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【摘要】城市化进程高速发展，各地高层建筑层出不穷，本文针对高层建筑结构设计要点进行简要阐述，首先阐明高层建筑结构设计原则，然后再详细分析其六个主要特点，最后叙述高层建筑的四大结构体系及各自适用范围，这四个结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。
【关键词】高层建筑，结构设计，要点
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
自改革开放以来，城市化进程高速推进，我国的建筑业有了突飞猛进的发展，全国各地的高层建筑层出不穷。作为土建工作设计人员，对高层建筑结构设计特点及其结构体系必须有充分的了解，才能在此基础上做出优良设计，构建技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的高层建筑。
高层建筑结构设计原则
进行高层建筑结构设计时，需要遵循2个原则：
1.钢筋混凝土高层建筑结构设计，需要密切配合建筑、设备和施工，实现安全适用、经济合理以及技术先进，新技术、新工艺和新材料应当积极采用。
2.高层建筑结构设计，应当给予结构选型和构造足够的重视，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平面、立面布置方案，并注意加强构造连接。抗震设计中，应当着重强调结构整体抗震性能，整个结构需满足足够的承载力、刚度和延性。
三、高层建筑结构设计要点
对于高层建筑结构设计来说，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、机电管道的设置、楼层高度、立面体形、施工技术要求、施工工期和投资造价等等。 而高层建筑结构的设计要点，主要有以下几点，在设计时需要格外注意。
1.水平力是设计主要因素
低层和多层房屋结构中，通常是以重力为代表的竖向荷载，决定着结构设计。但高层建筑却不然，竖向荷载仍很重要，但水平荷载才有决定性作用。
与此同时，对于有一定高度的建筑而言，竖向荷载总体上是一定值，但充当水平荷载的风荷载和地震作用，它们的数值往往都随着结构动力性的差异而有着比较大的变化。设计时，水平力应当格外重视。
2.侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移是高层结构设计中的关键因素。建筑高度增加，水平荷载下结构的侧向变形将迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△＝qH4/8EI）。
另外，高层建筑设计中，结构需要具有足够的强度，还应当具有足够的抗推刚度，保证结构在水平荷载下产生的侧移在某一限度内。设计时，应当牢牢掌握侧移作为控指标。
3.抗震设计要求更高
高层建筑结构设计的抗震设防要求，需要正确计算正常使用时的竖向荷载和风荷载，应当具有良好的抗震性能。
4.减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
从地基或桩基承载力考虑，同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重，意味着不增加基础造价和处理措施就能够实现多建层数的目的，其中的经济效益显而易见，尤其是软弱土层，更为突出。
地震效应和建筑的重量形成正比，减轻房屋自重，可有效提高结构抗震能力。高层建筑重量大了，作用于结构上的地震剪力就大，而重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件会产生比较大的附加轴力，最终将导致附加弯矩增大。
5.重视轴向变形
轴向变形是不容忽视的问题，可采用框架体系和框架来应对。剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力通常都比边柱的轴压应力大，而中柱的轴向压缩变形则比边柱的轴向压缩变形大。房屋很高的时候，这种轴向变形的差异会达到一个比较大的数值，可能导致减小连续梁中间支座处的负弯矩值，而跨中正弯矩值和端支座负弯矩值则会增大。
6.概念设计和理论计算具有同等重要性
抗震设计有两部分：计算设计、概念设计。虽然分析手段在不断提高，分析的原则在不断完善，但由于抗震設计计算是在一定的假想条件下进行，而地震作用具有很大的复杂性和不确定性，同时地基土影响和结构体系本身都极复杂，因此理论分析计算很有可能会和实际情况相差甚远。特别是结构进入弹塑性阶段后，构件局部可能会开裂甚至破坏，此时就很难用常规的计算原理去分析结构。而高层建筑的概念设计，诸多实践证明，对建筑结构设计也有着重要的意义。
三、高层建筑的结构体系及其各自适用范围
我国，现阶段，高层建筑一般都是采用钢筋混凝土结构。其主要结构体系包括：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构体系。此体系由四种承重构件组成，分别是楼板、梁、柱及基础。后三者构成平面框架，为主要承重结构，然后各平面框架用连系梁连系起来，从而形成一个空间结构体系。
其优点是：建筑平面的布置十分灵活，可以获得较大的空间，同时建筑立面也十分容易处理，结构的自重比较轻，再者相应的计算理论较为成熟，相对而言造价比较低。
其缺点是：此结构柔性比较大，而抗侧力能力比较差，风荷载作用会使其产生比较大的水平位移，地震荷载作用则会导致非结构构件遭到比较严重的破坏。
其适用范围是：此结构的合理层数，通常为6到15层，最常采用同时也是最经济的层数为10层左右。此结构可提供的建筑空间比较大，平面的布置十分灵活，因此适合多种工艺和使用的要求，可应用于旅馆、办公、医院、住宅、商店、学校以及多层工业厂房和仓库中。
