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【摘要】高层建筑在目前的城市建筑中比例逐渐增大，高层建筑于一般建筑相比不论是在设计还是在实际操作中具有更多需要注意的方面，本文论述了高层建筑结构设计的基本原则、特点，以及对其经常出现的问题进行讨论，对高层建筑结构设计有一定的指导作用。
【关键词】高层建筑；设计；原则；指导作用。
Abstract：High-rise buildings in the city building in the current ratio gradually increases, high-rise buildings, general building, whether in design or in practice, more areas requiring attention, the article discusses the basic principles of high-level design of building structures, characteristics,and recurring problems of a certain role in guiding the discussion, the high-level design of building structures.
Key words： high-rise buildings; design; principle; guiding role.
中图分类号：TU973 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
0.绪论
随着社会生产力以及科学技术的逐步发展，我国大中型城市的城市化进程加快。作为城市化发展标志之一的高层建筑以其宏伟的高度及巨大的体量给人类一种强烈的视觉震撼。同时，随着全国工业水平的不断上升，各地城市人口剧增，为了满足城市居民对住房的需求以及改善人们的居住环境，高层建筑的建造是必然的。在高层建筑百年的发展过程中，现代高层建筑已经不仅仅单纯地为满足其使用功能，建筑结构工程师在高层建筑设计中如何更好把握设计要点，直接影响到建筑整体结构的安全、美观、经济及合理性。
高层建筑结构设计原则
（1）选择正确的计算简图：结构计算是在计算简图的基础上开展的，计算简图选着不当会导致结构安全的事故频繁发生，故选择正确的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应该有相应的构造措施来保证其在实际应用中的适用性。如实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点或刚结点，但与计算简图的误差必须在设计允许误差范围之内。
（2）选择正确的基础方案：基础设计应根据实际工程地质条件，对上层结构类型和载荷分布，邻近建筑物影响和施工条件等等多方面因素进行综合分析，选择经济、合理的基础方案，在设计时要最大限度地发挥地基的潜力，必要时应该进行地基的变形验算。基础设计应该出具详尽的地质勘察报告，对某些缺少地质报告的建筑也应该进行现场查看以及参考邻近建筑资料。一般情况下，同一结构单元不能用两种不同的类型的基础方案。
（3）正确选择结构方案：一个正确的结构方案，总的来说就是一个切实可行的结构形式及结构体系。结构体系应做到受力明确，传力简单。在同一结构单元内不宜选着不同结构体系混用，位于地震区单元应充分考虑平面和竖向规则。具体说来就是必须对工程的设计、原材料供给、周边地理环境、现有施工条件等具体情况进行综合分析，并与建筑方、电、水、暖等供应商等方面充分协商，在此基础上进行结构方案设计，确定正确的结构方案，必要时要进行多方案比较。
（4）正确分析计算结果： 现在结构设计中普遍采取计算机技术，但是由于目前计算软件种类繁多，不同软件又往往导致计算结果不尽相同。因此要求设计师应对计算软件的适用条件进行全面的了解。在利用计算机进行辅助设计时，由于结构实际情况和设计程序不相符合，或者由于人工输入错误 又或者软件本身存在缺陷均会导致错误的计算结果，因此要求结构工程师在拿到计算机计算结果时应结合实际情况认真分析，做出正确判断。
（5）采取正确的构造措施：做结构设计时始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉的原则”，同时注意构件的延性性能，增强薄弱部位受力性，注意钢筋的锚固长度、力度，特别是钢筋的执行段锚固长度；充分考虑温度应力的影响力。
高层建筑设计特点
高层建筑的设计特点集中体现在水平荷载、轴向变形、结构延性和侧移等方面。其中由水平荷载对结构产生的倾覆力矩而引起的轴力和楼房高度的两次方成正比，而在一些竖构件中，由楼房的自重及楼面使用荷载而产生的弯矩数值和轴力仅和楼房高度的一次方成正比，另外由于竖向荷载为确定值而水平荷载具有不确定性，所以，水平荷载在高层建筑中具有决定性作用 。
由于在水平荷载下的结构侧移变形会伴随着高层建筑楼层高度的增加而逐步增大，所以，结构侧移是高层建筑设计的关键因素及控制指标。结构延性也是高层建筑设计的重要指标。为保证高层建筑足够的结构延性，使之结构在进入塑性变形阶段仍然有较强的变形能力而不至于自身倒塌，须在其结构上采取适当的措施。此外，在高层建筑设计中同样不能忽视高层建筑的轴向变形因素。
高层建筑结构体系
