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摘要：下面，我们探讨一下高层建筑这一建筑形式，通过该类建筑形式的结构展开讨论。社会的繁荣、城镇化水平的提高让人口格局发生了巨大的变化，城市规划将面临重新地位，人均居住面积越来越小，于是对高层建筑的需求就凸显出来。
关键词：高层；建筑；结构设计
随着城镇经济的不断发展，居住在农村的人越来越不满足于满朝黄土背朝天的传统生活方式，于是大量进城谋生，这就必然造成，城镇有限的土地上需要接纳越来越多的人，建筑的功能被纵向开发，这就是楼越盖越高。一件事物不断从简单过渡多到功能越来越强大完善，这是必然规律。诚如高层建筑，它刚开始单一有限，变得类型众多，功能强大起来，那么，建筑結构的设计任务在建筑设计师们看来，既是重中之重又是攻坚的目标。设计要领掌握的准确巧妙，将制约建筑物的方方面面。
一、有关建筑结构设计的概述
（一）建筑结构设计基本内容
一般意义上的建筑物，由首先要打好地基，然后建筑墙体，墙体依附于可以承重的柱体，然后顶梁和天花板以及楼梯等。这些组成建筑物的元素就是建筑结构，在建筑最初，它们都会被工程师或者建筑师一一呈现在建筑图纸上面，这种呈现也可以叫做结构设计。结构设计主导结构元素，结构元素合理配搭。然后，通过力的相互作用由上到下将荷载慢慢转移给地基。
（二）建筑结构设计基本原则
结构设计必须遵守一定的原则，最起码保障的一点是在对项目进行作业或者完成施工投入使用的过程中，确保，可以抵抗外界影响；其次，建筑物为人所用时，可以发挥出优良的性能；再次，经过维护，可以保持预期的使用寿命；最后，如果发生了设计时考虑到的偶然事件，建筑物可以保障自身的整体性能处于一种稳定的状态。
（三）建筑结构设计的基本方法
结构设计由三部分组成，根据时间先后划分，分别包括了制定结构方案，结构计算以及施工图设计。举例说明，第一个阶段，首先要判断建筑重要性，通过建筑场地的抗震性能、类别、层数，建筑物所在地的地质勘测报告书等一系列因素确定结构设计的形式 ，到底是采用框架结构还是砖混结构亦或是混合结构等等，当然，建筑物并非只能采取单一的结构，它也可以是上述结构组合而成的结构形式。
二、高层建筑的结构设计体系
（一）框架-剪力墙体系
当决定应用框架组合剪力墙这一模式前，要明确框架结构和剪力墙结构分别在什么受力体系中承担什么角色，它们各有什么独特性和优点。建筑物每层都有的楼板以及水平梁承担了来自水平方向的力，此时，框架承受来自垂直方向的荷载，但是框架体系如果刚度和强度都不能达到受力要求，就必须依靠剪力墙来辅助，不过，它侧重于承受来自水平方向的力。所以， 框架组合剪力墙这一模式支持楼层的高度比单纯框架体系要大。
（二）剪力墙体系
我们知道，建筑体之所以建筑墙体，除了组成私密空间，作为遮挡（比如风吹雨打），它还有一个不可忽略的功能，那就是承重。每一层的楼板都需要墙体的支撑。而那些既具有以上功能的墙体如果还可以抵御发生地震的时候，从震源直接输送来的荷载就是本段我们要研究的剪力墙。该体系完成了对建筑物本身的围绕框架，也可以承载垂直方向和各自外力，它还具有比框架体系好的特性，因此，在设计中有着很广泛的应用。
（三）筒体体系
筒体体系，顾名思义，它在建筑物内部的受力体系是成筒状的。筒体结构包括多种类型。该体系的优势甚至比以上两种体系表现得更加稳定和坚固，它看起来也更接近于高层建筑的整体结构体系，且刚度也很大，所以，我们往往把它应用于规模相对庞大的建筑体。
三、高层建筑结构设计分析
（一）高层建筑结构分析的基本假定
横向楼板将高层建筑的几大结构体系交互对接，无论是上下结构还是水平结构，它们组建成一个空间系统，这个空间结构系统就产生了我们表面看到的整个建筑结构。对高层建筑依据三维构图来分析，并不是一件容易的事情。文章将为我们呈现几种可以辅助三维结构设计来对高层建筑进行分析的方法。以下是常见的一些基本假定：