剪力墙结构体系。高层建筑中设置的钢筋混凝土墙体，即为剪力墙，可以提高房屋结构的抗侧力刚度。剪力墙可提高整个房屋的抗剪强度和刚度，同时墙体可充当维护及房间分格构件。
此结构中，钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向，正交布置，或是沿多轴线斜交布置。它有很大的刚度以及很好的空间整体性，节省用钢量。剪力墙结构有良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微。在住宅和旅馆客房中，墙体较多、房间面积不太大，适于采用剪力墙结构，房间不会露梁柱，显得整齐美观。
对于面积较大的房间，剪力墙结构由于墙体较多，就不大容易布置。对于那些大面积公共用房，或是在住宅楼底层布置商店和公共设施，则可以采取将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架的措施，从而形成框支剪力墙结构。
但地震区绝不可以使用框支剪力墙结构。因为此结构中底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，遇地震作用，底层柱将产生很大内力和塑性变形。
3.框架——剪力墙结构体系。
此结构实际就是在框架结构中布置剪力墙，既能像框架结构那样布置灵活、使用方便，又能有较大的刚度和较强的抗震能力，广泛应用于高层建筑中的办公楼或旅馆。
筒体结构体系，此结构中，由一个或多个筒体为主抵抗水平力。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的不断提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往很难满足建构要求。可通过采用剪力墙构建空间薄壁筒体，形成竖向悬臂箱形梁，使梁的刚度增强，或构建成空间整体受力的框筒。
除这四种主要的结构体系外，还有其他的也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，但现阶段应用得最为广泛的无疑还是框架结构、剪力墙结构、框架——剪力墙结构、筒体结构这四种。
四、结语
作为土建工作设计人员，需要对高层建筑结构设计要点和原则有充分的了解，同时需要掌握高层建筑的各类结构体系及其各自适用的范围，在此基础上才能根据实际情况，做出合理而优良的建筑设计，构造技术先进、经济合理、安全适用的高层建筑。
参考文献：
[1]白宇 高层建筑的发展及结构设计特点[期刊论文] 《中国科技纵横》 2010
[2]吕敏 高层建筑结构设计的特点及注意事项 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 2011
[3]鲍元江 浅谈结构系统在土木工程中的应用 [期刊论文] 《华章》 2010
[4]刘梦海 高层建筑结构设计的探析 [期刊论文] 《建材发展导向（下）》 2011
[5]刘晓霞 浅议高层建筑结构体系及其特点 [期刊论文] 《城市建设》 2010
[6]王静 小议高层建筑结构设计 [期刊论文] 《科学时代（上半月）》 2011
【关键词】高层建筑，结构设计，要点
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
自改革开放以来，城市化进程高速推进，我国的建筑业有了突飞猛进的发展，全国各地的高层建筑层出不穷。作为土建工作设计人员，对高层建筑结构设计特点及其结构体系必须有充分的了解，才能在此基础上做出优良设计，构建技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的高层建筑。
高层建筑结构设计原则
进行高层建筑结构设计时，需要遵循2个原则：
1.钢筋混凝土高层建筑结构设计，需要密切配合建筑、设备和施工，实现安全适用、经济合理以及技术先进，新技术、新工艺和新材料应当积极采用。
2.高层建筑结构设计，应当给予结构选型和构造足够的重视，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平面、立面布置方案，并注意加强构造连接。抗震设计中，应当着重强调结构整体抗震性能，整个结构需满足足够的承载力、刚度和延性。
三、高层建筑结构设计要点
对于高层建筑结构设计来说，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、机电管道的设置、楼层高度、立面体形、施工技术要求、施工工期和投资造价等等。 而高层建筑结构的设计要点，主要有以下几点，在设计时需要格外注意。
1.水平力是设计主要因素
低层和多层房屋结构中，通常是以重力为代表的竖向荷载，决定着结构设计。但高层建筑却不然，竖向荷载仍很重要，但水平荷载才有决定性作用。
与此同时，对于有一定高度的建筑而言，竖向荷载总体上是一定值，但充当水平荷载的风荷载和地震作用，它们的数值往往都随着结构动力性的差异而有着比较大的变化。设计时，水平力应当格外重视。
2.侧移成为控指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移是高层结构设计中的关键因素。建筑高度增加，水平荷载下结构的侧向变形将迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△＝qH4/8EI）。
另外，高层建筑设计中，结构需要具有足够的强度，还应当具有足够的抗推刚度，保证结构在水平荷载下产生的侧移在某一限度内。设计时，应当牢牢掌握侧移作为控指标。
3.抗震设计要求更高
高层建筑结构设计的抗震设防要求，需要正确计算正常使用时的竖向荷载和风荷载，应当具有良好的抗震性能。
