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Abstract: The increase of the height of building, style diversity has put forward more new problems and requirements for high-rise buildings in the design and technology, this paper analyzes several problems existing in design structure characteristics, design principle and basic structure of the high-rise.
Key words: high-rise building; structure characteristics; foundation structure design
中图分类号：TU318 文献标识码：A文章编号：
0 引言
随着城市建设的不断加快，建筑业有了突飞猛进的发展，建筑用地也不断紧张，全国各地的高层建筑不断涌现，近年来，我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿多平方米。建筑高度的不断增加, 风格的变化多样， 给高层建筑的设计提出了更新更高的要求。尤其是高层建筑的结构设计越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点，给工程设计人员提出了更高的要求。下面就高层结构设计的特点、设计原则以及基础的结构设计中存在的几个问题进行探讨。
1 高层建筑结构设计特点
1.1水平荷载成为决定因素。首先，数据显示楼房自重和楼面使用荷载在竖向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，以及由此在竖向构件中引起的轴力与楼房高度的两次方成正比。再者，对具有特定高度的楼房来说， 竖向荷载基本上是定值，而作为水平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。因此，水平荷载对高层建筑稳定性的影响作用是很大的
1.2轴向变形不可忽视。高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
1.3侧移成为控制指标。与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。 另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：
1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。
2.使居住人员感到不适或惊慌。
3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。
1.4结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言， 高层建筑结构更柔一些， 在地震作用下的变形更大一些。为了使结构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取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
1.5抗震设计要求更高。有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
2 高层建筑结构设计基本原则
高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。 在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列基本要求：
( l ）应具有必要的承载力、刚度和变形能力。
( 2 ）应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。
( 3 ）对可能的薄弱部位要采取加强措施。
( 4 ）结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。
( 5 ）宜具有多道抗震防线。
3 高层建筑结构的基础设计基本要求
基础是房屋结构的重要组成部分，房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于高层建筑层数多、上部结构荷载很大，导致使其基础具有埋置深度大，材料用量多，施工周期长，工程造价高等特点。为此，高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求：
(1) 高层建筑的基础设计，应综合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戒倾斜，满足建筑物正常使用要求。还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。
（2）基础设计应根据上部结构和地质状况进行，宜考虑地基、基础与上部结构相互作用的影响。需要降低地下水位的，应在施工时采取有效措施，避免因基坑降水而影响邻近建筑物、构筑物、地下设施等正常使用和安全。同时还应注意降水的时间要求，以免停止降水后，水位过早上升，使建筑物发生上浮等问题。
（3）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，可采用桩基或复合地基。
（4）高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。
（5）在地震区，高层建筑宜避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利地段时，应采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失稳而破坏，或者产生过量下沉或倾斜。
4 基础的埋深问题
高层建筑的基础应该要有一定的埋深，埋置深度可以从室外地坪一直算到基础底面，对于独立的高层建筑而言，基础埋深比较容易确定，但当今多数高层建筑与地下车库都是相互连接的，当地下车库基础采用筏板基础或设有防水底板的独立基础（防水底板不宜太薄）时，高层建筑的基础埋深可从室外地坪算起，此时高层建筑地下室顶板及地下车库顶板应按嵌固层要求设计，地下车库应有足够的侧向刚度作为高层建筑的侧限。假如不满足以上条件的时候，高层建筑的基础埋深应该要从地下车库地面算起。高层建筑通常设地下室来满足埋深要求，主要有以下几点优势：
1．提高地基承载力。当高层建筑采用天然地基时，地基承载力可进行修正。随着基础埋深的增加，修正后的地基承载力随之增大，从而可满足高层建筑对地基承载力的要求。
2．有利于高层建筑上部结构的整体稳定。高层建筑地下室外墙一般采用钢筋硷墙，地下室顶板厚不宜小于160mm，地下室具有较大的层间刚度，同时地下室外墙周边土也提供了很大的侧向刚度和约束。因此设地下室有利于上部结构的整体稳定，有利于协调结构整体变形，调整地基不均与沉降。
此外在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋置深度可从室外地坪算至基础底面，并宜符合下列要求：
1天然地基或复合地基，可取房屋高度的1/15；
2桩基础，可取房屋高度的1/18（桩长不计在内）。
当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳定性要求及本规程第12.1.6条规定的前提下，基础埋深可不受本条第1、2两款的限制。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施。
5 总结
近些年来，我国的高层建筑发展十分迅速，建筑造型新颖独特，建筑物的高度与规模不断增加。在高层建筑结构设计中，地基是大楼的基础，设计者应根据实际情况，作出合理的结构方案选择。并能根据具体情况进行具体分析采取适当的措施解决实际问题。才能不断地完善和发展高层建筑。
参考文献
[1] 张吉人.建筑结构设计施工质量控制[M].中国建筑工业出版社.2006.9.[2] 于险峰．高层建筑结构设计特点及其体系[J]．建筑技术，2009（24）
0.引言
高层建筑结构设计越来越成为高层建筑设计工作的难点与重点，给工程设计人员提出了更高的要求。在高层建筑结构设计中，基础设计极其重要，扎实、适用的基础，是确保高层建筑质量的关键所在。在进行高层建筑结构设计时，要结合当地情况，考虑好可能存在的一系列影响因素，把基础设计做好。本文就高层结构设计的特点、设计原则以及基础的结构设计中存在的几个问题进行探讨。
1.高层建筑结构设计特点
1.1水平荷载成为决定因素
首先，数据显示楼房自重和楼面使用荷载在竖向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，以及由此在竖向构件中引起的轴力与楼房高度的两次方成正比。因此，水平荷载对高层建筑稳定性的影响作用是很大的。
1.2轴向变形不可忽视
高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
1.3侧移成为控制指标
与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（=qH4/8EI）。另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：
