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【摘 要】 随着人口增多以及人们需求的变化，高层建筑应运而生。设计师为了保证建筑的耐久性、经济性、安全性在对建筑结构进行设计时，要考虑诸多问题，了解高层建筑结构设计特点，解决结构设计中的不足，提出合理措施，是本文主要研究的问题。
【关键词】 高层建筑;结构设计;合理性;控制
高层建筑在设计过程中要打好地基，确保建筑的稳定性，在结构设计过程中要考虑建筑的整体刚度和强度，抗震性、消防安全等问题。如何解决建筑结构设计过程中存在的问题成为了大家关注的重点。
一、高层建筑定义
超过一定高度和层数的多层建筑为高层建筑，其高度和层数，各国规定不一，且多无绝对、严格的标准。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，把不小于24.3m的建筑视为高层建筑。而中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24m高的公共建筑及综合性建筑为高层建筑。
二、结构设计对城市建设的影响
1、结构设计影响城市的发展
高层建筑成为解决当前城市资源紧缺的主要形式，大大提高了土地利用率，实现城市优质资源的高效利用，进而实现城市综合能力的提高，实现现代化的建设和发展。高层建筑作为城市现代化的典型代表，受到社会各界的广泛关注，因此，高层建筑结构选型，直接关系到城市的现代化建设。
2、结构设计影响城市建设
现代城市建设要求通过结构选型来实现对高层建筑功能实用性的保证和经济成本的控制。一是表现在高层建筑的功能趋于综合化和多元化的发展，这就要求高层建筑的内部空间设计和平立面设计要趋于多元化和多功能化，要求高层建筑必须重视结构选型;二是高层建筑的规模和高度越来越大，投资和施工难度越来愈高，对建筑结构进行选型优化，可以有效的对部件和构建进行优化，实现成本的有效控制;三是高层建筑做成城市的地标性建筑，受到社会各界的广泛关注，一些新的理论和信息需要在高层建筑中进行表达，高层建筑的结构选型受到各种人为因素的影响。
三、高层建筑的结构类型
1、框架-剪力墙结构
目前高层建筑结构开始向高度及复杂化方向发展，随着层数的增加，单纯依靠框架结构则无法满足建筑整体的强度和刚度的要求，所以需要在适当的位置设置剪力墙结构来保证结构整体的强度和刚度。
2、筒体结构
筒体结构作为一种空间结构，具有较大的种类，同时在强度和刚度上也具有非常好的效果。筒体结构由于各部件受力比较均匀，受力较为合理，所以对于外力具有非常好的抵抗力，在超高层结构中使用具有非常好的效果。
3、剪力墙体系
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。
四、假定分析和设计的不合理性对建筑的影响
1、假定分析不合理
通常而言，在进行高层建筑的结构设计过程中，要通过一些假定性分析，从而减少设计过程中的工作，把复杂工作简单化，把概念分析融入结构设计中。而在现如今的一些设计过程中，由于假定分析不合理，为后期的施工带来了经济上和整体设计上的问题。
2、结构设计不合理
在设计过程中，设计团队之间不能协调一致，管理匮乏。又或者设计过程中存在数据分析不科学，平面设计不规则等，桩基选择有问题等，或者隐蔽的设计施工有缺陷等等。这些都不利于整个结构设计的统一。
五、高层建筑结构设计合理性控制策略
1、合理假设
