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摘要：文章介绍了高层建筑结构体系的总体布置原则，对建筑体型、结构平面、结构竖向布置、变形缝设置及楼盖结构等设计要求进行分析，提出了水平位移限制和舒适度要求，强调高层建筑抗震设计的重要性。
关键词：高层建筑；水平位移；抗震设计
高层建筑在初步设计阶段时，应综合考虑使用要求、建筑美观、结构合理及施工方便等因素。高层建筑承受的竖向荷载较大，同时还承受控制作用水平力，因此，結构布置的合理性对高层结构的经济性及施工合理性影响较大。因此，高层建筑结构设计应注重概念设计、重视结构选型与建筑平面、立面布置的规律性，选择最佳结构体系，加强构造措施以保证建筑结构的整体性，使整个结构具有必要的承载力、刚度和变形能力。因此，高层建筑结构总布置工作中应遵循以下的原则：
一、选择有利的场地
高层建筑的基础设计，应综合分析考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求，确保建筑物不致发生过量沉降或倾斜，满足建筑物正常使用要求，尽量避开不利地形。同时，应注意与相邻建筑的相互影响，了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高，确保施工安全。高层建筑首先应选择有利（稳定基岩、坚硬土、开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等）的场地，避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利的地段时，应采取可靠措施，使建筑物在地震时不致由于地基失稳而被破坏，或者产生过量下沉或倾斜。
二、选择合理的基础形式
高层建筑应采用整体性好、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。宜采用筏形基础，必要时可采用选用箱形基础。当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁基础或其他基础形式。当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可采用桩基础或复合地基。一般情况下，高层框架结构多采用条形基础、筏板基础或柱下独立承台基础。高层框一剪结构多采用筏板基础或柱下独立承台基础、剪力墙部位采用条形承台基础。高层剪力墙结构优先采用墙下布桩并设置承台梁或采用桩筏基础。高层简体结构多采用桩筏基础。
高层建筑的基础应有一定的埋置深度。基础埋深采用天然地基或复合地基时，可取房屋高度的1／15，采用桩基时，可取房屋高度的1／18（桩长不计在内）。高层建筑基础的混凝土强度等级不宜低于C30。当有防水要求时，混凝土抗渗等级应根据地下水最大水头与防水混凝土厚度的比值采用。必要时可设置架空排水层。高层建筑具有层数多而总高度高、荷载大和自重重、所需基础底面积大、基础埋置深度较深的特点，因此，高层建筑的基础不但要求基础和地基能提供足够承载能力，以承担上部建筑的重力，同时，要求高层建筑的基础可以承受在风荷载和地震荷载等水平荷载引起的倾覆力矩，保证高层建筑具有足够的稳定性和刚度，使沉降和倾斜控制在允许的范围内。
高层建筑基础工程设计与施工的情况更复杂，难度更大，技术要求更高，更严格，责任更重大，且高层建筑基础所占的工程量大、消耗的材料多，对建筑物施工工期影响大。一般9～16层民用高层住宅的地基所需工期占总工期的1／3左右，造价也占总造价的1／3左右。因此，基础设计对高层建筑的经济技术指标有较大的影响。
例如：某市桥苑新村，B栋大楼为18层钢筋混凝土剪力墙结构住宅楼。工程建筑面积14600m2，总高度56．6m。2006年1月开始桩基施工，4月初基坑挖土，9月中旬主体工程封顶，11月底完成室外装修和室内部分装修及地面工程。12月3日发现该工程向东北方向倾斜．顶端水平位移470mm。为了控制因不均匀沉降导致的倾斜，采取了在倾斜一侧减载与对应一侧加载，以及注浆、高压粉喷。从12月21日起，B栋又突然转向西北方向倾斜，12月25日顶端水平位移2884mm。整座楼重心偏移了1442mm。险情发生后，对事故所采取的紧急措施，其实施速度明显跟不上险情的发展速度，险情未能得到控制，最后，该楼不得不实施控制爆破，直接经济损失711万元，事故原因分析如下：
原设计采用钻孔灌注桩基础，而施工时，建设单位为了节约工程投资，竭力推荐夯扩桩。设计单位迁就了建设单位的要求，改用夯扩桩（夯扩桩是一种挤土型桩，在超厚淤泥地层中施工，打入如此巨量、密集的群桩，后打入桩对先打入的已达初凝的邻桩的挤压，影响基桩质量），桩型的选择设计存在先天不足；基坑支护方案存在严重缺陷，不能满足开挖要求造成工程桩大量歪斜，这是桩基整体失稳的重要原因；基坑开挖未按方案实施，造成工程桩大量倾斜；在施工过程中，工程桩还受到重型机械的碾压和铲斗的碰撞，形成断桩，给桩基的稳定和质量带来严重冲击；地下室底板标高由原－5．00m，改为－3．00m，不符合高层规范中基础埋深的要求。地下室底板抬高，又对先期打入的桩在同一层面上接桩，在桩基中形成了薄弱层面，且桩身形成折线形成两个分量，加剧桩的倾斜程度，使桩的承载力进一步降低。事故调查中还发现，部分桩基材质不合格。
