层建筑；结构设计；特点；影响因素
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
引言
高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载，同时也承受着竖直方向的荷载，并且对地震作用也要有足够的抵抗能力。一般情况下，低层建筑结构受到水平方向上的影响比较弱，然而在高层建筑中，地震作用和外界水平风荷载成为影响结构的主要因素。随着建筑物高度的增加，高层建筑的位移增加较快，但是高层建筑过大的侧移不仅会影响人的舒适度，同时也会影响建筑物的正常使用，并且容易损坏结构构件以及非结构构件。
一、 高层建筑结构设计特点
1、水平荷载成为决定因素
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。
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，应根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整，对构件的剪力和侧移有影响，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
随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅逐增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在一定限度之内。
二、高层建筑结构设计的影响因素
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，对一定高度的楼房来说，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、受力性能方面的分析
通常在高层建筑设计的最初阶段，建筑师考虑较多的是建筑物的空间组成特点，而不会去确定它的具体结构。高层建筑的地面对其空间形式的水平方向稳定及竖向稳定有着十分重要的影响，由于高层建筑一般都是由重而大的结构构件所构成，所以，建筑物的结构应当把其自身的重量传送到地面上，建筑物结构的荷载通常是向下对地面产生作用的，而高层建筑设计的基本要求之一就是弄清地基承载力和向下作用力二者之间的关系，因此，在方案设计时，就应当对主要承重墙以及承重柱的分布与数量进行总体上的设想。
3、扭转方面的分析
高层建筑物的三心包括结构重心、刚度中心及几何形心，在设计建筑物结构时，必须保证三心合一，也就是将三心最大限度的汇合为一点。高层建筑结构扭转方面的问题指的是在设计结构时，并没有真正的确保三心合一，进而在水平荷载的不良作用之下发生结构扭转振动效应。为了能够有效的防止高层建筑由于水平荷载的作用所导致的扭转破坏，那么在设计结构时就应当合理的进行构件布置与结构形式，从根本上保证三心合一。
4、振动周期和侧移方面的分析
高层建筑结构的振动周期主要包括两个方面：将自振周期和场地特征周期尽可能的错开以及对结构自振周期进行合理的控制。
（1）高层建筑结构的自振周期方面
通常其自振周期应当保持的范围为：筒中筒、剪力墙结构的自振周期在0.04N~0.10N；框筒、框剪结构的自振周期在0.08N~0.12N；框架结构的自振周期为0.1N~0.15N，其中N是结构层数。高层建筑结构的第二及第三周期应当保持的范围为：第二周期在1/3到1/5的自振周期之间；第三周期在1/5到1/7自振周期之间。
（2）共振问题
当高层建筑所在地发生地震的时候，若高层建筑的场地特征周期接近于高层建筑的自身周期，那么很容易导致场地与建筑物的共振。所以，在设计建筑方案结构时应当预先对特征周期进行估算，通过合理的选择结构体系及结构类别，合理的对结构层数进行调整，扩大特征周期和自振周期二者间的差别，防止产生共振问题。
除了以上诸多问题之外，在设计高层建筑结构时，还必须重视单位面积重度、剪重比以及位移限制等问题，应当保证这些数值和指标的合理性和正确性，从结构的竖向分体系及水平分体系等各个方面进行深入的思考，将层间位移和顶点位移并重对待，尤其要注意角点位移的大小与合理性，注意剪重比和单位面积厚度的实际值与高层建筑结构的實际情况相契合。
三、加强高层建筑结构设计优化工作
1、合理的结构计算模型
合理的结构计算模型，在高层结构设计中的重要性不言而喻，如果计算模型与工程实际不相符，则可能对结构设计的准确性产生影响，严重者甚至引发结构事故。因此，若想确保高层建筑结构设计的合理性、安全性、稳定性，必须加强对计算模型的重视程度。
2、基础的优化设计
以高层建筑的地质条件为出发点，有针对性地选择基础设计形式，对建筑的上部结构类型、荷载分布等进行综合分析，合理选择施工条件，减少对周边建筑物产生的影响；通过考虑各方面的实际因素，最终确定结构方案。合理方案的选择，必须充分发挥地基潜力并应考虑经济型及施工简便性，必要情况下需要对地基变形控制[3]-[4]。此外，在高层建筑结构设计时，需要有详尽的地质勘查报告，必要时应进行现场施工勘查并应充分考虑周边已有建筑物的情况，还必须对降水、抗浮问题等采用有效的措施。
3、确定高层建筑结构方案
只有提高结构设计方案的经济性、合理性，同时满足高层建筑的结构体系要求，才能确保整体设计的顺利实现。对于结构体系来说，要求明确受力过程，保障传力的简洁性。对于同等的结构单元来说，结构体系也应相同；如果高层建筑位于地震区域内，那么就需要充分考虑平面规则与竖向规则。
4、分析计算结果的合理性
随着我国科技水平的不断进步，结构设计中计算机的应用越来越广泛，可以选择的计算软件种类非常多，不同软件可能获得不同的计算结果，这就对设计人提出更高要求，既要了解工程实际情况，也要掌握软件适用的条件、范围等，提高软件的针对性、适用性；由于计算机的程序并不可能与建筑结构完全相符，应用计算机辅助手段，可能产生人工输入错误或者由于软件缺陷而造成计算结果不准确等问题，因此通过计算机软件获得计算结果之后，必须经过设计人员的反复校核，确保计算结果的精准性、合理性，切忌生搬硬套。
5、采取针对性的结构措施
结合以往高层建筑结构设计的经验来看，应遵循“强剪弱弯”、“强柱弱梁”等原则，尤其关注薄弱部位(薄弱层)，重视控制节点构造，同时考虑到温度应力、延性等因素，避免因构造不当对构件产生负面影响。
结论
近些年来，我国的高层建筑建设发展迅速。但从设计质量方面来看，并不理想。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能只重视结构计算的准确性而忽略结构方案的重要性，应进行合理的结构方案比选。高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析，用掌握的知识来处理实际建筑结构设计中遇到了各种问题。
参考文献：
[1] 董俊,肖岱. 论高层混凝土建筑结构分析与设计[J]. 四川建材. 2010(06)
[2] 仲纪贵. 浅析高层结构概念设计[J]. 华章. 2008(Z2)
[3] 王越. 论高层建筑结构分析与设计的探讨[J]. 科技促进发展. 2009(12)
[4] 陈启斌. 小议高层建筑结构设计[J]. 今日科苑. 2008(14)
[5] 林同炎. 结构概念和体系(第二版). 中国建筑工业出版社. 1999
[6]《建筑结构荷载规范》GB50009-2001. 中国建筑工业出版社. 2002
[7]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010. 中国建筑工业出版社. 2010
[8]《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010. 中国建筑工业出版社. 2011
[9] 朱炳寅. 建筑结构设计问答及分析. 中国建筑工业出版社. 2009