一般对于相对高层的建筑总是进行一些假定性的分析，这些分析方式首先要假设楼板在自己的平面有很大的刚度，不涉及和关注平面之外的刚度。上述这种假设方式，将问题分析简单化，减小了结构位移的一些自由可能，同时也便于使用空间薄壁杆件原理与理论进行简体结构的计算与分析。通常状况下，使用上述这种假定的分析推理方式能够对框架体系以及剪力墙体系进行相对较精准的计算与分析。不过，如果是竖向的刚度有变化的结构，比如，楼板的刚度不是很大，主要的支撑是侧力构件加之这些构件距离较大或层数相对不多时，楼板很可能受到变形的影响。尤其是在结构的最低端和顶部的几层在内力和位移上受到的影响与制约更加凸显。此时应该考虑是否应该将楼层之间的剪力做科学的调整加以应对和解决。
2、科学设计
采取合理的结构体系，具体的设计必须具有明确的计算简图、合理的传力途径和多道抗震防线等要求。因此在结构的设计中应该按照其特点去考虑需要注意的原则：
结构支撑化。由于水平作用力存在的剪力滞后效应，这种效应被加大之后就会削弱结构的抗侧刚度，因此，增加结构的支撑化有助于减轻这种效应带来的后遗症。在巨型柱的布置方面，可以沿柱平面的周边设置，从而使整个建筑的刚度保持在一定的范围之内以及增強建筑物的抗侧能力。在建筑材料选取方面，应该选用高轻度、质地轻的，还可以安装类似传感器、质量驱动装置等智能化的设备。设计团队应该与建筑团队交流思想，对建筑的整体结构、单个的构件等进行分析，以便预测分析，使各种数据都在可控的范围之内。在结构的平面与剖面设计中应该避免出现不规则体型。结构的布置也应该加强其整体性和抗侧刚度的考虑，譬如加强楼盖的整体性，基础的整体性等以减少错位或者侧移造成建筑物的负面影响。除此之外，也应该注意加强结构的薄弱部位和受力复杂构件。
在各种领域的桩基础设计中应因地制宜，根据类型选择桩，桩的承载力技术、承载力取值有各自的成熟经验，许多省、城市区域有具体规范。桩基竖向承载力、水平承载力和隆起承载力等，应基于静载试桩结果，以确保安全和经济。测试桩在桩长度、不同岩土采取逆向选择，根据勘察报告提供的桩基和桩基础设计参数规范经验系数法的桩基承载力可作为设计参考。 3、优化施工图
（一）选择合理的基础形式
工程地质条件是选择基础类型的重要依据。如基础下遇到良好的土层，地基承载力较高，则可以直接利用天然地基。18层以下的高层可以选择做梁筏式基础，这样既可以满足承载力的要求，又可以降低混凝土及钢筋的用量。18层以上的高层可以选择筏板式基础，这样的基础整体性较好，可以很好的协调整个建筑的变形及沉降。如基础下遇到不良地质情况，可以采用地基处理或者桩筏基础，这样可以有效的控制基础的沉降，使得基础的变形控制在规范允许的范围之内。
（二）合适恰当的配筋
无论是基础的配筋还是墙柱梁板的配筋，都应在满足规范最小配筋率及构造要求的前提下、满足各个构件受力的前提下，尽量按照计算所得配筋数量配置。
4、高层建筑结构设计中的共振
共振发生的条件是，建筑物的自震周期和发生地震场所的特征周期相同或比较接近，所以可以采取针对性估计建筑物发生地震场所的特征周期，然后增大高层建筑物的自震周期和建筑物发生地震场所的特征周期的差距，来达到避免发生共振的效果。
5、高层建筑结构设计中的水平移动
高层建筑结构设计中水平位移不应停留在仅满足于高层建筑规程的要求，还要注意对周期和地震等因素的综合性考虑。比如在高层建筑结构抗震设计时，由于地震力的大小与结构刚度大小相关，成正比关系，所以设计的结构刚度小，但是位移在规范允许范围内，结构周期长，地震力小，所以这种结构设计是不合理的。
六、结束语
在高层建筑设计日益复杂化的今天，广大设计师要不断提高设计标准和设计要求，通过概念设计来对相关问题进行预算，然后选择最为合理的设计方案，来确保高层建筑的整体耐久性、经济性以及设计的可靠性。
参考文献：
[1]王炜.浅谈高层建筑结构设计的特点及应注意的问题.中煤科工集团重庆设计研究院山西科技报2012-11-14报纸，11期，88-91頁
[2]杜恩阁;何广民;赵丽君.高层建筑结构设计的若干问题.第七届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ卷）1998-10-01中国会议，10期，145-147页