（1）框架-剪力墙体系。当单独框架体系的强度及刚度不能满足实际要求时，此时需要在建筑平面的适当位置增加较大的剪力墙来替代部分框架，这便形成了框架-剪力墙体系。在承受水平方向力时，框架及剪力墙通过有足够大刚度的楼板及连梁组成协同工作的结构体系。在此体系中框架体系主要承受垂直荷载，而剪力墙主要承受水平剪力。框架-剪力墙体系的位移曲线一般呈弯剪型。剪力墙的增加， 增大了结构的侧向刚度，使得建筑物的水平位移减小，同时框架承受来之水平方向剪力显著降低并且内力沿竖向的分布也趋于均匀，所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于单纯框架体系。
（2）剪力墙体系。当受力的主体结构全部是由平面剪力墙构件组成时，就形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，一片剪力墙就承受了全部的垂直荷载及水平力。 剪力墙体系属于刚性结构，其位移曲线一般呈弯曲型。剪力墙体系的强度及刚度都比较高，且有一定的延性，传力直接，整体性能好，抗震、抗倒塌能力强，是一种比较良好的结构体系，能建高度大于单一框架体系或着框架-剪力墙混合体系。
（3）简体体系。凡是采用简体为抗侧力构件的结构体系都称为简体体系，包括了单简体、简体-框架、多束筒、筒中筒等多种表现型式。简体实际上是一种空间受力构件，分为实腹筒及空腹筒两种类型。其中实腹筒是由平面或曲面墙围成的竖向三维结构单体，而空腹筒是由密排柱及窗裙梁或者开孔的钢筋混泥土外墙组成的空间受力构件。简体体系具有很大的刚度及强度，而且各构件受力比较合理，抗风、 抗震能力表现很强，往往应用在超大跨度、大空间或超高层建筑中。
4.高层建筑结构的相关问题分析
（1）结构超高问题：在抗震规范及新规范中，对建筑结构的总高度有着非常严格的限制，特别是新规范中针对超高问题，除了将以前的限制高度设定为A级高度以外还增加了B级高度，处理措施和设计方法也都有较大改变。在实际的工程设计中，频频出现由于结构类型变更而忽略该问题后导致施工图审查时未能通过，需要重新进行设计或者开专家会议进行论证的情况，对工程的工期、造价
等整体规划有着相当大影响。
（2）短肢剪力墙设置问题：在新规范中可以看到，对于墙肢截面高厚比为
5-8的墙体定義为短肢剪力墙，而且根据实验数据及实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用也增加了比较的限制，所以，在高层建筑设计中，结构工程师应当减少采用或尽量不用短肢剪力墙，以避免关于设计方面不必要的麻烦。
（3）嵌固端设置问题：目前由于高层建筑一般都带有二层或者二层以上的地下室空间和人防，嵌固端有可能会设置在地下室的顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这问题上，结构设计工程师通常忽视了由嵌固端设置带来的一些需要注意的方面，比如：嵌固端楼板本身的设计、嵌固端上下层刚度比的上限、嵌固端上下层抗震层次的一致性、结构抗震缝设计与嵌固端位置的协调等问题，而忽略任何一个问题都有可能导致后期埋下安全隐患。
（4）结构规则性问题 ：新、旧规范在这方面规则出现了较大的差异，新规范在这方面增加了相当多的限制条件，而且，新规范增加强制性条文规定“建筑不应该采用严重不规范的设计方案。” 因此，结构工程师在对待新规范的这些限制条件上必须严格注意，从以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
5.小结
近年来，我国在高层建筑建设方面发展迅速。但但从设计质量方面来看，并不十分理想。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能单单重视结构计算的准确性而忽略结构方案在具体设施时实际情况，应作出更加合理的结构方案选择。 高层建筑结构设计人员应该根据具体情况进行具体的分析所掌握的知识对实际建筑设计中遇到了各种问题进行处理。
【参考文献】
[1]于险峰.高层建筑结构设计特点及其体系[J].建筑技术，2009(24)：30-32．
[2]李鹏举，段练.浅谈现代高层建筑设计的相关问题[J].科技博览，2007(10)：124-125．
[3]周峰.浅谈现代高层建筑结构设计中的常见问题[J].建筑与装饰，2011：141-142．
[4]沈慧，陈道珍.论现代高层建筑结构设计的要点[J].建筑技术，2011：135-136．
【关键词】高层建筑；设计；原则；指导作用。
Abstract：High-rise buildings in the city building in the current ratio gradually increases, high-rise buildings, general building, whether in design or in practice, more areas requiring attention, the article discusses the basic principles of high-level design of building structures, characteristics,and recurring problems of a certain role in guiding the discussion, the high-level design of building structures.