（1）因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。（2）使居住人员感到不适或惊慌。（3）使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。（4）使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。A，结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言，高层建筑结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构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取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。B，抗震设计要求更高。有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
2.高层建筑结构设计基本原则
高层建筑结构设计的基本原则是：注重概念设计，重视结构选型与平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系，加强构造措施。钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。在抗震设计中，应保证结构的整体性能，使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。结构应满足下列基本要求：
（l）应具有必要的承载力、刚度和变形能力。（2）应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。（3）对可能的薄弱部位要采取加强措施。（4）结构选型与布置合理，避免局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。
3.高层建筑结构的基础设计基本要求
基础是房屋结构的重要组成部分，房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于高层建筑层数多、上部结构荷载很大，导致使其基础具有埋置深度大，材料用量多，施工周期长，工程造价高等特点。为此，高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求：
（1）高层建筑的基础设计，应综合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戒倾斜，满足建筑物正常使用要求。还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。（2）基础设计应根据上部结构和地质状况进行，宜考虑地基、基础与上部结构相互作用的影响。需要降低地下水位的，应在施工时采取有效措施，避免因基坑降水而影响邻近建筑物、构筑物、地下设施等正常使用和安全。同时还应注意降水的时间要求，以免停止降水后，水位过早上升，使建筑物发生上浮等问题。（3）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，可采用桩基或复合地基。（4）高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。（5）在地震区，高层建筑宜避开对抗震不利的地段；当条件不允许避开不利地段时，应采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失稳而破坏，或者产生过量下沉或倾斜。
4.基础的埋深问题
高层建筑的基础应该要有一定的埋深，埋置深度可以从室外地坪一直算到基础底面，对于独立的高层建筑而言，基础埋深比较容易确定，但当今多数高层建筑与地下车库都是相互连接的，当地下车库基础采用筏板基础或设有防水底板的独立基础（防水底板不宜太薄）时，高层建筑的基础埋深可从室外地坪算起，此时高层建筑地下室顶板及地下车库顶板应按嵌固层要求设计，地下车库应有足够的侧向刚度作为高层建筑的侧限。假如不满足以上条件的时候，高层建筑的基础埋深应该要从地下车库地面算起。高层建筑通常设地下室来满足埋深要求，主要有以下几点优势：
4.1提高地基承载力
当高层建筑采用天然地基时，地基承载力可进行修正。随着基础埋深的增加，修正后的地基承载力随之增大，从而可满足高层建筑对地基承载力的要求。
4.2有利于高层建筑上部结构的整体稳定
高层建筑地下室外墙一般采用钢筋硷墙，地下室顶板厚不宜小于160mm，地下室具有较大的层间刚度，同时地下室外墙周边土也提供了很大的侧向刚度和约束。
此外在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋置深度可从室外地坪算至基础底面，并宜符合下列要求：（1）天然地基或复合地基，可取房屋高度的1/15；（2）桩基础，可取房屋高度的1/18（桩长不计在内）。当建筑物采用岩石地基或采取有效措施时，在满足地基承载力、稳定性要求及本规程第12.1.6条规定的前提下，基础埋深可不受本条第1、2两款的限制。当地基可能产生滑移时，应采取有效的抗滑移措施。
5.结语
近些年来，我国的高层建筑发展十分迅速，建筑造型新颖独特，建筑物的高度与规模不断增加。在高层建筑结构设计中，地基是大楼的基础，设计者应根据实际情况，作出合理的结构方案选择。并能根据具体情况进行具体分析采取适当的措施解决实际问题。才能不断地完善和发展高层建筑。
1、 前言
鉴于我国高层建筑呈几何级快速增长的形式， 高层建筑的类型和功能也随着变得多样复杂化， 其结构体系也变得越来越多样，再加上材料性能与施工安装可能存在的差异以及其他无法预测的因素等，导致设计计算结果可能和实际受力情况相差较大。 因此， 在高层结构设计中， 为保证结构的安全可靠性，在定量分析计算的基础上，根据结构的受力特点进行结构概念设计是十分必要的。
2、 高层建筑结构设计的特点
1、高层建筑的水平荷载已成为决定性要素，由于楼房的自重与楼面使用荷载在竖构件当中所造成轴力与弯矩之数值， 仅仅和楼房高度的一次方成正比关系， 而水平荷载对于结构所形成的倾覆力矩及由此而在竖构件当中所引起之轴力， 和楼房高度的二次方成正比关系 因此， 对于某一座具有一定高度的建筑物来说，竖向荷载主要为定值，而水平荷载之风荷载的数值随着结构动力特点之不同而出现了较大变化
2、高层建筑的轴向变形不可忽视 高层建筑的竖向荷载值较大， 可在柱中引发比较大的轴向之变形，将对连续梁弯矩造成直接影响， 导致连续梁中间的支座处负弯矩值出现减小趋势， 不仅跨中正弯矩之和端支座负弯矩值将会增大， 而且还将对预制构件下料长度形成
影响， 因而要求依据轴向变形来计算， 并对下料长度作出调整
3、是侧移已经成为控制性指标 与较低建筑物有所不同的是， 结构侧移成了高层建筑物结构设计当中的重要因素． 因为楼房高度在不断增加， 由于水平荷载下的结构侧移变形快速变大， 所以水平荷载作用之下的结构侧移应当被控制于限度以内
4、结构延性成为重要的设计指标之一 相对一般楼房来说， 高层建筑物的结构显得更柔 ， 因而一旦出现地震， 其变形也会更加大 为确保结构在塑性变形之后仍然能有较强的变形能力， 从而避免出现倒塌， 因而十分需要在结构上运用合理之措施以保证结构能够有一定的延性
3、根据高层建筑结构形式及受力的复杂性，高层建筑结构的设计特点分析如下：
3.1 与普通结构设计相比， 高层建筑结构体系的选型变得尤为重要。 因为它直接关系到建筑平面布置、 立面选型、 楼层高度、机电管道的设置、 施工技术的要求、 施工工期和造价。
3.2 在低层结构设计中， 水平荷载产生的内力和位移相对较小， 通常可以忽略； 在多层结构中， 水平荷载的效应逐渐增大； 而到高层建筑中， 随着结构高度的增加， 水平荷载产生的内力和位移将迅速增大， 成为设计的主要考虑因素。
3.3 高层建筑设计不仅需要较大的承载能力， 而且需要较大的抗侧刚度，使结构在水平荷载作用下产生的位移限制在一定的范围内， 以满足结构舒适度、 结构和填充墙及装饰材料正常使用的要求， 避免结构产生较大的附加内力。因此， 抗侧力结构的设计成为高层建筑结构设计的关键问题。
3.4 减轻结构自重在高层建筑中相对普通建筑更有意义。 这种意义体现在两个方面： 首先， 结构地震作用的效应与结构质量成正比， 因此， 减轻结构自重可以减小结构的地震作用效应， 提高结构抗震性能； 其次， 从地基或桩基承载力方面考虑， 减轻结构自重意味着增加高层建筑的地基土方面的使用范围 (如软土层)， 减少基础造价和处理措施。
3.5考虑结构刚度连续适用性， 尽量避免结构薄弱层的出现。对于高层建筑来说， 由于建筑和设备所要求的层高的变化、 加强层的设置， 结构刚度往往发生突变， 在突变部位易形成薄弱层。
3.6 结构振动控制。在地震或风荷载作用下， 高层建筑很容易发生振动， 影响结构的舒适度。 在设计过程中应予以充分考虑。高层建筑结构抗震设计中要遵循抗震概念设计的基本原则：结构的简单性；结构的规则和均匀性；结构的刚度和抗震能力；结构的整体性。
4、 高层建筑结构概念设计
4.1 概念设计主导目标。所谓概念设计即设计师运用必备的设计知识， 结合历年来结构事故分析、 模拟试验的定量分析结果以及长期以来国内外的设计与使用经验分析、归纳和总结出来的设计对策和措施。以概念设计为指导，能够正确地解决高层建筑在方案设计、 初步设计和施工图设计阶段的优化问题。水平荷载对高层建筑的荷载效应是非线性的，是随着建筑结构的高度而迅速增加的。随着建筑结构高度的增加，侧向位移和振动就成为结构的主要控制条件。因此，概念设计应以结构的承载力、 刚度和延性为主导目标， 整体构思结构各部分有机相连的结构总体系， 以充分发挥结构总体系和主要分体系、 以及分体系与各构件之间的最佳受力特征与协调关系，提高高层建筑在水平荷载作用下的各项性能，使结构具有一定大的刚度和承载力来抵御风荷载和小震，保证结构在风荷载和规范规定的小震作用下处于弹性工作状态。并且还应在第一道防线的有意识屈服后，在结构变柔的同时仍具有足够大的弹塑性变形能力和延性耗能能力来抵御可能发生的罕遇地震。
4.2 概念设计的原则。高层结构概念设计中， 在满足主导目标的同时需重视以下基本原则：4.2.1 复杂结构简单化。首先， 结构设计中应尽量使结构传力途经简单、 明了， 尽可能避免关键性构件在各种荷载工况下产生过大的扭矩。 复杂的传力途径很难满足内力与变形的协调性，易形成薄弱环节； 其次， 运用简单、 直接和概念清楚的计算方法进行结构的分析计算。
4.2.2 结构平面布置的规则性和刚度的连续均匀性。 尽可能使结构平面布置的正交抗侧力中心与建筑物质量中心、水平荷载作用中心接近，避免地震和风荷载作用下产生过大的扭转效
