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摘要：随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化，城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要，促使高层建筑得以快速发展。另一方面由于轻质高强材料的开发及新的设计计算理论的发展，抗风和抗震理论的不断完善，加之新的施工技术和设备的不断涌现，特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高，为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。
关键词：高层建筑；结构；设计
1 高层建筑结构设计特点
高层建筑中的竖向荷载较大，容易引起轴向变形，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之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。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。结构延性是重要设计指标。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。
2 高层建筑的结构体系
2.1 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，可以不设梁，所以空间利用比较好，可节约层高。
2.2 框架-剪力墙体系
框架的体系强度和刚度在某些情况下并不能达到建筑要求，这时候就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。
2.3 筒体体系
筒体体系就是一种采用作为一种抗侧力的结构体系，其中包括多种形式：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。
3 高层建筑的细部结构设计
3.1 结构平面的设计与布置
平面形状的结构相对简单，且规则性强，尽量使得质心和钢心重合。偏心大的结构扭转效应大，会加大端部构件的位移，导致应力集中。平面突出部分不宜过长。扭转是否过大，可用概念设计方法近似计算钢心、质心及偏心距后进行判断，还可以比较结构最远边缘处的最大层间变形和质心处的层间变形，其比值超过1.1者，可以认为扭转太大而结构不规则。高层建筑不应采用严重不规则的结构布置，当由于使用功能与建筑的要求，结构平面布置严重不规则时，应将其分割成若干比较简单、规则的独立结构单元。对于地震区的抗震建筑，简单、规则、对称的原则尤为重要。
3.2 结构立体的设计与布置
立体的结构设计必然涉及到结构的竖向布置，结构竖向布置需要遵守规则、均匀原则。规则，主要是指体型规则，若有变化，亦应是有规则的渐变。体型沿竖向的剧变，将使地震时某些变形特别集中，常常在该楼层因过大的变形而引起倒塌。均匀是指上下体型、刚度、承载力及质量分布均匀，以及它们的变化均匀。结构宜设计成刚度下大上小，自下而上逐渐减小。下层刚度小，将使变形集中在下部，形成薄弱层，严重的会引起建筑的全面倒塌。如果体型尺寸有变化，也应下大上小逐渐变化，不应发生过大的突变。上下楼层收进使得体型较小的情况经常发生，对于收进的尺寸应当限制。
3.3 建筑基础的设计与布置
高层建筑不同于多层建筑，其上层结构的载荷很大，且基础底面的压力更大。应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。根据上部结构类型、层数、载荷及地基承载力，可以用筏型基础或箱型基础；当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可以采用桩基或复合地基。筏型基础一般有两种做法：倒肋形楼盖式和倒无梁楼盖式。倒肋形楼盖的筏基，板的折算厚度较小，用料较省，刚度较好，但施工比较麻烦，模板较费。如果采用板底架梁的方案有利于地下室空间的利用，但地基开凿施工麻烦，而且破坏了地基的连续性，扰动了地基土，会降低地基承载力；采用倒无梁楼盖式的筏基，板厚较大，用料较多，刚度也较差，但施工较为方便，且有利于地下空间的利用。当地基极软且沉降不均匀十分严重时，采用筏形基础，其刚度会显得不足，在这种情况下采用箱型基础就较为合理。箱型基础刚度大、整体性好、传力均匀；能适应局部不均匀沉降较大的地基，有效地调整基地反力。在浅层地基承载力比较软弱，而坚实土层距离地面又较深的时候，采用其他类型的基础就不能满足承载力或变形控制的要求。这时应当考虑采用桩基础。桩承台的作用是将上部荷载传给桩，并使桩群连成整体，而桩又将荷载传至较深的土层中区。桩距应尽可能的大，在充分发挥单桩承载力的同时，还能发挥承台土的反力作用，以取得最佳效果。