三、合理设置结构变形缝
在结构总体布置中，要考虑沉降、温度收缩和体形复杂对房屋结构的不利影响，往往用变形缝将房屋分成若干个独立的结构单元，以消除或减少这种不利影响。在高层建筑布置时，一般情况宜采取调整平面形状与尺寸和结构布置，加强构造措施，设置后浇带等方法，尽量不设缝、少设缝。当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时，则需合理的设置变形缝。设缝时，必须保证有足够的缝宽。
1．设置伸缩缝时，框架结构伸缩缝的最大间距是：55/m；剪力墙结构伸缩缝的最大间距是：45/m。
2．沉降缝的设置应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007--2002）的有关要求。但现在高层建筑一般带有裙房，高层主楼与裙房的荷载及刚度相差悬殊，且建筑平面往往是相互偏心布置形成高层结构刚度差异，设变形缝可减少不利影响。
3．设置防震缝时，最小宽度应符合下列规定。框架结构房屋，高不超过15m的部分，可取100mm；超过15m的部分，抗震设防烈度6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm，框架一剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的70％采用，剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的50％采用，但二者均不宜小于70mm。防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度应按不利的结构类型确定；防震缝两侧的房屋高度不同时，防震缝宽度应按较低的房屋高度确定。当相邻结构的基础存在较大沉降差时，宜增大防震缝的宽度。抗震设计时，伸缩缝、沉降缝的宽度均应符合防震缝最小宽度的要求。当采用构造措施和施工措施减少温度和混凝土收缩对结构的影响时，可适当放宽伸缩缝的间距。防震缝宜沿房屋全高设置，地下室、基础可不设防震缝，但在与上部防震缝对应处应加强构造。
四、结语
建筑高层结构总体设计原则应从安全、受力合理、节约投资、方便施工等方面提出种种限制与要求，建筑师应妥善协调使用功能、造型效果、结构体系、结构构造之间的矛盾，使结构和建筑达到和谐统一。
参考文献
[1]覃敏强. 建筑高层框架结构布置[J]．《大众科技》,2010,(5).
[2]于长江. 高层建筑结构布置及设计探究[J]．《城市建设》,2010,(21).
[3]王建宁. 浅论高层建筑设计原理[J]．科技风,2009,（17）.
[4]李珂,李正斌. 高层建筑结构设计与分析[J]．山西建筑,2009,（33）.
个人简介：黄有兴（壮族），广西天等人，广西天艺建筑设计有限责任公司助理工程师，研究方向：工程项目结构方案，施工图设计，施工现场技术服务等。
关键词：高层建筑；水平位移；抗震设计
高层建筑在初步设计阶段时，应综合考虑使用要求、建筑美观、结构合理及施工方便等因素。高层建筑承受的竖向荷载较大，同时还承受控制作用水平力，因此，結构布置的合理性对高层结构的经济性及施工合理性影响较大。因此，高层建筑结构设计应注重概念设计、重视结构选型与建筑平面、立面布置的规律性，选择最佳结构体系，加强构造措施以保证建筑结构的整体性，使整个结构具有必要的承载力、刚度和变形能力。因此，高层建筑结构总布置工作中应遵循以下的原则：
一、选择有利的场地
高层建筑的基础设计，应综合分析考虑建筑场地的地质状况、上部结构的类型、施工条件、使用要求，确保建筑物不致发生过量沉降或倾斜，满足建筑物正常使用要求，尽量避开不利地形。同时，应注意与相邻建筑的相互影响，了解邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高，确保施工安全。高层建筑首先应选择有利（稳定基岩、坚硬土、开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等）的场地，避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利的地段时，应采取可靠措施，使建筑物在地震时不致由于地基失稳而被破坏，或者产生过量下沉或倾斜。
二、选择合理的基础形式
高层建筑应采用整体性好、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。宜采用筏形基础，必要时可采用选用箱形基础。当地质条件好、荷载较小，且能满足地基承载力和变形要求时，也可采用交叉梁基础或其他基础形式。当地基承载力或变形不能满足设计要求时，可采用桩基础或复合地基。一般情况下，高层框架结构多采用条形基础、筏板基础或柱下独立承台基础。高层框一剪结构多采用筏板基础或柱下独立承台基础、剪力墙部位采用条形承台基础。高层剪力墙结构优先采用墙下布桩并设置承台梁或采用桩筏基础。高层简体结构多采用桩筏基础。