应。为避免结构出现薄弱层， 内力、 传力途径和层间位移角的突变， 结构竖向抗侧力刚度构件宜连续、 均匀。在无法避免的情况下， 必须协调结构突变部位的剪切刚度、 弯曲刚度和轴压刚度的平稳过渡。
4.2.3 整体工作性能。实际的建筑物是一个三维的空间结构， 所有的结构构件都以相当复杂的方式在共同协调工作， 而不是脱离结构总体系的孤立构件。因此应保证上部结构与其支承结构(构件)整体共同工作， 传力者和受力者应共同抗力。
4.2.4 在提高高层建筑抵抗侧向力和侧移能力的同时， 尽可能地减少成本。在设计高层建筑时，设法减少抵抗侧向力所需增加的材料用量是十分必要的。这也是衡量一个设计人员水平
高低的主要标准之一， 同时也是对业主、 对社会资源的一种贡献。通过优化结构设计方案和结构体系可以达到该目标。
4.2.5 减少结构因水平荷载作用下的振动。 为满足高层建筑舒适度和安全性的要求， 可采取有效的抗振动措施， 如利用结构自身的薄弱耗能构件、 在结构中布置阻尼器等措施， 来改善结构在水平荷载下的振动。
中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：
前言
高层建筑是指超过一定高度和层数的多层建筑。在美国，24.6m或7层以上视为高层建筑；在日本，31m或8层及以上视为高层建筑，在英国，等于或大于24.3m的建筑为高层建筑。我国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。下面就高层建筑结构设计的几个注意要点加以叙述：
1高层建筑结构设计原则
（1）结构设计应与其他专业工种配合；（2）慎重把握结构选型、结构计算和结构构造，这是保证结构安全、经济合理的关键；（3）对照有关规范和规程，准确核定结构的安全等级、建筑物重要性类别（共四个类别）及抗震等级（共四级）等。这些等级和类别都关系到设计工作的全局；（4）严格遵守和执行现行的设计工作标准、规范、规程和规定，（5）设计中应优先采用国家、地区和部门颁布的标准图和通用图，结合实际情况选用或局部修正；（6）必须慎重对待结构选型这一首要环节。结构选型包括确定结构用料类别、选定结构体系和拟定结构布置方案三个方面内容。
2高层建筑结构设计特点
荷载的取值。荷载分为竖向和水平荷载两类。竖向荷载分为重力荷载和其他竖向荷载，前者量大起主导作用，在结构设计中非常重要，应准确取值。水平荷载又称侧向荷载，如水平风载、水平地震荷载、水平动力荷载等。控制测移指标。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的测移变形会迅速增大，所以结构测移已成为高楼结构设计中的关键因素，测移指标应控制在某一限度内。注意结构延性，对于高层建筑而说，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力。来保证结构具有足够的延性
3高层建筑的结构体系分类
3.1框结构体系。钢筋混凝土梁柱刚接，能承受竖向、水平荷载的结构，称框架结构体系。使用空间灵活、抗震性能好，整体刚度较剪力墙结构差，故在多层建筑中广泛采用。
3.2剪力墙结构体系。钢筋混凝土纵横体与楼盖刚接，能承受很大的竖向、水平荷载的结构称剪力墙结构体系，其墙体同时起承重、围护和隔断作用。采用全浇方案时，结构整体性好、刚度大、承载能力强。该体系的最大缺点是平面布置不灵活，使用功能局限性大。
3.3框架-剪力墙结构体系。这是一种集框架结构和剪力墙结构优于一身的结构体系，既保持框架结构空间灵活，使用方便和剪力墙结构抗侧刚度大、承载能力强的优点，又缓解了框架结构和剪力墙结构各自的缺点，因此在高层公共建筑中广泛采用。
3.4框架-筒体结构体系。筒体结构的整体性很强，空间工作性能好，主要表现为在侧向力作用下，同方向筒壁为翼缘，垂直方向筒壁为腹板，共同受力。因之其抗竖向力、抗侧向力、抗扭能力好；框架创造了良好的使用空间，这种结构体系易于满足各种建筑功能要求，适用修建高层公共建筑。
3.5框式筒结构体系。结合建筑功能的需要，把结构平面做成钢筋混凝土筒体，平面中央部位布置柱网，既能更进一步提高结构空间刚度，又能够提供更空旷的建筑内部空间，因此宜修建超高层的建筑物。
3.6筒中筒及多束筒结构体系。将框式筒结构水平面中的柱网用墙体分隔成一个核心筒或几个小的内筒，由外筒和内筒共同支撑楼盖，并抵抗水平荷载。这类结构体系的整体性、承载能力和抗扭、抗震性能又大大优于框式筒体系。结构专家和科技工作者从不同的方面提出许多新的设计思路。如改进和提高建筑材料性能，把不同的材料从新搭配组合；创新一些新的结构体系。
4 高层建筑的抗震设计
4.1抗震设计的基本原则。①建筑物的基本周期应避开地震引发的场地卓越周期。一个地区地震引发的地面运动总存在一个破坏性最强的主振周期，把由若干次地震地面运动记录整理和归纳出的反应谱主振周期称地震卓越周期。为避免共振发生，应尽量准确地确定地震卓越周期周期，同时用调整结构层数、结构类型、结构体系等办法使结构的自振周期和地震卓越周期拉大差距。②建筑结构平面尽量规整简单。③建筑立面要求体形、刚度匀称，不宜上下层的平面刚度变化太大。④严格控制建筑总高度。一般而言，建筑越高所受地震力及倾覆力距越大，破坏可能性也越大。
4.2结构地震反应计算的基本原理。一类是反应谱分析法，既考虑地震时的地面加速度反应，也考虑建筑结构的动力特性，把最大的地面加速度值（乘以质量）这一惯性力，以等效静力荷载代替，进行结构内力和变形分析；另一类是直接动力分析法。对一般的高层结构大多可采用反应谱法。
4.3建筑结构地震作用的计算步骤。①确定结构受两向总地震作用，并假定地震作用只沿结构两个主轴方向发生；②计算出总地震作用在结构各个片平面单元之间的分配，和沿结构高度的各层之间的分布；③进行结构的抗震变形验算，以控制结构整体上能保证实现“大震不倒，中震可修，小震不坏”的抗震目标；④进行结构内力分析，计算出各构件的载面内力；⑤通过进行内力组合，按最不利内力进行截面设计；⑥确定抗震构
5建筑结构的防火设计
高层建筑的防火设计，必须遵循“预防为主，防消结合”的消防工作方针，针对高层建筑发生火灾的特点，立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全适用、技术先进、经济合理。根据国家规定，我国18层以上的高层建筑必须有两个楼梯间，用于逃生和紧急疏散；楼梯间与居民分户门之间必须设计消防前室，以阻挡火灾发生时的烟气。我国还规定高层建筑每个楼层、每个楼梯间都必须装有防火门，以防止由于一个楼层起火而快速蔓延到别的楼
层，每个楼层也要求配备消火栓等消防设施。此外，我国高层住宅的底楼楼梯间一般都设计了两个通道，以免一个通道被烟气阻塞，居民可迅速通过另一个逃生；楼梯间还可以直接通往顶层，当发生火灾时，如果难以向下撤离，可通过楼梯间往上到楼顶，成为第二避难场所。
6 建筑结构的节能设计
（1）规划与节能设计。重视规划节能,在总体、全盘、初始阶段,应全方位的考虑建筑与外部环境的关系,在设计中重点坚强节能设计的元素和措施,充分利用自然资源,根据地域的气候和自然特点,从总体上强化建筑节能。通过降低太阳辐射、增强建筑的自然通风效果来实现节能。迎合当地夏季的主导风向来设计朝向,保证利于自然通风给室内换气和减少太阳的辐射,提高居住的舒适度。（2）注重墙体节能。建筑墙体一般采用空心砌块墙体、加气混凝土墙体等,墙体保温包括内保温、外保温、夹芯保温等。采用新型复合墙体,调整和改善整个墙体的热工性能,实现保温隔热的节能目的。（3）门窗节能技术。加强节能型窗框和节能玻璃等技术的推广和应用,采用塑钢门窗,利用其防噪隔声功能显著,防雨水渗漏能力强,空气渗透量小的优势,实现节能的目标,在采暖和制冷上,采用塑钢门窗能耗明显减少。（4）采用节能材料。把纳米透明隔热涂料喷涂或刷涂在各类建筑物的玻璃上,能减少太阳辐射到65%以上,纳米涂料能保证透光率达到70%以上,从而很好地降低室内温度4℃～7℃左右,实现了空调节能的目的。在需要保暖的冬季,纳米隔热涂膜的特殊金属膜可引进可视光,使室内长波长的暖气截留约90%左右,实现保暖节能要求。
中图分类号：TU97 文献标识码：A
1、前言
多高层建筑结构设计的优劣关系到建筑后期的使用效果和安全性，所以，分析过高层建筑结构设计的特点，并分析需要注意的问题，提出设计的有效策略极其重要。
2、多高层建筑结构设计的特点
2.1、轴向变形不容忽视
高层建筑中，竖向载荷很大，能在柱中引起较大的轴向变形，对连续梁弯矩产生影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外还会对预测构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
2.2、结构延性是重要设计指标
相对于底层建筑而言，高层建筑的结构更柔和一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使高层建筑结构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取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
2.3、水平荷载成为决定因素
一方面，因为高层建筑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，仅与建筑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，对某一定高度楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。
3、高层建筑结构设计选型
高层建筑的结构体系作为抵抗来自垂直和水平方向荷载的传力途径，它主要是利用抗侧力体系和相关的水平构件与竖向构件将荷载传到基础部分。