Key words： high-rise buildings; design; principle; guiding role.
中图分类号：TU973 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
0.绪论
随着社会生产力以及科学技术的逐步发展，我国大中型城市的城市化进程加快。作为城市化发展标志之一的高层建筑以其宏伟的高度及巨大的体量给人类一种强烈的视觉震撼。同时，随着全国工业水平的不断上升，各地城市人口剧增，为了满足城市居民对住房的需求以及改善人们的居住环境，高层建筑的建造是必然的。在高层建筑百年的发展过程中，现代高层建筑已经不仅仅单纯地为满足其使用功能，建筑结构工程师在高层建筑设计中如何更好把握设计要点，直接影响到建筑整体结构的安全、美观、经济及合理性。
高层建筑结构设计原则
（1）选择正确的计算简图：结构计算是在计算简图的基础上开展的，计算简图选着不当会导致结构安全的事故频繁发生，故选择正确的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应该有相应的构造措施来保证其在实际应用中的适用性。如实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点或刚结点，但与计算简图的误差必须在设计允许误差范围之内。
（2）选择正确的基础方案：基础设计应根据实际工程地质条件，对上层结构类型和载荷分布，邻近建筑物影响和施工条件等等多方面因素进行综合分析，选择经济、合理的基础方案，在设计时要最大限度地发挥地基的潜力，必要时应该进行地基的变形验算。基础设计应该出具详尽的地质勘察报告，对某些缺少地质报告的建筑也应该进行现场查看以及参考邻近建筑资料。一般情况下，同一结构单元不能用两种不同的类型的基础方案。
（3）正确选择结构方案：一个正确的结构方案，总的来说就是一个切实可行的结构形式及结构体系。结构体系应做到受力明确，传力简单。在同一结构单元内不宜选着不同结构体系混用，位于地震区单元应充分考虑平面和竖向规则。具体说来就是必须对工程的设计、原材料供给、周边地理环境、现有施工条件等具体情况进行综合分析，并与建筑方、电、水、暖等供应商等方面充分协商，在此基础上进行结构方案设计，确定正确的结构方案，必要时要进行多方案比较。
（4）正确分析计算结果： 现在结构设计中普遍采取计算机技术，但是由于目前计算软件种类繁多，不同软件又往往导致计算结果不尽相同。因此要求设计师应对计算软件的适用条件进行全面的了解。在利用计算机进行辅助设计时，由于结构实际情况和设计程序不相符合，或者由于人工输入错误 又或者软件本身存在缺陷均会导致错误的计算结果，因此要求结构工程师在拿到计算机计算结果时应结合实际情况认真分析，做出正确判断。
（5）采取正确的构造措施：做结构设计时始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉的原则”，同时注意构件的延性性能，增强薄弱部位受力性，注意钢筋的锚固长度、力度，特别是钢筋的执行段锚固长度；充分考虑温度应力的影响力。
高层建筑设计特点
高层建筑的设计特点集中体现在水平荷载、轴向变形、结构延性和侧移等方面。其中由水平荷载对结构产生的倾覆力矩而引起的轴力和楼房高度的两次方成正比，而在一些竖构件中，由楼房的自重及楼面使用荷载而产生的弯矩数值和轴力仅和楼房高度的一次方成正比，另外由于竖向荷载为确定值而水平荷载具有不确定性，所以，水平荷载在高层建筑中具有决定性作用 。
由于在水平荷载下的结构侧移变形会伴随着高层建筑楼层高度的增加而逐步增大，所以，结构侧移是高层建筑设计的关键因素及控制指标。结构延性也是高层建筑设计的重要指标。为保证高层建筑足够的结构延性，使之结构在进入塑性变形阶段仍然有较强的变形能力而不至于自身倒塌，须在其结构上采取适当的措施。此外，在高层建筑设计中同样不能忽视高层建筑的轴向变形因素。
高层建筑结构体系
