【摘 要】随着我国经济的快速发展，高层建筑逐渐成为城市建设中的重要建筑结构形式。由于高层建筑不同于传统低层建筑的设计施工，高度越大的建筑，其施工工艺越复杂，结构设计要求也越严格。良好的结构设计是保证一项高层建筑项目工程质量的关键。本文通过阐述高层建筑结构设计的相关概念，分析了高层建筑结构设计的特点，并探讨了现有的高层建筑结构体系以及经济性。从而进一步完善高层建筑结构设计，促进高层建筑的发展。
【关键词】高层建筑；结构设计；设计特点
1 高层建筑的结构体系
1.1 框架结构体系
框架结构是由不同材料的建筑构件相互连接构成承重负荷体系的框架建筑结构，它一般是由梁柱结合组成框架，共同负担适用中出现的水平荷载或竖向荷载。这种结构形式的建筑墙体仅起到分隔围护功能，灵活性大，施工简便，整体结构性能好。
1.2 剪力墙结构体系
剪力墙结构是高层住宅建筑广泛采用的建筑结构形式，是用钢筋混凝土墙体承担各类荷载引起的内力，控制建筑结构的水平应力。剪力墙结构的刚性强度高，传力直接均匀，抗震能力强，梁柱楞角隐蔽，便于室内布置使用。
1.3 筒体结构体系
多用于跨度空间大或超高层建筑，筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋内部和外围，形成空间封闭的筒体形式，具有很大的刚度和强度。
2 高层建筑结构设计原则
2.1 选择合适的基础方案
现在的设计一大特色就是不能因工程而破坏周边的环境，或者改变的周边的生态环境。一切的工程围绕环境进行设计施工，使工程与自然很好的融入到一起，使得两者和谐共存。在基础方案的设计中，要把所有的相关因素全部的包括在内，综合各方面的因素，再考虑经济性对工程进行整体的评估，然后对方案进行正式的审核，最后施工，一切立足于可持续发展的观念进行施工，工程的质量一定会得以保障。
2.2 选择合理结构方案
高层建筑作为近几年刚刚兴起的一门学科，具有很复杂的结构特点，在施工的过程中要考虑的方面很多，像是供水问题和线路线路问题等各方面都是我们要考虑的。结构设计方案中重要的有以下几点：材料的要求、施工的环境、还要充分的考虑抗击自然灾害的能力。我们要严格的遵循平面和竖直的设计原则。结构方案不仅仅是施工单位一方的事情，施工单位与使用方要达成一致，在设计方面以及今后的发展方向要进行详细的展望，为了所选取得结构方案更加的合理最大限度的达到预期的目的。
2.3 准确分析计算结果
当下在高层建筑的结构设计中普遍应用计算机技术，那么不同计算软件的计算结果间很可能出现偏差，所以需要对计算的结果进行准确分析和把握。这就需要建筑结构设计人员具有充分的结构设计方面的技能，同时要对计算软件有充分的了解，从而才能客观准确的对计算机计算结果进行分析。由于计算软件本身的缺陷会使计算结构与实际情况之间存在偏差，这就需要结构设计人员对计算结构洲于判断并在设计中做出调整，以便适应结构设计的要求。
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3 高层建筑结构设计特点
3.1 水平荷载成为决定因素
一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；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。
3.2 轴向变形不容忽视
高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，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，跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
3.3 侧移成为控制指标
与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
3.4 结构延性是重要设计指标
一般在建筑施工设计中，在保证建筑物应有的强度的同时，要需要保证建筑物具有一定的延性。这是为了使建筑物具有一定的变形能力，以适应因自然环境或人为因素而引起的楼房震动，避免因缺乏延性而在轻微震动中就发生建筑倒塌事故。高层建筑相对于低层建筑来讲，延性需要更大一些，即保证高层建筑的结构更柔一些，这就需要在结构设计中采取合理科学的措施，使高层建筑结构在使用中具有足够的延性。
4 现代高层建筑的结构分析
4.1 常微分方程求解器分析
在高层建筑结构分析中利用有限元技术，并借助能量泛函的变分，将控制的偏微分方程半离散化为用结线函数表示的常微分方程组，然后用常微分方程求解器直接求解。这种方法可以满足用户预先对解答精度所指定的误差限，能够有效的解决高层建筑结构中考虑楼板变形时的静力计算、动力计算和稳定计算。
4.2 有限条法和样条函数法分析
在高层建筑中，几何形状和物理特性沿高度方向比较规则的结构体系，采用有限条法合理地选择结构计算模型，等效连续体的物理常数和条元的位移函数，沿着某些方向采用简单多项式，而其它方向则为连续、可微、并且事先满足条端边界条件的级数。样条函数是分段多项式的一种，它的位移模式曲线拟合度好、连续性及通用性强。
结语：
现代社会的城市化进程，以及土地资源的供求矛盾，促进了建筑工程向高层空间发展的趋向。高层建筑结构造型的复杂化、多样化需求，推动了其使用功能的综合性开发。高层建筑结构的分析与设计作为现代高层建筑技术施工的重要环节，是保障高层建筑质量安全的重要前提。在这全新的形势下，科学的分析高层建筑结构设计，对高层建筑施工技术的实践措施的创新和探索，正确解决高层建筑结构的相关技术问题，对解决整个高层建筑结构主体工程的质量安全保障有着极其重要的作用。
参考文献：
[1]吴耀辉,娄宇,李爱群．对称双塔连体结构采用粘滞流体阻尼器的消能减震分析[J]．建筑结构,2008.
[2]吴晓涵,刘东泽,芮明倬等．对称刚性连体超高层结构弹塑性时程分析[J]．建筑结构学报,2011.
论文作者:李玉凤
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/25
标签：结构论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 建筑结构论文; 结构设计论文; 延性论文; 弯矩论文; 《低碳地产》2016年10月第20期论文;