摘 要;本文通過分析高層建筑的現狀，總結了高層建筑結構的設計特點，并簡要論述了現有的各種結構體系及其優缺點，從而進一步完善高層建筑結構設計，促進高層建筑的發展。

　　關鍵詞：高層建筑設計;結構體系;特點

　　Abstract: This article through the analysis of the status quo of high-rise building summed up the high-rise building structure design features, and briefly discusses the existing structure system and its advantages and disadvantages, so as to improve the structural design of high-rise building, promote the development of high-rise building.

　　Key words: high-rise building; structure system; characteristics of

　　中圖分類號：TU973 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

　　高層建筑體量巨大，視覺沖擊力強，充分體現了現代建筑技術、美學、文化等魅力，對城市形態也有重要的影響。隨著高層建筑在我國的迅速發展，高層建筑越來越多，如何正確進行結構概念設計，以滿足“安全、經濟、適用”的要求，也越來越成為結構工程師設計工作的主要重點和難點之所在。

　　1高層建筑結構設計特點

　　(1)平面與豎向的規則是實現合理設計的前提

　　對抗震有利的建筑，平面布置宜簡單、規則、對稱、減少偏心。為了保證樓板在平面內有很大的剛度，也為了防止或減輕建筑物各部分之間震動不同步，建筑平面長度和平面突出部分長度不宜過長。在規則平面中，如果結構剛度不對稱，仍然會產生扭轉。所以，在布置抗側力結果時，應使結構均勻分布，令荷載合力作用線通過結構剛度中心，以減少扭轉的影響。建筑的豎向體型變化要規則、均勻，宜優先采用矩形、梯形、三角形等均勻變化的幾何形狀，盡量避免過大的外挑和內斂，結構的承載力和剛度宜自下而上逐漸地減小。因為立面形狀的突然變化必然帶來質量和側向剛度的劇烈變化，地震時，該突變部位就會劇烈振動或塑性變形集中效應而加重破壞。

　　(2)穩定和傾覆不容忽視

　　因為在高層建筑中結構處于豎向荷載和水平荷載的共同作用下工作。而樓房自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的值，僅與樓房高度的一次方成正比，而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎向構件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比;隨著建筑物高度的增加，高寬比的加大，盡管豎向荷載對結構設計仍產生重要影響，但水平荷載對結構產生的內力隨著高度是增加起著決定性的作用，成為確定結構體系的關鍵性因素。因此，結構的設計是由水平荷載控制的。另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。在水平荷載中，地震作用是動力作用，而風力作用則包含靜力作用和動力作用。高層建筑對風的動力作用比較敏感，風振作用成為結構分析中不容忽視的因素。在風荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側向位移與高度的四次方成正比，如果高層建筑的側移很大，其重力作用合力點移至基底平面范圍以外，則可能發生傾覆問題。在地震區，高層建筑往往受地震作用控制，所以計算地震對結構的動力反應是高層建筑分析的重要內容。

　　(3)結構延性是重要設計指標

　　一般來說，一個延性結構在地震初期，結構所吸收的能量，是以動能和彈性應變能的方式暫時儲存于結構內，在一段時間后的地震中、后期，由于結構在強震的持續作用下，許多部位相繼屈服，于是結構以阻尼和非彈性變形能的方式吸收并耗散能量。這樣的結構之所以能夠耗散這樣的能量，經受強震考驗而不倒塌，是由于結構的良好延性所提供是保證。因為結構延性好，變形能力強，則結構吸收與耗散地震能量的能力就大。相對于較低樓房而言，高層建筑結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。因此,設計時結構的承載力和剛度宜自下而上逐漸減小,變化均勻,連續,不要變。當出現了豎向不規則結構時,我們應考慮多種因素的精確分析方法,最好進行彈塑性時程分析,合理確定軟弱樓層的塑性集中變形,采取增大樓層結構延性等措施,提高其變形能力。同時,高層建筑的抗水平力構件應沿房屋周邊布置,以便能提供足夠大的扭轉力矩構件沿周邊布置形成空間結構后,也可提供較大的抗傾覆力矩來保證結構具有足夠的延性同時結構還保持著相當的承載能力以承受豎向重力荷載，以保證結構不倒塌。

