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摘要：随着经济的发展、随着科学技术及新材料的不断发展，功能俱全的高层建筑越来越多。由于城市人口的不断增多和城市规划的需要及建设用地日趋紧张，促使高层建筑得以快速发展。加之新的施工技术和设备的不断涌现，计算机的普及和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。其结构设计问题也日益被人们所重视。本文围绕高层建筑的特点，以高层建筑结构设计原则为中心，对高层建筑结构做出了解析，提出了各种体系相对应的方法，为高层建筑设计提出了参考。
关键词：高层建筑；结构；设计中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：
1 几种高层建筑结构常见体系
1.1 框架结构
框架结构由杆件(梁、柱)刚性连结而成，它布置灵活，能形成较大的室内空间，使用比较方便。由于框架梁柱截面较小、对强烈地震的抵抗能力较差，容易产生严重震害，加之刚度小、侧移大，填充砌体墙和室内装饰也容易损坏、倒塌，震害修复费用很高，因而它主要用于无抗震设防或低烈度抗震设防要求、层数较少的建筑中。框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系，主体结构除个别位置外，不应采用铰接。抗震设计的框架结构不应采用单跨框架.框架结构按抗震设计时，不用采用部分由砌体墙承重的混合结构.
1.2 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。框架—剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架—剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。框架-剪力墙结构采用形式为a，框架与剪力墙分开布置。b，在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙。c，在单片抗侧力的结构内连续分别布置框架和剪力墙。d上述两种和三种形式的混合。抗震设计的框架-剪力墙结构，应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值，确定相应的设计方法。抗震设计时，框架-剪力墙结构对应于地震作用的各层框架总剪力应符合Vf≥0.2Vo。框架-剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系;抗震设计时，结构两主轴方向均应布置剪力墙。
1.3 剪力墙体系
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架—剪力墙体系。剪力墙结构应具有适合的侧向刚度，平面布置易简单、规则，宜沿两个主轴或其他方向双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差过大。抗震设计时，不应采用仅有单向有墙的结构布置。宜自下到上连续布置，避免刚度突变。门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。剪力墙不宜过长，较长剪力墙宜设置跨高比较大的连梁将其分成较均匀的若干墙段，各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3，墙段长度不宜大于8m。抗震设计时，剪力墙底部加强部位的范围取底部两层和墙体1/10二者的较大值.当结构计算嵌固端位于地下一层底板或以下时，底部加强部位宜延伸到计算嵌固端.
1.4 简体体系和筒体结构
凡采用简体为抗侧力构件的结构体系统称为简体体系，包括单简体、简体—框架、筒中筒、多束筒等多种型式。简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，多应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
当结构层数多、高度大、抗震要求高时，常规三种结构型式往往不能满足要求，这种情况下，可以将剪力墙集中配置为薄壁筒体；框架转化为密柱的框筒，它们类似于竖向悬臂箱形截面梁，具有很大的强度和刚度。这种由一个或多个筒体(薄壁筒或框筒)来承受水平荷载的结构，称为筒体结构。核心筒或内筒中的剪力墙截面形状宜简单。墙肢宜均匀、对称布置。筒体角部附近不宜开洞，当不可避免时，筒体角部内壁至洞口的距离不应小于500mm和开洞墙截面厚度的较大值。外墙厚度不应小于200mm，内墙厚度不应小于160mm，必要时可设置扶壁柱或扶壁墙。抗震设计时，核心筒、内筒的连梁宜配置对角斜向钢筋或交叉暗撑。核心筒和内筒的外墙不宜在水平方向连续开洞，洞间墙肢的截面高度不宜小于1.2m；当洞间墙肢的截面高度与厚度之比小于4时，宜按框架柱进行截面设计。楼盖主梁不宜搁置在核心筒或内筒的连梁上。
2 高层建筑结构设计分析
2.1 短肢剪力墙的设置问题
在新規范中，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。2.2 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，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。
2.3 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。
3高层建筑结构设计的建议
3.1 重视概念设计
在建筑的坚固性上，由于高层建筑结构复杂多样，发生地震时地震运动不确定，人们对地震时结构响应的认识有很大的局限性和模糊性，加之材料性能与施工安装时变异性以及其他不可预测的因素，致使设计计算结果和实际相差较大，甚至有些作用效应至今尚无法定量计算出来。因此，在设计中，虽然分析计算是必须的，但仅此往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，不能达到预期的设计目标，还必须非常重视概念设计。概念设计是通过无数的事故分析、历年来国内外震害分析、模拟试验的定量、定性分析以及长期以来国内外的设计与使用分析、归纳、总结出来的，它是结构设计人员运用所掌握的知识和经验，从宏观上决定结构设计中的基本问题。如，结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防，选择合理的结构类型；分析竖向荷载、风荷载及地震作用对不同结构体系的受力特点及传递途径；分析结构破坏的机制和过程，以加强结构的关键部位和薄弱环承载力和刚度在平面内及沿高度尽量均匀分布，避免突变和应力集中，有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌，使地震作用能在各子结构之间重分布，充分发挥整个结构耗散地震能量的作用等。
3.2 选用适当的计算简图
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。
3.3 合理选择构方案
一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案，也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构系应受力明确，传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。总而言之，必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析，并与建筑、电、水、暖等专业充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时应进行多方案比较，择优选用。
4 结语
综上所述，随着城市化发展以及建筑用地的紧张，高层建筑将日益增多。高层建筑结构设计是一项复杂的系统工程，需要工程师在设计中不断地创新，不断地总结经验，考虑设计的各个因素，为建筑界的发展交上完美的答卷。
参考文献：
[1]高层建筑混凝土结构设计规程JGJ3-2010
[2]吕杨 浅谈高层建筑结构设计的特点 2001
[3]赵明华 如何对高层建筑结构进行设计分析之探析 2010
[4]黄晓梅 着重探讨高层建筑结构设计 2010
关键词：高层建筑；结构；设计中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：
1 几种高层建筑结构常见体系
1.1 框架结构
框架结构由杆件(梁、柱)刚性连结而成，它布置灵活，能形成较大的室内空间，使用比较方便。由于框架梁柱截面较小、对强烈地震的抵抗能力较差，容易产生严重震害，加之刚度小、侧移大，填充砌体墙和室内装饰也容易损坏、倒塌，震害修复费用很高，因而它主要用于无抗震设防或低烈度抗震设防要求、层数较少的建筑中。框架结构应设计成双向梁柱抗侧力体系，主体结构除个别位置外，不应采用铰接。抗震设计的框架结构不应采用单跨框架.框架结构按抗震设计时，不用采用部分由砌体墙承重的混合结构.
