時間：2023-08-24 09:28:14
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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
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A文章編號：
0 引言
隨著城市建設的不斷加快，建筑業有了突飛猛進的發展，建筑用地也不斷緊張，全國各地的高層建筑不斷涌現，近年來，我國已建成高層建筑萬棟，建筑面積達到2億多平方米。建筑高度的不斷增加, 風格的變化多樣， 給高層建筑的設計提出了更新更高的要求。尤其是高層建筑的結構設計越來越成為高層建筑結構工程設計工作的難點與重點，給工程設計人員提出了更高的要求。下面就高層結構設計的特點、設計原則以及基礎的結構設計中存在的幾個問題進行探討。
1 高層建筑結構設計特點
1.1水平荷載成為決定因素。首先，數據顯示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數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與樓房高度的兩次方成正比。再者，對具有特定高度的樓房來說， 豎向荷載基本上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用， 其數值隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。因此，水平荷載對高層建筑穩定性的影響作用是很大的
1.2軸向變形不可忽視。高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；此外還會對預測構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。
1.3側移成為控制指標。與低層或多層建筑不同，結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（＝qH4/8EI）。 另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，否則會產生以下情況：
1.因側移產生較大的附加內力，尤其是豎向構件，當側向位移增大時，偏心加劇，當產生的附加內力值超過一定數值時，將會導致房屋側塌。
2.使居住人員感到不適或驚慌。
3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。
4.使主體結構構件出現大裂縫，甚至損壞。
1.4結構延性是重要設計指標。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。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力， 避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。
1.5抗震設計要求更高。有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
2 高層建筑結構設計基本原則
高層建筑結構設計的基本原則是：注重概念設計，重視結構選型與平、立面布置的規則性，擇優選用抗震和抗風好且經濟的結構體系，加強構造措施。鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術先進、經濟合理，并積極采用新技術、新工藝和新材料。 在抗震設計中，應保證結構的整體性能，使整個結構具有必要的承載力、剛度和延性。結構應滿足下列基本要求：
( l ）應具有必要的承載力、剛度和變形能力。
( 2 ）應避免因局部破壞而導致整個結構破壞。
( 3 ）對可能的薄弱部位要采取加強措施。
( 4 ）結構選型與布置合理，避免局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位。
( 5 ）宜具有多道抗震防線。
3 高層建筑結構的基礎設計基本要求
基礎是房屋結構的重要組成部分，房屋所受的各種荷載都要經過基礎傳至地基。由于高層建筑層數多、上部結構荷載很大，導致使其基礎具有埋置深度大，材料用量多，施工周期長，工程造價高等特點。為此，高層建筑基礎設計時應滿足以下幾方面的要求：
(1) 高層建筑的基礎設計，應綜合考慮建筑場地的地質狀況、上部結構的類型、施工條件、使用要求，確保建筑物不致發生過量沉降戒傾斜，滿足建筑物正常使用要求。還應注意與相鄰建筑的相互影響，了解鄰近地下構筑物及各項地下設施的位置和標高，確保施工安全。
（2）基礎設計應根據上部結構和地質狀況進行，宜考慮地基、基礎與上部結構相互作用的影響。需要降低地下水位的，應在施工時采取有效措施，避免因基坑降水而影響鄰近建筑物、構筑物、地下設施等正常使用和安全。同時還應注意降水的時間要求，以免停止降水后，水位過早上升，使建筑物發生上浮等問題。
（3）高層建筑應采用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調節不均勻沉降的基礎形式。宜采用筏形基礎，必要時可采用箱形基礎。當地質條件好、荷載較小，且能滿足地基承載力和變形要求時，也可采用交叉梁基礎或其他基礎形式；當地基承載力或變形不能滿足設計要求時，可采用樁基或復合地基。
（4）高寬比大于4的高層建筑，基礎底面不宜出現零應力區；高寬比不大于4的高層建筑，基礎底面與地基之間零應力區面積不應超過基礎底面面積的15%。計算時，質量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。
（5）在地震區，高層建筑宜避開對抗震不利的地段；當條件不允許避開不利地段時，應采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失穩而破壞，或者產生過量下沉或傾斜。
4 基礎的埋深問題
高層建筑的基礎應該要有一定的埋深，埋置深度可以從室外地坪一直算到基礎底面，對于獨立的高層建筑而言，基礎埋深比較容易確定，但當今多數高層建筑與地下車庫都是相互連接的，當地下車庫基礎采用筏板基礎或設有防水底板的獨立基礎（防水底板不宜太?。r，高層建筑的基礎埋深可從室外地坪算起，此時高層建筑地下室頂板及地下車庫頂板應按嵌固層要求設計，地下車庫應有足夠的側向剛度作為高層建筑的側限。假如不滿足以上條件的時候，高層建筑的基礎埋深應該要從地下車庫地面算起。高層建筑通常設地下室來滿足埋深要求，主要有以下幾點優勢：
1．提高地基承載力。當高層建筑采用天然地基時，地基承載力可進行修正。隨著基礎埋深的增加，修正后的地基承載力隨之增大，從而可滿足高層建筑對地基承載力的要求。
2．有利于高層建筑上部結構的整體穩定。高層建筑地下室外墻一般采用鋼筋鹼墻，地下室頂板厚不宜小于160mm，地下室具有較大的層間剛度，同時地下室外墻周邊土也提供了很大的側向剛度和約束。因此設地下室有利于上部結構的整體穩定，有利于協調結構整體變形，調整地基不均與沉降。
此外在確定埋置深度時，應考慮建筑物的高度、體型、地基土質、抗震設防烈度等因素。埋置深度可從室外地坪算至基礎底面，并宜符合下列要求：
1天然地基或復合地基，可取房屋高度的1/15；
2樁基礎，可取房屋高度的1/18（樁長不計在內）。
當建筑物采用巖石地基或采取有效措施時，在滿足地基承載力、穩定性要求及本規程第12.1.6條規定的前提下，基礎埋深可不受本條第1、2兩款的限制。當地基可能產生滑移時，應采取有效的抗滑移措施。
5 總結
近些年來，我國的高層建筑發展十分迅速，建筑造型新穎獨特，建筑物的高度與規模不斷增加。在高層建筑結構設計中，地基是大樓的基礎，設計者應根據實際情況，作出合理的結構方案選擇。并能根據具體情況進行具體分析采取適當的措施解決實際問題。才能不斷地完善和發展高層建筑。
參考文獻
[1] 張吉人.建筑結構設計施工質量控制[M].中國建筑工業出版社.2006.9.[2] 于險峰．高層建筑結構設計特點及其體系[J]．建筑技術，2009（24）
0.引言
高層建筑結構設計越來越成為高層建筑設計工作的難點與重點，給工程設計人員提出了更高的要求。在高層建筑結構設計中，基礎設計極其重要，扎實、適用的基礎，是確保高層建筑質量的關鍵所在。在進行高層建筑結構設計時，要結合當地情況，考慮好可能存在的一系列影響因素，把基礎設計做好。本文就高層結構設計的特點、設計原則以及基礎的結構設計中存在的幾個問題進行探討。
1.高層建筑結構設計特點
1.1水平荷載成為決定因素
首先，數據顯示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數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與樓房高度的兩次方成正比。因此，水平荷載對高層建筑穩定性的影響作用是很大的。
1.2軸向變形不可忽視
高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；此外還會對預測構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。
1.3側移成為控制指標
與低層或多層建筑不同，結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加，水平荷載下結構的側向變形迅速增大，與建筑高度H的4次方成正比（=qH4/8EI）。另外，高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗推剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，否則會產生以下情況：
