【摘 要】随着高层建筑的迅速发展，能够满足高层建筑的形式、材料、力学分析模型日趋复杂，结构体系更加多样化，高层建筑的结构设计成为结构工程师设计工作的重点和难点。高层建筑在造型形式不断翻新、高度记录一再被打破的同时，其内部空间构成的模式也发生了很大的变化。
　　【关键词】高层建筑；结构体系；设计特点；设计方法
　　引言
　　伴随着经济的迅速发展，越来越多高层建筑不断出现，并且向着普遍化、功能综合化、超高化、环境生态化、管理智能化的方向发展，关于高层建筑的设计问题因此变得日益突出了。建筑设计人员不仅要掌握高层建筑的设计原理、体系选择、设计特点、抗震设计等方面的知识，还要掌握各种先进软件及先进的设计方法，如此才能使设计达到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量的基本原则。
　　1 高层建筑结构设计特点
　　在高层建筑中结构不同与低层和多层建筑，虽然有都着相似之处，但在结构设计方面的要求更高，由于高层建筑的高宽比加大，所以在高层建筑中，水平荷载成为结构设计时的主要控制因素。其主要的特点有：
　　1.1 设计主要因素—水平力
　　在多层和低层房屋结构中，基于重力为代表的竖向荷载控制着结构设计是比较普遍的。但在高层建筑中，虽然竖向荷载会给结构设计产生重要影响，但是，水平荷载就起着决定性的关键作用了。一方面，因为楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中所导致的弯矩和轴力的数值，仅仅与楼房高度的一次方是成正比关系的；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的变化。
　　1.2 位移成为控制指标
　　高层建筑特别是超高层的建筑，顶点位移限值决定的除了其数值大小而且还有其振动频率；防止结构由于变形过大而可能遭受损坏或破坏的控制因素是层间相对位移，而其限值在现行规范中似偏严，可予适当放松。
　　1.3 在高层建筑中也不可忽视的轴向变形
　　在高层建筑中，由于竖向荷载的数值在不断加大，竖向荷载数值变得很大，可以在柱中导致较大的轴向变形，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。
　　1.4 重要设计指标—结构延性
　　相对于低层或多层来说，高层建筑结构它的结构抗震性能会比较弱一些，在地震的作用下，会比多层或低层变形程度更大一些，所以在设计建筑结构时，刚度和承载力宜自下而上逐渐减小，变化均匀，连续，不要突变。同时，高层建筑的抗水平力构件布置方法应应沿房屋周边，以利于能提供足够大的扭转力矩。构件沿周边布置形成空间结构后，也可提供较大的抗倾覆力矩来保证结构具有足够的延性。
　　高楼结构相对于较低楼房而言更柔一些，因此在地震作用下，产生的变形就会更大一些。为了保证结构具有足够的延性而避免倒塌，使建筑结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，需要在构造上采取恰当的措施。
　　1.5 抗震设计要求更高
　　随着地质灾害的频繁发生，特别是近几年地震的震级及地震发生的次数的增加，高层建筑的抗震性能更值得关注，所以结构工程师在设计结构时更加要在抗震的设防方面下功夫，提高高层建筑的抗震性能。首先是高度问题，对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度。因为在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化，其次是材料选用和结构体系的问题，建议尽可能采用钢筋混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构抵抗地震性能。
　　2 关于高层建筑设计的理论分析
　　2.1 高层建筑结构受力性能分析
　　建筑物底面对建筑物空间形式的水平和竖直方向的稳定都有着非常大的影响，一个具体的建筑物是由大且重的构件所构成的，结构上设计要能将其本身的重量传递并竖直作用于地面。不过，高度大是高层的一个最直观的建筑特点，高度愈来愈高，其竖向结构体系就愈来愈重要，在高层建筑中，更为重要的是整体抗弯曲和抗形变，这点上高层建筑的结构受力性能与低层建筑存在的差异是极大的。
　　2.2 高层建筑结构设计中的振动周期和侧移
　　从物理学的角度分析，受迫振动的振幅取决于驱动力的周期和建筑结构的振动周期趋近度，且两者在一定条件下是成正比的，当驱动力的周期于建筑结构的振动周期趋近不断增大时，受迫振动的振幅相应增大，当两者相等时振幅最大，就引起共振。关于建筑结构的振动周期问题处理在设计中大多从以下两方面入手：一方面是控制结构的自振周期确保证其与场地的特征周期有明显的差值。另一方面是合理地控制结构的自振周期；此外，位移限值、剪重比及单位面积重度等等也是在高层建筑设计过程中要细致分析的几个问题。
　　2.3 高层建筑结构设计中的扭转问题 结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一（即建筑结构的几何形心、刚度中心和结构重心没有能够交汇于一点），为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，在结构设计的时候，应该合理地选择结构形式和平面布局，促使建筑物尽量保持三心合一。
　　3 高层建筑结构设计的方法
　　（1）确定合理的基础设计方案。一般来说，高层建筑的基础设计中，应当依据工程荷载的分布、地质条件、相邻各建筑物的影响、上部的结构类型与施工条件等综合因素开展分析，挑选出一种符合经济合理原则的合理基础性方案。在基础设计阶段，就要形成一套完整的地质勘察材料，如果存在部分缺乏必要的地质报告的建筑物，也要需要实施现场勘察了解，实地了解后，并且可以把周围建筑物的相关资料作为参考。
　　（2）确定出一套最合适的结构方案。一个成功的建筑物设计，其结构方案一定要选择相对而言最为经济合理的，也就是说要选择切实可行的结构体系与结构形式。因此，一定要对工程设计要求、材料供应及施工情况做出综合分析，和水、暖、电等一起开展协商，并以此为基础开展结构选型，并确定合理的结构方案。
　　（3）确定合适的计算简图。通常，在计算简图基础之上开展结构计算，结构不够安全的事件常常发生，是由于计算简图选用不合理而造成的，所以，挑选一个合理的计算简图，是确保结构安全的一个十分重要和关键的因素。计算简图应当有一定的构造来进行保证。计算简图的误差必须要严格控制在允许的范围之内。