4.减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
从地基或桩基承载力考虑，同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重，意味着不增加基础造价和处理措施就能够实现多建层数的目的，其中的经济效益显而易见，尤其是软弱土层，更为突出。
地震效应和建筑的重量形成正比，减轻房屋自重，可有效提高结构抗震能力。高层建筑重量大了，作用于结构上的地震剪力就大，而重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件会产生比较大的附加轴力，最终将导致附加弯矩增大。
5.重视轴向变形
轴向变形是不容忽视的问题，可采用框架体系和框架来应对。剪力墙体系的高层建筑中，框架中柱的轴压应力通常都比边柱的轴压应力大，而中柱的轴向压缩变形则比边柱的轴向压缩变形大。房屋很高的时候，这种轴向变形的差异会达到一个比较大的数值，可能导致减小连续梁中间支座处的负弯矩值，而跨中正弯矩值和端支座负弯矩值则会增大。
6.概念设计和理论计算具有同等重要性
抗震设计有两部分：计算设计、概念设计。虽然分析手段在不断提高，分析的原则在不断完善，但由于抗震設计计算是在一定的假想条件下进行，而地震作用具有很大的复杂性和不确定性，同时地基土影响和结构体系本身都极复杂，因此理论分析计算很有可能会和实际情况相差甚远。特别是结构进入弹塑性阶段后，构件局部可能会开裂甚至破坏，此时就很难用常规的计算原理去分析结构。而高层建筑的概念设计，诸多实践证明，对建筑结构设计也有着重要的意义。
三、高层建筑的结构体系及其各自适用范围
我国，现阶段，高层建筑一般都是采用钢筋混凝土结构。其主要结构体系包括：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构体系。此体系由四种承重构件组成，分别是楼板、梁、柱及基础。后三者构成平面框架，为主要承重结构，然后各平面框架用连系梁连系起来，从而形成一个空间结构体系。
其优点是：建筑平面的布置十分灵活，可以获得较大的空间，同时建筑立面也十分容易处理，结构的自重比较轻，再者相应的计算理论较为成熟，相对而言造价比较低。
其缺点是：此结构柔性比较大，而抗侧力能力比较差，风荷载作用会使其产生比较大的水平位移，地震荷载作用则会导致非结构构件遭到比较严重的破坏。
其适用范围是：此结构的合理层数，通常为6到15层，最常采用同时也是最经济的层数为10层左右。此结构可提供的建筑空间比较大，平面的布置十分灵活，因此适合多种工艺和使用的要求，可应用于旅馆、办公、医院、住宅、商店、学校以及多层工业厂房和仓库中。
剪力墙结构体系。高层建筑中设置的钢筋混凝土墙体，即为剪力墙，可以提高房屋结构的抗侧力刚度。剪力墙可提高整个房屋的抗剪强度和刚度，同时墙体可充当维护及房间分格构件。
此结构中，钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向，正交布置，或是沿多轴线斜交布置。它有很大的刚度以及很好的空间整体性，节省用钢量。剪力墙结构有良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微。在住宅和旅馆客房中，墙体较多、房间面积不太大，适于采用剪力墙结构，房间不会露梁柱，显得整齐美观。
对于面积较大的房间，剪力墙结构由于墙体较多，就不大容易布置。对于那些大面积公共用房，或是在住宅楼底层布置商店和公共设施，则可以采取将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架的措施，从而形成框支剪力墙结构。
但地震区绝不可以使用框支剪力墙结构。因为此结构中底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，遇地震作用，底层柱将产生很大内力和塑性变形。
3.框架——剪力墙结构体系。
此结构实际就是在框架结构中布置剪力墙，既能像框架结构那样布置灵活、使用方便，又能有较大的刚度和较强的抗震能力，广泛应用于高层建筑中的办公楼或旅馆。
筒体结构体系，此结构中，由一个或多个筒体为主抵抗水平力。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的不断提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往很难满足建构要求。可通过采用剪力墙构建空间薄壁筒体，形成竖向悬臂箱形梁，使梁的刚度增强，或构建成空间整体受力的框筒。
除这四种主要的结构体系外，还有其他的也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，但现阶段应用得最为广泛的无疑还是框架结构、剪力墙结构、框架——剪力墙结构、筒体结构这四种。
四、结语
作为土建工作设计人员，需要对高层建筑结构设计要点和原则有充分的了解，同时需要掌握高层建筑的各类结构体系及其各自适用的范围，在此基础上才能根据实际情况，做出合理而优良的建筑设计，构造技术先进、经济合理、安全适用的高层建筑。
参考文献：
[1]白宇 高层建筑的发展及结构设计特点[期刊论文] 《中国科技纵横》 2010
[2]吕敏 高层建筑结构设计的特点及注意事项 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 2011
[3]鲍元江 浅谈结构系统在土木工程中的应用 [期刊论文] 《华章》 2010
[4]刘梦海 高层建筑结构设计的探析 [期刊论文] 《建材发展导向（下）》 2011
[5]刘晓霞 浅议高层建筑结构体系及其特点 [期刊论文] 《城市建设》 2010
[6]王静 小议高层建筑结构设计 [期刊论文] 《科学时代（上半月）》 2011