[3]张世海;范秀兰;程英涛.高层建筑结构选型的复杂性分析.低温建筑技术2006-06-28期刊
【关键词】 高层建筑;结构设计;合理性;控制
高层建筑在设计过程中要打好地基，确保建筑的稳定性，在结构设计过程中要考虑建筑的整体刚度和强度，抗震性、消防安全等问题。如何解决建筑结构设计过程中存在的问题成为了大家关注的重点。
一、高层建筑定义
超过一定高度和层数的多层建筑为高层建筑，其高度和层数，各国规定不一，且多无绝对、严格的标准。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，把不小于24.3m的建筑视为高层建筑。而中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24m高的公共建筑及综合性建筑为高层建筑。
二、结构设计对城市建设的影响
1、结构设计影响城市的发展
高层建筑成为解决当前城市资源紧缺的主要形式，大大提高了土地利用率，实现城市优质资源的高效利用，进而实现城市综合能力的提高，实现现代化的建设和发展。高层建筑作为城市现代化的典型代表，受到社会各界的广泛关注，因此，高层建筑结构选型，直接关系到城市的现代化建设。
2、结构设计影响城市建设
现代城市建设要求通过结构选型来实现对高层建筑功能实用性的保证和经济成本的控制。一是表现在高层建筑的功能趋于综合化和多元化的发展，这就要求高层建筑的内部空间设计和平立面设计要趋于多元化和多功能化，要求高层建筑必须重视结构选型;二是高层建筑的规模和高度越来越大，投资和施工难度越来愈高，对建筑结构进行选型优化，可以有效的对部件和构建进行优化，实现成本的有效控制;三是高层建筑做成城市的地标性建筑，受到社会各界的广泛关注，一些新的理论和信息需要在高层建筑中进行表达，高层建筑的结构选型受到各种人为因素的影响。
三、高层建筑的结构类型
1、框架-剪力墙结构
目前高层建筑结构开始向高度及复杂化方向发展，随着层数的增加，单纯依靠框架结构则无法满足建筑整体的强度和刚度的要求，所以需要在适当的位置设置剪力墙结构来保证结构整体的强度和刚度。
2、筒体结构
筒体结构作为一种空间结构，具有较大的种类，同时在强度和刚度上也具有非常好的效果。筒体结构由于各部件受力比较均匀，受力较为合理，所以对于外力具有非常好的抵抗力，在超高层结构中使用具有非常好的效果。
3、剪力墙体系
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。
四、假定分析和设计的不合理性对建筑的影响
1、假定分析不合理
通常而言，在进行高层建筑的结构设计过程中，要通过一些假定性分析，从而减少设计过程中的工作，把复杂工作简单化，把概念分析融入结构设计中。而在现如今的一些设计过程中，由于假定分析不合理，为后期的施工带来了经济上和整体设计上的问题。
2、结构设计不合理
在设计过程中，设计团队之间不能协调一致，管理匮乏。又或者设计过程中存在数据分析不科学，平面设计不规则等，桩基选择有问题等，或者隐蔽的设计施工有缺陷等等。这些都不利于整个结构设计的统一。
五、高层建筑结构设计合理性控制策略
1、合理假设
一般对于相对高层的建筑总是进行一些假定性的分析，这些分析方式首先要假设楼板在自己的平面有很大的刚度，不涉及和关注平面之外的刚度。上述这种假设方式，将问题分析简单化，减小了结构位移的一些自由可能，同时也便于使用空间薄壁杆件原理与理论进行简体结构的计算与分析。通常状况下，使用上述这种假定的分析推理方式能够对框架体系以及剪力墙体系进行相对较精准的计算与分析。不过，如果是竖向的刚度有变化的结构，比如，楼板的刚度不是很大，主要的支撑是侧力构件加之这些构件距离较大或层数相对不多时，楼板很可能受到变形的影响。尤其是在结构的最低端和顶部的几层在内力和位移上受到的影响与制约更加凸显。此时应该考虑是否应该将楼层之间的剪力做科学的调整加以应对和解决。
