时间：2023-07-07 17:25:13
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇高层建筑的结构设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号：TU3 文献标识码： A
一． 前言
现代城市城市建设中，高层建筑已经逐步向造型新颖、构造复杂、功能多样的方向发展，建筑功能也沿着房屋的高度方向发生了变化，很多商住两用建筑，在布局上设置为旅馆、住宅两用功能，楼层中间还可以做为办公用房，下部布置成商店、餐馆或文化娱乐设施，这样不同用途的楼层就需要采取不同形式的结构，从建筑功能上来看，上部结构就需要小开间的轴线布置，用较多的墙体来满足旅馆与住宅的功能要求，中部室内空间却需要中等大小，这样为了满足功能需求，在柱网中布置一定数量的墙体，下部的室内空间大而灵活，柱网要求大，墙体少，满足公用设施类的特殊功能要求，这些要求跟结构的合理布置正好相反。这种竖向构件的不连续性与转换层结构体系的转变，容易使转换层附近的刚度与内力发生突变，本文对此种复杂高层的抗震设计的相关问题进行简单阐述：
二． 转换层的定义和功能
由于在高层建筑结构中，楼层受力下大上小，应该采取与此相适应的刚度要求，而逐渐减少上部墙体等的布置，辅以扩大柱网，这样一来，建筑功能空间要求跟结构布置就正好相反，因此，为了适应建筑功能的变化，我们通常在设计中，在结构转换的楼层设置一种水平转换构件，即转换层结构。高层商住楼中常用的一种结构体系是带转换层结构的多塔楼高层建筑，通过水平转换结构跟下部竖向杆件相连接，这样的高层建筑结构构成就称为带转换层的高层建筑结构，它主要实现以下功能：
1这种设计可以获得较大的内部自由空间，上下层结构类型转换层将上部的剪力墙转换为下部的框架，一般用于剪力墙和框架-剪力墙结构中。
2通过将建筑物的转换层改变成为框支剪力墙结构的同时，在下部的柱网与上部的剪力墙轴线错开，形成了一种在建筑物结构中上下柱网不对齐的布置。
3）通过建筑物的上下层结构柱网和轴线改变类达到转换层上下的结构形式，这样的转换层可以使下部的结构柱距扩大，进而形成大的柱网。这种形式常用于一般外框筒的下层形成较大的出入口。
三. 结构转换层类型分类
在高层建筑中的转换层设计分为以下几种类型：
（1）梁式转换层，即建筑物的上部剪力墙设计在框支梁上，再由结构的框支柱支撑框支梁的受力体系，在需要纵横向同时转换的设计施工时，常常采用双向梁布置，它的优点是传力直接、明确，结构中传力的途径清楚，受力性能好，而且整体的构造简单，施工方便，在设计时计算比较容易，是目前施工中应用实施最广泛的转换层结构形式。
（2）箱式转换层，当建筑物的转换梁截面过大时，一般情况设置一层楼板并不能够满足构造中平面内楼板的刚度要求无限大的假定条件。因此为了使理论假定和实际相符，设计中可以在建筑物中转换梁梁顶跟梁底同时设置一层楼板，以此形成一个箱形梁，即称为箱式转换层。其优点在于，转换梁的约束性比较强，刚度较大，整体构造的受力效果比较好，受外力时上下部传力比较均匀，还可以将其利用作为设备层实用，其缺点是施工过程复杂、造价比较高。
此外，建筑物转换层的形式还有厚板式转换层构造和桁架式转换层构造等，但大部分因为此构造方式受力复杂而且施工难度较大、并且经济效益不高所以实际应用相对少。
四．新型转换层结构特点
1 搭接柱式转换结构
搭接柱式转换结构是最近出现的一种新型的转换结构体系。这种转换结构在重力载荷作用下建筑物的安全度与可靠度，主要是取决于跟搭接块相连的楼盖梁板承载外力能力与轴向刚度的有效控制，如果楼盖梁板的承载能力与轴向刚度能得到控制和满足，重力载荷作用下的次内力与搭接柱变形就能够受到控制，建筑物整个搭接柱式转换结构就能够正常工作，与之相连楼盖梁板承载外力能力和轴向刚度的控制，通常是在结构重力载荷作用下能够正常工作的一项关键技术。
2 贯通落地筒体-框架结构工作特性
搭接柱转换构造基本能够保证对框架柱直接落地的整体结构的振动特性和在地震作用下的工作状态与贯通落地筒体-框架结构无异。建筑物的框架搭接柱转换本质上是弱化了结构框架的抗侧作用，进一步的强化了建筑物核心筒体的抗侧作用，所以核心筒体结构是整体结构最主要的抗侧力构件，能够很好地保证整体机构抗震承载能力不致突变。
3. 其他新型转换结构