（1）框架-剪力墙体系。当单独框架体系的强度及刚度不能满足实际要求时，此时需要在建筑平面的适当位置增加较大的剪力墙来替代部分框架，这便形成了框架-剪力墙体系。在承受水平方向力时，框架及剪力墙通过有足够大刚度的楼板及连梁组成协同工作的结构体系。在此体系中框架体系主要承受垂直荷载，而剪力墙主要承受水平剪力。框架-剪力墙体系的位移曲线一般呈弯剪型。剪力墙的增加， 增大了结构的侧向刚度，使得建筑物的水平位移减小，同时框架承受来之水平方向剪力显著降低并且内力沿竖向的分布也趋于均匀，所以框架-剪力墙体系的能建高度要大于单纯框架体系。
（2）剪力墙体系。当受力的主体结构全部是由平面剪力墙构件组成时，就形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，一片剪力墙就承受了全部的垂直荷载及水平力。 剪力墙体系属于刚性结构，其位移曲线一般呈弯曲型。剪力墙体系的强度及刚度都比较高，且有一定的延性，传力直接，整体性能好，抗震、抗倒塌能力强，是一种比较良好的结构体系，能建高度大于单一框架体系或着框架-剪力墙混合体系。
（3）简体体系。凡是采用简体为抗侧力构件的结构体系都称为简体体系，包括了单简体、简体-框架、多束筒、筒中筒等多种表现型式。简体实际上是一种空间受力构件，分为实腹筒及空腹筒两种类型。其中实腹筒是由平面或曲面墙围成的竖向三维结构单体，而空腹筒是由密排柱及窗裙梁或者开孔的钢筋混泥土外墙组成的空间受力构件。简体体系具有很大的刚度及强度，而且各构件受力比较合理，抗风、 抗震能力表现很强，往往应用在超大跨度、大空间或超高层建筑中。
4.高层建筑结构的相关问题分析
（1）结构超高问题：在抗震规范及新规范中，对建筑结构的总高度有着非常严格的限制，特别是新规范中针对超高问题，除了将以前的限制高度设定为A级高度以外还增加了B级高度，处理措施和设计方法也都有较大改变。在实际的工程设计中，频频出现由于结构类型变更而忽略该问题后导致施工图审查时未能通过，需要重新进行设计或者开专家会议进行论证的情况，对工程的工期、造价
等整体规划有着相当大影响。
（2）短肢剪力墙设置问题：在新规范中可以看到，对于墙肢截面高厚比为
5-8的墙体定義为短肢剪力墙，而且根据实验数据及实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用也增加了比较的限制，所以，在高层建筑设计中，结构工程师应当减少采用或尽量不用短肢剪力墙，以避免关于设计方面不必要的麻烦。
（3）嵌固端设置问题：目前由于高层建筑一般都带有二层或者二层以上的地下室空间和人防，嵌固端有可能会设置在地下室的顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这问题上，结构设计工程师通常忽视了由嵌固端设置带来的一些需要注意的方面，比如：嵌固端楼板本身的设计、嵌固端上下层刚度比的上限、嵌固端上下层抗震层次的一致性、结构抗震缝设计与嵌固端位置的协调等问题，而忽略任何一个问题都有可能导致后期埋下安全隐患。
（4）结构规则性问题 ：新、旧规范在这方面规则出现了较大的差异，新规范在这方面增加了相当多的限制条件，而且，新规范增加强制性条文规定“建筑不应该采用严重不规范的设计方案。” 因此，结构工程师在对待新规范的这些限制条件上必须严格注意，从以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
5.小结
近年来，我国在高层建筑建设方面发展迅速。但但从设计质量方面来看，并不十分理想。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能单单重视结构计算的准确性而忽略结构方案在具体设施时实际情况，应作出更加合理的结构方案选择。 高层建筑结构设计人员应该根据具体情况进行具体的分析所掌握的知识对实际建筑设计中遇到了各种问题进行处理。
【参考文献】
[1]于险峰.高层建筑结构设计特点及其体系[J].建筑技术，2009(24)：30-32．
[2]李鹏举，段练.浅谈现代高层建筑设计的相关问题[J].科技博览，2007(10)：124-125．
[3]周峰.浅谈现代高层建筑结构设计中的常见问题[J].建筑与装饰，2011：141-142．
[4]沈慧，陈道珍.论现代高层建筑结构设计的要点[J].建筑技术，2011：135-136．