隨著高層建筑在我國的迅速發(fā)展，復雜的不規(guī)則高層建筑越來越多，如何正確進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)計算，以滿足新規(guī)范的要求，也越來越成為結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計工作的主要重點和難點之所在。
一、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
（一）框架一剪力墻體系
從結(jié)構(gòu)體系上看由于它平面布置靈活，空間大，能適應較多功能的需要，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(shè)置較大的剪力墻來代替因此成為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。但是，框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度較小，在一般節(jié)點連接情況下，當承受側(cè)向的風力或地震作用時，將會有較大的變形。因此，限制了這種結(jié)構(gòu)形式的建造高度和層數(shù)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(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。。
（二）剪力墻結(jié)構(gòu)體系
為了滿足更高層數(shù)的要求，出現(xiàn)了較高層數(shù)的剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的側(cè)向剛度和規(guī)整的平面布置，按照功能要求，設(shè)置自下而上的現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻，對抵抗側(cè)向風力和地震作用是十分有利的，剪力墻體系屬剛性結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)體系因此它允許建造的高度遠遠高于框架結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)的不足之處在于，平面布置的靈活性較差，使用上也受到一定限制。目前全國各地的大量高層住宅建筑，絕大多數(shù)均采用剪力墻結(jié)構(gòu)。
（三）簡體體系
筒體結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的新體系，凡采用簡體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)稱為簡體體系，它的出現(xiàn)滿足了高層建筑更高層數(shù)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(gòu)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(jié)構(gòu)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(gòu)成的空間受力構(gòu)件。
二、 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點
（一）因為在高層建筑中結(jié)構(gòu)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(gòu)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎向構(gòu)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(jié)構(gòu)設(shè)計仍產(chǎn)生重要影響，但水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力愈來愈大，將成為結(jié)構(gòu)設(shè)計時的主要控制因素，起著決定性的作用，成為確定結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵性因素。因此，結(jié)構(gòu)的設(shè)計是由水平荷載控制的。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(jié)構(gòu)分析中不容忽視的因素。在地震區(qū)，高層建筑往往受地震作用控制，所以計算地震對結(jié)構(gòu)的動力反應是高層建筑分析的重要內(nèi)容。
   （二）軸向變形不容忽視，
高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩和湍支座負彎矩值增大；還會對預制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值，對下料長度進行調(diào)整：另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，會得出偏于不安全的結(jié)果。
（三） 位移成為控制指標
高層建筑尤其是超高層建筑,頂點位移限值決定的不僅是其數(shù)值大小而且還有其振動頻率;防止結(jié)構(gòu)由于變形過大而可能遭受損壞或破壞的控制因素是層間相對位移,而其限值在現(xiàn)行規(guī)范中似偏嚴,可予放松。
（四）結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標
相對于較低樓房而言，高層建筑結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。因此,設(shè)計時結(jié)構(gòu)的承載力和剛度宜自下而上逐漸減小,變化均勻,連續(xù),不要變。當出現(xiàn)了豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)延性等措施,提高其變形能力。同時,高層建筑的抗水平力構(gòu)件應沿房屋周邊布置,以便能提供足夠大的扭轉(zhuǎn)力矩構(gòu)件沿周邊布置形成空間結(jié)構(gòu)后,也可提供較大的抗傾覆力矩來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應注意的問題
（一）結(jié)構(gòu)選型
對于高層建筑結(jié)構(gòu)而言，在工程設(shè)計的結(jié)構(gòu)選型階段應注意以下幾點：
1、結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題
新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動，新規(guī)范在這方面增添了相當多的限制條件。而且，新規(guī)范采用強制性條文明確規(guī)定“建筑不應采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案。”因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設(shè)計階段工作的被動。
2、結(jié)構(gòu)的超高問題
對于超高限建筑物, 應當采取科學謹慎的態(tài)度。因為在地震力作用下,超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會發(fā)生很大的變化。隨著建筑物高度的增加, 許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變, 即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍, 如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。
3、嵌固端的設(shè)置問題
不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件內(nèi)力分配的準確性, 而且還影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的真實性, 以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟性,由于高層建筑一般都帶有地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，高層建筑在進行結(jié)構(gòu)分析計算之前必須首先確定結(jié)構(gòu)嵌固端的所在位置,在這個問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師需要注意如下幾個方如：嵌固端樓板的設(shè)計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計算時嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等
（二） 地基與基礎(chǔ)設(shè)計
對高層建筑來說，在抗震設(shè)計中，房屋的高寬比是一個需慎重考慮的問題。不僅僅由于該階段設(shè)計過程的好與壞將直接影響后期設(shè)計工作的進行，同時，也是地基基礎(chǔ)整個工程造價的決定性因素，在這一階段，所出現(xiàn)的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎(chǔ)設(shè)計中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質(zhì)條件相當復雜，地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范無法對全國各地的地基基礎(chǔ)都進行詳細的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準，地方性的“地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類型和設(shè)計處理方法等一些成熟的經(jīng)驗描述和規(guī)定得更為詳細和準確，所以，在進行地基基礎(chǔ)設(shè)計時，一定要對地方規(guī)范進行深入地學習，以避免對整個結(jié)構(gòu)設(shè)計或后期設(shè)計工作造成較大的影響。
（三）結(jié)構(gòu)計算與分析
在結(jié)構(gòu)計算與分析階段，如何準確，高效地對工程進行內(nèi)力分析并按照規(guī)范要求進行設(shè)計和處理，首先基本選定結(jié)構(gòu)方案后,緊接著就是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心部分——結(jié)構(gòu)計算由于新規(guī)范的推出對結(jié)構(gòu)整體計算和分析部分內(nèi)容進行了調(diào)整和改進。因此，對這一階段比較常見的問題應該有一個清晰的認識。接著根據(jù)所選取的結(jié)構(gòu)體系,選用準確的結(jié)構(gòu)模型和選取正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件通用的計算軟件有SATWE、TAT、TBSA等，結(jié)構(gòu)計算開始前,設(shè)計人員先要根據(jù)規(guī)范的具體規(guī)定和軟件手冊對參數(shù)意義的描述,以及根據(jù)工程的實際情況,對結(jié)構(gòu)參數(shù)和特殊構(gòu)件進行正確設(shè)置。
1、周期折減系數(shù)
在高層結(jié)構(gòu)中設(shè)置了非結(jié)構(gòu)的砌體填充墻, 在結(jié)構(gòu)計算時應考慮其對主體結(jié)構(gòu)的影響。周期的折減應考慮到門窗洞口的設(shè)置對周期的影響,不同的結(jié)構(gòu)類型和填充墻的多少也決定了周期折減系數(shù)的取值, 而不能一概而論。
2、振型數(shù)目是否足夠
陣型數(shù)的多少與結(jié)構(gòu)的層數(shù)有關(guān), 對振型的取值都有較為明確的規(guī)定。在新規(guī)范中增加一個振型參與系數(shù)的概念，并明確提出了該參數(shù)的限值。因此, 在計算分析階段, 根據(jù)規(guī)范要求對計算結(jié)果進行判斷, 并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值
    四、結(jié)束語
總之，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個長期、復雜甚至循環(huán)往復的過程，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應根據(jù)實際情況做好結(jié)構(gòu)分析， 多做方案比較。否者任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設(shè)計過程變得更加復雜或使設(shè)計結(jié)果存在不安全因素。