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摘要：高层建筑的构筑已经成为城市建设发展的重要标志，也是今后城市和农村发展的主要方向。本文探讨了高层建筑结构设计的一般原则，并就设计实施的方法。
关键词：建筑工程；设计；原则
建筑结构设计中，有许多国际和国家标准，这些标准是保障建筑安全和人民生命财产安全的基础。在高层建筑结构的设计中，有许多必须遵循的原则，本文就几个主要方面的原则进行了探讨。
一、建筑平面形状抗风设计原则
房屋体形及建筑平面形状抗风设计原则主要要把握下面几个方面要：
一是对称平面。高层建筑的高度越大，所受到的风荷载也越大，为了控制结构侧移和风振加速度，建筑平面应该尽量采用方形、矩形、圆形正六边形、正八边形和椭圆形等双轴对称的平面形状，楼层平面形状不对称，高层建筑在风荷载作用下就会发生扭转振动，为使大风作用下，高层建筑的摇晃不致住者感到不适，就必须控制结构的顺风向振动加速度和横风向振动加速度，实践经验证明 一幢高层建筑 在大风作用下即使是发生轻微的扭转振动，也会使居住者感到振动加剧很多。
二是流线型平面。合理地选择楼层平面形状，能够显著降低风对高层建筑的作用，取得较好的经济效果，高层建筑采用圆形、椭圆形等流线型平面 与采用矩形平面相比较， 风载体型系数约可减小30%以上。此外，由于圆形平面的对称性当风速的冲角，发生任何改变时，都不会引起侧力数值上的改变，因此，采用圆形平面的高层建筑，在大风作用下不会发生驰振现象。
三是带切角的矩形平面。正六边形、正八边形和十字形平面的风载体型系数，也都比矩形平面要小。不过 在实际工程中，高层建筑还是以采用矩形平面居多，从减小风载体型系数的角度出发，对矩形平面进行切角处理，也能取得一定的效果此外，对于采用框筒和框筒束体系的高层建筑，进行切角处理，还可降低风荷载作用下角柱的峰值应力。
四是边长比。对于采用钢框结构体系的高层建筑，若采用矩形平面，长边与短边的比。适宜抗风的建筑平面值不应大于1.5 ，因为超过这一比值的矩形平面钢框筒，当风力方向平行于矩形平面的短边时，框筒由于剪力滞后现象严重，不能充分发挥作为立体构件的空间作用，从而降低框筒低抗侧力的有效性。
二、建筑抗震设计原则
高层建筑的水平地震作用的分布取决于质量分布，为使楼层水平地震作用沿平面分布均匀，避免引起结构的扭转振动，楼层平面更应尽可能采用图示的方形、矩形、圆形等简单平面。在一个城市中，由于城市规划对街景的要求，或者由于建筑场地形状的限制，高层建筑不可能千篇一律地采用简单平面形状，有时需要采用L型、丁字形、三叉形或十字形等比较复杂的平面形状，不过为了避免地震时发生较强烈的扭转振动以及水平地震作用沿平面的不均匀分布，对于各种平面形状应该控制凸出部分的厚度和宽度的比值。
三、建筑房屋的高度设计原则
房屋高宽比是指房屋总高度与房屋底部顺风、地震、向宽度的比值。它的数值的大小直接影响到结构的抗推刚度 风振加速度和抗倾覆能力，一般来说 房屋的高宽比越大，则结构越柔，风或地震作用下的侧移阵风引起的振动加速度就越大，结构的抗倾覆能力越低，所以，进行高层建筑钢结构的抗风和抗震设计时，应该控制房屋的高宽比。实践经验表明，不同的结构类型，不同的结构体系，各有其适用的最大高度，框架体系的抗侧力刚度和承载力较小 符合经济合理原则的房屋最大适用高度。钢结构所适用的最大房屋高度要比混凝土-钢混合结构更高一些。钢筋混凝土结构。钢筋混凝土的强度和变形能力虽比不上钢材，但由于其经济，易于维护，防火性能好的特点，适用范围仍然广泛设计规定，钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程，根据国内外的工程经验对钢结构型钢混凝土和混凝土、钢结构高层建筑的高度限值 3.1.3.2 房屋高宽比。