4 高層建筑的消防设计
经济的快速发展使人们在追求美观经济的同时，更加注重安全这个重要的环节，对于消防知识的普及，更代表着如今我国的高层建筑已逐步迈向了成熟发展的行列。
4.1 高层建筑的室外消防设计
对于高层建筑室外防排水消防的设计主要是有关给排水管网的设计与布置，一般常见的应不少于两条管道，且管道直径要保证在100毫米以上，避免出现因一条管道引起堵塞而使全局遭到影响，保证及时整体的水用量，且管道应是从市政管道引入而至。而对于其管道的布设则应符合下面几个原则：应布置成两条管道且均为圆环状，避免因其中一条产生问题导致整个给排水系统的瘫痪，而两条则可以满足一条正在检修但另一条处于正常使用的状态。在该圆环管道的每个节点处均应设置相应的阀门对其水流量加以适当控制，通过对阀门的布设也恰好可以将每个管节有效地分为独立的互不干扰的段节，且每段内所含消火栓的数量要控制在5个以内，专用于消防管道时，应保证其被埋置在冻土层20厘米以下。其实对于整个管道铺设的全部过程都是有规定的，铺设过程中要严格按照相应的规范进行，只有这样才能真正保证在高层建筑消防设计方面能有新突破。
4.2 高层建筑的室内消防设计
高层建筑室内的消防设计则更应得到深度细化，各项设备要准备齐全，一般常见有消防水枪和水带、消防的管道及消防栓和消防卷盘、消防水泵接合器、消防水池和水箱以及增压和启动消防水泵的各项设备等，对于给排水消防的方式主要有两种高压消火栓的给排水系统和临时高压的消火栓给排水系统。另外关于消防水池的布设，一般是将室内与室外的消防水池放在一起进行全面的考虑。因为如果平时的给水量很充足的话，一般是不用再另外设置的，只有对于一些水源有时会供应不上的高层建筑，则很有必要布设这样的消防水池，以备不时之需。对于高层及超高层的消防可以说难度是比较大的，所以为了避免在消防的过程中出现水源紧缺的现象，同时又能方便消防队员正常工作展开，一般要求对于高层或超高层的消防栓的存放位置要进行合理的竖向分布，且其间隔要控制在50米左右的范围，以便于消防工作的快速顺利进行。
参考文献
[1]李祖钞.高层建筑结构设计中的常见问题探讨[J].建材发展导向,2011(3)
[2]傅学怡.实用高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社,2010
关键词：高层建筑；结构；设计
1 高层建筑结构设计特点
高层建筑中的竖向荷载较大，容易引起轴向变形，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩之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。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。结构延性是重要设计指标。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。
2 高层建筑的结构体系
2.1 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，可以不设梁，所以空间利用比较好，可节约层高。
2.2 框架-剪力墙体系
框架的体系强度和刚度在某些情况下并不能达到建筑要求，这时候就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。
2.3 筒体体系
筒体体系就是一种采用作为一种抗侧力的结构体系，其中包括多种形式：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。
3 高层建筑的细部结构设计
3.1 结构平面的设计与布置
平面形状的结构相对简单，且规则性强，尽量使得质心和钢心重合。偏心大的结构扭转效应大，会加大端部构件的位移，导致应力集中。平面突出部分不宜过长。扭转是否过大，可用概念设计方法近似计算钢心、质心及偏心距后进行判断，还可以比较结构最远边缘处的最大层间变形和质心处的层间变形，其比值超过1.1者，可以认为扭转太大而结构不规则。高层建筑不应采用严重不规则的结构布置，当由于使用功能与建筑的要求，结构平面布置严重不规则时，应将其分割成若干比较简单、规则的独立结构单元。对于地震区的抗震建筑，简单、规则、对称的原则尤为重要。
