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【摘 要】 本文首先分析了高层建筑结构与设计特点，然后阐述了高层建筑结构设计原则和高层建筑设计的基本要求，最后探讨了高层建筑结构设计要点。
【关键词】 高层建筑；结构设计；设计特点；原则和基本要求；要点
1 高层建筑结构分析与设计特点
1.1水平载荷成为决定因素
任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。在较低楼房中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，水平荷载产生的内力和位移很小，对结构的影响也就较小；但在较高楼房中尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响，水平荷载却起着决定性的作用。随着楼房层数的增多，水平荷载愈益成为结构设计中的控制因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中所引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面对某一高度楼房来说，竖向荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
1.2轴向变形不容忽视
通常在低层建筑结构分析中，只考虑弯矩项，因为轴力项影响很小，而剪切项一般可不考虑。但对于高层建筑结构，情况就不同了。由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响：采用框架体系和框-墙体系的高楼中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。
当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁的中间支座產生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩增大。
对构件剪力和侧移的影响，与考虑竖向杆件轴向变形的剪力相比较，不考虑竖杆件轴向变形时，各构件水平剪力的平均误差达30%以上，结构顶点侧移减小一半以上。
1.3侧移成为控制指标
与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。
设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。
1.4结构延性是重要设计指标
相对低层结构而言，高层结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采以恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
2 高层建筑结构设计原则
高层建筑结构设计原则，是高层建筑结构设计过程中需要注意的重要标准和准则，也是高层建筑设计单位提高高层建筑结构设计质量与效益的重要保障。只有在一定的高层建筑结构设计原则支持下，才可以进行建筑结构设计。总体来讲，高层建筑结构设计原则主要包括以下几点：
2.1基础方案合理。
建筑结构基础方案是高层建筑结构设计的前提和基础，在实际的建筑结构基础方案设计中，设计单位需要根据实际施工地质条件，根据实际建筑结构施工需求进行设计。同时建筑结构基础方案需要配置完善的施工地质调查报告，最大程度的发挥建筑物地基的潜力，必要的情况下设计人员还需要对地基的变形做好相应的演算。另一方面，设计单位还需要对建筑物进行综合性分析，尤其是对于建筑物负荷以及上部结构类型，通过对这些综合性分析，最终选定最适合的基础方案，从而可以在提高设计质量的基础上提高设计单位经济效益。
2.2计算简图适当。
计算简图设计，也是高层建筑结构设计中需要注意的重要问题，主要原因在于高层建筑结构设计时需要对一些基本的数据进行计算分析，而这些计算分析都必须要建立在计算简图的基础之上。只有通过计算简图基础之上的数据分析，才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性。举例来讲，建筑物结构节点问题，建筑物结构节点并不是我们传统观念中的铰节点或者是刚节点，设计单位在进行计算简图设计时，需要对建筑物结构节点进行深入研究，提高计算简图计算的精确性，进而将计算简图的误差控制在合理的范围内。
2.3确定合理计算工具。
随着信息化技术的不断发展，计算机技术在建筑结构设计中被广泛运用，信息技术为高层建筑设计提供越来越多不可估量的作用。所以，建筑结构设计人员，必须全面掌握计算机辅助计算工具，熟悉使用条件、使用范围，确定合理的计算工具。