高层建筑结构体系按照建筑材料可以分为钢、混凝土组合结构，钢、混凝土混合结构，钢结构。这其中钢筋混凝土结构体系因为其成本低、耐火耐久等优良的性能而广泛应用于各类工程中，但是它本身仍旧存在一些如施工慢、自重大等缺点。而钢结构体系除了具有施工方便、抗震性能好、强度高等优点外，同时还有着例如防火性差、成本高等缺点。钢、混凝土组合结构虽然继承了二者的优点，但是其节点部分的构造复杂，所以并不能被广泛应用。同样地，钢、混凝土混合结构一样结合了两者的优点，但是在两种材料的连接方面仍旧存在技术问题。高层建筑结构体系常用的有框架、剪力墙结构，框架-剪力墙结构。框架结构因为是利用柱、梁等结构来承重的，所以这种结构体系的侧向位移相对较大，一般适用于低于50m的建筑。剪力墙结构因为是靠高层建筑的墙体来承重的，所以这种结构的整体性能相对较好，不易产生水平方向的变形，一般多应用于高层建筑，但是因为其在平面上的布置不够灵活，所以很少在公共建筑设计中使用。而框架-剪力墙组合结构则是结合了两者的优点、改善了其中的缺点，所以被广泛应用于高层建筑的结构设计中。另外还有筒体结构、框-筒结构等。
4、对高层建筑结构进行设计的一些实例分析
某员工宿舍，建筑共九层，总高33.5米,综合长度是85.96米。第一层为员工食堂，从二层到六层为员工的宿舍，七层到九层作为公司高级员工的住所。结构设计中,按七度区设防,特征周期是0.35S，地震加速度是0.15进行抗震设计，主体采用现浇钢筋混凝土的框架结构。在结构分析时，将整个的建筑结构主要分成两个单元，并且通过设缝将单元的长度均为42.7米。因本工程室内的墙体比较多，导致了边柱与中柱都要承受很大荷载。在建筑的底层柱上应用的是C40的混凝土材料，中柱的横截面积大约在950*1000。在最开始试算时，第一个周期为扭转周期。依照技术规程之中所规定的内容：结构扭转为主要内容的第一自振周期是Tt和平动为主第一自振的周期T1的比值，A高度的高层建筑这个比值不可以大于0.9。在最开始的试算之中，Tt和T1的比值，均超过规范要求大于0.9，在之后的试算之中。通过以下措施进行调整。
将底层的角柱横截面积调整为850*800，同时将底层中柱的横截面积调整成950*950，底层边柱的横截面接调整成900*950，通过结构试算,第一个周期为平动周期，且Tt/T1的比值为0.87，满足规范要求，使整个结构顺利完成。但是一旦框架柱的横截面积过大，就会对下面的一些楼层平面在使用功能上有一定的影响，比如房间与卫生间的框架柱截面太大，就会对使用功能造成一系列影响。对于此工程来说，如果在一些适当的位置进行剪力墙的假设，使底层的角柱截面调整成500*500，而底层中柱和边住的横截面积调整成600*600，并将其进行计算，会使经济上的指标有一定的提高。
一般在建筑结构设计时，普遍都是依照传统设计的经验与结构规范以及建筑任务书所要求的内容，来将结构的类型确定之后，依照规范对于各种横截面积的大小与位置进行确定，而且一般依照实际的建筑平面以及功能对建筑构件进行位置的确定之后，普遍先对截面与剪力墙的尺寸进行确定，之后再实行复核的计算。一旦截面大小不合适或者是构件的位置不适当，就需要进行重新的调整而进行释放的核算，直到取得了合理的构件位置与数量以及截面的大小。这个过程之中一般需要进行很多的试算与调整，体现了建筑结构布置合理的重要性质。而在此工程剪力墙的实际布置之中，出现了很多的困难，因为建筑平面功能里一层到六层的格局是不相通的而地下还要求有大空间的车库与汽车的坡道。在设计中不但要满足于上下的剪力墙能够对齐，还要不影响建筑的功能，通过多次的试验之后在该剪力墙的布置处理之中应用相应原则来处理。
5、设计殊问题的处理
5.1、框剪结构中剪力墙的数量与位置
剪力墙的布置应本着均匀分散的原则尽量布置在建筑的周边，并使其刚度中心和质量中心尽量重合，可以按底层结构截面面积与楼面面积之比为5%初步确定剪力墙截面厚度与柱截面，通过初步设计调整截面，使结构分析结果的周期和位移，控制在合理范围之内。
5.2、竖向刚度变化的处理
为了调整刚度沿竖向的均匀分布，混凝土墙厚和柱子截面尺寸沿竖向逐渐变小，混凝土强度等级也应由下至上逐渐变小，并相互交错。在结构刚度有明显变化、受力有可能突变的楼层，如地下室顶板、裙房顶板及裙房过渡层的上下层楼板、塔楼的大屋面及开大洞口的楼层，均将楼板加厚，并双层配筋，以增加楼板的平面刚度，起到刚性横隔板的作用。
5.3、钢骨柱节点的处理
钢骨混凝土柱节点处钢筋较密，混凝土浇筑困难。设计中梁柱纵筋均采用Ⅲ级（HRB400）钢筋，以减少钢筋根数，柱子钢筋则集中布置在四角，同时采取宽扁梁方案，纵横交叉梁选择不同梁高和梁宽，窄梁纵筋部分（大于1/3）从钢骨穿过，部分与节点钢板焊接。宽梁纵筋部分从钢骨两侧绕行，部分与节点钢板焊接。
5.4、位移的限值问题确定
在高层建筑中，决定其顶点位移的限值因素不仅是数值大小，还与振动频率密切相关。一般人对高层建筑中的振动频率感知是很敏感的，而对震动幅度的大小则相对较弱，因此只要结构的摆动频率不是过高就能满足建筑的应用舒适度，对于为了避免由于结构的变形过大而产生的层间相对位移现象，限值在现有的规范中是较严格的，可以适当放松其指标规定。再加上各种计算程序在算法中的区别，同一个结构若采取不同的程序进行计算，那么对层间位移数值也会造成较大差异，最主要原因就是每个软件对“层间位移”的定义各不相同，有些是充分考虑楼层在经过转动后其最大角点的位移状况，有些则单指楼层的形心位移情况。对于较规则的高层建筑而言，形心位移是十分重要的，而角点位移则主要反映出结构楼层实际位移状况，也是工程师在结构设计中应注意的问题。
6、结束语
综上所述，多高层建筑结构设计的过程中，要注意设计的要点问题，同时，设计方案必须要科学合理，要结合项目工程的实际情况，重点问题要重点分析，展开设计。
中图分类号：TU318文献标识码： A
随着社会的发展进步，人民生活质量的提高，城镇中建筑的使用功能越来越多元，商业、休闲、娱乐、居住等多种使用功能都可在一座建筑中体现出来。如今一座高层建筑中地下室和底部楼层（1～3层）拥有较大的平面布置、灵活自由的使用空间是发展商不二的选择。因为有较大的平面布置，带来的使用空间也在增大，这样就可以较好地解决：地下室尽量多停车问题、底部楼层适应现代商业对使用空间大尺寸的需要。框架结构无疑可以很好的满足上述使用功能要求，但单纯使用框架结构对高层建筑来说其抗震能力会下降。为了提高单纯框架结构高层建筑的抗震能力，适当在某些部位引入剪力墙，这样就形成了框架-剪力墙结构。
一、框架-剪力墙结构的受力特点及适用范围：
1.框架-剪力墙结构，广泛应用于高层办公建筑和公共建筑，也大量应用于高层旅馆建筑和居住建筑。
框架-剪力墙结构是由框架构成自由灵活的使用空间，来满足不同建筑使用功能的要求，同时又有足够的剪力墙，剪力墙具有相当大的刚度，从而使结构具有较强的抗震能力：大大减少了建筑物的水平位移，避免填充墙在地震时严重破坏和倒塌。所以在有抗震设计要求时，宜优先采用框架-剪力墙结构代替框架结构。
2. 框架-剪力墙结构的受力特点。
（1）水平力通过楼板传递分配到剪力墙和框架上。
（2）水平力产生的剪力在建筑底部主要由剪力墙承担，因剪力墙在水平力作用时，底部变形小，刚度大，承担剪力多。但到建筑顶部时剪力主要由框架承担，即框架在建筑顶部变形小。
由于框架-剪力墙的协同受力：在结构底部框架侧移（变形）减小，在结构的上部剪力墙侧移减小，侧移曲线兼有这两种结构的特点，成为弯剪型。弯剪型变形曲线的层间变形沿建筑高度比较均匀，既减小了框架也减小了剪力墙单独抵抗水平力的层间变形，适合用于较高的建筑。可以说，框架-剪力墙结构综合了框架结构和剪力墙结构的优点。框架-剪力墙结构可以设计成双重抗侧力体系，一般情况下，抵抗地震作用时，剪力墙作为第一道防线，框架为第二道防线，形成多道抗震设防结构。
3. 框架-剪力墙结构中剪力墙的数量。
剪力墙的多少直接影响抗震能力，震害调查发现剪力墙数量增加震害降低。日本的福井和十胜冲地震中，建筑每平方米楼面剪力墙长度少于50L时，震害严重;多于150L时，破坏轻微，甚至无害。
但剪力墙过多也会造成不经济。因剪力墙增多，结构刚度增大，自振周期缩短，地震作用加大，造成结构内力增大，结构材料用量增加，基础造价也相应提高。
从上述框架-剪力墙结构的受力特点可以看出，框架结构和剪力墙结构的各自优点，都能在框架-剪力墙结构中明显表现出来：即解决了高层建筑对大尺度使用空间功能的需求，又保证了高层建筑具有较强的抗震能力。随着建筑功能多元化需要，设计人员设计水平和技术手段的提高，框架-剪力墙结构在高层建筑应用越来越普遍。
本文从一所高层公寓的结构设计说起，对框架―剪力墙结构设计进行简单分析。
二、建筑工程概述
本案建筑是一座公寓楼，层数较多:地上28层，地下 2层地下室，建筑总高度约91.8米。设计人员对建筑公寓的使用情况作如下安排：地下室作为停车库，因为地下室面积大，较为宽广，停车方便；地上底部两层作为裙房，这两层裙房拟用作商业用途，可作为公寓楼的商业配套；三层及三层以上作为公寓塔楼，这样其整体设计和布局较为合理。本公寓塔楼平面尺寸为18.2×62.2米。
三、设计人员对于建筑结构体系的布置
（一）结构体系
任何结构都是由水平构件和竖向构件组成空间结构，它们不同的组成方式和荷载传递途径，构成了不同的结构体系。水平构件包括梁、板，又称为楼盖体系，竖向构件有墙、柱、斜撑等。竖向荷载作用在楼屋盖（楼盖体系），再传至墙、柱、斜撑等（竖向构件），最后传递到基础。水平荷载由梁、柱、斜撑、墙组成抗侧力体系（包括竖向和水平构件）抵抗，并必须有楼盖的参与，最后传至基础。
在高层建筑中，抗侧力结构体系的选择与组成，成为高层建筑结构设计的首要考虑及决策重点。抗侧力体系决定后，水平构件体系的大格局（梁板或平板体系）已经确定，楼盖布置的细节还可以进一步敲定。因此，在设计方案阶段要综合考虑抗侧力体系和楼盖体系，同时抗侧力体系布置是高层建筑结构是否合理、经济的关键。
（二）本案结构体系的平面布置
前述建筑概况可知，本建筑地下室用于停车，底部二层裙房用于商业用途，它们都需要大空间，因此除塔楼平面以外部分（为多层建筑），其抗侧力体系均采用框架结构；塔楼平面部分（含塔楼主体的底部二层及地下室部分）由于是高层建筑，抗侧力体系采用框架-剪力墙结构，即塔楼平面内布置一定数量的剪力墙，如图所示。
图1 塔楼标准层结构
框架-剪力墙结构设计的关键是剪力墙的数量和布置，结构工程师应尽早参与建筑师的初步方案设计，当建筑师给结构布置以灵活度时，结构工程师应当优化剪力墙的布置。剪力墙的数量不必太多，以满足规范的侧移限值为好，剪力墙太多不仅加大地震力，而且使结构重量加大，施工工程量相应增加。剪力墙数量是否恰当，可通过计算剪力墙分配到的总剪力是多少来检验：其值在50%～85%之间较好。
