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【摘 要】随着社会经济的飞速发展，我国建筑行业的不断进步，高层建筑在城市建筑工程中的应用越来越普遍，文章主要对高层建筑结构设计进行了详细阐述，对高层建筑结构设计中常见问题进行了分析研究。
【关键词】高层建筑；结构设计； 特点； 问题
中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：
0 前言
在当下城市建筑工程中，高层建筑存在诸多问题，高难度，高技术，高风险都需要大量技术工作人员去解决，高层建筑结构设计是一个复杂、长期、循环往复的过程，结构设计工程师在设计的过程不仅要严格执行新规范中相应的构造要求，还要结合实际情况，进行结构分析并且制定多种方案进行比较分析，只有这样才能从根本上消除设计质量的隐患。
一、高层建筑结构设计的特点分析研究
1、水平荷载成为决定因素。
水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力，与楼房高度的两次方成正比，高层建筑楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值，仅与建筑高度的一次方成正比。对某一定高度楼房来说，它的竖向荷载大体上是定值，但是其水平荷载却不是定值，它随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。
结构延性是重要设计指标。
与低层建筑相比，在地震作用下高层建筑的结构的变形会更大一些。为了避免高层建筑倒塌，使其具有较强的变形能力，特别需要在其构造设计上采取一定的措施，来保证结构具有足够的延性。
3、轴向变形不容忽视。
在高层建筑中，因为其竖向荷载很大，所以它能够在柱中引起较大的轴向变形，使得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; 此外它还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。
4、侧移成为控制指标。
与低层建筑不同，结构侧移是高层建筑结构设计中的关键因素。水平荷载下结构的侧移变形随着建筑高度的增加而增大，与建筑高度的四次方成正比。因此，在水平荷载作用下，应将结构的侧移控制在一定的限度范围内。
高层建筑结构体系的特点分析研究
框架结构体系。
框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，具有较大的室内空间，使用较方便。
剪力墙结构体系。
利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系用于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足；剪力墙结构体系主要缺点：主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。此外，结构自重往往也较大。
筒体结构。
单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。平面剪力墙组成空间薄壁筒体，即为实腹筒；框架通过减小肢距，形成空间密柱，即框筒；筒壁若用空间桁架组成，则形成桁筒。实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架—筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。
巨型结构。
巨型结构一般由两级结构组成。第一级结构超越楼层划分，形成跨若干楼层的巨梁、巨柱（超级框架）或巨型衍架杆件（超级衍架），以这巨型结构来承受水平力和竖向荷载，楼面作为第二级结构，只承受竖向荷载并将荷载所产生的内力传递到第一级结构上。常见的巨型结构有巨型框架结构和巨型桁架结构。
三、高层建筑结构设计中常见问题分析研究
1、结构选型中常见的问题。
一是结构的规则性问题。与旧规范相比，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，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，结构设计工程师在设计上要严格遵守新规范的要求，避免不必要的麻烦。二是嵌固端的设置问题。由于高层建筑一般都带有人防和地下室，嵌固端有可能设置在人防顶板，也可能设置在地下室顶板等位置。三是结构的超高问题。随着建筑物高度的增加，导致了很多影响因素的有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，发生了质变，比如力学模型选取、材料性能、延性要求、荷载取值、安全指标等，因此，结构设计工程师在设计的过程对该项控制因素应该严格注意。
结构分析与计算中常见的问题。