1、弹性假定。所谓弹性假定，就是在没有强台风、剧烈地震等不可抗因素发生的一般自然环境中，由于建筑物受到竖向的力和风力的作用，现实的工作状况下，结构会处于弹性工作的阶段。不过，如果外界环境发生剧烈变化，例如发生地震或者遇到台风， 结构因受力过大容易出现缝隙，于是由弹性工作阶段过渡到弹塑性工作阶段。这时候，就不能使用弹性假设。高层建筑结构往往会产生在建筑物体的结构允许范围内出现的位置移动，这个位置移动之所以不能被接受，是因为它直接导致了裂缝的产生，从而破坏了弹性假定，进入另外一个阶段。
2、小变形假定。这个假定几乎适用于上述文章中提到的设计体系里的所有类型，因为它的设定前提对这些类型的建筑体系来说，较为简单它们。研究人员研究“P - $”效应， 得出结论，如果建筑物的高度是水平方向的位移的五百倍以上，就不能忽略这一效应的影响。
3、刚性楼板假定。这个假定针对的是建筑体的楼板而做的，假定楼板的平面刚度在一个范围内。比如在一个建筑结构里面，涉及到刚度，假定的区分在楼板平面内外，平面以外，刚度数值几乎可以趋于零，平面内的数值则趋于无穷大。这种假定一般适用上述文章提及的前面两种独成体系的类型，而不适合于两者结合的设计体系。若垂直刚度在不可预知的情况下突变，这时，不可预计的变化使得楼板较易变形，可对这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
4、计算图形的假定。一维和二维比起三维来说，更加简单清晰易于操作。如果三种类型的计算方法互相配合运用，常常被高层建筑常用来做计算的图形。不过，因为三维空间在呈现图形上面，更加逼真和具象，所以，它最常被采用。
（二）高层建筑结构静力分析方法
1、框架- 剪力墙结构。针对此结构，一般是将结构转化为等效的壁式的框架，再采用杆系的结构进行矩阵位置移动的方法，微分方程此时可被应用于这种类型的计算中。因为计算过程中会使用不同的未知量，也会涉及不同因素，所以会采用不同的形式来做解答。
2、剪力墙结构。针对不同类型，会有不同计算的方法，因为这一机构有多重存在形式。之所以会选择不同的计算方法，完全取决于这些类型的剪力墙结构的截面的受力情况。不过，平面有限单元法适用于以上各自类型，而且这个方法很精确。不过，因为它的应用范围很宽泛，尽管如此，它的应用却非常耗用机时，因此，对复杂类型的结构体系，常常会采用这种计算方式。
3、筒体结构。对该结构进行静力方面的分析可以利用三维空间来完成，此外，相等效率下进行连续化处理、或者分割处理。其中，第一种方法比起其他两种方法，得出的数据更加可靠。连续化法进行几何上进行连续化；如果需使用分析弹性薄板的各式方法，则除了几何上的连续的处理，也要在物理的分布上做连续化的处理。
等效离散化法等同于把墙体划分为完全等同的杆件，这样就可以变换一种方法做计算。虽然三维空间分析精确度高，但是未知的因素却比其他方法多一些，而且计算量也很大，如果没有其他假定，每楼层总自由度数是六倍柱的数量和七倍墙肢数量的总和。这种情形下，我们把刚性楼板的假定法列入计算结构， 在一个楼面范围里，各个翘曲角等同， 这样每一楼层的总自由度数降为3（Nc +Nw ） + 4， 这是目前工程上采用最多的计算模型。
四、结语
高层建筑在现代经济体系中已经如此发达，结构设计的相关人员追求更加合理的力学模型和更新颖的建筑物结构形式，在这一个方向上经过高素质高知识结构的专业化人才不断探索，我们可以期待，高层建筑在城市中的应用将变得空间广阔。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准委员会.高层建筑混凝土结构技术规程 （gj3- 2002）[M].北京：中国建筑工业出版社 2002.