在平面上，剪力墙布置要均匀，以使结构平面刚度对称。如果布置不好，造成较大偏心（刚心与质心距离较大），将引起结构产生过大的扭转，地震造成的扭转破坏多数是由于剪力墙布置不当造成的。
对于高层建筑来说，结构受到的水平力方向具有不确定性，所以抵抗水平力的抗侧力体系必须要设计成双向抗侧力体系，即在建筑平面的两个主轴上均应设计一定数量的剪力墙，只有这样，才能使整个建筑在水平方向的任何方位都能抵抗水平力的作用。
（三）结构体系的垂直布置
对抗震有利的建筑立面是规则、均匀，从上到下外形不变或变化不大，没有过大的外挑或内收的立面，因此结构构件沿高度布置应连续、均匀，使结构的侧向刚度和承载力上下相同，或下大上小，自下而上连续，逐渐减小，避免出现软弱层和层间角位移、内力及传力途径的突变。
本案建筑地上2层是裙房，中间部位是塔楼，为大底盘单塔结构。大底盘单塔结构的关键部位是大底盘以上的第一层，这一层类似于塔楼的固定端，相对于大底盘这一层的侧向刚度突变，因此设计人员要注意提高大底盘以上第一层结构的刚度和延性。
抗震设计时，塔楼部分的抗侧力体系为框架-剪力墙结构，楼层结构的侧向刚度比值，不宜小于相邻上部楼层的0.9，楼层层高大于相邻上部楼层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1，对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。具体设计时，设计人员可以对构件的截面大小进行试算、调整、优化，以使结构达到侧向刚度要求。
四、建筑结构计算方法及计算参数
本案塔楼平面尺寸为18.2×62.2米，高91.8米，塔楼高度H=91.8＜130米满足规范适用高度要求；塔楼高宽比B=91.8/18.2=5，满足规范要求。本建筑抗震设防为丙类建筑，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g,建筑场地为Ⅱ类，结构抗震等级均为三级。风荷载基本风压值W。=0.3KN/O,本建筑的嵌固端设置在地下室顶板位置。
该工程采用的计算方法为振型分解反应谱法，设计人员采用PKPM系列SATWE软件对建筑结构进行计算。在结构计算中根据抗震设防烈度，在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用外，考虑双向水平地震作用下的扭转影响，同时考虑在偶然偏心影响下的作用。各计算参数的取值均按规范要求。如结构自振周期折减系数0.75；柱配筋计算原则按单偏压计算双偏压复核；中梁刚度增大系数1.8；连梁刚度折减系数0.5；梁扭矩折减系数0.5；各层框架总剪力按Vf≥0.2V0要求设计；在结构计算中通过调整构件尺寸和剪力墙截面，使周期比、层间位移角满足规范的要求。
五、剪力墙设计时需关注的问题及应对措施
设计人员具体设计时，对框架-剪力墙结构中剪力墙的布置应符合下列基本规定：1.剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化及恒荷载较大部位。2.纵、横剪力墙宜组成L形、T形和Ⅰ形等形式。3.抗震设计时，剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。4.本案塔楼为长矩形平面结构，其剪力墙布置宜符合以下规定：横向剪力墙沿长方向的间距应满足规范要求；纵向剪力墙不宜集中布置在房屋两尽端。
剪力墙不宜过长，较长的剪力墙宜设置跨高比较大的连梁，将其分成长度较均匀的若干墙段，各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3，墙段长度不宜大于8米。
当剪力墙与其平面外相交的楼面梁刚性连接时，可沿楼面梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙、扶壁柱或暗柱。
剪力墙两端和洞口两侧应设置边缘构件。
六、如何设计剪力墙的连梁
对于高层建筑，承担抵抗水平力的各片剪力墙，各段墙肢通过每层的连梁连接，即剪力墙由墙肢和连梁两种构件组成。
剪力墙在风荷载和抗震设防烈度的地震作用下，具有很大的抗弯刚度。为了预防未知的罕遇强烈地震，要有意识的在结构总体系（第一道防线）中形成预定薄弱环节，在未来遭遇强烈地震时，通过控制首先使连梁出现开裂、屈服，出现塑性铰，从而变成具有延性和耗能能力的结构体系（第二道防线），即各分体系（各段剪力墙肢）作为独立的抗震单元，则整体结构变柔，自震周期变长，阻尼增加，地震动力反应将大大减小，从而可以继续保持结构的稳定性和良好的受力性能。
设计人员具体设计连梁时，可采取以下策略方法：1.降低连梁的刚度或弯矩设计值；2.开缝混凝土连梁，对于跨高比较小的连梁，在连梁腹板上沿跨度方向预留一条或缝或槽，将连梁沿梁高方向分成几根跨高比较大的梁，在大震作用下，发生延性较好的弯曲破坏。3.交叉配筋和菱形配筋连梁，连梁的延性和耗能能力明显优于普通水平配筋连梁，具有良好的抗震性能。不足之处是制作费工，配筋密集，施工复杂。4. 钢板混凝土连梁，同样具有良好的抗震性能，同时构造相对简单，施工方便。
结语
笔者参考多个具有丰富建筑结构设计经验的老师的观点，言简意赅的阐述了高层建筑结构在设计时其框架-剪力墙的设计特点及策略，结合实际工程，对高层建筑结构体系的布置，建筑结构的计算方法及计算参数，剪力墙及连梁的设计进行了简单分析。
目前框架－剪力墙结构在高层建筑结构设计中的应用已很普遍，同时框架－剪力墙结构体系是高层钢筋混凝土结构中的一种较好的常用的结构体系，值得我们工程设计人员在实际工程设计中认真探讨与研究，从实践中不断积累总结经验，不断创新，使建筑结构既安全又具有合理的经济技术指标。
参考文献
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[3]陈冬惠. 浅析高层建筑框架剪力墙结构设计中的两个要点问题[J].建筑与装饰（中旬刊）,2008(4)
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
1,高层建筑结构设计特点
1.1 水平荷载成为决定因素
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班力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对某一定高度楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地质作用,其数值是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
高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。
1.3 侧移成为控制指标
与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
1.4 结构延性是皿要设计指标
相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地展作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别偷要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
2 离层建筑结构分析
2.,1弹性假定
目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地展或强台风作用时,高层建筑结构往往会产生较大的位移,出现裂缝,进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的,应按弹塑性动力分析方法进行设计。
2. 2 小变形假定
小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题《P一Δ效应)进行了一些研究。一般认为,当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>1／500时,尸一乙效应的影响就不能忽视了。
2. 3 刚性楼板假定
许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构位移的自由度,简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
2.4 计算图形的假定
高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:
（1）一维协同分析。按一维协同分析时,只考虑各抗侧力构件在一个位移自由度方向上的变形协调。在水平力作用下,将结构体系简化为由平行水平力方向上的各福抗侧力构件组成的平面结构。根据刚性楼板假定,同一楼面标高处各棍抗侧力构件的侧移相等,由此即可建立一维协同的基本方程。在扭矩作用下,则根据同层楼板上各抗侧力构件转角相等的条件建立基本方程。一维协同分析是各种手算方法采用最多的计算图形。
(2) 二维协同分析。二维协同分析虽然仍将单福抗侧力构件视为平面结构,但考虑了同层楼板上各棍抗侧力构件在楼面内的变形协调。纵横两方向的抗侧力构件共同工作,同时计戴扭矩与水平力同时计算。在引入刚性楼板假定后,每层楼板有三个自由度u,v,e(当考虑楼板翘曲是有四个自由度),楼面内各抗侧力构件的位移均由这三个自由度确定。剪力楼板位移与其对应外力作用的平衡方程,用矩阵位移法求解。二维协同分析主要为中小微型计算机上的杆系结构分析程序所采用。
(3) 三维空间分析。二维协同分析并没有考虑抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调（竖向位移和转角的协调),而且,忽略抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度对具有明显空间工作性能的筒体结构也是不妥当的。三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲,有7 个自由度。