　　2高層建筑的結構體系

　　(1)框架結構體系

　　框架結構的特點是結構自身重量輕，適合要求房屋內部空間較大、布置靈活的場合。整體重量的減輕能有效減少地震作用。如果設計合理，框架結構的抗震性能一般較好，能達到很好的延性。但同時由于側向剛度小，地震時水平變形較大，易造成非結構構件的破壞。結構較高時，過大的水平位移引起的P-△效應也較大，從而使結構的損傷更為嚴重，故框架結構的高度不宜過高。框架只能在自身平面內抵抗側向力，必須在兩個正交方向設置框架，以抵抗各個方向的側向力。框架結構的梁與柱不允許鉸接，必須采用剛接，使梁端能傳遞彎矩，同時使結構有良好的整體性和較大的剛度。

　　(2)框架一剪力墻體系

　　當框架體系的強度和剛度不能滿足要求時，往往需要在建筑平面的適當位置設置較大的剪力墻來代替，因此成為高層建筑的主要結構形式。從結構體系上看既有框架結構布置靈活、延性好的特點，也有剪力墻結構剛度大、承載力大的特點，是一種比較好的抗側力體系。框架部分和剪力墻部分是通過樓板連接的，在這種情況下，剛性樓板保證了在水平力下，同一樓層處剪力墻部分和框架部分的水平位移相同。框架-剪力墻結構是一種雙重抗側力結構，結構中剪力墻的剛度大，承擔大部分層剪力，框架承擔的側向力相對較小。因此，限制了這種結構形式的建造高度和層數。但是在承受水平力時，框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協同工作的結構體系。延性的抗震墻是第一道防線，令其承擔全部地震力，延性框架是第二道防線，要承擔墻體開裂后轉移到框架的部分地震剪力。

　　(3)剪力墻結構體系

　　剪力墻即能承受豎向荷載也能抵抗側向力，由于受到樓板跨度的限制，剪力墻結構平面布置不靈活、空間局限，但由于采用現澆鋼筋混凝土，整體性好，其自身平面內承載力和側向剛度大，平面外的承載力和剛度小，結構設計是一般不考慮墻的平面外承載力和剛度。因此，剪力墻要雙向布置，分別抵抗各自平面內的側向力，抗震設計的剪力墻結構，應力求使兩個方向的剛度接近。沿高度方向，剪力墻宜連續布置，避免剛度突變。剪力墻結構具有良好的側向剛度和規整的平面布置，按照功能要求，設置自下而上的現澆鋼筋混凝土剪力墻，對抵抗側向風力和地震作用是十分有利的，剪力墻體系屬剛性結構，其位移曲線呈彎曲型。，有一定的延性，傳力直接均勻，整體性好，抗倒塌能力強，是一種良好的結構體系因此它允許建造的高度遠遠高于框架結構。目前全國各地的大量高層住宅建筑，絕大多數均采用剪力墻結構。

　　(4)簡體體系

　　筒體結構是近年來發展起來的新體系，凡采用簡體為抗側力構件的結構體系統稱為簡體體系，它的出現滿足了高層建筑更高層數的要求，包括單簡體、簡體一框架、筒中筒、多束筒等多種形式。簡體是一種空間受力構件，分實腹筒和空腹筒兩種類型。實腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結構單體，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構成的空間受力構件。無論哪一種筒體，在水平力作用下都可以看成固定于基礎上的箱型懸臂構件，它比單片平面結構具有更大的抗側剛度和承載力，并具有很好的抗扭剛度。在平面布置和滿足功能要求方面也有明顯的優勢，為眾多高層和超高層建筑結構所采用。

　　3結語

　　建筑是凝固的藝術,建筑師總是希望通過建筑物表達自己的設計意圖,力求藝術性和實用性的完美結合。結構師在保證安全性的前提下,當然應該敢于挑戰新的結構形式,使建筑師的意圖得以實現。在今后的工作中,建筑結構設計人員需要重新認識自己工作的重要性,明確自己的責任,提高對結構設計質量安全問題的辨別能力,積累結構設計的工作經驗,使建筑物的設計更安全、更合理。