（1）因側移產生較大的附加內力，尤其是豎向構件，當側向位移增大時，偏心加劇，當產生的附加內力值超過一定數值時，將會導致房屋側塌。（2）使居住人員感到不適或驚慌。（3）使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞，使機電設備管道損壞，使電梯軌道變型造成不能正常運行。（4）使主體結構構件出現大裂縫，甚至損壞。A，結構延性是重要設計指標。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。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。B，抗震設計要求更高。有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
2.高層建筑結構設計基本原則
高層建筑結構設計的基本原則是：注重概念設計，重視結構選型與平、立面布置的規則性，擇優選用抗震和抗風好且經濟的結構體系，加強構造措施。鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合，做到安全適用、技術先進、經濟合理，并積極采用新技術、新工藝和新材料。在抗震設計中，應保證結構的整體性能，使整個結構具有必要的承載力、剛度和延性。結構應滿足下列基本要求：
（l）應具有必要的承載力、剛度和變形能力。（2）應避免因局部破壞而導致整個結構破壞。（3）對可能的薄弱部位要采取加強措施。（4）結構選型與布置合理，避免局部突變和扭轉效應而形成薄弱部位。
3.高層建筑結構的基礎設計基本要求
基礎是房屋結構的重要組成部分，房屋所受的各種荷載都要經過基礎傳至地基。由于高層建筑層數多、上部結構荷載很大，導致使其基礎具有埋置深度大，材料用量多，施工周期長，工程造價高等特點。為此，高層建筑基礎設計時應滿足以下幾方面的要求：
（1）高層建筑的基礎設計，應綜合考慮建筑場地的地質狀況、上部結構的類型、施工條件、使用要求，確保建筑物不致發生過量沉降戒傾斜，滿足建筑物正常使用要求。還應注意與相鄰建筑的相互影響，了解鄰近地下構筑物及各項地下設施的位置和標高，確保施工安全。（2）基礎設計應根據上部結構和地質狀況進行，宜考慮地基、基礎與上部結構相互作用的影響。需要降低地下水位的，應在施工時采取有效措施，避免因基坑降水而影響鄰近建筑物、構筑物、地下設施等正常使用和安全。同時還應注意降水的時間要求，以免停止降水后，水位過早上升，使建筑物發生上浮等問題。（3）高層建筑應采用整體性好、能滿足地基的承載力和建筑物容許變形要求并能調節不均勻沉降的基礎形式。宜采用筏形基礎，必要時可采用箱形基礎。當地質條件好、荷載較小，且能滿足地基承載力和變形要求時，也可采用交叉梁基礎或其他基礎形式；當地基承載力或變形不能滿足設計要求時，可采用樁基或復合地基。（4）高寬比大于4的高層建筑，基礎底面不宜出現零應力區；高寬比不大于4的高層建筑，基礎底面與地基之間零應力區面積不應超過基礎底面面積的15%。計算時，質量偏心較大的裙樓與主樓可分開考慮。（5）在地震區，高層建筑宜避開對抗震不利的地段；當條件不允許避開不利地段時，應采取可靠措施，使建筑物在地震地不致由于地基失穩而破壞，或者產生過量下沉或傾斜。
4.基礎的埋深問題
高層建筑的基礎應該要有一定的埋深，埋置深度可以從室外地坪一直算到基礎底面，對于獨立的高層建筑而言，基礎埋深比較容易確定，但當今多數高層建筑與地下車庫都是相互連接的，當地下車庫基礎采用筏板基礎或設有防水底板的獨立基礎（防水底板不宜太薄）時，高層建筑的基礎埋深可從室外地坪算起，此時高層建筑地下室頂板及地下車庫頂板應按嵌固層要求設計，地下車庫應有足夠的側向剛度作為高層建筑的側限。假如不滿足以上條件的時候，高層建筑的基礎埋深應該要從地下車庫地面算起。高層建筑通常設地下室來滿足埋深要求，主要有以下幾點優勢：
4.1提高地基承載力
當高層建筑采用天然地基時，地基承載力可進行修正。隨著基礎埋深的增加，修正后的地基承載力隨之增大，從而可滿足高層建筑對地基承載力的要求。
4.2有利于高層建筑上部結構的整體穩定
高層建筑地下室外墻一般采用鋼筋鹼墻，地下室頂板厚不宜小于160mm，地下室具有較大的層間剛度，同時地下室外墻周邊土也提供了很大的側向剛度和約束。
此外在確定埋置深度時，應考慮建筑物的高度、體型、地基土質、抗震設防烈度等因素。埋置深度可從室外地坪算至基礎底面，并宜符合下列要求：（1）天然地基或復合地基，可取房屋高度的1/15；（2）樁基礎，可取房屋高度的1/18（樁長不計在內）。當建筑物采用巖石地基或采取有效措施時，在滿足地基承載力、穩定性要求及本規程第12.1.6條規定的前提下，基礎埋深可不受本條第1、2兩款的限制。當地基可能產生滑移時，應采取有效的抗滑移措施。
5.結語
近些年來，我國的高層建筑發展十分迅速，建筑造型新穎獨特，建筑物的高度與規模不斷增加。在高層建筑結構設計中，地基是大樓的基礎，設計者應根據實際情況，作出合理的結構方案選擇。并能根據具體情況進行具體分析采取適當的措施解決實際問題。才能不斷地完善和發展高層建筑。
1、 前言
鑒于我國高層建筑呈幾何級快速增長的形式， 高層建筑的類型和功能也隨著變得多樣復雜化， 其結構體系也變得越來越多樣，再加上材料性能與施工安裝可能存在的差異以及其他無法預測的因素等，導致設計計算結果可能和實際受力情況相差較大。 因此， 在高層結構設計中， 為保證結構的安全可靠性，在定量分析計算的基礎上，根據結構的受力特點進行結構概念設計是十分必要的。
2、 高層建筑結構設計的特點
1、高層建筑的水平荷載已成為決定性要素，由于樓房的自重與樓面使用荷載在豎構件當中所造成軸力與彎矩之數值， 僅僅和樓房高度的一次方成正比關系， 而水平荷載對于結構所形成的傾覆力矩及由此而在豎構件當中所引起之軸力， 和樓房高度的二次方成正比關系 因此， 對于某一座具有一定高度的建筑物來說，豎向荷載主要為定值，而水平荷載之風荷載的數值隨著結構動力特點之不同而出現了較大變化
2、高層建筑的軸向變形不可忽視 高層建筑的豎向荷載值較大， 可在柱中引發比較大的軸向之變形，將對連續梁彎矩造成直接影響， 導致連續梁中間的支座處負彎矩值出現減小趨勢， 不僅跨中正彎矩之和端支座負彎矩值將會增大， 而且還將對預制構件下料長度形成
影響， 因而要求依據軸向變形來計算， 并對下料長度作出調整
3、是側移已經成為控制性指標 與較低建筑物有所不同的是， 結構側移成了高層建筑物結構設計當中的重要因素． 因為樓房高度在不斷增加， 由于水平荷載下的結構側移變形快速變大， 所以水平荷載作用之下的結構側移應當被控制于限度以內
4、結構延性成為重要的設計指標之一 相對一般樓房來說， 高層建筑物的結構顯得更柔 ， 因而一旦出現地震， 其變形也會更加大 為確保結構在塑性變形之后仍然能有較強的變形能力， 從而避免出現倒塌， 因而十分需要在結構上運用合理之措施以保證結構能夠有一定的延性
3、根據高層建筑結構形式及受力的復雜性，高層建筑結構的設計特點分析如下：
3.1 與普通結構設計相比， 高層建筑結構體系的選型變得尤為重要。 因為它直接關系到建筑平面布置、 立面選型、 樓層高度、機電管道的設置、 施工技術的要求、 施工工期和造價。
3.2 在低層結構設計中， 水平荷載產生的內力和位移相對較小， 通?？梢院雎?； 在多層結構中， 水平荷載的效應逐漸增大； 而到高層建筑中， 隨著結構高度的增加， 水平荷載產生的內力和位移將迅速增大， 成為設計的主要考慮因素。
3.3 高層建筑設計不僅需要較大的承載能力， 而且需要較大的抗側剛度，使結構在水平荷載作用下產生的位移限制在一定的范圍內， 以滿足結構舒適度、 結構和填充墻及裝飾材料正常使用的要求， 避免結構產生較大的附加內力。因此， 抗側力結構的設計成為高層建筑結構設計的關鍵問題。
3.4 減輕結構自重在高層建筑中相對普通建筑更有意義。 這種意義體現在兩個方面： 首先， 結構地震作用的效應與結構質量成正比， 因此， 減輕結構自重可以減小結構的地震作用效應， 提高結構抗震性能； 其次， 從地基或樁基承載力方面考慮， 減輕結構自重意味著增加高層建筑的地基土方面的使用范圍 (如軟土層)， 減少基礎造價和處理措施。
3.5考慮結構剛度連續適用性， 盡量避免結構薄弱層的出現。對于高層建筑來說， 由于建筑和設備所要求的層高的變化、 加強層的設置， 結構剛度往往發生突變， 在突變部位易形成薄弱層。
3.6 結構振動控制。在地震或風荷載作用下， 高層建筑很容易發生振動， 影響結構的舒適度。 在設計過程中應予以充分考慮。高層建筑結構抗震設計中要遵循抗震概念設計的基本原則：結構的簡單性；結構的規則和均勻性；結構的剛度和抗震能力；結構的整體性。
4、 高層建筑結構概念設計
4.1 概念設計主導目標。所謂概念設計即設計師運用必備的設計知識， 結合歷年來結構事故分析、 模擬試驗的定量分析結果以及長期以來國內外的設計與使用經驗分析、歸納和總結出來的設計對策和措施。以概念設計為指導，能夠正確地解決高層建筑在方案設計、 初步設計和施工圖設計階段的優化問題。水平荷載對高層建筑的荷載效應是非線性的，是隨著建筑結構的高度而迅速增加的。隨著建筑結構高度的增加，側向位移和振動就成為結構的主要控制條件。因此，概念設計應以結構的承載力、 剛度和延性為主導目標， 整體構思結構各部分有機相連的結構總體系， 以充分發揮結構總體系和主要分體系、 以及分體系與各構件之間的最佳受力特征與協調關系，提高高層建筑在水平荷載作用下的各項性能，使結構具有一定大的剛度和承載力來抵御風荷載和小震，保證結構在風荷載和規范規定的小震作用下處于彈性工作狀態。并且還應在第一道防線的有意識屈服后，在結構變柔的同時仍具有足夠大的彈塑性變形能力和延性耗能能力來抵御可能發生的罕遇地震。
4.2 概念設計的原則。高層結構概念設計中， 在滿足主導目標的同時需重視以下基本原則：4.2.1 復雜結構簡單化。首先， 結構設計中應盡量使結構傳力途經簡單、 明了， 盡可能避免關鍵性構件在各種荷載工況下產生過大的扭矩。 復雜的傳力途徑很難滿足內力與變形的協調性，易形成薄弱環節； 其次， 運用簡單、 直接和概念清楚的計算方法進行結構的分析計算。
4.2.2 結構平面布置的規則性和剛度的連續均勻性。 盡可能使結構平面布置的正交抗側力中心與建筑物質量中心、水平荷載作用中心接近，避免地震和風荷載作用下產生過大的扭轉效