四、抗侧力构件沿平面横向的结构设计原则
钢或钢筋混凝土结构高层建筑的动力特性取决于各抗侧力构件的平面布置状况，为使各构件受力均匀，获得抵抗水平荷载的最大承载力，抗侧力构件沿平面纵横方向的布置 应符合下面几个方面的基本原则：一是抗侧力构件的布置应务求各楼层抗推刚度中心与楼层水平剪力的合力中心重合， 以减少结构的扭转振动效应。二是框筒、墙筒、支撑筒等抗推刚度较大的芯筒，在平面上应居中或对称布置。三是具有较大受剪承载力的预制钢筋混凝土墙板，应尽可能由楼层平面中心部位移至楼层平面周边，以提高整个结构的抗倾覆和抗扭转能力。四是建筑的开间，进深应尽量统一，以减少构件规格，便利制作和安装。五是构件的布置以及柱网尺寸的确定，应尽量避免使钢柱的截面尺寸过大，构件截面的钢板厚度一般不宜超过100mm，因为太厚的钢板，焊接困难，并容易产生层状撕裂。
考虑抗震设防的钢或钢筋混凝土结构高层建筑，在结构平面布置上具有下列情况之一者，则属于平面不规则结构：结构平面形状带有缺口，缺口在两个方向的凹进深度和长度，分别超过楼层平面各该方向边长的25%；楼盖不连续或存在水平刚度突变，或者开洞面积超过该楼层总面积的50%；抗侧力構件出现垂直于所在平面方向的错位；具有较在抗推刚度的抗侧力构件，既不平行又不对称结构体系的两个相互垂直的主轴，在构件布置上应力求避免出现上述情况，无法避免时，在计算上应该考虑多种影响因素，对不规则结构进行精细的地震作用效应计算，合理确定薄弱部位以及复杂传力途径中各构件的内力，并采取针对性的构造措施。
五、抗侧力构件的竖向设计原则
对于高层建筑，抗侧力构件沿高度方向的布置，应符合下列原则：一是各抗侧力构件所负担的楼层质量沿高度方向无剧烈变化。二是沿高度方向，各抗侧力构件是连续的，并位于同一竖直线上。三是由上而下，各抗侧力构件的抗推刚度和承载力逐渐加大，并与各构件所负担的水平剪力、弯矩和轴力成比例地增大。对于一些特殊情况 进行结构地震作用效应计算时，也应该采用考虑多种影响因素的精细分析法，而且最好对结构进行弹塑性时程分析，合理确定柔弱楼层的塑性变形集中效应，并采取增大柔弱楼层结构延性的措施，提高其变形能力。
高层建筑结构沿高度方向符合下列情况之一时，即应属于竖向不规划结构：相邻楼层质量的比值大于1.5；下一层楼层的抗推刚度，小于上一层楼层抗推刚度的70%；楼层抗推刚度向下连续三层的累积减少小值超过50%；沿高度各楼层中的最上屈服承载力系数。出于建筑使用功能和结构抗倾覆稳定的需要，在钢结构高层建筑中，一般均设置地下室，地下室通常又都采用钢筋混凝土剪力墙体系或框、墙体系楼层抗推刚度极大，而地面以上部分所采用钢结构，楼层抗推刚度要小得多以致从地下到地上，楼层刚度发生突变，从而使楼房的底层或底部几层形成相对柔弱楼层，很不利于抗震，解决的办法可以是将与刚性地下室相衔接的底层或底部两三层，改用型钢混凝土结构SRC 结构，地下室与上部钢结构之间形成一个具有较大抗推刚度的过渡层，以减缓楼层刚度的变化幅度综合小相对柔弱楼层塑性变形集中效应，改善整个结构的耐震性能，提高结构的抗震可靠度。
参考文献：
1、高层建筑设计的地域影响因素及外部尺度研究 丁小明 山西建筑 2007/29
2、高层建筑结构设计的问题及对策探讨 优先出版 孙凯 价值工程 2011/25