1.2 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。框架—剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架—剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。框架-剪力墙结构采用形式为a，框架与剪力墙分开布置。b，在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙。c，在单片抗侧力的结构内连续分别布置框架和剪力墙。d上述两种和三种形式的混合。抗震设计的框架-剪力墙结构，应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值，确定相应的设计方法。抗震设计时，框架-剪力墙结构对应于地震作用的各层框架总剪力应符合Vf≥0.2Vo。框架-剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系;抗震设计时，结构两主轴方向均应布置剪力墙。
1.3 剪力墙体系
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架—剪力墙体系。剪力墙结构应具有适合的侧向刚度，平面布置易简单、规则，宜沿两个主轴或其他方向双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差过大。抗震设计时，不应采用仅有单向有墙的结构布置。宜自下到上连续布置，避免刚度突变。门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。剪力墙不宜过长，较长剪力墙宜设置跨高比较大的连梁将其分成较均匀的若干墙段，各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3，墙段长度不宜大于8m。抗震设计时，剪力墙底部加强部位的范围取底部两层和墙体1/10二者的较大值.当结构计算嵌固端位于地下一层底板或以下时，底部加强部位宜延伸到计算嵌固端.
1.4 简体体系和筒体结构
凡采用简体为抗侧力构件的结构体系统称为简体体系，包括单简体、简体—框架、筒中筒、多束筒等多种型式。简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，多应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
当结构层数多、高度大、抗震要求高时，常规三种结构型式往往不能满足要求，这种情况下，可以将剪力墙集中配置为薄壁筒体；框架转化为密柱的框筒，它们类似于竖向悬臂箱形截面梁，具有很大的强度和刚度。这种由一个或多个筒体(薄壁筒或框筒)来承受水平荷载的结构，称为筒体结构。核心筒或内筒中的剪力墙截面形状宜简单。墙肢宜均匀、对称布置。筒体角部附近不宜开洞，当不可避免时，筒体角部内壁至洞口的距离不应小于500mm和开洞墙截面厚度的较大值。外墙厚度不应小于200mm，内墙厚度不应小于160mm，必要时可设置扶壁柱或扶壁墙。抗震设计时，核心筒、内筒的连梁宜配置对角斜向钢筋或交叉暗撑。核心筒和内筒的外墙不宜在水平方向连续开洞，洞间墙肢的截面高度不宜小于1.2m；当洞间墙肢的截面高度与厚度之比小于4时，宜按框架柱进行截面设计。楼盖主梁不宜搁置在核心筒或内筒的连梁上。
2 高层建筑结构设计分析
2.1 短肢剪力墙的设置问题
在新規范中，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。2.2 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，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。
2.3 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。
3高层建筑结构设计的建议
3.1 重视概念设计
在建筑的坚固性上，由于高层建筑结构复杂多样，发生地震时地震运动不确定，人们对地震时结构响应的认识有很大的局限性和模糊性，加之材料性能与施工安装时变异性以及其他不可预测的因素，致使设计计算结果和实际相差较大，甚至有些作用效应至今尚无法定量计算出来。因此，在设计中，虽然分析计算是必须的，但仅此往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，不能达到预期的设计目标，还必须非常重视概念设计。概念设计是通过无数的事故分析、历年来国内外震害分析、模拟试验的定量、定性分析以及长期以来国内外的设计与使用分析、归纳、总结出来的，它是结构设计人员运用所掌握的知识和经验，从宏观上决定结构设计中的基本问题。如，结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防，选择合理的结构类型；分析竖向荷载、风荷载及地震作用对不同结构体系的受力特点及传递途径；分析结构破坏的机制和过程，以加强结构的关键部位和薄弱环承载力和刚度在平面内及沿高度尽量均匀分布，避免突变和应力集中，有利于防止薄弱的子结构过早破坏、倒塌，使地震作用能在各子结构之间重分布，充分发挥整个结构耗散地震能量的作用等。
3.2 选用适当的计算简图
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。
3.3 合理选择构方案
一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案，也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构系应受力明确，传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。总而言之，必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析，并与建筑、电、水、暖等专业充分协商，在此基础上进行结构选型，确定结构方案，必要时应进行多方案比较，择优选用。
4 结语
综上所述，随着城市化发展以及建筑用地的紧张，高层建筑将日益增多。高层建筑结构设计是一项复杂的系统工程，需要工程师在设计中不断地创新，不断地总结经验，考虑设计的各个因素，为建筑界的发展交上完美的答卷。
参考文献：
[1]高层建筑混凝土结构设计规程JGJ3-2010
[2]吕杨 浅谈高层建筑结构设计的特点 2001
[3]赵明华 如何对高层建筑结构进行设计分析之探析 2010
[4]黄晓梅 着重探讨高层建筑结构设计 2010