摘要：随着我国高层建筑的数量不断的增长，高层建筑的设计工作也受到人们的瞩目和重视，为了让高层建筑可以最大限度上保障建筑的质量，高层建筑的设计务必要遵守和谨记各项注意事项，以此提高设计水平。
关键词：高层建筑；结构设计；剪力墙布置
前言
建筑设计是科学与艺术、逻辑思维与形象思维相结合的多科学的创造性劳动，由于其决策及评价标准的综合性， 决定其必须采取综合管理的方式才能协调好各方面的关系，这样才能充分地体现城市意识。建筑除了本身的功用外也被誉为凝固的艺术，重要的建筑是一个城市的象征，它的好坏对一个城市的形象影响也是很大的，特别是在高层建筑中一个合理的建筑设计更是高层建筑与城市空间融洽的重要依据。
1高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构可以设想成为支撑在地面上的竖向悬臂构件，承受着竖向荷载和水平荷载的作用，与多层建筑结构相比，高层建筑结构的设计具有以下几个方面的显著特点。
1.1水平荷载成为设计的决定因素
对于多层建筑结构，一般是竖向荷载控制着结构的设计。随着房屋层数的增加，虽然竖向荷载对结构设计仍有着重要影响，但水平荷载已经成为结构设计的控制因素；而且，与竖向荷载相比，作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值与结构的动力特性等有关，且具有较大的变异性。
在竖向荷载和水平荷载作用下，如图1.1（a）（b）所示，高层建筑结构底部所产生的轴力N和倾覆力矩M与结构高度H分别存在着如下的关系式，即：结构底部的轴力N =ωH
结构底部的倾覆力矩
式中，ω、q、qmax分别为沿建筑单位高度的竖向荷载、均布水平荷载和倒三角形分布荷载的最大值（KN/m）。
1.2侧移成为设计的控制指标
我们知道，随着建筑高度的增加，水平荷载作用下结构的侧移急剧增大，水平位移增加的速度最快，内力次之。因此，高层建筑结构设计时，为了有效的抵抗水平荷载产生的内力和变形，必须选择可靠的抗侧力结构体系，使所设计的结构不仅具有较大的承载力，而且还具有较大的侧向刚度，将水平位移控制在一定的范围内。
1.3延性成为结构设计的重要内容
对地震区的高层建筑，应确保结构在地震作用下具有较好的抗震性能。结构的抗震性能主要取决于其能量吸收与耗散能力的大小，而它又取决于结构延性的大小。因此，为了确保建筑结构在进入塑性变形后仍具有良好的抗震性能，需加强结构抗震概念设计，采取恰当的抗震构造措施，来确保结构具有较好的延性。
2高层建筑结构设计的布置方式
2.1平面布置
平面布置的形状相对简单，规则对称，可实现质心、刚心相重合，但偏心较大时，结构的扭转效应比较明显，从而使端部的构件位移增大，造成应力集中；通常平面不应突出过长。对于扭转大小的问题，可以通过概念设计方法判断得知，其与刚心、质心以及偏心距的计算大体相同，此外还可对结构最远边缘处的最大层间变形与质心处的层间变形进行比较分析，当这一比率超过1.1 时则扭转过大，结构就会发生不规则现象。
2.2立体布置
立体布置的前提是要求规则均匀。这里的规则指建筑体型规则，如果发生变化，也是渐变体型向着竖直方面发生渐变。这里的均匀指上下体型、承载能力、刚度以及质量分布均匀。
建筑结构的设计应符合刚度下大上小，从下到上递减的原则。如果下层刚度过小，可能导致下部发生过大的变形，出现薄弱层，甚至造成建筑倒塌的严重后果。即使改变体型的尺寸，也要按照下大上小的规则逐渐改变，切不可出现过大的突变。小尺度的收进上部楼层可能时常存在，但应注意对收进尺寸做好限制把握，如果收进部位过高，则收进以后的平面尺寸变小，相应的增大了结构的高振型反应。
3高层建筑结构设计的注意事项
3.1基础设计
（1）确保荷载能够可靠传递。要求建筑基础结构达到规定的强度与刚度标准，确保高层建筑的上部结构在基础顶面上产生的竖向的、水平向的荷载以及力矩，能够向基土或者桩顶进行可靠传递。