3、论高层建筑结构设计原则 王小娜 价值工程 2011/06
1 张学功，男，1968年12月出身，毕业于重庆大学土木工程专业，研究方向：建筑结构设计
关键词：建筑工程；设计；原则
建筑结构设计中，有许多国际和国家标准，这些标准是保障建筑安全和人民生命财产安全的基础。在高层建筑结构的设计中，有许多必须遵循的原则，本文就几个主要方面的原则进行了探讨。
一、建筑平面形状抗风设计原则
房屋体形及建筑平面形状抗风设计原则主要要把握下面几个方面要：
一是对称平面。高层建筑的高度越大，所受到的风荷载也越大，为了控制结构侧移和风振加速度，建筑平面应该尽量采用方形、矩形、圆形正六边形、正八边形和椭圆形等双轴对称的平面形状，楼层平面形状不对称，高层建筑在风荷载作用下就会发生扭转振动，为使大风作用下，高层建筑的摇晃不致住者感到不适，就必须控制结构的顺风向振动加速度和横风向振动加速度，实践经验证明 一幢高层建筑 在大风作用下即使是发生轻微的扭转振动，也会使居住者感到振动加剧很多。
二是流线型平面。合理地选择楼层平面形状，能够显著降低风对高层建筑的作用，取得较好的经济效果，高层建筑采用圆形、椭圆形等流线型平面 与采用矩形平面相比较， 风载体型系数约可减小30%以上。此外，由于圆形平面的对称性当风速的冲角，发生任何改变时，都不会引起侧力数值上的改变，因此，采用圆形平面的高层建筑，在大风作用下不会发生驰振现象。
三是带切角的矩形平面。正六边形、正八边形和十字形平面的风载体型系数，也都比矩形平面要小。不过 在实际工程中，高层建筑还是以采用矩形平面居多，从减小风载体型系数的角度出发，对矩形平面进行切角处理，也能取得一定的效果此外，对于采用框筒和框筒束体系的高层建筑，进行切角处理，还可降低风荷载作用下角柱的峰值应力。
四是边长比。对于采用钢框结构体系的高层建筑，若采用矩形平面，长边与短边的比。适宜抗风的建筑平面值不应大于1.5 ，因为超过这一比值的矩形平面钢框筒，当风力方向平行于矩形平面的短边时，框筒由于剪力滞后现象严重，不能充分发挥作为立体构件的空间作用，从而降低框筒低抗侧力的有效性。
二、建筑抗震设计原则
高层建筑的水平地震作用的分布取决于质量分布，为使楼层水平地震作用沿平面分布均匀，避免引起结构的扭转振动，楼层平面更应尽可能采用图示的方形、矩形、圆形等简单平面。在一个城市中，由于城市规划对街景的要求，或者由于建筑场地形状的限制，高层建筑不可能千篇一律地采用简单平面形状，有时需要采用L型、丁字形、三叉形或十字形等比较复杂的平面形状，不过为了避免地震时发生较强烈的扭转振动以及水平地震作用沿平面的不均匀分布，对于各种平面形状应该控制凸出部分的厚度和宽度的比值。
三、建筑房屋的高度设计原则
房屋高宽比是指房屋总高度与房屋底部顺风、地震、向宽度的比值。它的数值的大小直接影响到结构的抗推刚度 风振加速度和抗倾覆能力，一般来说 房屋的高宽比越大，则结构越柔，风或地震作用下的侧移阵风引起的振动加速度就越大，结构的抗倾覆能力越低，所以，进行高层建筑钢结构的抗风和抗震设计时，应该控制房屋的高宽比。实践经验表明，不同的结构类型，不同的结构体系，各有其适用的最大高度，框架体系的抗侧力刚度和承载力较小 符合经济合理原则的房屋最大适用高度。钢结构所适用的最大房屋高度要比混凝土-钢混合结构更高一些。钢筋混凝土结构。钢筋混凝土的强度和变形能力虽比不上钢材，但由于其经济，易于维护，防火性能好的特点，适用范围仍然广泛设计规定，钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程，根据国内外的工程经验对钢结构型钢混凝土和混凝土、钢结构高层建筑的高度限值 3.1.3.2 房屋高宽比。