（1）宽扁梁转换结构的优越性
宽扁梁转换层结构有利于降低建筑物转换层高度并方便建筑设备的使用，跟建筑功能的结合比较普通；转换梁结构相比有着非常好的优势，它还有利于减缓建筑施工中高位转换的刚度突变带来的建筑物转换层框支剪力、框支柱顶弯矩的突变增大及结构轴力突变而增大引起的应力集中，改善建筑物结构的抗震性能。
（2）斜撑转换结构的优越性
这种结构重力载荷下的传力路径明确，它以构件受压受拉的方式代替构件受剪承受重力载荷，使建筑物受力方式非常合理，斜撑转换结构的建筑物转换层与上下层的刚度比的变化幅度也相对很小，因此在水平地震力作用下，它能够很好的避免结构层间剪力与构造构件内力发生突变，有利于整体结构抗震。
五．带转换层的高层建筑结构设计原则
高层建筑中转换层的设计必须注意建筑物竖向刚度的突变，避免在地震作用时在结构转换层上下形成薄弱环节，降低建筑物结构抗震性能，因此在转换层结构设计中要遵循以下原则：
1 刚度比的设计，为了保证建筑物结构的竖向刚度不至于太大，有利结构的整体受力，防止设计时的结构沿竖向刚度的变化过于悬殊而形成受力薄弱层，结构的上下刚度比要≤2，尽量的接近1。
2. 减少需要转换的竖向构件，提高抗震性能。
3. 转换层结构竖向位置宜低不宜高，避免在转换层附近的刚度、内力与传力途径等发生突变时形成受力薄弱层，对抗震非常不利。
4. 设计中要合理分配转换层及其下部的构件中的内力，结构内梁高度一般情况应不小于梁的跨度的1/6,以保证转换层的刚度，满足转换梁和剪力墙柱在受外力时的受力性能要求。
5. 控制建筑物框支剪力墙和落地剪力墙两者的比例，在设计剪力墙需考虑抗震时，结构内横向的落地剪力墙的数目与横向墙的总数之比不能少于50%，在非抗震设计时不能少于30%。
6. 强化建筑物下部转换层的结构刚度，并弱化构造转换层主体上部的结构刚度，保证建筑物下部空间的整体结构能够有足够的刚度、延性、强度与足够的抗震能力，使刚度的均匀分布，保证构造的刚度中心和质量中心尽可能的重合，避免由于设计不合理两者偏心导致建筑物整体扭转。
7. 带转换层结构的设计计算要求全面、准确，采用有限元方法对结构构造进行局部的补充计算。
结论
带转换层结构的高层建筑受力非常复杂，随着结构的复杂化，在设计中应充分考虑传力体系的变化，按照规范要求，结合现场实际条件进行全面分析和优化设计，把建筑物的诸多因素考虑进去，在严格控制建筑物楼层等效刚度比以及楼层侧向刚度比的前提下，设计合理有效的结构构造措施，是有效解决复杂平面及建筑物体型转换的一种行之有效的方法。
参考文献：
[1]JGJ3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程[S]
【关键词】高层建筑；混凝土结构设计；要点；特点；注意事项
城市化进程的加快，使得高层建筑已成为城市建设的重要组成部分。混凝土结构作为现代化城市发展的一种客观成果，在建筑业发展过程中起着重要的作用。以下就高层建筑混凝土结构设计进行探讨分析。
一.高层建筑混凝土结构设计要点
1、结构选型。建筑结构选型时需要考虑三方面的问题：结构规则性问题、结构超高问题以及嵌固端设置问题。高层建筑的结构规范新旧版本有着很大的不同，在新规范中，对于结构的限制条件也有所增加。并且，新规范明文规定建筑不应采用严重不规则的设计方案。因此，结构工程师需要在执行新规范时多注意不同之处，避免施工设计时处于被动状态。建筑结构的总高度在抗震规范以及高度规范当中都有着严格的限制，新规范中对于超高问题有了新的规定，增加了除了a级高度建筑以外的b级高度建筑。所以在进行结构选型时需要注意控制超高问题。高层建筑往往带有地下室，因此结构设计工程师需要对嵌固端设置进行重视。
2、概念设计.为了保证高层建筑结构具有良好的抗震能力，需要设计人员在设计时采用结构概念设计。这种设计方式对建筑师以及结构设计师有很高的要求，必需严格地遵守结构概念设计的规范规程以及各项规定，设计过程中需要对建筑结构进行全面的分析，不能仅仅依靠计算来进行设计。在进行结构体系设计时，需要对结构选型以及平面布置的规律提高重视程度，选用具有较好的抗震能力以及抗风性能，并且经济性较高的结构类型，并要对结构进行计算简图的设计，保证结构的地震力有合理的传递，并保证在两个主轴方向有相近的动力特性。另外，概念设计可以保证高层建筑受到中等级地震后可以通过修复继续使用，而在遇到高等级地震时可以保证不倒。为保证“中震可修，大震不倒”的目标，需要专家对设计提出具体指标，对建筑的稳定性以及弹性进行完善的设计。