一是结构整体计算的软件选择。由于各种软件在计算模型上存在着一定的差异，从而导致了计算结果存在或多或少的差异。因此，结构工程师在设计工作中首要的工作就是依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件。如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。二是振型数目是否足够。与旧规范相比，在新规范中增加一个振型参与系数的概念，而且还明确指出该参数的限值。结构的层数与振型数的多少有关，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。三是考虑是否需要分开计算，非结构构件的计算与设计。对高层建筑进行计算分析时结构工程师必须要考虑是将结构人为地分开进行计算，还是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算。如果多塔间刚度相差较大，可能出现即使振型参与系数满足要求的情况，但是这也有是地震力计算误差造成，因此导致结构出现不安全的隐患。在高层建筑中，会存在一些由于建筑功能或美观要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件，比如高层建筑屋顶处的装饰构件等，因为高层建筑的风荷载和地震作用均较大，因此，结构设计工程师在设计的过程中必须严格按照新规范要求，对非结构构件进行计算处理厚再进行设计。
连梁超筋问题。
连梁超筋是剪力墙结构设计中一种常见现象。计算剪力不满足剪压比要求从而导致了连梁超筋。连梁易超筋的部位：某墙段中，在大墙肢上的连梁易超筋，由于墙肢截面高度大小悬殊不均匀所造成；平面中，当墙段较长时其中部的连梁易超筋; 一般剪力墙结构中，在楼层总高度 1/3处连梁易超筋。
轴压比的问题。
在钢筋混凝土高层建筑结构中，通过增大柱的截面来控制柱的轴压比，即使使用高强混凝土，也不能明显减小柱断面尺寸。限制柱的轴压比的目的是为了防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。如果柱的塑性变形能力小表明其结构的延性很差，也就说抗震能力差，遭遇地震时结构容易被破坏。但是如果在结构中保证强柱弱梁设计，使其具有良好延性，此时可放松轴压比限值。
四、结语
我国经济的飞速发展与激烈化商业竞争，促使了高层建筑的出现和发展。随着高层建筑规模的不断扩大，建筑高度的不断增加，其结构体系越来越多样化，建筑功能及类型也越来越复杂，这就给高层建筑结构设计提出了新的机遇与挑战。本文主要就高层建筑结构设计中的相关问题进行了深入的分析，然后谈了谈自己的观点，望能为同行业工作人员提供一定的参考和帮助。
参考文献：
[1]吕敏．高层建筑结构设计的特点及注意事项［J］． 中国新技术新产品，2011
[2]陈画．浅谈高层建筑结构设计中的若干问题［J］． 科技致富向导，2011
[3]倪荣荣．高层建筑结构设计若干问题探讨［J］． 才智，2011
[4]黄春燕．高层建筑结构设计问题探讨［J］． 中国城市经济，2011
[5]都凤强．高层建筑结构设计的实践探讨[J]。科技创新导报，2009
[6]刘露．对某住宅建筑结构设计的分析[J]。沿海企业与科技，2009
[7]吴晓琳．浅析高层建筑结构设计与特点[J]。中国高新技术企业，2009
[8]何辉，吴祖跃．浅谈高层建筑结构的设计与分析[J]。科技创新导报，2009
[9]李彦明，王红宇．混凝土结构设计的一些常见问题分析[J]。科技創新导报，2009
【关键词】高层建筑；结构设计； 特点； 问题
中图分类号：TU241.8 文献标识码：A 文章编号：
0 前言
在当下城市建筑工程中，高层建筑存在诸多问题，高难度，高技术，高风险都需要大量技术工作人员去解决，高层建筑结构设计是一个复杂、长期、循环往复的过程，结构设计工程师在设计的过程不仅要严格执行新规范中相应的构造要求，还要结合实际情况，进行结构分析并且制定多种方案进行比较分析，只有这样才能从根本上消除设计质量的隐患。
一、高层建筑结构设计的特点分析研究
1、水平荷载成为决定因素。
水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力，与楼房高度的两次方成正比，高层建筑楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值，仅与建筑高度的一次方成正比。对某一定高度楼房来说，它的竖向荷载大体上是定值，但是其水平荷载却不是定值，它随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。
结构延性是重要设计指标。
与低层建筑相比，在地震作用下高层建筑的结构的变形会更大一些。为了避免高层建筑倒塌，使其具有较强的变形能力，特别需要在其构造设计上采取一定的措施，来保证结构具有足够的延性。
3、轴向变形不容忽视。
在高层建筑中，因为其竖向荷载很大，所以它能够在柱中引起较大的轴向变形，使得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; 此外它还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。
4、侧移成为控制指标。
与低层建筑不同，结构侧移是高层建筑结构设计中的关键因素。水平荷载下结构的侧移变形随着建筑高度的增加而增大，与建筑高度的四次方成正比。因此，在水平荷载作用下，应将结构的侧移控制在一定的限度范围内。
高层建筑结构体系的特点分析研究
框架结构体系。
框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，具有较大的室内空间，使用较方便。
剪力墙结构体系。
利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。剪力墙结构体系用于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足；剪力墙结构体系主要缺点：主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。此外，结构自重往往也较大。