[2]中华人民共和国行业标准委员会.建筑抗震设计规范（gb50011-2008）[M].北京：中国建筑工业出版社.2010
[3]霍炬.浅谈高层住宅建筑结构形式及设计[U].建筑节能，2009（7）
关键词：高层；建筑；结构设计
随着城镇经济的不断发展，居住在农村的人越来越不满足于满朝黄土背朝天的传统生活方式，于是大量进城谋生，这就必然造成，城镇有限的土地上需要接纳越来越多的人，建筑的功能被纵向开发，这就是楼越盖越高。一件事物不断从简单过渡多到功能越来越强大完善，这是必然规律。诚如高层建筑，它刚开始单一有限，变得类型众多，功能强大起来，那么，建筑結构的设计任务在建筑设计师们看来，既是重中之重又是攻坚的目标。设计要领掌握的准确巧妙，将制约建筑物的方方面面。
一、有关建筑结构设计的概述
（一）建筑结构设计基本内容
一般意义上的建筑物，由首先要打好地基，然后建筑墙体，墙体依附于可以承重的柱体，然后顶梁和天花板以及楼梯等。这些组成建筑物的元素就是建筑结构，在建筑最初，它们都会被工程师或者建筑师一一呈现在建筑图纸上面，这种呈现也可以叫做结构设计。结构设计主导结构元素，结构元素合理配搭。然后，通过力的相互作用由上到下将荷载慢慢转移给地基。
（二）建筑结构设计基本原则
结构设计必须遵守一定的原则，最起码保障的一点是在对项目进行作业或者完成施工投入使用的过程中，确保，可以抵抗外界影响；其次，建筑物为人所用时，可以发挥出优良的性能；再次，经过维护，可以保持预期的使用寿命；最后，如果发生了设计时考虑到的偶然事件，建筑物可以保障自身的整体性能处于一种稳定的状态。
（三）建筑结构设计的基本方法
结构设计由三部分组成，根据时间先后划分，分别包括了制定结构方案，结构计算以及施工图设计。举例说明，第一个阶段，首先要判断建筑重要性，通过建筑场地的抗震性能、类别、层数，建筑物所在地的地质勘测报告书等一系列因素确定结构设计的形式 ，到底是采用框架结构还是砖混结构亦或是混合结构等等，当然，建筑物并非只能采取单一的结构，它也可以是上述结构组合而成的结构形式。
二、高层建筑的结构设计体系
（一）框架-剪力墙体系
当决定应用框架组合剪力墙这一模式前，要明确框架结构和剪力墙结构分别在什么受力体系中承担什么角色，它们各有什么独特性和优点。建筑物每层都有的楼板以及水平梁承担了来自水平方向的力，此时，框架承受来自垂直方向的荷载，但是框架体系如果刚度和强度都不能达到受力要求，就必须依靠剪力墙来辅助，不过，它侧重于承受来自水平方向的力。所以， 框架组合剪力墙这一模式支持楼层的高度比单纯框架体系要大。
（二）剪力墙体系
我们知道，建筑体之所以建筑墙体，除了组成私密空间，作为遮挡（比如风吹雨打），它还有一个不可忽略的功能，那就是承重。每一层的楼板都需要墙体的支撑。而那些既具有以上功能的墙体如果还可以抵御发生地震的时候，从震源直接输送来的荷载就是本段我们要研究的剪力墙。该体系完成了对建筑物本身的围绕框架，也可以承载垂直方向和各自外力，它还具有比框架体系好的特性，因此，在设计中有着很广泛的应用。
（三）筒体体系
筒体体系，顾名思义，它在建筑物内部的受力体系是成筒状的。筒体结构包括多种类型。该体系的优势甚至比以上两种体系表现得更加稳定和坚固，它看起来也更接近于高层建筑的整体结构体系，且刚度也很大，所以，我们往往把它应用于规模相对庞大的建筑体。
三、高层建筑结构设计分析
（一）高层建筑结构分析的基本假定
横向楼板将高层建筑的几大结构体系交互对接，无论是上下结构还是水平结构，它们组建成一个空间系统，这个空间结构系统就产生了我们表面看到的整个建筑结构。对高层建筑依据三维构图来分析，并不是一件容易的事情。文章将为我们呈现几种可以辅助三维结构设计来对高层建筑进行分析的方法。以下是常见的一些基本假定：