應。為避免結構出現薄弱層， 內力、 傳力途徑和層間位移角的突變， 結構豎向抗側力剛度構件宜連續、 均勻。在無法避免的情況下， 必須協調結構突變部位的剪切剛度、 彎曲剛度和軸壓剛度的平穩過渡。
4.2.3 整體工作性能。實際的建筑物是一個三維的空間結構， 所有的結構構件都以相當復雜的方式在共同協調工作， 而不是脫離結構總體系的孤立構件。因此應保證上部結構與其支承結構(構件)整體共同工作， 傳力者和受力者應共同抗力。
4.2.4 在提高高層建筑抵抗側向力和側移能力的同時， 盡可能地減少成本。在設計高層建筑時，設法減少抵抗側向力所需增加的材料用量是十分必要的。這也是衡量一個設計人員水平
高低的主要標準之一， 同時也是對業主、 對社會資源的一種貢獻。通過優化結構設計方案和結構體系可以達到該目標。
4.2.5 減少結構因水平荷載作用下的振動。 為滿足高層建筑舒適度和安全性的要求， 可采取有效的抗振動措施， 如利用結構自身的薄弱耗能構件、 在結構中布置阻尼器等措施， 來改善結構在水平荷載下的振動。
中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：
前言
高層建筑是指超過一定高度和層數的多層建筑。在美國，24.6m或7層以上視為高層建筑；在日本，31m或8層及以上視為高層建筑，在英國，等于或大于24.3m的建筑為高層建筑。我國自2005年起規定超過10層的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑為高層建筑。下面就高層建筑結構設計的幾個注意要點加以敘述：
1高層建筑結構設計原則
（1）結構設計應與其他專業工種配合；（2）慎重把握結構選型、結構計算和結構構造，這是保證結構安全、經濟合理的關鍵；（3）對照有關規范和規程，準確核定結構的安全等級、建筑物重要性類別（共四個類別）及抗震等級（共四級）等。這些等級和類別都關系到設計工作的全局；（4）嚴格遵守和執行現行的設計工作標準、規范、規程和規定，（5）設計中應優先采用國家、地區和部門頒布的標準圖和通用圖，結合實際情況選用或局部修正；（6）必須慎重對待結構選型這一首要環節。結構選型包括確定結構用料類別、選定結構體系和擬定結構布置方案三個方面內容。
2高層建筑結構設計特點
荷載的取值。荷載分為豎向和水平荷載兩類。豎向荷載分為重力荷載和其他豎向荷載，前者量大起主導作用，在結構設計中非常重要，應準確取值。水平荷載又稱側向荷載，如水平風載、水平地震荷載、水平動力荷載等?？刂茰y移指標。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的測移變形會迅速增大，所以結構測移已成為高樓結構設計中的關鍵因素，測移指標應控制在某一限度內。注意結構延性，對于高層建筑而說，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力。來保證結構具有足夠的延性
3高層建筑的結構體系分類
3.1框結構體系。鋼筋混凝土梁柱剛接，能承受豎向、水平荷載的結構，稱框架結構體系。使用空間靈活、抗震性能好，整體剛度較剪力墻結構差，故在多層建筑中廣泛采用。
3.2剪力墻結構體系。鋼筋混凝土縱橫體與樓蓋剛接，能承受很大的豎向、水平荷載的結構稱剪力墻結構體系，其墻體同時起承重、圍護和隔斷作用。采用全澆方案時，結構整體性好、剛度大、承載能力強。該體系的最大缺點是平面布置不靈活，使用功能局限性大。
3.3框架-剪力墻結構體系。這是一種集框架結構和剪力墻結構優于一身的結構體系，既保持框架結構空間靈活，使用方便和剪力墻結構抗側剛度大、承載能力強的優點，又緩解了框架結構和剪力墻結構各自的缺點，因此在高層公共建筑中廣泛采用。
3.4框架-筒體結構體系。筒體結構的整體性很強，空間工作性能好，主要表現為在側向力作用下，同方向筒壁為翼緣，垂直方向筒壁為腹板，共同受力。因之其抗豎向力、抗側向力、抗扭能力好；框架創造了良好的使用空間，這種結構體系易于滿足各種建筑功能要求，適用修建高層公共建筑。
3.5框式筒結構體系。結合建筑功能的需要，把結構平面做成鋼筋混凝土筒體，平面中央部位布置柱網，既能更進一步提高結構空間剛度，又能夠提供更空曠的建筑內部空間，因此宜修建超高層的建筑物。
3.6筒中筒及多束筒結構體系。將框式筒結構水平面中的柱網用墻體分隔成一個核心筒或幾個小的內筒，由外筒和內筒共同支撐樓蓋，并抵抗水平荷載。這類結構體系的整體性、承載能力和抗扭、抗震性能又大大優于框式筒體系。結構專家和科技工作者從不同的方面提出許多新的設計思路。如改進和提高建筑材料性能，把不同的材料從新搭配組合；創新一些新的結構體系。
4 高層建筑的抗震設計
4.1抗震設計的基本原則。①建筑物的基本周期應避開地震引發的場地卓越周期。一個地區地震引發的地面運動總存在一個破壞性最強的主振周期，把由若干次地震地面運動記錄整理和歸納出的反應譜主振周期稱地震卓越周期。為避免共振發生，應盡量準確地確定地震卓越周期周期，同時用調整結構層數、結構類型、結構體系等辦法使結構的自振周期和地震卓越周期拉大差距。②建筑結構平面盡量規整簡單。③建筑立面要求體形、剛度勻稱，不宜上下層的平面剛度變化太大。④嚴格控制建筑總高度。一般而言，建筑越高所受地震力及傾覆力距越大，破壞可能性也越大。
4.2結構地震反應計算的基本原理。一類是反應譜分析法，既考慮地震時的地面加速度反應，也考慮建筑結構的動力特性，把最大的地面加速度值（乘以質量）這一慣性力，以等效靜力荷載代替，進行結構內力和變形分析；另一類是直接動力分析法。對一般的高層結構大多可采用反應譜法。
4.3建筑結構地震作用的計算步驟。①確定結構受兩向總地震作用，并假定地震作用只沿結構兩個主軸方向發生；②計算出總地震作用在結構各個片平面單元之間的分配，和沿結構高度的各層之間的分布；③進行結構的抗震變形驗算，以控制結構整體上能保證實現“大震不倒，中震可修，小震不壞”的抗震目標；④進行結構內力分析，計算出各構件的載面內力；⑤通過進行內力組合，按最不利內力進行截面設計；⑥確定抗震構
5建筑結構的防火設計
高層建筑的防火設計，必須遵循“預防為主，防消結合”的消防工作方針，針對高層建筑發生火災的特點，立足自防自救，采用可靠的防火措施，做到安全適用、技術先進、經濟合理。根據國家規定，我國18層以上的高層建筑必須有兩個樓梯間，用于逃生和緊急疏散；樓梯間與居民分戶門之間必須設計消防前室，以阻擋火災發生時的煙氣。我國還規定高層建筑每個樓層、每個樓梯間都必須裝有防火門，以防止由于一個樓層起火而快速蔓延到別的樓
層，每個樓層也要求配備消火栓等消防設施。此外，我國高層住宅的底樓樓梯間一般都設計了兩個通道，以免一個通道被煙氣阻塞，居民可迅速通過另一個逃生；樓梯間還可以直接通往頂層，當發生火災時，如果難以向下撤離，可通過樓梯間往上到樓頂，成為第二避難場所。
6 建筑結構的節能設計
（1）規劃與節能設計。重視規劃節能,在總體、全盤、初始階段,應全方位的考慮建筑與外部環境的關系,在設計中重點堅強節能設計的元素和措施,充分利用自然資源,根據地域的氣候和自然特點,從總體上強化建筑節能。通過降低太陽輻射、增強建筑的自然通風效果來實現節能。迎合當地夏季的主導風向來設計朝向,保證利于自然通風給室內換氣和減少太陽的輻射,提高居住的舒適度。（2）注重墻體節能。建筑墻體一般采用空心砌塊墻體、加氣混凝土墻體等,墻體保溫包括內保溫、外保溫、夾芯保溫等。采用新型復合墻體,調整和改善整個墻體的熱工性能,實現保溫隔熱的節能目的。（3）門窗節能技術。加強節能型窗框和節能玻璃等技術的推廣和應用,采用塑鋼門窗,利用其防噪隔聲功能顯著,防雨水滲漏能力強,空氣滲透量小的優勢,實現節能的目標,在采暖和制冷上,采用塑鋼門窗能耗明顯減少。（4）采用節能材料。把納米透明隔熱涂料噴涂或刷涂在各類建筑物的玻璃上,能減少太陽輻射到65%以上,納米涂料能保證透光率達到70%以上,從而很好地降低室內溫度4℃～7℃左右,實現了空調節能的目的。在需要保暖的冬季,納米隔熱涂膜的特殊金屬膜可引進可視光,使室內長波長的暖氣截留約90%左右,實現保暖節能要求。
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A
1、前言
多高層建筑結構設計的優劣關系到建筑后期的使用效果和安全性，所以，分析過高層建筑結構設計的特點，并分析需要注意的問題，提出設計的有效策略極其重要。
2、多高層建筑結構設計的特點
2.1、軸向變形不容忽視
高層建筑中，豎向載荷很大，能在柱中引起較大的軸向變形，對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大；此外還會對預測構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結果。
2.2、結構延性是重要設計指標
相對于底層建筑而言，高層建筑的結構更柔和一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。
2.3、水平荷載成為決定因素
一方面，因為高層建筑樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與建筑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構件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；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變化。
3、高層建筑結構設計選型
高層建筑的結構體系作為抵抗來自垂直和水平方向荷載的傳力途徑，它主要是利用抗側力體系和相關的水平構件與豎向構件將荷載傳到基礎部分。