2.4结构措施完善。
除了基础方案合理以及计算简图适当这两大基本原则之外，还有一条基本原则是设计单位经常忽略的，那就是结构措施完善原则。设计单位在进行建筑物结构的设计时，需要注意结构组件的延展性，例如建筑物中钢筋的锚固长度等。同时，设计单位还需要注意建筑物薄弱环节以及建筑物本身温度对于建筑物组件的影响，对于这两方面的问题，在实际的设计过程中，需要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉”的基本原则，只有这样才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性。
3 高层建筑设计的基本要求
3.1结构的规则性
高层建筑结构的规则性主要包括：（1）建筑设计应符合抗震概念设计的要求，应采用规则的设计方案，不应采用严重不规则的结构体系。（2）高层建筑的结构体系需要符合的要求有：具备多道抗震防线；具有合理的承载力和刚度分布的结构水平和竖向布置，避免因扭转和突变效应造成局部薄弱部位。
3.2结构规则的特征
高层建筑及其抗侧力结构的平面布置应具有良好的整体性，同时还应该规则、对称。建筑的竖向剖面和立面应规则，竖向抗侧力构件的材料强度和截面尺寸宜自下而上逐渐减小，结构的侧向刚度宜均匀变化，避免抗侧力结构的侧向承载力和刚度突变。 3.3平面规则布置的要求
结构平面布置需要能抵抗竖向和水平荷载，对称均匀，明确受力，传力直接，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑的平面要简单规则，在风力作用下可以适当放宽要求。建筑的抗震设防要求建筑的平面形状宜对称、简单、规则，才能达到减震的目的。
4 高层建筑结构设计要点
4.1重视概念设计
对于超高建筑结构设计以及复杂建筑结构设计上，要重视其结构概念的设计，在设计时要尽量提升建筑结构的规则性和均匀性；要确保结构的传力途径清晰和直接，尤其是结构的竖向和抗侧力传力的途径；在设计上包保证结构具有较高水平的整体性设计；设计时要将节能减排的置入，以建立合理的耗能机制，创建绿色建筑；在设计时要充分考虑到结构与建筑结构材料的利用率，确保形成较为完整的结构受力整体。这一设计过程的实现，得力于建筑师以及结构工程师之间的良好沟通交流，以更好的实现建筑和结构之间的统一。
4.2选择科学、合理的抗侧力体系
大量研究表明，在设计时选择较為合理的结构抗侧力体系，能有效保证高层建筑以及复杂高层建筑的安全性。在选择时要注意结合建筑物的实际高度对结构体系进行选择；在进行建筑设计时要尽可能的确保结构抗侧力构件之间相互联结和组合；对建筑设计中可以根据多重抗侧力结构体系的具体情况进行设计，要综合分析每种结构体系的优点及适用性，对各种体系的贡献度进行合理的评估与评判。
4.3注重抗震设计
在满足建筑的功能性的基础上，高层建筑和超高层建筑的重要设计环节就是抗震设计，该设计是建筑安全性较为重要的一步。在对高层建筑进行抗震结构设计时，建筑材料的选择一定要慎重，保证质量。大量研究表明，在地震时要减少能量的输入能够有效减少地震对高层建筑的损害。要做到以下几点：
4.3.1在对建筑构件的承载力进行验收时要对建筑结构在地震作用下的层间位移限值实施较为有效的控制。
4.3.2在对高层建筑的具体工程项目进行设计时，要积极采取基于位移的结构抗震方法，对设计方案要进行定量的具体分析，确保结构的变形延性能够满足地震的预期要求。
4.3.3综合分析建筑构件的变形以及建筑结构的位移之间存在的精确大关系，有效确定构件的具体变形值。
4.3.4结合建筑物的实际情况，如建筑界面的应变分布以及建筑界面的具体大小具有针对性的分析，并结合其具体构建要求进行设计。
4.3.5选择较为坚固的场地以实施建筑施工，这也是有效减少发生地震时有效减少能量收入的一个重要方面。
另外，对于一个具体的高层建筑，其承载能力不是很大但其延性相对较高，则当地震发生时其也不容易发生倒塌事故。这主要是由于延展构件能够在结构变形时具有一定的承受能力。大量工程实践表明，在较多的情况下延性结构的应用其效果是较为显著的，地震的力量能够被延性结构所分散和消耗，以此起到减少地震造成的高层建筑的损害，避免产生较大的损失。
5 结语
综上所述，高层建筑作为一个全面、系统的工程，要求设计师必须具有扎实的设计知识功底，具有灵活思维、负责态度，与其它专业设计进行紧密配合，做到事无巨细，对错误进行总结与反思，吸取经验教训，做到更加合理的设计高层建筑结构，确保高层建筑结构的安全性与永久性。
参考文献：
[1]黄新富.浅谈高层建筑结构设计的问题及对策研究[J].建筑遗产.2013
[2]肖峻.高层建筑结构分析与设计[J].中化建设，2008，（12）.