（2）做好变形协调以防发生不均匀沉降。要求其平面分布和刚度大小要能够满足符合变形协调要求，防止不均匀沉降发生，降低整体或者局部挠曲现象。在多层建筑和高层建筑里，如果条形基础无法达到上部结构之于地基承载能力以及变形要求，或者建筑物高度要求较高时，可以用筏型基础进行取代。应用筏型基础时，其地基土如果相对均匀，应尽量使基底平面形心与上部结构竖向永久荷载的重心达到重合。如果不重合则应在荷载效应准永久组合的工况下，对基底面积进行调整，从而使偏心距e满足e≤0.1W/A 的要求，其中W 代表与偏心距相同方向的基础底面外边缘的抵抗矩；A 代表基础底面面积。针对低压缩性地基、端承桩基础而言，偏心距限制相对较宽松些。
3.2 剪力墙设计
（1）剪力墙布置
剪力墙平面布置宜符合均匀、对称、分散和周边要求。其中分散要求是指剪力墙的片数不能过少，且一片剪力墙的刚度不可过大，尺寸不可过长，保证抗侧力构件的数量，达到分散的目的；要求各片剪力墙对应的弯曲刚度要合理，以防止其承担过大的内力，即使个别墙发生局部破坏现象，也不至于对整体抗侧力性能产生影响，同时避免个别剪力墙受力过于集中而发生破坏的现象，同时也要考虑剪力墙距离远近及其楼面刚度大小。周边要求是基于对建筑物的抵抗扭转能力的考虑，确保刚度中心能够与平面中心相结合，剪力墙周边对称布置能够有效提高抵抗扭转能力。具体的剪力墙位置要求：尽量在平面形状的变化位置进行布置，对于端角、角隅以及凹角处通常应力较为集中，因此设置剪力墙也十分必要。针对高层建筑电梯、楼梯、管道井等位置，如果进行了楼面开洞，会对楼板刚度造成严重削弱，不利于剪力墙间的协同工作。所以，具体设计时通常使用钢筋混凝土剪力墙布置形成筒体。剪力墙间距针对现浇钢筋混凝土楼盖来说以L/B=2-4较为适宜，针对装配整体式钢筋混凝土楼盖来说以L/B=1-2.5较为适宜，其以建筑物越高或抗震设防烈度越高取值越小为基本原则。
（2）剪力墙数量
针对剪力墙数量应根据容许位移来确定，根据高层建筑规范里的普通装修材料要求框架剪力墙结构层间位移和高度比u/H 控制在1/800以内，精装修时u/H控制在1/850以内为宜，在此条件下对剪力墙数量进行增减。根据地震作用情况来看，当剪力墙的结构刚度较小时，相对的地震作用也较小，容易满足位移限制要求，然而该结构可能不符合其结构自振周期要求，通常的结构自振周期应满足T1=（0.09-0.12）NS，其中NS代表楼层数。当剪力墙数量较多时，则框架剪力墙的结构刚度较大，地震作用下的周期较短地震力较大，耗材也较多。具体结构设计时，应结合工程实际情况，以及建筑物的高度、所在位置的设防烈度等参考以上计算方式进行计算取值。
3.3计算软件选择
我国高层建筑结构设计方面，通常采用两种结构分析软件进行计算，其一是TAT、TBSA等三维杆系结构有限元分析软件，其应用的是薄壁杆件理论；其二是SATWE 等三维组合结构有限元分析软件，其应用的是壳元理论。二者的差别在于前一种软件应用的是薄壁杆件理论，存在两条基本假定条件，即将相连的两个剪力墙进行模型化，视其为一个薄壁杆件单元，此外将上下层的洞口之间部分视为一个连系梁单元。其具有自由度相对较小，能够让复杂结构分析变得简单化，提高了运算速度和计算效率，硬件要求也相对较低，然而实际操作时，通常会对基本假定以外的计算模型简化掉，从而符合工程设计精度要求。后一种软件相对来说运算时间较长，硬件要求较高，剪力墙计算相对精确，能满足实际工程中各种异型墙的计算要求。
4结语
综上所述，高层建筑结构设计是一项十分重要且复杂的工作项目，其中涉及到精确的科学计算、计算机软件应用以及建筑概况分析等具体专业知识的运用，设计人员应该综合各种条件，使建筑设计符合各方面的要求。
参考文献：
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