3 剪力墙设计中的基本概念
(1 ) 剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值,当比值小于或等于4时可按柱设计,当墙肢长与肢宽之比略大于4 或略小于4时可视为为异形柱,按双向受压构件设计。
(2) 剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力;在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地展作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求:墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,因此注意尽t 将剪力墙设计成延性弯曲型。
(3) 实际工程中剪力墙分为整体培和联肢培:整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂,当剪力墙培肢较长时,在力作用下法向应力呈线性分布,破坏形态似偏心受压柱,配筋应尽量将竖向钢筋布皿在墙肢两端;为防止剪切破坏,提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率;为避免斜压破坏培肢不能过小也不宜过长,以防止截面应力相差过大。
联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙,但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多,墙肢单独作用显著,连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。
壁式框架:当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢,构件形成两端带有刚域的变截面杆件,在内力作用下许多墙肢将出现反弯点,墙已类似框架的受力特点,因此计算和构造应按近似框架结构考虑。
综上所述,设计剪力墙时,应根据各型墙体的特点,不同的受力特征,墙体内力分布状态并结合其破坏形态,合理地考虑设计配筋和构造措施。
(4) 墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析,求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中,对带翼墙的计算宽度按以下情况取其小值；即①剪力墙之间的间距；②门窗洞口之间的冀缘宽度;③墙肤总高度的1/ 10;④剪力墙厚度加两侧班墙厚度各6倍的长度。
（5) 为了保证墙体的稳定性及便于施工,使墙有较好的承载力和地展作用下耗散能力,规范要求一二级抗展墙时墙的厚度应≥160mm,底部加强区宜≥200mm,三四级抗双等级时应≥140mm,竖向钢筋应尽量配置于约束边缘。
4 剪力墙的边缘构造
（1）结构试验表明矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力培差;计算分析表明增加墙肢截面两端的冀缘能显著提高墙的延性;因此在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性,还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。从1989年出版的规范开始在剪力墙中提出了暗柱、端柱、冀墙(柱)、转角墙(柱),也就是目前规范中的约束边缘构件或构造边缘构件的抗震措施。
(2) 对规范的不同理解往往产生了五花八门的设计。有人将每一轴线的墙理解为一片墙仅在端墙设暗柱,有人将凡是拐角或洞口边都设暗柱,而即使是公开发表出版的权威参考书或设计手册对暗柱（翼端柱)的截面取值也出现了以下三种不同尺寸,因此造成配筋的差别很大,甚至相同的资料由于出版的时间不同,对规范的理解也有所不同。
(3) 从2002年开始实施的建筑结构规范,根据结构类型及受力状况,对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘,按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位要求分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。
5 剪力墙结构的厚度和配筋问题
（1)墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏,同时起到抵抗温度应力防止混凝土出现裂缝,设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加,特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。
1、高层建筑的结构受力特点
1.1 轴向变形
高层建筑的中竖向荷载一般都比较大，会在柱中引起很大的轴向变形从而也就影响连续梁弯矩，同时还会影响预制构件的下料长度。因此必须考虑轴向变形计算值，对下料长度作相应调整。
1.2 水平荷载
高度范围的高层建筑，立体竖向的荷载基本都是固定好不能变的，还包括风荷载和地震作用的水平荷载的数值，也会随结构动力特性的区别所产生较大范围的变化。
1.3 侧移的控制
结构的侧移是高层建筑结构设计的主要。随着现代楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形也会随着建筑高度的升高与迅速增大。基于这一原因，水平荷载作用下的侧移一定要严格控制在一定范围内。
1.4 结构延性
高层建筑比矮层的楼房结构要更柔和，因为遇到地震等剧烈震动时所出现的形变就会更大。为了保证建筑在塑性变形的阶段中仍能具备强变形能力，一定要在结构设计上采用相应措施以确保结构的延性。
2、剪力墙结构的特点
剪力墙是一种好的抵抗水平荷载的墙。剪力墙因为可以有效抵抗水平荷载，所以在总体的墙面结构上就有以下特点：抗侧刚度大，侧移小；室内墙面较为平整；结构自重大，吸收地震的能量大；一般剪力墙的墙肢截面高度与厚度之比很大，在水平荷载的作用下，通常抗剪刚度起控制作用，故其耗能较差。所以它常常应用在层数较多（20 层以上）的高层建筑中，当剪力墙洞口较小时，剪力墙整体性能比较好，剪力墙截面弯曲破坏极限承载力可以按照全截面抗弯计算。另外，使用剪力墙结构，会给室内较框架结构简洁，没有露梁与露柱的现象，外形也美观，便于室内布置。但也存在着缺点，比如剪力墙结构的抗侧刚度大，就会引起比较大的地震反应，使得上部结构和基础费用增加；由于混凝土墙体较多，使得建筑物重量增加，这也同样引起较大地震反应，进而造成浪费；剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低，使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥；剪力墙结构中墙体多为构造配筋，配筋率均较低，使得结构延性较差。
3、剪力墙结构的设计要点
剪力墙作为竖向构件中所形成结构抗侧力刚度的最主要构件，它在建筑中所承担着整个结构的竖向荷载与绝大部分水平荷载。剪力墙建筑结构的设计一定要注意以下几个方面：
3.1 剪力墙布置
剪力墙的布置一定要均匀合理，这样就能让整个建筑物的质心与刚心趋于重合，且x、y 两向的刚重比接近。在结构的布置时要尽量避免仅单向有墙的结构布置形式，以使其具有较好的空间工作性能，并且使两个受力方向的抗侧刚度接近，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的2.5 倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件两个方向均应布置成长墙。
3.2 剪力墙厚度确定
剪力墙墙肢截面比较适宜简单、规则，剪力墙的竖向刚度应均匀，其门窗洞口最好成列布置、上下对齐，形成明确的连梁和墙肢。避免使墙肢的刚度相差悬殊洞口设置，在抗震结构设计时，一、二、三级的抗震等级剪力墙底部要加强部位最好不要使用错洞墙，二、三级抗震等级的剪力墙均不可以采用叠合错洞墙。《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸具体规定如下：“按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200 mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/20，且不应小于160 mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部要加强部位不可以小于层高或剪力墙元支的长度1/20，且不应小于160 mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/25，且不应小于180 mm。”
3.3 剪力墙墙体配筋
一般要求水平钢筋要放在外侧，竖向的钢筋应放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率就可。加强区φ10@200，非加强区φ8@200 双层双向即可。双排钢筋之间采用φ6@600×600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体的配筋大部分都是由水压力、土压力所产生的侧压力控制，而因为简化计算经常由竖向筋的控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可把地下大多墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。
3.4 设置边缘构件
对于那些剪力墙，暗柱的配筋必须要满足规范要求最小的配筋率，还要加强区0.7%，一般的部位为0.5%。对于那些短肢的剪力墙，也要控制在配筋率的加强区1.2%，一般部位为1.0%；对小墙肢其受力性能也比较差，应严格按高规控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往就按长肢墙进行暗柱配筋。