高層建筑結構體系按照建筑材料可以分為鋼、混凝土組合結構，鋼、混凝土混合結構，鋼結構。這其中鋼筋混凝土結構體系因為其成本低、耐火耐久等優良的性能而廣泛應用于各類工程中，但是它本身仍舊存在一些如施工慢、自重大等缺點。而鋼結構體系除了具有施工方便、抗震性能好、強度高等優點外，同時還有著例如防火性差、成本高等缺點。鋼、混凝土組合結構雖然繼承了二者的優點，但是其節點部分的構造復雜，所以并不能被廣泛應用。同樣地，鋼、混凝土混合結構一樣結合了兩者的優點，但是在兩種材料的連接方面仍舊存在技術問題。高層建筑結構體系常用的有框架、剪力墻結構，框架-剪力墻結構。框架結構因為是利用柱、梁等結構來承重的，所以這種結構體系的側向位移相對較大，一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結構因為是靠高層建筑的墻體來承重的，所以這種結構的整體性能相對較好，不易產生水平方向的變形，一般多應用于高層建筑，但是因為其在平面上的布置不夠靈活，所以很少在公共建筑設計中使用。而框架-剪力墻組合結構則是結合了兩者的優點、改善了其中的缺點，所以被廣泛應用于高層建筑的結構設計中。另外還有筒體結構、框-筒結構等。
4、對高層建筑結構進行設計的一些實例分析
某員工宿舍，建筑共九層，總高33.5米,綜合長度是85.96米。第一層為員工食堂，從二層到六層為員工的宿舍，七層到九層作為公司高級員工的住所。結構設計中,按七度區設防,特征周期是0.35S，地震加速度是0.15進行抗震設計，主體采用現澆鋼筋混凝土的框架結構。在結構分析時，將整個的建筑結構主要分成兩個單元，并且通過設縫將單元的長度均為42.7米。因本工程室內的墻體比較多，導致了邊柱與中柱都要承受很大荷載。在建筑的底層柱上應用的是C40的混凝土材料，中柱的橫截面積大約在950*1000。在最開始試算時，第一個周期為扭轉周期。依照技術規程之中所規定的內容：結構扭轉為主要內容的第一自振周期是Tt和平動為主第一自振的周期T1的比值，A高度的高層建筑這個比值不可以大于0.9。在最開始的試算之中，Tt和T1的比值，均超過規范要求大于0.9，在之后的試算之中。通過以下措施進行調整。
將底層的角柱橫截面積調整為850*800，同時將底層中柱的橫截面積調整成950*950，底層邊柱的橫截面接調整成900*950，通過結構試算,第一個周期為平動周期，且Tt/T1的比值為0.87，滿足規范要求，使整個結構順利完成。但是一旦框架柱的橫截面積過大，就會對下面的一些樓層平面在使用功能上有一定的影響，比如房間與衛生間的框架柱截面太大，就會對使用功能造成一系列影響。對于此工程來說，如果在一些適當的位置進行剪力墻的假設，使底層的角柱截面調整成500*500，而底層中柱和邊住的橫截面積調整成600*600，并將其進行計算，會使經濟上的指標有一定的提高。
一般在建筑結構設計時，普遍都是依照傳統設計的經驗與結構規范以及建筑任務書所要求的內容，來將結構的類型確定之后，依照規范對于各種橫截面積的大小與位置進行確定，而且一般依照實際的建筑平面以及功能對建筑構件進行位置的確定之后，普遍先對截面與剪力墻的尺寸進行確定，之后再實行復核的計算。一旦截面大小不合適或者是構件的位置不適當，就需要進行重新的調整而進行釋放的核算，直到取得了合理的構件位置與數量以及截面的大小。這個過程之中一般需要進行很多的試算與調整，體現了建筑結構布置合理的重要性質。而在此工程剪力墻的實際布置之中，出現了很多的困難，因為建筑平面功能里一層到六層的格局是不相通的而地下還要求有大空間的車庫與汽車的坡道。在設計中不但要滿足于上下的剪力墻能夠對齊，還要不影響建筑的功能，通過多次的試驗之后在該剪力墻的布置處理之中應用相應原則來處理。
5、設計殊問題的處理
5.1、框剪結構中剪力墻的數量與位置
剪力墻的布置應本著均勻分散的原則盡量布置在建筑的周邊，并使其剛度中心和質量中心盡量重合，可以按底層結構截面面積與樓面面積之比為5%初步確定剪力墻截面厚度與柱截面，通過初步設計調整截面，使結構分析結果的周期和位移，控制在合理范圍之內。
5.2、豎向剛度變化的處理
為了調整剛度沿豎向的均勻分布，混凝土墻厚和柱子截面尺寸沿豎向逐漸變小，混凝土強度等級也應由下至上逐漸變小，并相互交錯。在結構剛度有明顯變化、受力有可能突變的樓層，如地下室頂板、裙房頂板及裙房過渡層的上下層樓板、塔樓的大屋面及開大洞口的樓層，均將樓板加厚，并雙層配筋，以增加樓板的平面剛度，起到剛性橫隔板的作用。
5.3、鋼骨柱節點的處理
鋼骨混凝土柱節點處鋼筋較密，混凝土澆筑困難。設計中梁柱縱筋均采用Ⅲ級（HRB400）鋼筋，以減少鋼筋根數，柱子鋼筋則集中布置在四角，同時采取寬扁梁方案，縱橫交叉梁選擇不同梁高和梁寬，窄梁縱筋部分（大于1/3）從鋼骨穿過，部分與節點鋼板焊接。寬梁縱筋部分從鋼骨兩側繞行，部分與節點鋼板焊接。
5.4、位移的限值問題確定
在高層建筑中，決定其頂點位移的限值因素不僅是數值大小，還與振動頻率密切相關。一般人對高層建筑中的振動頻率感知是很敏感的，而對震動幅度的大小則相對較弱，因此只要結構的擺動頻率不是過高就能滿足建筑的應用舒適度，對于為了避免由于結構的變形過大而產生的層間相對位移現象，限值在現有的規范中是較嚴格的，可以適當放松其指標規定。再加上各種計算程序在算法中的區別，同一個結構若采取不同的程序進行計算，那么對層間位移數值也會造成較大差異，最主要原因就是每個軟件對“層間位移”的定義各不相同，有些是充分考慮樓層在經過轉動后其最大角點的位移狀況，有些則單指樓層的形心位移情況。對于較規則的高層建筑而言，形心位移是十分重要的，而角點位移則主要反映出結構樓層實際位移狀況，也是工程師在結構設計中應注意的問題。
6、結束語
綜上所述，多高層建筑結構設計的過程中，要注意設計的要點問題，同時，設計方案必須要科學合理，要結合項目工程的實際情況，重點問題要重點分析，展開設計。
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A
隨著社會的發展進步，人民生活質量的提高，城鎮中建筑的使用功能越來越多元，商業、休閑、娛樂、居住等多種使用功能都可在一座建筑中體現出來。如今一座高層建筑中地下室和底部樓層（1～3層）擁有較大的平面布置、靈活自由的使用空間是發展商不二的選擇。因為有較大的平面布置，帶來的使用空間也在增大，這樣就可以較好地解決：地下室盡量多停車問題、底部樓層適應現代商業對使用空間大尺寸的需要。框架結構無疑可以很好的滿足上述使用功能要求，但單純使用框架結構對高層建筑來說其抗震能力會下降。為了提高單純框架結構高層建筑的抗震能力，適當在某些部位引入剪力墻，這樣就形成了框架-剪力墻結構。
一、框架-剪力墻結構的受力特點及適用范圍：
1.框架-剪力墻結構，廣泛應用于高層辦公建筑和公共建筑，也大量應用于高層旅館建筑和居住建筑。
框架-剪力墻結構是由框架構成自由靈活的使用空間，來滿足不同建筑使用功能的要求，同時又有足夠的剪力墻，剪力墻具有相當大的剛度，從而使結構具有較強的抗震能力：大大減少了建筑物的水平位移，避免填充墻在地震時嚴重破壞和倒塌。所以在有抗震設計要求時，宜優先采用框架-剪力墻結構代替框架結構。
2. 框架-剪力墻結構的受力特點。
（1）水平力通過樓板傳遞分配到剪力墻和框架上。
（2）水平力產生的剪力在建筑底部主要由剪力墻承擔，因剪力墻在水平力作用時，底部變形小，剛度大，承擔剪力多。但到建筑頂部時剪力主要由框架承擔，即框架在建筑頂部變形小。
由于框架-剪力墻的協同受力：在結構底部框架側移（變形）減小，在結構的上部剪力墻側移減小，側移曲線兼有這兩種結構的特點，成為彎剪型。彎剪型變形曲線的層間變形沿建筑高度比較均勻，既減小了框架也減小了剪力墻單獨抵抗水平力的層間變形，適合用于較高的建筑?？梢哉f，框架-剪力墻結構綜合了框架結構和剪力墻結構的優點?？蚣?剪力墻結構可以設計成雙重抗側力體系，一般情況下，抵抗地震作用時，剪力墻作為第一道防線，框架為第二道防線，形成多道抗震設防結構。
3. 框架-剪力墻結構中剪力墻的數量。
剪力墻的多少直接影響抗震能力，震害調查發現剪力墻數量增加震害降低。日本的福井和十勝沖地震中，建筑每平方米樓面剪力墻長度少于50L時，震害嚴重;多于150L時，破壞輕微，甚至無害。
但剪力墻過多也會造成不經濟。因剪力墻增多，結構剛度增大，自振周期縮短，地震作用加大，造成結構內力增大，結構材料用量增加，基礎造價也相應提高。
從上述框架-剪力墻結構的受力特點可以看出，框架結構和剪力墻結構的各自優點，都能在框架-剪力墻結構中明顯表現出來：即解決了高層建筑對大尺度使用空間功能的需求，又保證了高層建筑具有較強的抗震能力。隨著建筑功能多元化需要，設計人員設計水平和技術手段的提高，框架-剪力墻結構在高層建筑應用越來越普遍。
本文從一所高層公寓的結構設計說起，對框架―剪力墻結構設計進行簡單分析。
二、建筑工程概述
本案建筑是一座公寓樓，層數較多:地上28層，地下 2層地下室，建筑總高度約91.8米。設計人員對建筑公寓的使用情況作如下安排：地下室作為停車庫，因為地下室面積大，較為寬廣，停車方便；地上底部兩層作為裙房，這兩層裙房擬用作商業用途，可作為公寓樓的商業配套；三層及三層以上作為公寓塔樓，這樣其整體設計和布局較為合理。本公寓塔樓平面尺寸為18.2×62.2米。
三、設計人員對于建筑結構體系的布置
（一）結構體系
任何結構都是由水平構件和豎向構件組成空間結構，它們不同的組成方式和荷載傳遞途徑，構成了不同的結構體系。水平構件包括梁、板，又稱為樓蓋體系，豎向構件有墻、柱、斜撐等。豎向荷載作用在樓屋蓋（樓蓋體系），再傳至墻、柱、斜撐等（豎向構件），最后傳遞到基礎。水平荷載由梁、柱、斜撐、墻組成抗側力體系（包括豎向和水平構件）抵抗，并必須有樓蓋的參與，最后傳至基礎。
在高層建筑中，抗側力結構體系的選擇與組成，成為高層建筑結構設計的首要考慮及決策重點?？箓攘w系決定后，水平構件體系的大格局（梁板或平板體系）已經確定，樓蓋布置的細節還可以進一步敲定。因此，在設計方案階段要綜合考慮抗側力體系和樓蓋體系，同時抗側力體系布置是高層建筑結構是否合理、經濟的關鍵。
（二）本案結構體系的平面布置
前述建筑概況可知，本建筑地下室用于停車，底部二層裙房用于商業用途，它們都需要大空間，因此除塔樓平面以外部分（為多層建筑），其抗側力體系均采用框架結構；塔樓平面部分（含塔樓主體的底部二層及地下室部分）由于是高層建筑，抗側力體系采用框架-剪力墻結構，即塔樓平面內布置一定數量的剪力墻，如圖所示。