[3]安海峰.论高层建筑结构设计研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2010（11）
【关键词】 高层建筑；结构设计；设计特点；原则和基本要求；要点
1 高层建筑结构分析与设计特点
1.1水平载荷成为决定因素
任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。在较低楼房中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，水平荷载产生的内力和位移很小，对结构的影响也就较小；但在较高楼房中尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响，水平荷载却起着决定性的作用。随着楼房层数的增多，水平荷载愈益成为结构设计中的控制因素。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中所引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面对某一高度楼房来说，竖向荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
1.2轴向变形不容忽视
通常在低层建筑结构分析中，只考虑弯矩项，因为轴力项影响很小，而剪切项一般可不考虑。但对于高层建筑结构，情况就不同了。由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响：采用框架体系和框-墙体系的高楼中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。
当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁的中间支座產生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩增大。
对构件剪力和侧移的影响，与考虑竖向杆件轴向变形的剪力相比较，不考虑竖杆件轴向变形时，各构件水平剪力的平均误差达30%以上，结构顶点侧移减小一半以上。
1.3侧移成为控制指标
与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。
设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。
1.4结构延性是重要设计指标
相对低层结构而言，高层结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采以恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
2 高层建筑结构设计原则
高层建筑结构设计原则，是高层建筑结构设计过程中需要注意的重要标准和准则，也是高层建筑设计单位提高高层建筑结构设计质量与效益的重要保障。只有在一定的高层建筑结构设计原则支持下，才可以进行建筑结构设计。总体来讲，高层建筑结构设计原则主要包括以下几点：
2.1基础方案合理。
建筑结构基础方案是高层建筑结构设计的前提和基础，在实际的建筑结构基础方案设计中，设计单位需要根据实际施工地质条件，根据实际建筑结构施工需求进行设计。同时建筑结构基础方案需要配置完善的施工地质调查报告，最大程度的发挥建筑物地基的潜力，必要的情况下设计人员还需要对地基的变形做好相应的演算。另一方面，设计单位还需要对建筑物进行综合性分析，尤其是对于建筑物负荷以及上部结构类型，通过对这些综合性分析，最终选定最适合的基础方案，从而可以在提高设计质量的基础上提高设计单位经济效益。
2.2计算简图适当。
计算简图设计，也是高层建筑结构设计中需要注意的重要问题，主要原因在于高层建筑结构设计时需要对一些基本的数据进行计算分析，而这些计算分析都必须要建立在计算简图的基础之上。只有通过计算简图基础之上的数据分析，才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性。举例来讲，建筑物结构节点问题，建筑物结构节点并不是我们传统观念中的铰节点或者是刚节点，设计单位在进行计算简图设计时，需要对建筑物结构节点进行深入研究，提高计算简图计算的精确性，进而将计算简图的误差控制在合理的范围内。
2.3确定合理计算工具。
随着信息化技术的不断发展，计算机技术在建筑结构设计中被广泛运用，信息技术为高层建筑设计提供越来越多不可估量的作用。所以，建筑结构设计人员，必须全面掌握计算机辅助计算工具，熟悉使用条件、使用范围，确定合理的计算工具。
2.4结构措施完善。