二、高层建筑混凝土结构设计的特点
1、结构应具有良好的延性。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免高层建筑在大震下倒塌，必须在满足必要强度的前提下，通过优良的概念设计和合理的构造措施，来提高整个结构、特别是薄弱层（部位）的变形能力，来保证结构具有足够的延性。因此，在结构设计中应综合考虑这些因素，合理设计，使结构具有足够的强度、适宜的刚度、良好的延性。
2、侧向力的把握。在建筑结构、侧向力已成为结构形变，同时内部结构发生变化的主要影响因素，如无论是民用建筑还是在高层建筑，所有在自重、雪活荷载和负荷、负荷力，再加上风、地震和力水平影响都会作用在结构上，水平荷载内力和位移逐渐增加，因此水平荷载和地震力是主要的控制因素。
3、建筑结构的刚度适宜性。随着建筑的高度的不断增长、侧向位移较大的高层建筑越来越多。因此，在高层建筑设计中，不但结构强度的要求非常重要，也不能忽视结构的适用性，确保了结构的合理振动频率、控制水平层位移。
三、高层建筑混凝土结构设计注意事项
高层建筑设计从体系选择、平面布置、竖向布置、抗震概念设计无一不体现设计师的水平，下面叙述几个需注意的问题。
1、结构体系选择。结构体系的选择，应从建筑、结构、施工技术条件、建材、经济等各专业综合考虑。结构的规则性问题。规范在这方面有相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循规范规定上必须格外注意，避免后期施工图设计阶段工作的被动。结构的超高问题。在抗震规范与高规中，对结构总高度都有严格限制，除将原来的限制高度设定为A级高度建筑外，还增加了B级高度建筑，因此，必须对结构高度严格控制，一旦结构为B级高度建筑或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。
2、侧向位移的限值。高层建筑结构的水平位移随着高度增长而迅速变大，为防止位移过大，规范对顶点位移和层间位移都作了限制。控制顶点位移u/h的主要目的是保证建筑内人体有舒适感和防止房屋在罕遇地震时倒塌。但控制房屋在罕遇地震时倒塌与否的条件是结构极限变形能力而不是u/h限值。另外，为使结构具有较好的防倒塌能力，应在结构计算中考虑相关效应。控制层间位移u/h的主要目的是防止填充墙、装饰物等非结构构件的开裂和损坏。
3、设置缝隙。高层结构设计中重要的构造措施是设置温度伸缩缝、沉降缝、防震缝。温度伸缩缝，其影响因素很多，规范用规定结构伸缩缝的最大间距来控制，还规定了最大间距宜适当减小和适当放宽的情况，应根据实际工程的具体情况执行相关条文。如北京朝阳商业中心等工程地上结构长度均超过100米，由于采取了可靠措施，也未设温度伸缩缝而效果良好。沉降缝由于同一建筑物中各部分基础显著的沉降差产生，在设计中，通常用“放”、“抗”、“调”等办法解决，即设沉降缝、采用刚度大的基础、调整各部分基础形式或施工顺序。目前，广州、深圳等地多采用基岩端承桩，主楼、裙房间不设缝；北京的高层建筑则一般采用施工时留后浇带的做法。设计师应在实际中灵活掌握。防震缝在规范中有明确规定，但应据实际情况适当放宽或缩小。
4、高层建筑结构设计中的扭转问题。建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。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，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用发生扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。
四、结束语
在现代建筑过程中，需要严格对高层建筑混凝土结构进行设计，从而确保建筑工程的质量。随着城市的不断发展以及人口密度的增加，近些年我国的高层建筑也越来越多。由于混凝土施工简便且成本较低，在我国的建筑行业中得到了广泛的应用。
参考文献：
[1] 李善雷.高层建筑混凝土结构优化设计的探讨[J].科技风，2011（4）：156.