圖1 塔樓標準層結構
框架-剪力墻結構設計的關鍵是剪力墻的數量和布置，結構工程師應盡早參與建筑師的初步方案設計，當建筑師給結構布置以靈活度時，結構工程師應當優化剪力墻的布置。剪力墻的數量不必太多，以滿足規范的側移限值為好，剪力墻太多不僅加大地震力，而且使結構重量加大，施工工程量相應增加。剪力墻數量是否恰當，可通過計算剪力墻分配到的總剪力是多少來檢驗：其值在50%～85%之間較好。
在平面上，剪力墻布置要均勻，以使結構平面剛度對稱。如果布置不好，造成較大偏心（剛心與質心距離較大），將引起結構產生過大的扭轉，地震造成的扭轉破壞多數是由于剪力墻布置不當造成的。
對于高層建筑來說，結構受到的水平力方向具有不確定性，所以抵抗水平力的抗側力體系必須要設計成雙向抗側力體系，即在建筑平面的兩個主軸上均應設計一定數量的剪力墻，只有這樣，才能使整個建筑在水平方向的任何方位都能抵抗水平力的作用。
（三）結構體系的垂直布置
對抗震有利的建筑立面是規則、均勻，從上到下外形不變或變化不大，沒有過大的外挑或內收的立面，因此結構構件沿高度布置應連續、均勻，使結構的側向剛度和承載力上下相同，或下大上小，自下而上連續，逐漸減小，避免出現軟弱層和層間角位移、內力及傳力途徑的突變。
本案建筑地上2層是裙房，中間部位是塔樓，為大底盤單塔結構。大底盤單塔結構的關鍵部位是大底盤以上的第一層，這一層類似于塔樓的固定端，相對于大底盤這一層的側向剛度突變，因此設計人員要注意提高大底盤以上第一層結構的剛度和延性。
抗震設計時，塔樓部分的抗側力體系為框架-剪力墻結構，樓層結構的側向剛度比值，不宜小于相鄰上部樓層的0.9，樓層層高大于相鄰上部樓層層高的1.5倍時，該比值不宜小于1.1，對結構底部嵌固層，該比值不宜小于1.5。具體設計時，設計人員可以對構件的截面大小進行試算、調整、優化，以使結構達到側向剛度要求。
四、建筑結構計算方法及計算參數
本案塔樓平面尺寸為18.2×62.2米，高91.8米，塔樓高度H=91.8＜130米滿足規范適用高度要求；塔樓高寬比B=91.8/18.2=5，滿足規范要求。本建筑抗震設防為丙類建筑，抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g,建筑場地為Ⅱ類，結構抗震等級均為三級。風荷載基本風壓值W。=0.3KN/O,本建筑的嵌固端設置在地下室頂板位置。
該工程采用的計算方法為振型分解反應譜法，設計人員采用PKPM系列SATWE軟件對建筑結構進行計算。在結構計算中根據抗震設防烈度，在結構兩個主軸方向分別考慮水平地震作用外，考慮雙向水平地震作用下的扭轉影響，同時考慮在偶然偏心影響下的作用。各計算參數的取值均按規范要求。如結構自振周期折減系數0.75；柱配筋計算原則按單偏壓計算雙偏壓復核；中梁剛度增大系數1.8；連梁剛度折減系數0.5；梁扭矩折減系數0.5；各層框架總剪力按Vf≥0.2V0要求設計；在結構計算中通過調整構件尺寸和剪力墻截面，使周期比、層間位移角滿足規范的要求。
五、剪力墻設計時需關注的問題及應對措施
設計人員具體設計時，對框架-剪力墻結構中剪力墻的布置應符合下列基本規定：1.剪力墻宜均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒荷載較大部位。2.縱、橫剪力墻宜組成L形、T形和Ⅰ形等形式。3.抗震設計時，剪力墻的布置宜使結構各主軸方向的側向剛度接近。4.本案塔樓為長矩形平面結構，其剪力墻布置宜符合以下規定：橫向剪力墻沿長方向的間距應滿足規范要求；縱向剪力墻不宜集中布置在房屋兩盡端。
剪力墻不宜過長，較長的剪力墻宜設置跨高比較大的連梁，將其分成長度較均勻的若干墻段，各墻段的高度與墻段長度之比不宜小于3，墻段長度不宜大于8米。
當剪力墻與其平面外相交的樓面梁剛性連接時，可沿樓面梁軸線方向設置與梁相連的剪力墻、扶壁柱或暗柱。
剪力墻兩端和洞口兩側應設置邊緣構件。
六、如何設計剪力墻的連梁
對于高層建筑，承擔抵抗水平力的各片剪力墻，各段墻肢通過每層的連梁連接，即剪力墻由墻肢和連梁兩種構件組成。
剪力墻在風荷載和抗震設防烈度的地震作用下，具有很大的抗彎剛度。為了預防未知的罕遇強烈地震，要有意識的在結構總體系（第一道防線）中形成預定薄弱環節，在未來遭遇強烈地震時，通過控制首先使連梁出現開裂、屈服，出現塑性鉸，從而變成具有延性和耗能能力的結構體系（第二道防線），即各分體系（各段剪力墻肢）作為獨立的抗震單元，則整體結構變柔，自震周期變長，阻尼增加，地震動力反應將大大減小，從而可以繼續保持結構的穩定性和良好的受力性能。
設計人員具體設計連梁時，可采取以下策略方法：1.降低連梁的剛度或彎矩設計值；2.開縫混凝土連梁，對于跨高比較小的連梁，在連梁腹板上沿跨度方向預留一條或縫或槽，將連梁沿梁高方向分成幾根跨高比較大的梁，在大震作用下，發生延性較好的彎曲破壞。3.交叉配筋和菱形配筋連梁，連梁的延性和耗能能力明顯優于普通水平配筋連梁，具有良好的抗震性能。不足之處是制作費工，配筋密集，施工復雜。4. 鋼板混凝土連梁，同樣具有良好的抗震性能，同時構造相對簡單，施工方便。
結語
筆者參考多個具有豐富建筑結構設計經驗的老師的觀點，言簡意賅的闡述了高層建筑結構在設計時其框架-剪力墻的設計特點及策略，結合實際工程，對高層建筑結構體系的布置，建筑結構的計算方法及計算參數，剪力墻及連梁的設計進行了簡單分析。
目前框架－剪力墻結構在高層建筑結構設計中的應用已很普遍，同時框架－剪力墻結構體系是高層鋼筋混凝土結構中的一種較好的常用的結構體系，值得我們工程設計人員在實際工程設計中認真探討與研究，從實踐中不斷積累總結經驗，不斷創新，使建筑結構既安全又具有合理的經濟技術指標。
參考文獻
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[3]陳冬惠. 淺析高層建筑框架剪力墻結構設計中的兩個要點問題[J].建筑與裝飾（中旬刊）,2008(4)
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A 文章編號：
1,高層建筑結構設計特點
1.1 水平荷載成為決定因素
一方面,因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值,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班力矩,以及由此在豎構件中引起的軸力,是與樓房高度的兩次方成正比;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質作用,其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。
1.2 軸向變形不容忽視
高層建筑中,豎向荷載數值很大,能夠在柱中引起較大的軸向變形,從而會對連續梁彎矩產生影響,造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小,跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大;還會對預制構件的下料長度產生影響,要求根據軸向變形計算值,對下料長度進行調整;另外對構件剪力和側移產生影響,與考慮構件豎向變形比較,會得出偏于不安全的結果。
1.3 側移成為控制指標
與較低樓房不同,結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。著樓房高度的增加,水平荷載下結構的側移變形迅速增大,因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。
1.4 結構延性是皿要設計指標
相對于較低樓房而言,高樓結構更柔一些,在地展作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力,避免倒塌,特別偷要在構造上采取恰當的措施,來保證結構具有足夠的延性。
2 離層建筑結構分析
2.,1彈性假定
目前工程上實用的高層建筑結構分析方法均采用彈性的計算方法。在垂直荷載或一般風力作用下,結構通常處于彈性工作階段,這一假定基本符合結構的實際工作狀況。但是在遭受地展或強臺風作用時,高層建筑結構往往會產生較大的位移,出現裂縫,進入到彈塑性工作階段。此時仍按彈性方法計算內力和位移時不能反映結構的真實工作狀態的,應按彈塑性動力分析方法進行設計。
2. 2 小變形假定
小變形假定也是各種方法普遍采用的基本假定。但有不少人對幾何非線性問題《P一Δ效應)進行了一些研究。一般認為,當頂點水平位移Δ與建筑物高度H的比值Δ/H>1／500時,尸一乙效應的影響就不能忽視了。
2. 3 剛性樓板假定
許多高層建筑結構的分析方法均假定樓板在自身平面內的剛度無限大,而平面外的剛度則忽略不計。這一假定大大減少了結構位移的自由度,簡化了計算方法。并為采用空間薄壁桿件理論計算筒體結構提供了條件。一般來說,對框架體系和剪力墻體系采用這一假定是完全可以的。但是,對于豎向剛度有突變的結構,樓板剛度較小,主要抗側力構件間距過大或是層數較少等情況,樓板變形的影響較大。特別是對結構底部和頂部各層內力和位移的影響更為明顯?？蓪⑦@些樓層的剪力作適當調整來考慮這種影響。
2.4 計算圖形的假定
高層建筑結構體系整體分析采用的計算圖形有三種:
（1）一維協同分析。按一維協同分析時,只考慮各抗側力構件在一個位移自由度方向上的變形協調。在水平力作用下,將結構體系簡化為由平行水平力方向上的各?？箓攘嫾M成的平面結構。根據剛性樓板假定,同一樓面標高處各棍抗側力構件的側移相等,由此即可建立一維協同的基本方程。在扭矩作用下,則根據同層樓板上各抗側力構件轉角相等的條件建立基本方程。一維協同分析是各種手算方法采用最多的計算圖形。