4 、工程实例
4.1 工程概况
某工程，总建筑面积为12 570 m2，采用短肢剪力墙结构，为12 层住宅楼，层高3 m，顶层为复式住宅，屋顶为四坡屋面。
4.2 剪力墙结构设计
因为整个楼层的建筑平面相当复杂，采用在⑭和⑮ 轴间设置双墙防震缝，在D 和E轴间设置悬挑构件抗震缝的处理方法，将平面分成相对独立的4 个部分，各部分的长宽比L1/B1max＝29/9.4＝3.09＜5，L2/B2max＝117.52/17.02＝1.03＜5。高宽比Hl/B1＝37.44/9.4＝3.98＜6。H2/B2＝41.94/17.02＝2.46＜6，符合规范要求。结构层高1 层～12 层为3.0 m，坡屋面层高0.55～2.47 m，坡度为40%。平面的南侧拐角处设有阳光房，平面突出的部分为六边形，突出长度为2.1 m，L/Bmax＜0.3，符合规则建筑平面布置要求。
4.3 结构设计的主要参数
场地类型为II 类建筑场地，剪力墙抗震等级为二级。水平地震作用按x，y 两个方向计算。同时考虑扭转耦联，周期折减系数0.85，计算取9 个振型，结构阻尼比0.05，竖向力按模拟施工加载方式计算，恒活荷载分开计算。修正后的基本风压为0.35，地面的粗糙度为B 类，结构体型的系数为1.4。连梁刚度折减系数为0.7，地震力分项系数为1.3，风荷载分项系数为1.4，恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为1.4。本工程基础采用钢筋混凝土墙下条基（有肋梁），剪力墙厚度内外墙均为200 mm，连梁截面b×h 为200×（370～570） mm，楼板厚度100～130 mm，混凝土强度等级为C35C25。地基采用天然地基，以③层黏土层作为持力层，Es＝15 MPa，fak＝300 kPa。
4.4 剪力墙的布置
按照抗震设计要求，结合窗间墙、楼梯间及房间四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”，形、“Z”形或“十”字形墙段，沿结构平面各主轴方向均匀、对称布置，做到刚心和质心重合，减少结构扭转。各墙肢肢长不宜相差太大，截面高厚比可以控制在5～8 之间，避免出现高厚比小于3 的小墙肢，使各墙肢刚度接近，保证在水平地震力作用下，各墙肢受力均匀，避免个别长墙因内力太大而出现超筋。另外在④～⑥轴，⑩～⑥轴间形成4 个较为完整的弱筒，以增强整个结构的抗侧力性。在竖向，要求墙肢上下对齐、连续。在同一轴线上的各墙肢通过连系梁连接，可增加对墙肢的约束，提高结构的抗震性能。为了保证连梁具有较好的刚度和延性，取其跨高比为4≤l/h≤8较为合适。
4.5 墙肢截面设计
1.短肢剪力墙结构
短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。
这种结构型式的特点是：
①结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾。
②墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置。
③能灵活布置，可选择的方案较多，楼盖方案简单。
④连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽。
⑤根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。
对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法。其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况，精度较高。虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广，但对墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆-墙组元程序进行校核。
在进行以上分析后，这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方面。
（1）由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防。
（2）短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率。
（3）高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢。
（4）各墙肢分布要尽量均匀，使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心。
（5）高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%-80%来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。
2.异形柱结构
异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4，相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
这种结构的特点是：
①由于截面的这种特殊性，使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大，导致各向刚度不一致，其各向承载能力也有较大差异。
②对于长柱（H/h>4）可以不考虑剪切变形的影响，控制轴压比较小时，受力明确，变形能力较好。而对短柱（H/h
③异形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范围之外，受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力，这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力，而该剪应力的存在，使柱肢易先出现裂缝，也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态，它使得异形柱较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显。
④特别是异形柱不同于矩形柱，它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况，其延性更差。
在进行异形柱结构设计时，除满足高规中对结构布置要求外，还应注意几个方面的问题：
2.1异形框架的计算
由于其截面的特殊性，在柱截面对称轴内受水平力作用时，弹性分析计算其翘曲应力很小，此时如同承受水平力的偏压构件，仍可按平截面假定分析，按砼设计规范计算，特别是在框—剪，框—筒结构中，对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地，框架柱只承担水平风载的一小部分，如按一般偏压柱计算，误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大，且水平力作用在非主轴方向，则翘曲应力不容忽视，按平截面假定误差较大，则应对异形柱框架结构进行有限元分析，决定内力和配筋位置及大小。
2.2轴压比控制
对框架结构，框-剪结构，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用，且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由试验结构分析，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。
在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要，特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合，剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝，产生腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些导致异形柱脆性明显，使异形柱的延性普遍低于矩形柱，因而对异形柱的轴压比要严格控制。
当高层建筑的高度进一步加大时，其水平力的影响会愈来愈显著，对结构的延性要求也愈高。由天津大学土木系对异形柱延性资料可知，影响异形柱延性的因素比普通柱要复杂，且不同的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平侧移下，其延性性能也有较大差异，因而，轴压比控制应参考天津规程。但天津规程的控制过于繁锁，在结构计算中，柱的纵筋与箍面的直径还没有设定，因而箍筋间距与纵筋直径的比值还无法确定。为在实际工作中便于使用，可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的。
平面不规则的建筑结构主要可以分为三个类别，分别是扭转不规则、凹凸不规则和楼板局部不连续。其中，扭转不规则的特点是每一个楼层中，其自身最大的弹性水平位移在该楼层两端弹性水平位移平均值的1.2倍以上，或是层间唯一最大值在该楼层两端层间位移平均值的1.2倍以上。凹凸不规则的特点则是在建筑结构的明面上，凹进一侧的尺寸在其投影方向总尺寸的30%以上。楼板局部不连续的特点是在楼板的某一个位置，其尺寸或平面刚度发生急剧的变化［1］。
1．1.1平面刚度偏心平面刚度中包括两个方面，一方面为平面内刚度，指的是与荷载作用方向一致的刚度;另一方面是平面外刚度，指的是与荷载作用方向垂直的刚度。在构建差异、构建荷载变化、施工环境复杂等因素的影响之下，平面刚度存在一定程度的偏小。
1．1.2平面强度偏心平面应力指的是所有的应力都在同一个平面内，平面应变指的是所有的应变都在同一个平面内。一般情况下，平面强度偏心对构造的影响容易被忽略。在实际建设过程中，混凝土。钢筋、钢构件等存在一定的不确定性，导致结构的设计强度与实际强度存在差异，构建截面易出现强度偏心情况。