3.2 结构立体的设计与布置
立体的结构设计必然涉及到结构的竖向布置，结构竖向布置需要遵守规则、均匀原则。规则，主要是指体型规则，若有变化，亦应是有规则的渐变。体型沿竖向的剧变，将使地震时某些变形特别集中，常常在该楼层因过大的变形而引起倒塌。均匀是指上下体型、刚度、承载力及质量分布均匀，以及它们的变化均匀。结构宜设计成刚度下大上小，自下而上逐渐减小。下层刚度小，将使变形集中在下部，形成薄弱层，严重的会引起建筑的全面倒塌。如果体型尺寸有变化，也应下大上小逐渐变化，不应发生过大的突变。上下楼层收进使得体型较小的情况经常发生，对于收进的尺寸应当限制。
3.3 建筑基础的设计与布置
高层建筑不同于多层建筑，其上层结构的载荷很大，且基础底面的压力更大。应采用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。根据上部结构类型、层数、载荷及地基承载力，可以用筏型基础或箱型基础；当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可以采用桩基或复合地基。筏型基础一般有两种做法：倒肋形楼盖式和倒无梁楼盖式。倒肋形楼盖的筏基，板的折算厚度较小，用料较省，刚度较好，但施工比较麻烦，模板较费。如果采用板底架梁的方案有利于地下室空间的利用，但地基开凿施工麻烦，而且破坏了地基的连续性，扰动了地基土，会降低地基承载力；采用倒无梁楼盖式的筏基，板厚较大，用料较多，刚度也较差，但施工较为方便，且有利于地下空间的利用。当地基极软且沉降不均匀十分严重时，采用筏形基础，其刚度会显得不足，在这种情况下采用箱型基础就较为合理。箱型基础刚度大、整体性好、传力均匀；能适应局部不均匀沉降较大的地基，有效地调整基地反力。在浅层地基承载力比较软弱，而坚实土层距离地面又较深的时候，采用其他类型的基础就不能满足承载力或变形控制的要求。这时应当考虑采用桩基础。桩承台的作用是将上部荷载传给桩，并使桩群连成整体，而桩又将荷载传至较深的土层中区。桩距应尽可能的大，在充分发挥单桩承载力的同时，还能发挥承台土的反力作用，以取得最佳效果。
4 高層建筑的消防设计
经济的快速发展使人们在追求美观经济的同时，更加注重安全这个重要的环节，对于消防知识的普及，更代表着如今我国的高层建筑已逐步迈向了成熟发展的行列。
4.1 高层建筑的室外消防设计
对于高层建筑室外防排水消防的设计主要是有关给排水管网的设计与布置，一般常见的应不少于两条管道，且管道直径要保证在100毫米以上，避免出现因一条管道引起堵塞而使全局遭到影响，保证及时整体的水用量，且管道应是从市政管道引入而至。而对于其管道的布设则应符合下面几个原则：应布置成两条管道且均为圆环状，避免因其中一条产生问题导致整个给排水系统的瘫痪，而两条则可以满足一条正在检修但另一条处于正常使用的状态。在该圆环管道的每个节点处均应设置相应的阀门对其水流量加以适当控制，通过对阀门的布设也恰好可以将每个管节有效地分为独立的互不干扰的段节，且每段内所含消火栓的数量要控制在5个以内，专用于消防管道时，应保证其被埋置在冻土层20厘米以下。其实对于整个管道铺设的全部过程都是有规定的，铺设过程中要严格按照相应的规范进行，只有这样才能真正保证在高层建筑消防设计方面能有新突破。
4.2 高层建筑的室内消防设计
高层建筑室内的消防设计则更应得到深度细化，各项设备要准备齐全，一般常见有消防水枪和水带、消防的管道及消防栓和消防卷盘、消防水泵接合器、消防水池和水箱以及增压和启动消防水泵的各项设备等，对于给排水消防的方式主要有两种高压消火栓的给排水系统和临时高压的消火栓给排水系统。另外关于消防水池的布设，一般是将室内与室外的消防水池放在一起进行全面的考虑。因为如果平时的给水量很充足的话，一般是不用再另外设置的，只有对于一些水源有时会供应不上的高层建筑，则很有必要布设这样的消防水池，以备不时之需。对于高层及超高层的消防可以说难度是比较大的，所以为了避免在消防的过程中出现水源紧缺的现象，同时又能方便消防队员正常工作展开，一般要求对于高层或超高层的消防栓的存放位置要进行合理的竖向分布，且其间隔要控制在50米左右的范围，以便于消防工作的快速顺利进行。
参考文献
[1]李祖钞.高层建筑结构设计中的常见问题探讨[J].建材发展导向,2011(3)
[2]傅学怡.实用高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社,2010