(2) 二維協同分析。二維協同分析雖然仍將單福抗側力構件視為平面結構,但考慮了同層樓板上各棍抗側力構件在樓面內的變形協調?？v橫兩方向的抗側力構件共同工作,同時計戴扭矩與水平力同時計算。在引入剛性樓板假定后,每層樓板有三個自由度u,v,e(當考慮樓板翹曲是有四個自由度),樓面內各抗側力構件的位移均由這三個自由度確定。剪力樓板位移與其對應外力作用的平衡方程,用矩陣位移法求解。二維協同分析主要為中小微型計算機上的桿系結構分析程序所采用。
(3) 三維空間分析。二維協同分析并沒有考慮抗側力構件的公共節點在樓面外的位移協調（豎向位移和轉角的協調),而且,忽略抗側力構件平面外的剛度和扭轉剛度對具有明顯空間工作性能的筒體結構也是不妥當的。三維空間分析的普通桿單元每一節點有6個自由度,按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節點還應考慮截面翹曲,有7 個自由度。
3 剪力墻設計中的基本概念
(1 ) 剪力墻高和寬尺寸較大但厚度較小,幾何特征像板,受力形態接近于柱,而與柱的區別主要是其長度與厚度的比值,當比值小于或等于4時可按柱設計,當墻肢長與肢寬之比略大于4 或略小于4時可視為為異形柱,按雙向受壓構件設計。
(2) 剪力墻結構中,墻是一平面構件,它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外,還承擔豎向壓力;在軸力,彎矩,剪力的復合狀態下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎上的懸臂深梁。在地展作用或風載下剪力墻除需滿足剛度強度要求外,還必須滿足非彈性變形反復循環下的延性、能量耗散和控制結構裂而不倒的要求:墻肢必須能防止墻體發生脆性剪切破壞,因此注意盡t 將剪力墻設計成延性彎曲型。
(3) 實際工程中剪力墻分為整體培和聯肢培:整體墻如一般房屋端的山墻、魚骨式結構片墻及小開洞墻。整體墻受力如同豎向懸臂,當剪力墻培肢較長時,在力作用下法向應力呈線性分布,破壞形態似偏心受壓柱,配筋應盡量將豎向鋼筋布皿在墻肢兩端;為防止剪切破壞,提高延性應將底部截面的組合設計內力適當提高或加大配筋率;為避免斜壓破壞培肢不能過小也不宜過長,以防止截面應力相差過大。
聯肢墻是由連梁連接起來的剪力墻,但因一般連梁的剛度比墻肢剛度小得多,墻肢單獨作用顯著,連梁中部出現反彎點要注意墻肢軸壓比限值。
壁式框架:當剪力墻開洞過大時形成寬梁、寬柱組成的短墻肢,構件形成兩端帶有剛域的變截面桿件,在內力作用下許多墻肢將出現反彎點,墻已類似框架的受力特點,因此計算和構造應按近似框架結構考慮。
綜上所述,設計剪力墻時,應根據各型墻體的特點,不同的受力特征,墻體內力分布狀態并結合其破壞形態,合理地考慮設計配筋和構造措施。
(4) 墻的設計計算是考慮水平和豎向作用下進行結構整體分析,求得內力后按偏壓或偏拉進行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗算。當受較大集中荷載作用時再增加對局部受壓承載力驗算。在剪力墻承載力計算中,對帶翼墻的計算寬度按以下情況取其小值；即①剪力墻之間的間距；②門窗洞口之間的冀緣寬度;③墻膚總高度的1/ 10;④剪力墻厚度加兩側班墻厚度各6倍的長度。
（5) 為了保證墻體的穩定性及便于施工,使墻有較好的承載力和地展作用下耗散能力,規范要求一二級抗展墻時墻的厚度應≥160mm,底部加強區宜≥200mm,三四級抗雙等級時應≥140mm,豎向鋼筋應盡量配置于約束邊緣。
4 剪力墻的邊緣構造
（1）結構試驗表明矩形截面剪力墻的延性比工字形或槽形截面剪力培差;計算分析表明增加墻肢截面兩端的冀緣能顯著提高墻的延性;因此在矩形墻兩端設約束邊緣構件不但能較顯著地提高墻體的延性,還能防止剪力墻發生水平剪切滑動提高抗剪能力。從1989年出版的規范開始在剪力墻中提出了暗柱、端柱、冀墻(柱)、轉角墻(柱),也就是目前規范中的約束邊緣構件或構造邊緣構件的抗震措施。
(2) 對規范的不同理解往往產生了五花八門的設計。有人將每一軸線的墻理解為一片墻僅在端墻設暗柱,有人將凡是拐角或洞口邊都設暗柱,而即使是公開發表出版的權威參考書或設計手冊對暗柱（翼端柱)的截面取值也出現了以下三種不同尺寸,因此造成配筋的差別很大,甚至相同的資料由于出版的時間不同,對規范的理解也有所不同。
(3) 從2002年開始實施的建筑結構規范,根據結構類型及受力狀況,對剪力墻兩端及洞口兩側的加強邊緣,按墻肢在重力荷載代表值作用下墻肢軸壓比的界線及加強部位要求分為約束邊緣構件和構造邊緣構件兩類。
5 剪力墻結構的厚度和配筋問題
（1)墻的水平分布筋是為橫向抗剪以防止墻體在斜裂縫出現后發生脆性剪切破壞,同時起到抵抗溫度應力防止混凝土出現裂縫,設計中當建筑物較高較長或框剪結構時配筋宜適當增加,特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當增加。但對于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否適當減小值得探討。
1、高層建筑的結構受力特點
1.1 軸向變形
高層建筑的中豎向荷載一般都比較大，會在柱中引起很大的軸向變形從而也就影響連續梁彎矩，同時還會影響預制構件的下料長度。因此必須考慮軸向變形計算值，對下料長度作相應調整。
1.2 水平荷載
高度范圍的高層建筑，立體豎向的荷載基本都是固定好不能變的，還包括風荷載和地震作用的水平荷載的數值，也會隨結構動力特性的區別所產生較大范圍的變化。
1.3 側移的控制
結構的側移是高層建筑結構設計的主要。隨著現代樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形也會隨著建筑高度的升高與迅速增大?；谶@一原因，水平荷載作用下的側移一定要嚴格控制在一定范圍內。
1.4 結構延性
高層建筑比矮層的樓房結構要更柔和，因為遇到地震等劇烈震動時所出現的形變就會更大。為了保證建筑在塑性變形的階段中仍能具備強變形能力，一定要在結構設計上采用相應措施以確保結構的延性。
2、剪力墻結構的特點
剪力墻是一種好的抵抗水平荷載的墻。剪力墻因為可以有效抵抗水平荷載，所以在總體的墻面結構上就有以下特點：抗側剛度大，側移?。皇覂葔γ孑^為平整；結構自重大，吸收地震的能量大；一般剪力墻的墻肢截面高度與厚度之比很大，在水平荷載的作用下，通?？辜魟偠绕鹂刂谱饔?，故其耗能較差。所以它常常應用在層數較多（20 層以上）的高層建筑中，當剪力墻洞口較小時，剪力墻整體性能比較好，剪力墻截面彎曲破壞極限承載力可以按照全截面抗彎計算。另外，使用剪力墻結構，會給室內較框架結構簡潔，沒有露梁與露柱的現象，外形也美觀，便于室內布置。但也存在著缺點，比如剪力墻結構的抗側剛度大，就會引起比較大的地震反應，使得上部結構和基礎費用增加；由于混凝土墻體較多，使得建筑物重量增加，這也同樣引起較大地震反應，進而造成浪費；剪力墻結構中各墻肢軸壓比往往較低，使得各墻肢的承載能力得不到充分發揮；剪力墻結構中墻體多為構造配筋，配筋率均較低，使得結構延性較差。
3、剪力墻結構的設計要點
剪力墻作為豎向構件中所形成結構抗側力剛度的最主要構件，它在建筑中所承擔著整個結構的豎向荷載與絕大部分水平荷載。剪力墻建筑結構的設計一定要注意以下幾個方面：
3.1 剪力墻布置
剪力墻的布置一定要均勻合理，這樣就能讓整個建筑物的質心與剛心趨于重合，且x、y 兩向的剛重比接近。在結構的布置時要盡量避免僅單向有墻的結構布置形式，以使其具有較好的空間工作性能，并且使兩個受力方向的抗側剛度接近，若無法避免，則剪力墻相應部位應設置暗柱，當梁高大于墻厚的2.5 倍時，應計算暗柱配筋，轉角處墻肢應盡可能長，因轉角處應力容易集中，有條件兩個方向均應布置成長墻。
3.2 剪力墻厚度確定
剪力墻墻肢截面比較適宜簡單、規則，剪力墻的豎向剛度應均勻，其門窗洞口最好成列布置、上下對齊，形成明確的連梁和墻肢。避免使墻肢的剛度相差懸殊洞口設置，在抗震結構設計時，一、二、三級的抗震等級剪力墻底部要加強部位最好不要使用錯洞墻，二、三級抗震等級的剪力墻均不可以采用疊合錯洞墻?！陡邔咏ㄖ炷两Y構技術規程》中對剪力墻的截面尺寸具體規定如下：“按一、二級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/16，且不應小于200 mm，其他部位不應小于層高或剪力墻的1/20，且不應小于160 mm；按三、四級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度，底部要加強部位不可以小于層高或剪力墻元支的長度1/20，且不應小于160 mm，其他部位不應小于層高或剪力墻的1/25，且不應小于180 mm?！?/p>
3.3 剪力墻墻體配筋
一般要求水平鋼筋要放在外側，豎向的鋼筋應放在內側。配筋滿足計算及規范建議的最小配筋率就可。加強區φ10@200，非加強區φ8@200 雙層雙向即可。雙排鋼筋之間采用φ6@600×600拉筋。但地下部分墻體配筋則另當別論。因為地下部分墻體的配筋大部分都是由水壓力、土壓力所產生的側壓力控制，而因為簡化計算經常由豎向筋的控制，此種情況下為增大計算墻體有效高度，可把地下大多墻體的水平筋放在內側，豎向鋼筋放在外側。
3.4 設置邊緣構件
對于那些剪力墻，暗柱的配筋必須要滿足規范要求最小的配筋率，還要加強區0.7%，一般的部位為0.5%。對于那些短肢的剪力墻，也要控制在配筋率的加強區1.2%，一般部位為1.0%；對小墻肢其受力性能也比較差，應嚴格按高規控制其軸壓比，宜按框架柱進行截面設計，并應控制其縱向鋼筋配筋率加強區1.2%，一般部位1.0%；而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設計中往往就按長肢墻進行暗柱配筋。
4 、工程實例
4.1 工程概況
某工程，總建筑面積為12 570 m2，采用短肢剪力墻結構，為12 層住宅樓，層高3 m，頂層為復式住宅，屋頂為四坡屋面。
4.2 剪力墻結構設計