2、科学设计
采取合理的结构体系，具体的设计必须具有明确的计算简图、合理的传力途径和多道抗震防线等要求。因此在结构的设计中应该按照其特点去考虑需要注意的原则：
结构支撑化。由于水平作用力存在的剪力滞后效应，这种效应被加大之后就会削弱结构的抗侧刚度，因此，增加结构的支撑化有助于减轻这种效应带来的后遗症。在巨型柱的布置方面，可以沿柱平面的周边设置，从而使整个建筑的刚度保持在一定的范围之内以及增強建筑物的抗侧能力。在建筑材料选取方面，应该选用高轻度、质地轻的，还可以安装类似传感器、质量驱动装置等智能化的设备。设计团队应该与建筑团队交流思想，对建筑的整体结构、单个的构件等进行分析，以便预测分析，使各种数据都在可控的范围之内。在结构的平面与剖面设计中应该避免出现不规则体型。结构的布置也应该加强其整体性和抗侧刚度的考虑，譬如加强楼盖的整体性，基础的整体性等以减少错位或者侧移造成建筑物的负面影响。除此之外，也应该注意加强结构的薄弱部位和受力复杂构件。
在各种领域的桩基础设计中应因地制宜，根据类型选择桩，桩的承载力技术、承载力取值有各自的成熟经验，许多省、城市区域有具体规范。桩基竖向承载力、水平承载力和隆起承载力等，应基于静载试桩结果，以确保安全和经济。测试桩在桩长度、不同岩土采取逆向选择，根据勘察报告提供的桩基和桩基础设计参数规范经验系数法的桩基承载力可作为设计参考。 3、优化施工图
（一）选择合理的基础形式
工程地质条件是选择基础类型的重要依据。如基础下遇到良好的土层，地基承载力较高，则可以直接利用天然地基。18层以下的高层可以选择做梁筏式基础，这样既可以满足承载力的要求，又可以降低混凝土及钢筋的用量。18层以上的高层可以选择筏板式基础，这样的基础整体性较好，可以很好的协调整个建筑的变形及沉降。如基础下遇到不良地质情况，可以采用地基处理或者桩筏基础，这样可以有效的控制基础的沉降，使得基础的变形控制在规范允许的范围之内。
（二）合适恰当的配筋
无论是基础的配筋还是墙柱梁板的配筋，都应在满足规范最小配筋率及构造要求的前提下、满足各个构件受力的前提下，尽量按照计算所得配筋数量配置。
4、高层建筑结构设计中的共振
共振发生的条件是，建筑物的自震周期和发生地震场所的特征周期相同或比较接近，所以可以采取针对性估计建筑物发生地震场所的特征周期，然后增大高层建筑物的自震周期和建筑物发生地震场所的特征周期的差距，来达到避免发生共振的效果。
5、高层建筑结构设计中的水平移动
高层建筑结构设计中水平位移不应停留在仅满足于高层建筑规程的要求，还要注意对周期和地震等因素的综合性考虑。比如在高层建筑结构抗震设计时，由于地震力的大小与结构刚度大小相关，成正比关系，所以设计的结构刚度小，但是位移在规范允许范围内，结构周期长，地震力小，所以这种结构设计是不合理的。
六、结束语
在高层建筑设计日益复杂化的今天，广大设计师要不断提高设计标准和设计要求，通过概念设计来对相关问题进行预算，然后选择最为合理的设计方案，来确保高层建筑的整体耐久性、经济性以及设计的可靠性。
参考文献：
[1]王炜.浅谈高层建筑结构设计的特点及应注意的问题.中煤科工集团重庆设计研究院山西科技报2012-11-14报纸，11期，88-91頁
[2]杜恩阁;何广民;赵丽君.高层建筑结构设计的若干问题.第七届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ卷）1998-10-01中国会议，10期，145-147页
[3]张世海;范秀兰;程英涛.高层建筑结构选型的复杂性分析.低温建筑技术2006-06-28期刊