1、弹性假定。所谓弹性假定，就是在没有强台风、剧烈地震等不可抗因素发生的一般自然环境中，由于建筑物受到竖向的力和风力的作用，现实的工作状况下，结构会处于弹性工作的阶段。不过，如果外界环境发生剧烈变化，例如发生地震或者遇到台风， 结构因受力过大容易出现缝隙，于是由弹性工作阶段过渡到弹塑性工作阶段。这时候，就不能使用弹性假设。高层建筑结构往往会产生在建筑物体的结构允许范围内出现的位置移动，这个位置移动之所以不能被接受，是因为它直接导致了裂缝的产生，从而破坏了弹性假定，进入另外一个阶段。
2、小变形假定。这个假定几乎适用于上述文章中提到的设计体系里的所有类型，因为它的设定前提对这些类型的建筑体系来说，较为简单它们。研究人员研究“P - $”效应， 得出结论，如果建筑物的高度是水平方向的位移的五百倍以上，就不能忽略这一效应的影响。
3、刚性楼板假定。这个假定针对的是建筑体的楼板而做的，假定楼板的平面刚度在一个范围内。比如在一个建筑结构里面，涉及到刚度，假定的区分在楼板平面内外，平面以外，刚度数值几乎可以趋于零，平面内的数值则趋于无穷大。这种假定一般适用上述文章提及的前面两种独成体系的类型，而不适合于两者结合的设计体系。若垂直刚度在不可预知的情况下突变，这时，不可预计的变化使得楼板较易变形，可对这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
4、计算图形的假定。一维和二维比起三维来说，更加简单清晰易于操作。如果三种类型的计算方法互相配合运用，常常被高层建筑常用来做计算的图形。不过，因为三维空间在呈现图形上面，更加逼真和具象，所以，它最常被采用。
（二）高层建筑结构静力分析方法
1、框架- 剪力墙结构。针对此结构，一般是将结构转化为等效的壁式的框架，再采用杆系的结构进行矩阵位置移动的方法，微分方程此时可被应用于这种类型的计算中。因为计算过程中会使用不同的未知量，也会涉及不同因素，所以会采用不同的形式来做解答。
2、剪力墙结构。针对不同类型，会有不同计算的方法，因为这一机构有多重存在形式。之所以会选择不同的计算方法，完全取决于这些类型的剪力墙结构的截面的受力情况。不过，平面有限单元法适用于以上各自类型，而且这个方法很精确。不过，因为它的应用范围很宽泛，尽管如此，它的应用却非常耗用机时，因此，对复杂类型的结构体系，常常会采用这种计算方式。
3、筒体结构。对该结构进行静力方面的分析可以利用三维空间来完成，此外，相等效率下进行连续化处理、或者分割处理。其中，第一种方法比起其他两种方法，得出的数据更加可靠。连续化法进行几何上进行连续化；如果需使用分析弹性薄板的各式方法，则除了几何上的连续的处理，也要在物理的分布上做连续化的处理。
等效离散化法等同于把墙体划分为完全等同的杆件，这样就可以变换一种方法做计算。虽然三维空间分析精确度高，但是未知的因素却比其他方法多一些，而且计算量也很大，如果没有其他假定，每楼层总自由度数是六倍柱的数量和七倍墙肢数量的总和。这种情形下，我们把刚性楼板的假定法列入计算结构， 在一个楼面范围里，各个翘曲角等同， 这样每一楼层的总自由度数降为3（Nc +Nw ） + 4， 这是目前工程上采用最多的计算模型。
四、结语
高层建筑在现代经济体系中已经如此发达，结构设计的相关人员追求更加合理的力学模型和更新颖的建筑物结构形式，在这一个方向上经过高素质高知识结构的专业化人才不断探索，我们可以期待，高层建筑在城市中的应用将变得空间广阔。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准委员会.高层建筑混凝土结构技术规程 （gj3- 2002）[M].北京：中国建筑工业出版社 2002.
[2]中华人民共和国行业标准委员会.建筑抗震设计规范（gb50011-2008）[M].北京：中国建筑工业出版社.2010
[3]霍炬.浅谈高层住宅建筑结构形式及设计[U].建筑节能，2009（7）