因為整個樓層的建筑平面相當復雜，采用在⑭和⑮ 軸間設置雙墻防震縫，在D 和E軸間設置懸挑構件抗震縫的處理方法，將平面分成相對獨立的4 個部分，各部分的長寬比L1/B1max＝29/9.4＝3.09＜5，L2/B2max＝117.52/17.02＝1.03＜5。高寬比Hl/B1＝37.44/9.4＝3.98＜6。H2/B2＝41.94/17.02＝2.46＜6，符合規范要求。結構層高1 層～12 層為3.0 m，坡屋面層高0.55～2.47 m，坡度為40%。平面的南側拐角處設有陽光房，平面突出的部分為六邊形，突出長度為2.1 m，L/Bmax＜0.3，符合規則建筑平面布置要求。
4.3 結構設計的主要參數
場地類型為II 類建筑場地，剪力墻抗震等級為二級。水平地震作用按x，y 兩個方向計算。同時考慮扭轉耦聯，周期折減系數0.85，計算取9 個振型，結構阻尼比0.05，豎向力按模擬施工加載方式計算，恒活荷載分開計算。修正后的基本風壓為0.35，地面的粗糙度為B 類，結構體型的系數為1.4。連梁剛度折減系數為0.7，地震力分項系數為1.3，風荷載分項系數為1.4，恒荷載分項系數為1.2，活荷載分項系數為1.4。本工程基礎采用鋼筋混凝土墻下條基（有肋梁），剪力墻厚度內外墻均為200 mm，連梁截面b×h 為200×（370～570） mm，樓板厚度100～130 mm，混凝土強度等級為C35C25。地基采用天然地基，以③層黏土層作為持力層，Es＝15 MPa，fak＝300 kPa。
4.4 剪力墻的布置
按照抗震設計要求，結合窗間墻、樓梯間及房間四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”，形、“Z”形或“十”字形墻段，沿結構平面各主軸方向均勻、對稱布置，做到剛心和質心重合，減少結構扭轉。各墻肢肢長不宜相差太大，截面高厚比可以控制在5～8 之間，避免出現高厚比小于3 的小墻肢，使各墻肢剛度接近，保證在水平地震力作用下，各墻肢受力均勻，避免個別長墻因內力太大而出現超筋。另外在④～⑥軸，⑩～⑥軸間形成4 個較為完整的弱筒，以增強整個結構的抗側力性。在豎向，要求墻肢上下對齊、連續。在同一軸線上的各墻肢通過連系梁連接，可增加對墻肢的約束，提高結構的抗震性能。為了保證連梁具有較好的剛度和延性，取其跨高比為4≤l/h≤8較為合適。
4.5 墻肢截面設計
1.短肢剪力墻結構
短肢剪力墻結構是指墻肢的長度為厚度的5-8倍剪力墻結構，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。
這種結構型式的特點是：
①結合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構件，基本上不與建筑使用功能發生矛盾。
②墻的數量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側力的需要而定，還可通過不同的尺寸和布置來調整剛度中心的位置。
③能靈活布置，可選擇的方案較多，樓蓋方案簡單。
④連接各墻的梁，隨墻肢位置而設于間隔墻豎平面內，可隱蔽。
⑤根據建筑平面的抗側剛度的需要，利用中心剪力墻，形成主要的抗側力構件，較易滿足剛度和強度要求。
對短肢剪力墻結構的設計計算，因其是剪力墻大開口而成，所以基本上與普通剪力墻結構分析相同，可采用三維桿-系簿壁柱空間分析方法或空間桿-墻組元分析方法。其中空間桿墻組元分析方法計算模型更符合實際情況，精度較高。雖然三維桿系-簿壁柱空間分析程序使用較早、應用較廣，但對墻肢較長的短肢剪力墻，應該用空間桿-墻組元程序進行校核。
在進行以上分析后，這種結構在結構設計中仍然有需要引起重視的方面。
（1）由于短肢剪力墻結構相對于普通剪力墻結構其抗側剛度相對較小，設計時宜布置適當數量的長墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內筒，以避免設防烈度下結構產生大的變形，同時也形成兩道抗震設防。
（2）短肢剪力墻結構的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當有扭轉效應時，會加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開裂，應加強其抗震構造措施，如減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率。
（3）高層短肢剪力墻結構在水平力作用下，顯現整體彎曲變形為主，底部小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉剪力，由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂，因而對外周邊墻肢應加大厚度和配筋量，加強小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應在兩個方向上均有連接，避免形成孤立的“一”字形墻肢。
（4）各墻肢分布要盡量均勻，使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近，必要時用長肢墻來調整剛度中心。
（5）高層結構中的連梁是一個耗能構件，在短肢剪力墻結構中，墻肢剛度相對減小，連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁，而不同于一般剪力墻間的連梁，不應在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調，使其設計內力降低，應按普通框架梁要求，控制砼壓區高度，其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調幅70%-80%來解決，按強剪弱彎，強柱弱梁的延性要求進行計算。
2.異形柱結構
異形柱結構是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4，相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
這種結構的特點是：
①由于截面的這種特殊性，使得墻肢平面內外兩個方向剛度對比相差較大，導致各向剛度不一致，其各向承載能力也有較大差異。
②對于長柱（H/h>4）可以不考慮剪切變形的影響，控制軸壓比較小時，受力明確，變形能力較好。而對短柱（H/h
③異形柱由于是多肢的，其剪切中心往往在平面范圍之外，受力時要靠各柱肢交點處核心砼協調變形和內力，這種變形協調使各柱肢內存在相當大的翹曲應力和剪應力，而該剪應力的存在，使柱肢易先出現裂縫，也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態，它使得異形柱較普通截面柱變形能力低，脆性破壞明顯。
④特別是異形柱不同于矩形柱，它存在著單純翼緣柱肢受壓的情況，其延性更差。
在進行異形柱結構設計時，除滿足高規中對結構布置要求外，還應注意幾個方面的問題：
2.1異形框架的計算
由于其截面的特殊性，在柱截面對稱軸內受水平力作用時，彈性分析計算其翹曲應力很小，此時如同承受水平力的偏壓構件，仍可按平截面假定分析，按砼設計規范計算，特別是在框—剪，框—筒結構中，對6度及其以下烈度區的Ⅰ、Ⅱ類場地，框架柱只承擔水平風載的一小部分，如按一般偏壓柱計算，誤差較小。此時異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進行整體分析。而在水平力較大，且水平力作用在非主軸方向，則翹曲應力不容忽視，按平截面假定誤差較大，則應對異形柱框架結構進行有限元分析，決定內力和配筋位置及大小。
2.2軸壓比控制
對框架結構，框-剪結構，柱的延性對于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起著十分重要的作用，且軸壓比又是影響砼柱延性的一個關鍵指標。由試驗結構分析，柱的側移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。
在高軸壓比情況下，增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小，因而軸壓比大小的控制對柱的延性影響至關重要，特別是異形柱結構剪力中心與截面形心不重合，剪應力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構件出現裂縫，產生腹剪破壞，加上異形柱多屬短柱，這些導致異形柱脆性明顯，使異形柱的延性普遍低于矩形柱，因而對異形柱的軸壓比要嚴格控制。
當高層建筑的高度進一步加大時，其水平力的影響會愈來愈顯著，對結構的延性要求也愈高。由天津大學土木系對異形柱延性資料可知，影響異形柱延性的因素比普通柱要復雜，且不同的柱截面形式，如L型、T型、十字型，在相同水平側移下，其延性性能也有較大差異，因而，軸壓比控制應參考天津規程。但天津規程的控制過于繁鎖，在結構計算中，柱的縱筋與箍面的直徑還沒有設定，因而箍筋間距與縱筋直徑的比值還無法確定。為在實際工作中便于使用，可按不同的截面形式（L、T、十字型）與不同的抗震等級兩項指標從嚴控制，對低烈度地區的這類結構是能夠滿足其延性要求的。
平面不規則的建筑結構主要可以分為三個類別，分別是扭轉不規則、凹凸不規則和樓板局部不連續。其中，扭轉不規則的特點是每一個樓層中，其自身最大的彈性水平位移在該樓層兩端彈性水平位移平均值的1.2倍以上，或是層間唯一最大值在該樓層兩端層間位移平均值的1.2倍以上。凹凸不規則的特點則是在建筑結構的明面上，凹進一側的尺寸在其投影方向總尺寸的30%以上。樓板局部不連續的特點是在樓板的某一個位置，其尺寸或平面剛度發生急劇的變化［1］。
1．1.1平面剛度偏心平面剛度中包括兩個方面，一方面為平面內剛度，指的是與荷載作用方向一致的剛度;另一方面是平面外剛度，指的是與荷載作用方向垂直的剛度。在構建差異、構建荷載變化、施工環境復雜等因素的影響之下，平面剛度存在一定程度的偏小。
1．1.2平面強度偏心平面應力指的是所有的應力都在同一個平面內，平面應變指的是所有的應變都在同一個平面內。一般情況下，平面強度偏心對構造的影響容易被忽略。在實際建設過程中，混凝土。鋼筋、鋼構件等存在一定的不確定性，導致結構的設計強度與實際強度存在差異，構建截面易出現強度偏心情況。