四、抗侧力构件沿平面横向的结构设计原则
钢或钢筋混凝土结构高层建筑的动力特性取决于各抗侧力构件的平面布置状况，为使各构件受力均匀，获得抵抗水平荷载的最大承载力，抗侧力构件沿平面纵横方向的布置 应符合下面几个方面的基本原则：一是抗侧力构件的布置应务求各楼层抗推刚度中心与楼层水平剪力的合力中心重合， 以减少结构的扭转振动效应。二是框筒、墙筒、支撑筒等抗推刚度较大的芯筒，在平面上应居中或对称布置。三是具有较大受剪承载力的预制钢筋混凝土墙板，应尽可能由楼层平面中心部位移至楼层平面周边，以提高整个结构的抗倾覆和抗扭转能力。四是建筑的开间，进深应尽量统一，以减少构件规格，便利制作和安装。五是构件的布置以及柱网尺寸的确定，应尽量避免使钢柱的截面尺寸过大，构件截面的钢板厚度一般不宜超过100mm，因为太厚的钢板，焊接困难，并容易产生层状撕裂。
考虑抗震设防的钢或钢筋混凝土结构高层建筑，在结构平面布置上具有下列情况之一者，则属于平面不规则结构：结构平面形状带有缺口，缺口在两个方向的凹进深度和长度，分别超过楼层平面各该方向边长的25%；楼盖不连续或存在水平刚度突变，或者开洞面积超过该楼层总面积的50%；抗侧力構件出现垂直于所在平面方向的错位；具有较在抗推刚度的抗侧力构件，既不平行又不对称结构体系的两个相互垂直的主轴，在构件布置上应力求避免出现上述情况，无法避免时，在计算上应该考虑多种影响因素，对不规则结构进行精细的地震作用效应计算，合理确定薄弱部位以及复杂传力途径中各构件的内力，并采取针对性的构造措施。
五、抗侧力构件的竖向设计原则
对于高层建筑，抗侧力构件沿高度方向的布置，应符合下列原则：一是各抗侧力构件所负担的楼层质量沿高度方向无剧烈变化。二是沿高度方向，各抗侧力构件是连续的，并位于同一竖直线上。三是由上而下，各抗侧力构件的抗推刚度和承载力逐渐加大，并与各构件所负担的水平剪力、弯矩和轴力成比例地增大。对于一些特殊情况 进行结构地震作用效应计算时，也应该采用考虑多种影响因素的精细分析法，而且最好对结构进行弹塑性时程分析，合理确定柔弱楼层的塑性变形集中效应，并采取增大柔弱楼层结构延性的措施，提高其变形能力。
高层建筑结构沿高度方向符合下列情况之一时，即应属于竖向不规划结构：相邻楼层质量的比值大于1.5；下一层楼层的抗推刚度，小于上一层楼层抗推刚度的70%；楼层抗推刚度向下连续三层的累积减少小值超过50%；沿高度各楼层中的最上屈服承载力系数。出于建筑使用功能和结构抗倾覆稳定的需要，在钢结构高层建筑中，一般均设置地下室，地下室通常又都采用钢筋混凝土剪力墙体系或框、墙体系楼层抗推刚度极大，而地面以上部分所采用钢结构，楼层抗推刚度要小得多以致从地下到地上，楼层刚度发生突变，从而使楼房的底层或底部几层形成相对柔弱楼层，很不利于抗震，解决的办法可以是将与刚性地下室相衔接的底层或底部两三层，改用型钢混凝土结构SRC 结构，地下室与上部钢结构之间形成一个具有较大抗推刚度的过渡层，以减缓楼层刚度的变化幅度综合小相对柔弱楼层塑性变形集中效应，改善整个结构的耐震性能，提高结构的抗震可靠度。
参考文献：
1、高层建筑设计的地域影响因素及外部尺度研究 丁小明 山西建筑 2007/29
2、高层建筑结构设计的问题及对策探讨 优先出版 孙凯 价值工程 2011/25
3、论高层建筑结构设计原则 王小娜 价值工程 2011/06
1 张学功，男，1968年12月出身，毕业于重庆大学土木工程专业，研究方向：建筑结构设计