筒体结构。
单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。平面剪力墙组成空间薄壁筒体，即为实腹筒；框架通过减小肢距，形成空间密柱，即框筒；筒壁若用空间桁架组成，则形成桁筒。实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构，而常常以框架—筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。
巨型结构。
巨型结构一般由两级结构组成。第一级结构超越楼层划分，形成跨若干楼层的巨梁、巨柱（超级框架）或巨型衍架杆件（超级衍架），以这巨型结构来承受水平力和竖向荷载，楼面作为第二级结构，只承受竖向荷载并将荷载所产生的内力传递到第一级结构上。常见的巨型结构有巨型框架结构和巨型桁架结构。
三、高层建筑结构设计中常见问题分析研究
1、结构选型中常见的问题。
一是结构的规则性问题。与旧规范相比，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，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，结构设计工程师在设计上要严格遵守新规范的要求，避免不必要的麻烦。二是嵌固端的设置问题。由于高层建筑一般都带有人防和地下室，嵌固端有可能设置在人防顶板，也可能设置在地下室顶板等位置。三是结构的超高问题。随着建筑物高度的增加，导致了很多影响因素的有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，发生了质变，比如力学模型选取、材料性能、延性要求、荷载取值、安全指标等，因此，结构设计工程师在设计的过程对该项控制因素应该严格注意。
结构分析与计算中常见的问题。
一是结构整体计算的软件选择。由于各种软件在计算模型上存在着一定的差异，从而导致了计算结果存在或多或少的差异。因此，结构工程师在设计工作中首要的工作就是依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件。如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。二是振型数目是否足够。与旧规范相比，在新规范中增加一个振型参与系数的概念，而且还明确指出该参数的限值。结构的层数与振型数的多少有关，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。三是考虑是否需要分开计算，非结构构件的计算与设计。对高层建筑进行计算分析时结构工程师必须要考虑是将结构人为地分开进行计算，还是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算。如果多塔间刚度相差较大，可能出现即使振型参与系数满足要求的情况，但是这也有是地震力计算误差造成，因此导致结构出现不安全的隐患。在高层建筑中，会存在一些由于建筑功能或美观要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件，比如高层建筑屋顶处的装饰构件等，因为高层建筑的风荷载和地震作用均较大，因此，结构设计工程师在设计的过程中必须严格按照新规范要求，对非结构构件进行计算处理厚再进行设计。
连梁超筋问题。
连梁超筋是剪力墙结构设计中一种常见现象。计算剪力不满足剪压比要求从而导致了连梁超筋。连梁易超筋的部位：某墙段中，在大墙肢上的连梁易超筋，由于墙肢截面高度大小悬殊不均匀所造成；平面中，当墙段较长时其中部的连梁易超筋; 一般剪力墙结构中，在楼层总高度 1/3处连梁易超筋。
轴压比的问题。
在钢筋混凝土高层建筑结构中，通过增大柱的截面来控制柱的轴压比，即使使用高强混凝土，也不能明显减小柱断面尺寸。限制柱的轴压比的目的是为了防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。如果柱的塑性变形能力小表明其结构的延性很差，也就说抗震能力差，遭遇地震时结构容易被破坏。但是如果在结构中保证强柱弱梁设计，使其具有良好延性，此时可放松轴压比限值。
四、结语
我国经济的飞速发展与激烈化商业竞争，促使了高层建筑的出现和发展。随着高层建筑规模的不断扩大，建筑高度的不断增加，其结构体系越来越多样化，建筑功能及类型也越来越复杂，这就给高层建筑结构设计提出了新的机遇与挑战。本文主要就高层建筑结构设计中的相关问题进行了深入的分析，然后谈了谈自己的观点，望能为同行业工作人员提供一定的参考和帮助。
参考文献：
[1]吕敏．高层建筑结构设计的特点及注意事项［J］． 中国新技术新产品，2011
[2]陈画．浅谈高层建筑结构设计中的若干问题［J］． 科技致富向导，2011
[3]倪荣荣．高层建筑结构设计若干问题探讨［J］． 才智，2011
[4]黄春燕．高层建筑结构设计问题探讨［J］． 中国城市经济，2011
[5]都凤强．高层建筑结构设计的实践探讨[J]。科技创新导报，2009
[6]刘露．对某住宅建筑结构设计的分析[J]。沿海企业与科技，2009
[7]吴晓琳．浅析高层建筑结构设计与特点[J]。中国高新技术企业，2009
[8]何辉，吴祖跃．浅谈高层建筑结构的设计与分析[J]。科技创新导报，2009
[9]李彦明，王红宇．混凝土结构设计的一些常见问题分析[J]。科技創新导报，2009