1．2豎向不規則豎向不規則的建筑結構主要可以分為四個類別，分別是側向剛度不規則、豎向抗側力構件不連續、樓層承載力突變和樓層間質量突變。其中，側向剛度不規則的特點是某一個樓層的側向剛度值在其相鄰上一樓層的70%以下，或是在該樓層以上相鄰三個樓層側向剛度平均值的80%以下。同時，除了頂層之外，樓層局部收進的水平方向尺寸在其相鄰下方樓層的25%以上。豎向抗側力構件不連續的特點是在豎直方向上，抗側力構件的內力是通過水平轉換構件而向下傳遞的。樓層承載力突變的特點是樓層之間的抗側力結構，其受剪程度在上一層的80%以下。樓層間質量突變的特點是某一個樓層的質量在相鄰的下樓層質量的1.5倍以上［2］。
2高層建筑結構設計中不規則性的應用
根據相關的調查研究顯示，在遭受地震災害的時候，平面存在不規則性的高層建筑結構往往是最容易遭受破壞的建筑類型。同時，此類建筑物還存在著質量和剛度偏心、抗扭轉剛度太弱等缺點。通過相關人員的進一步研究發現，對于高層建筑結構來說，扭轉效應所造成的破壞是最為嚴重的。因此，在實際的施工建設過程中，對于高層建筑結構中的扭轉效應，應當采取相應的措施進行有效的限制。對此，可以盡量的限制高層建筑結構平面不規則性，這樣就能夠在很大程度上消除偏心過大的情況，從而降低高層建筑結構扭轉效應的影響。此外，還可以適當的提高高層建筑結構的扭轉剛度，使其不會由于強度太弱而增強扭轉效應。在對高層建筑結構扭轉效應進行判斷的時候，可以通過將以扭轉為主的第一自振周期和以平動為主的第一自轉周期進行比較。如果至兩個數值較為相近，那么在振動耦連的影響下，高層建筑結構將會產生較大的扭轉效應。為此，在減少高層建筑扭轉效應的方面，可以采取如下措施:
2．1降低高層建筑結構的相對偏心距根據研究發現，高層建筑結構的扭轉效應和相對偏心距之間存在著線性關系。如果需要降低高層建筑結構的扭轉效應，同時縮小樓層之間的位移比，可以對建筑結構的平面布置進行相應的調整，從而使建筑架構的質心和剛心的位置更為接近［3］。在實際施工建設的過程中，可以在進行初步計算分析之后，對建筑平面的不規則性布置進行相應的調整。利用初步計算分析得出的結果，確定高層建筑結構的質心和剛心。然后，利用相關數據資料和以往的實踐經驗，對高層建筑結構的剛度分部進行準確的判斷。最后，在距離質心較遠的位置，適當的進行抗側力構件的增減。
2．2調整高層建筑結構抗側剛度和抗扭剛度高層建筑結構的扭轉效應與結構周期比的平方之間存在著線性關系。因此，在進行高層建筑結構設計的時候，應當適當減小其周期。在剪力墻的設計中，應當適當的對周邊剪力墻進行加長或加厚，尤其是距離剛心較遠的剪力墻更要加大重視。對于抗扭剛度的增加，可以高層建筑結構的邊緣加設拉梁，減小周圍結構的扭轉周期，或是增加周邊連梁的剛度。
2．3提高周邊抗扭構件的抗剪力單單靠結構的調整和布置，是無法完全確保在劇烈震動的環境下，高層建筑結構仍能保持安全［4］。因此，通過研究表明，如果高層建筑結構處在非彈性時期，那么由于受到雙向水平地震的作用，對稱的高層建筑結構就會隨著形態的變化而產生偏心。因此，應當對受抗扭效應制約的構件的抗剪性能進行強化，從而確保高層建筑結構在強烈震動的情況下，仍能保持整體彈性的狀態，從而提高建筑物的抗震性。
2．4設置防震縫在高層建筑的施工建設過程中，時常會遇到平面形狀較為復雜的建筑結構。由于實際條件的限制，平面結構不能被設置為規則的結構。對此，可以通過設置防震縫的方式，將高層建筑結構劃分為交單的結構單元。在高層建筑結構不規則性的應用當中，防震縫的設置是十分重要的。如果防震縫兩側的結構體系不同，或是地震反應效應不同的時候，要根據不利一側的結構來設計防震縫的寬度。而如果相鄰的建筑結構基礎沉降比較大，在設計防震縫的時候可以同時將其作為沉降縫來使用。
中圖分類號：TU208 文獻標識碼： A
前言
高層建筑的出現是科技發展、社會進步、建筑行業提升的重要標志，當前，國家和城市發展越迅速，高層建筑的數量和層次就越高，很多大城市已經開始了超高層建筑的設計和施工，并已經逐漸成為一種社會和行業發展的趨勢。在這樣的趨勢下，高層建筑結構設計工作就顯得尤為重要，在設計工作中要通過科學的手段、統籌的方法和高超的技巧將設計的合理性、安全性和需要的廣泛性和差異性有效地統合在一起，滿足從行業到社會，從個人到集體，從需要到發展等各方面的需要。當前，各界為建筑行業提出了做好高層建筑結構設計的要求，因此，在高層建筑結構設計中要了解高層建筑結構的特點，注意設計中的要點，重點對高層建筑結構的扭轉和受力性能進行關注，在堅持安全、質量和經濟的原則下，提升高層建筑結構設計的水平。
一、高層建筑的結構特點
1、重視對待軸向變形。高層建筑中，由于豎向負荷較大的原因，可能會引起在柱中較大程度上的變形，從而對連續梁、彎矩產生比較大的影響，該影響包括兩個方面：一方面是，會增大端支座負彎矩的數值或者是增大跨中正彎矩的數值，另一方面是，減小連續梁中間支座的負彎矩值。除了這兩方面的影響外，還會影響預測構件的側移和剪力，以及影響構件的下料長度，對于對構件的側移和剪力的影響，將其和構件豎向變形相比較，就會得出較為不安全的結果；對于對預測構件下料長度的影響，可以采取根據計算軸向變形數值，然后針對性的對下料長度進行調整分配。
2、重要的高層建筑結構設計指標是結構延性。高層建筑和低層建筑的區別之一就是：在建筑結構方面，高層建筑的結構較柔和，同時也就保障在地震作用下高層建筑的變形更大。為了避免高層建筑在遭受較大沖擊后，在進人高層建筑塑性變形階段的前提下，高層建筑仍可以具有較強的變形能力，也就是避免高層建筑的倒塌，需要在高層建筑結構設計時采取恰當合理的措施，達到保障高層建筑結構具有應對較大沖擊的延性。
3、高層建筑結構設計的決定性因素是水平荷載。一方面，對于大多數的高層建筑樓房來說，豎向荷載基本上是定值，而水平荷載，比如地震作用和風負載，荷載值隨著高層建筑結構動力特性的不同而發生較大程度上的浮動變化；另一方面是，由于高層建筑樓房自身的重量和樓面引起的彎矩和軸力的數值，與建筑物的高度的一次方成正比，而水平荷載產生的傾覆力矩和引起的軸力與建筑物高度的二次方成正比。
三、高層建筑結構設計的要點
1、高層建筑的構造措施
高層建筑結構設計中要重點對剪力、壓力、柱體等相關結構和特性進行強化，同時要加強彎力矩的防護，提高拉力的大小，提升構造梁的性能，要注意對薄弱部位的加強，特別重點考慮的構造要點有：延性、溫度應力、薄弱層厚度，鋼筋錨固長度，抗震結構層次等主要環節，要達到高層建筑結構的設計合理化，就必須做好上述構造方面的設計。
2、高層建筑結構的計算簡圖
計算簡圖是高層建筑結構設計和高層建筑結構計算時的中要基礎，因此，需要選擇適宜的高層建筑結構計算簡圖。在計算簡圖中要對高層建筑結構的剛節點和鉸節點進行重點把握，同時要控制計算簡圖的誤差，使其限定在高層建筑結構設計的允許范圍中。在高層建筑結構計算簡圖的應以中要對構造的重點防護措施進行強化，這樣有利于控制高層建筑結構的穩定。
3、高層建筑結構的方案
結構方案的經濟性、科學性和合理性是整個高層建筑結構設計的關鍵，要采用高層建筑結構的合理形式和經濟形式，這樣可以使高層建筑結構得主要性能和要求達到相應的設計。在方案中要注意豎向和水平向的規則，同時，要注意在同一結構單元內不能應用同樣結構體系和方式，以避免高層建筑結構出現問題。
4、高層建筑的基礎方案
在高層建筑結構進行基礎設計師要重點考慮高層建筑結構的荷載分布、高層建筑工程的地質條件、高層建筑的施工條件。設計高層建筑結構時要重點考慮到對地基潛力的挖掘，因此，在高層建筑結構設計階段要對工程地質勘查報告的內容和技術參數進行重點了解，以便形成具有科學性和合理性的高層建筑結構基礎方案。
四、高層建筑結構設計的基本要求
1、高層建筑結構設計的規則性
高層建筑結構設計應符合抗震概念設計的要求，應采用規則的設計方案，不應采用嚴重不規則的結構體系。高層建筑結構設計應該具備多道抗震防線；具有合理的承載力和剛度分布的結構水平和豎向布置，避免因扭轉和突變效應造成局部薄弱部位。
2、高層建筑結構設計的平面規則布置
高層建筑結構平面布置需要能抵抗豎向和水平荷載，對稱均勻，明確受力，傳力直接，減少扭轉的影響。在地震作用下，建筑的平面要簡單規則，在風力作用下可以適當放寬要求。建筑的抗震設防要求建筑的平面形狀宜對稱、簡單、規則，才能達到減震的目的。
五、高層建筑結構設計問題的防范和處理
1、高層建筑結構設計中的扭轉問題
在進行結構設計時，我們需要建筑的三心盡可能匯于一點，即三心合一。高層建筑結構設計的扭轉問題就是指建筑的三心在結構設計過程中未達到統一，結構在水平荷載的作用下發生扭轉振動的效應。
2、高層建筑結構的受力性能
對于高層建筑物最初的方案設計，建筑師考慮更多的是應該是它的受力性能，而不是詳細地確定它的具體結構。沉降縫兩側單元層數不同時，由于高層的影響，低層的傾斜往往很大，因此沉降縫寬度可按高層單元的縫寬要求來確定。
3、高層建筑結構設計中的其它問題
一是，剪力墻的墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時，應采取在墻與梁相交處設置扶壁柱或暗柱，或在墻內設置型鋼等至少一種措施，減小梁端部彎距對墻的不利影響。二是，對各抗震等級框支梁縱向鋼筋的最小配筋率提高了要求，同時增加了最小面積配箍率的要求。三是，嚴格要求各抗震等級剪力墻在各種情況下的厚度與層高。四是，地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。
六、結束語
綜合全文，近些年我國的高層建筑建設行業迅速發展，而高層建筑結構設計是高層建筑建設行業的關鍵因素，高層建筑建設行業的進一步發展，使得對高層建筑結構設計質量的要求越來越高。高層建筑結構設計質量好壞直接影響到整個高層建筑是否具有安全性，直接影響到高層建筑建設行業是否達到可持續發展。本文從高層建筑結構設計的原則人手，對高層建筑結構設計的特點進行詳細的概述，進而引出高層建筑結構設計中應該注意的問題，并對這些問題進行簡單的概括。
[參考文獻]