高层建筑的基础应有一定的埋置深度。基础埋深采用天然地基或复合地基时，可取房屋高度的1／15，采用桩基时，可取房屋高度的1／18（桩长不计在内）。高层建筑基础的混凝土强度等级不宜低于C30。当有防水要求时，混凝土抗渗等级应根据地下水最大水头与防水混凝土厚度的比值采用。必要时可设置架空排水层。高层建筑具有层数多而总高度高、荷载大和自重重、所需基础底面积大、基础埋置深度较深的特点，因此，高层建筑的基础不但要求基础和地基能提供足够承载能力，以承担上部建筑的重力，同时，要求高层建筑的基础可以承受在风荷载和地震荷载等水平荷载引起的倾覆力矩，保证高层建筑具有足够的稳定性和刚度，使沉降和倾斜控制在允许的范围内。
高层建筑基础工程设计与施工的情况更复杂，难度更大，技术要求更高，更严格，责任更重大，且高层建筑基础所占的工程量大、消耗的材料多，对建筑物施工工期影响大。一般9～16层民用高层住宅的地基所需工期占总工期的1／3左右，造价也占总造价的1／3左右。因此，基础设计对高层建筑的经济技术指标有较大的影响。
例如：某市桥苑新村，B栋大楼为18层钢筋混凝土剪力墙结构住宅楼。工程建筑面积14600m2，总高度56．6m。2006年1月开始桩基施工，4月初基坑挖土，9月中旬主体工程封顶，11月底完成室外装修和室内部分装修及地面工程。12月3日发现该工程向东北方向倾斜．顶端水平位移470mm。为了控制因不均匀沉降导致的倾斜，采取了在倾斜一侧减载与对应一侧加载，以及注浆、高压粉喷。从12月21日起，B栋又突然转向西北方向倾斜，12月25日顶端水平位移2884mm。整座楼重心偏移了1442mm。险情发生后，对事故所采取的紧急措施，其实施速度明显跟不上险情的发展速度，险情未能得到控制，最后，该楼不得不实施控制爆破，直接经济损失711万元，事故原因分析如下：
原设计采用钻孔灌注桩基础，而施工时，建设单位为了节约工程投资，竭力推荐夯扩桩。设计单位迁就了建设单位的要求，改用夯扩桩（夯扩桩是一种挤土型桩，在超厚淤泥地层中施工，打入如此巨量、密集的群桩，后打入桩对先打入的已达初凝的邻桩的挤压，影响基桩质量），桩型的选择设计存在先天不足；基坑支护方案存在严重缺陷，不能满足开挖要求造成工程桩大量歪斜，这是桩基整体失稳的重要原因；基坑开挖未按方案实施，造成工程桩大量倾斜；在施工过程中，工程桩还受到重型机械的碾压和铲斗的碰撞，形成断桩，给桩基的稳定和质量带来严重冲击；地下室底板标高由原－5．00m，改为－3．00m，不符合高层规范中基础埋深的要求。地下室底板抬高，又对先期打入的桩在同一层面上接桩，在桩基中形成了薄弱层面，且桩身形成折线形成两个分量，加剧桩的倾斜程度，使桩的承载力进一步降低。事故调查中还发现，部分桩基材质不合格。
三、合理设置结构变形缝
在结构总体布置中，要考虑沉降、温度收缩和体形复杂对房屋结构的不利影响，往往用变形缝将房屋分成若干个独立的结构单元，以消除或减少这种不利影响。在高层建筑布置时，一般情况宜采取调整平面形状与尺寸和结构布置，加强构造措施，设置后浇带等方法，尽量不设缝、少设缝。当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时，则需合理的设置变形缝。设缝时，必须保证有足够的缝宽。
1．设置伸缩缝时，框架结构伸缩缝的最大间距是：55/m；剪力墙结构伸缩缝的最大间距是：45/m。
2．沉降缝的设置应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007--2002）的有关要求。但现在高层建筑一般带有裙房，高层主楼与裙房的荷载及刚度相差悬殊，且建筑平面往往是相互偏心布置形成高层结构刚度差异，设变形缝可减少不利影响。
3．设置防震缝时，最小宽度应符合下列规定。框架结构房屋，高不超过15m的部分，可取100mm；超过15m的部分，抗震设防烈度6度、7度、8度和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加宽20mm，框架一剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的70％采用，剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的50％采用，但二者均不宜小于70mm。防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度应按不利的结构类型确定；防震缝两侧的房屋高度不同时，防震缝宽度应按较低的房屋高度确定。当相邻结构的基础存在较大沉降差时，宜增大防震缝的宽度。抗震设计时，伸缩缝、沉降缝的宽度均应符合防震缝最小宽度的要求。当采用构造措施和施工措施减少温度和混凝土收缩对结构的影响时，可适当放宽伸缩缝的间距。防震缝宜沿房屋全高设置，地下室、基础可不设防震缝，但在与上部防震缝对应处应加强构造。
四、结语
建筑高层结构总体设计原则应从安全、受力合理、节约投资、方便施工等方面提出种种限制与要求，建筑师应妥善协调使用功能、造型效果、结构体系、结构构造之间的矛盾，使结构和建筑达到和谐统一。
参考文献
[1]覃敏强. 建筑高层框架结构布置[J]．《大众科技》,2010,(5).
[2]于长江. 高层建筑结构布置及设计探究[J]．《城市建设》,2010,(21).
[3]王建宁. 浅论高层建筑设计原理[J]．科技风,2009,（17）.
[4]李珂,李正斌. 高层建筑结构设计与分析[J]．山西建筑,2009,（33）.
个人简介：黄有兴（壮族），广西天等人，广西天艺建筑设计有限责任公司助理工程师，研究方向：工程项目结构方案，施工图设计，施工现场技术服务等。