1．2竖向不规则竖向不规则的建筑结构主要可以分为四个类别，分别是侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变和楼层间质量突变。其中，侧向刚度不规则的特点是某一个楼层的侧向刚度值在其相邻上一楼层的70%以下，或是在该楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%以下。同时，除了顶层之外，楼层局部收进的水平方向尺寸在其相邻下方楼层的25%以上。竖向抗侧力构件不连续的特点是在竖直方向上，抗侧力构件的内力是通过水平转换构件而向下传递的。楼层承载力突变的特点是楼层之间的抗侧力结构，其受剪程度在上一层的80%以下。楼层间质量突变的特点是某一个楼层的质量在相邻的下楼层质量的1.5倍以上［2］。
2高层建筑结构设计中不规则性的应用
根据相关的调查研究显示，在遭受地震灾害的时候，平面存在不规则性的高层建筑结构往往是最容易遭受破坏的建筑类型。同时，此类建筑物还存在着质量和刚度偏心、抗扭转刚度太弱等缺点。通过相关人员的进一步研究发现，对于高层建筑结构来说，扭转效应所造成的破坏是最为严重的。因此，在实际的施工建设过程中，对于高层建筑结构中的扭转效应，应当采取相应的措施进行有效的限制。对此，可以尽量的限制高层建筑结构平面不规则性，这样就能够在很大程度上消除偏心过大的情况，从而降低高层建筑结构扭转效应的影响。此外，还可以适当的提高高层建筑结构的扭转刚度，使其不会由于强度太弱而增强扭转效应。在对高层建筑结构扭转效应进行判断的时候，可以通过将以扭转为主的第一自振周期和以平动为主的第一自转周期进行比较。如果至两个数值较为相近，那么在振动耦连的影响下，高层建筑结构将会产生较大的扭转效应。为此，在减少高层建筑扭转效应的方面，可以采取如下措施:
2．1降低高层建筑结构的相对偏心距根据研究发现，高层建筑结构的扭转效应和相对偏心距之间存在着线性关系。如果需要降低高层建筑结构的扭转效应，同时缩小楼层之间的位移比，可以对建筑结构的平面布置进行相应的调整，从而使建筑架构的质心和刚心的位置更为接近［3］。在实际施工建设的过程中，可以在进行初步计算分析之后，对建筑平面的不规则性布置进行相应的调整。利用初步计算分析得出的结果，确定高层建筑结构的质心和刚心。然后，利用相关数据资料和以往的实践经验，对高层建筑结构的刚度分部进行准确的判断。最后，在距离质心较远的位置，适当的进行抗侧力构件的增减。
2．2调整高层建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度高层建筑结构的扭转效应与结构周期比的平方之间存在着线性关系。因此，在进行高层建筑结构设计的时候，应当适当减小其周期。在剪力墙的设计中，应当适当的对周边剪力墙进行加长或加厚，尤其是距离刚心较远的剪力墙更要加大重视。对于抗扭刚度的增加，可以高层建筑结构的边缘加设拉梁，减小周围结构的扭转周期，或是增加周边连梁的刚度。
2．3提高周边抗扭构件的抗剪力单单靠结构的调整和布置，是无法完全确保在剧烈震动的环境下，高层建筑结构仍能保持安全［4］。因此，通过研究表明，如果高层建筑结构处在非弹性时期，那么由于受到双向水平地震的作用，对称的高层建筑结构就会随着形态的变化而产生偏心。因此，应当对受抗扭效应制约的构件的抗剪性能进行强化，从而确保高层建筑结构在强烈震动的情况下，仍能保持整体弹性的状态，从而提高建筑物的抗震性。
2．4设置防震缝在高层建筑的施工建设过程中，时常会遇到平面形状较为复杂的建筑结构。由于实际条件的限制，平面结构不能被设置为规则的结构。对此，可以通过设置防震缝的方式，将高层建筑结构划分为交单的结构单元。在高层建筑结构不规则性的应用当中，防震缝的设置是十分重要的。如果防震缝两侧的结构体系不同，或是地震反应效应不同的时候，要根据不利一侧的结构来设计防震缝的宽度。而如果相邻的建筑结构基础沉降比较大，在设计防震缝的时候可以同时将其作为沉降缝来使用。
中图分类号：TU208 文献标识码： A
前言
高层建筑的出现是科技发展、社会进步、建筑行业提升的重要标志，当前，国家和城市发展越迅速，高层建筑的数量和层次就越高，很多大城市已经开始了超高层建筑的设计和施工，并已经逐渐成为一种社会和行业发展的趋势。在这样的趋势下，高层建筑结构设计工作就显得尤为重要，在设计工作中要通过科学的手段、统筹的方法和高超的技巧将设计的合理性、安全性和需要的广泛性和差异性有效地统合在一起，满足从行业到社会，从个人到集体，从需要到发展等各方面的需要。当前，各界为建筑行业提出了做好高层建筑结构设计的要求，因此，在高层建筑结构设计中要了解高层建筑结构的特点，注意设计中的要点，重点对高层建筑结构的扭转和受力性能进行关注，在坚持安全、质量和经济的原则下，提升高层建筑结构设计的水平。
一、高层建筑的结构特点
1、重视对待轴向变形。高层建筑中，由于竖向负荷较大的原因，可能会引起在柱中较大程度上的变形，从而对连续梁、弯矩产生比较大的影响，该影响包括两个方面：一方面是，会增大端支座负弯矩的数值或者是增大跨中正弯矩的数值，另一方面是，减小连续梁中间支座的负弯矩值。除了这两方面的影响外，还会影响预测构件的侧移和剪力，以及影响构件的下料长度，对于对构件的侧移和剪力的影响，将其和构件竖向变形相比较，就会得出较为不安全的结果；对于对预测构件下料长度的影响，可以采取根据计算轴向变形数值，然后针对性的对下料长度进行调整分配。
2、重要的高层建筑结构设计指标是结构延性。高层建筑和低层建筑的区别之一就是：在建筑结构方面，高层建筑的结构较柔和，同时也就保障在地震作用下高层建筑的变形更大。为了避免高层建筑在遭受较大冲击后，在进人高层建筑塑性变形阶段的前提下，高层建筑仍可以具有较强的变形能力，也就是避免高层建筑的倒塌，需要在高层建筑结构设计时采取恰当合理的措施，达到保障高层建筑结构具有应对较大冲击的延性。
3、高层建筑结构设计的决定性因素是水平荷载。一方面，对于大多数的高层建筑楼房来说，竖向荷载基本上是定值，而水平荷载，比如地震作用和风负载，荷载值随着高层建筑结构动力特性的不同而发生较大程度上的浮动变化；另一方面是，由于高层建筑楼房自身的重量和楼面引起的弯矩和轴力的数值，与建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷载产生的倾覆力矩和引起的轴力与建筑物高度的二次方成正比。
三、高层建筑结构设计的要点
1、高层建筑的构造措施
高层建筑结构设计中要重点对剪力、压力、柱体等相关结构和特性进行强化，同时要加强弯力矩的防护，提高拉力的大小，提升构造梁的性能，要注意对薄弱部位的加强，特别重点考虑的构造要点有：延性、温度应力、薄弱层厚度，钢筋锚固长度，抗震结构层次等主要环节，要达到高层建筑结构的设计合理化，就必须做好上述构造方面的设计。
2、高层建筑结构的计算简图
计算简图是高层建筑结构设计和高层建筑结构计算时的中要基础，因此，需要选择适宜的高层建筑结构计算简图。在计算简图中要对高层建筑结构的刚节点和铰节点进行重点把握，同时要控制计算简图的误差，使其限定在高层建筑结构设计的允许范围中。在高层建筑结构计算简图的应以中要对构造的重点防护措施进行强化，这样有利于控制高层建筑结构的稳定。
3、高层建筑结构的方案
结构方案的经济性、科学性和合理性是整个高层建筑结构设计的关键，要采用高层建筑结构的合理形式和经济形式，这样可以使高层建筑结构得主要性能和要求达到相应的设计。在方案中要注意竖向和水平向的规则，同时，要注意在同一结构单元内不能应用同样结构体系和方式，以避免高层建筑结构出现问题。
4、高层建筑的基础方案
在高层建筑结构进行基础设计师要重点考虑高层建筑结构的荷载分布、高层建筑工程的地质条件、高层建筑的施工条件。设计高层建筑结构时要重点考虑到对地基潜力的挖掘，因此，在高层建筑结构设计阶段要对工程地质勘查报告的内容和技术参数进行重点了解，以便形成具有科学性和合理性的高层建筑结构基础方案。
四、高层建筑结构设计的基本要求
1、高层建筑结构设计的规则性
高层建筑结构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。高层建筑结构设计应该具备多道抗震防线；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。
2、高层建筑结构设计的平面规则布置
高层建筑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。
五、高层建筑结构设计问题的防范和处理
1、高层建筑结构设计中的扭转问题
在进行结构设计时，我们需要建筑的三心尽可能汇于一点，即三心合一。高层建筑结构设计的扭转问题就是指建筑的三心在结构设计过程中未达到统一，结构在水平荷载的作用下发生扭转振动的效应。
2、高层建筑结构的受力性能
对于高层建筑物最初的方案设计，建筑师考虑更多的是应该是它的受力性能，而不是详细地确定它的具体结构。沉降缝两侧单元层数不同时，由于高层的影响，低层的倾斜往往很大，因此沉降缝宽度可按高层单元的缝宽要求来确定。
3、高层建筑结构设计中的其它问题
一是，剪力墙的墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。二是，对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求，同时增加了最小面积配箍率的要求。三是，严格要求各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高。四是，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。
六、结束语
综合全文，近些年我国的高层建筑建设行业迅速发展，而高层建筑结构设计是高层建筑建设行业的关键因素，高层建筑建设行业的进一步发展，使得对高层建筑结构设计质量的要求越来越高。高层建筑结构设计质量好坏直接影响到整个高层建筑是否具有安全性，直接影响到高层建筑建设行业是否达到可持续发展。本文从高层建筑结构设计的原则人手，对高层建筑结构设计的特点进行详细的概述，进而引出高层建筑结构设计中应该注意的问题，并对这些问题进行简单的概括。
[参考文献]