除了基础方案合理以及计算简图适当这两大基本原则之外，还有一条基本原则是设计单位经常忽略的，那就是结构措施完善原则。设计单位在进行建筑物结构的设计时，需要注意结构组件的延展性，例如建筑物中钢筋的锚固长度等。同时，设计单位还需要注意建筑物薄弱环节以及建筑物本身温度对于建筑物组件的影响，对于这两方面的问题，在实际的设计过程中，需要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉”的基本原则，只有这样才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性。
3 高层建筑设计的基本要求
3.1结构的规则性
高层建筑结构的规则性主要包括：（1）建筑设计应符合抗震概念设计的要求，应采用规则的设计方案，不应采用严重不规则的结构体系。（2）高层建筑的结构体系需要符合的要求有：具备多道抗震防线；具有合理的承载力和刚度分布的结构水平和竖向布置，避免因扭转和突变效应造成局部薄弱部位。
3.2结构规则的特征
高层建筑及其抗侧力结构的平面布置应具有良好的整体性，同时还应该规则、对称。建筑的竖向剖面和立面应规则，竖向抗侧力构件的材料强度和截面尺寸宜自下而上逐渐减小，结构的侧向刚度宜均匀变化，避免抗侧力结构的侧向承载力和刚度突变。 3.3平面规则布置的要求
结构平面布置需要能抵抗竖向和水平荷载，对称均匀，明确受力，传力直接，减少扭转的影响。在地震作用下，建筑的平面要简单规则，在风力作用下可以适当放宽要求。建筑的抗震设防要求建筑的平面形状宜对称、简单、规则，才能达到减震的目的。
4 高层建筑结构设计要点
4.1重视概念设计
对于超高建筑结构设计以及复杂建筑结构设计上，要重视其结构概念的设计，在设计时要尽量提升建筑结构的规则性和均匀性；要确保结构的传力途径清晰和直接，尤其是结构的竖向和抗侧力传力的途径；在设计上包保证结构具有较高水平的整体性设计；设计时要将节能减排的置入，以建立合理的耗能机制，创建绿色建筑；在设计时要充分考虑到结构与建筑结构材料的利用率，确保形成较为完整的结构受力整体。这一设计过程的实现，得力于建筑师以及结构工程师之间的良好沟通交流，以更好的实现建筑和结构之间的统一。
4.2选择科学、合理的抗侧力体系
大量研究表明，在设计时选择较為合理的结构抗侧力体系，能有效保证高层建筑以及复杂高层建筑的安全性。在选择时要注意结合建筑物的实际高度对结构体系进行选择；在进行建筑设计时要尽可能的确保结构抗侧力构件之间相互联结和组合；对建筑设计中可以根据多重抗侧力结构体系的具体情况进行设计，要综合分析每种结构体系的优点及适用性，对各种体系的贡献度进行合理的评估与评判。
4.3注重抗震设计
在满足建筑的功能性的基础上，高层建筑和超高层建筑的重要设计环节就是抗震设计，该设计是建筑安全性较为重要的一步。在对高层建筑进行抗震结构设计时，建筑材料的选择一定要慎重，保证质量。大量研究表明，在地震时要减少能量的输入能够有效减少地震对高层建筑的损害。要做到以下几点：
4.3.1在对建筑构件的承载力进行验收时要对建筑结构在地震作用下的层间位移限值实施较为有效的控制。
4.3.2在对高层建筑的具体工程项目进行设计时，要积极采取基于位移的结构抗震方法，对设计方案要进行定量的具体分析，确保结构的变形延性能够满足地震的预期要求。
4.3.3综合分析建筑构件的变形以及建筑结构的位移之间存在的精确大关系，有效确定构件的具体变形值。
4.3.4结合建筑物的实际情况，如建筑界面的应变分布以及建筑界面的具体大小具有针对性的分析，并结合其具体构建要求进行设计。
4.3.5选择较为坚固的场地以实施建筑施工，这也是有效减少发生地震时有效减少能量收入的一个重要方面。
另外，对于一个具体的高层建筑，其承载能力不是很大但其延性相对较高，则当地震发生时其也不容易发生倒塌事故。这主要是由于延展构件能够在结构变形时具有一定的承受能力。大量工程实践表明，在较多的情况下延性结构的应用其效果是较为显著的，地震的力量能够被延性结构所分散和消耗，以此起到减少地震造成的高层建筑的损害，避免产生较大的损失。
5 结语
综上所述，高层建筑作为一个全面、系统的工程，要求设计师必须具有扎实的设计知识功底，具有灵活思维、负责态度，与其它专业设计进行紧密配合，做到事无巨细，对错误进行总结与反思，吸取经验教训，做到更加合理的设计高层建筑结构，确保高层建筑结构的安全性与永久性。
参考文献：
[1]黄新富.浅谈高层建筑结构设计的问题及对策研究[J].建筑遗产.2013
[2]肖峻.高层建筑结构分析与设计[J].中化建设，2008，（12）.
[3]安海峰.论高层建筑结构设计研究[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2010（11）