关键词：高层建筑结构设计要点分析
Abstract: With the progress and development of science and technology, high-rise building has become the symbol of urban development. To ensure the security of the people’s lives and property, higher requirements are requested to engineers. This paper analyzes the characteristics of high-rise building, and then expounds the measures of structure design and details design based on the characteristics of structure design of high-rise building.
Key words: high-rise building; structure design; analysis on key points
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
前言
随着社会经济的发展，高层建筑已经逐渐进入到了人民的生活当中，并在全国各地大量兴建了许多的高层建筑特别是高层的商住楼的数量，从其建筑结构上看大多采用钢筋混凝土的框架剪力墙结构，现在提倡的是“节约型”社会，建筑节能已成为全社会的共识，因此。在设计上优化建筑结构，降低建筑的成本受到业界的关注和重视。但如何实现优化高层建筑的结构设计．成为广大设计师不断研究探讨的课题。
1.高层建筑的受力性能分析
针对一个建筑物的最初的方案设计，建筑师要考虑更多的是它的空间组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。
一般而言，低层、多层和高层建筑，竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的，但是，随着高度的不断增加，竖向结构体系成为设计的控制因素，其原因有两个：①较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或者井筒；②侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的，而随建筑高度的增高迅速增大。高层建筑结构的受力特点与简单的竖向悬臂构件的受力特点是相似的。在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比，地震的作用效应更加明显。在高层建筑中，问题不仅仅是抗剪，而更重要的是整体抗弯和抵抗变形，可见，高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。
2. 高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑三心分别为建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。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，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。
在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单规则平面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单规则平面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。因为非对称的几何平面建筑，往往会引起质量中心和刚度中心的偏心，导致扭转振动及各部分联接处应力集中，平面长度过长的建筑可能出现两端振动不一致使建筑物破坏。
3. 关于高层建筑结构设计中的侧移和振动周期
一般建筑结构的振动周期问题包含两方面：
(1)合理控制结构的自振周期；
(2)控制结构的自振周期使其尽可能与场地的特征周期错开。
3.1 高层建筑结构的自振周期
对于比较正常的工程设计，其不考虑折减的计算自振周期()大概在下列范围内：
框架结构：=(O.08～0.15)N
框架一剪力墙结构和框架一筒体结构：=(0.08～0.12)N
剪力墙结构和筒中结构：=(O.04～0.05)N
N为结构层数。
结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内：第二周期：=(1/5～1/3)；第三周期：=(1/7～l/5)。而对于比较均匀的结构，振型曲线应是比较连续光滑的曲线，不应有大进大出，大的凹凸曲折。在计算时如果计算结果偏离上述数值太远，应考虑工程刚度是否太大或者太小，必要时调整结构截面尺寸，检查剪力墙数量是否合理，应适当做出相应的调整。
3.2 高层建筑的共振问题
遇到建筑场地发生地震时，如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近，建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期，通过调整结构的层数，选择合适的结构类别和结构体系，扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别，避免共振的发生。
3.3 水平位移特征
一般情况下，当水平位移满足《高层规程》的要求，并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力大小等综合因素。因为结构抗震设计时，地震力的大小与结构刚度直接相关，当结构刚度小，结构并不合理时，由于地震力也小，所以结构位移也小，位移在规范允许范围内，此时并不能认为该结构合理，因为结构周期长、地震力太小，并不安全；其次，位移曲线应连续变化，除沿竖向发生刚度突变外，不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型；框架结构的位移曲线应为剪切型；框一剪结构和框一筒结构的位移曲线应为弯剪型。同时我们将个层位移连成侧移曲线，具备以下特征：
(1)剪力墙结构的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特征，位移越往上增大越快，成外弯形曲线。
(2)框架结构具有剪切梁的特点，越向上增长越慢，成内收形曲线。框架一剪力墙结构和框架一简体结构处于两者之间，为反S形曲线，接近于一直线。
(3)在刚度较均匀情况下，位移曲线应连续光滑，无突然凹凸变化和折点。
4. 高层建筑的结构的优化设计
高层建筑的结构设计中的形状优化比尺寸优化更有意义。在高层建筑的一个独立结构单元内．宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀，平面长度不宜过长，突出部分长度也应不宜过大。
高层建筑的坚向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收，结构的侧向刚度宜下大
上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。相信大部分的结构工程师都曾
遇过类似情况．当一幢高层建筑的结构平面布置和竖向布置简单、规则、均匀，那么其各项
指标的校核验算会很容易满足规范的要求，反之，则需花一番苦功才能令各项指标勉强满足
规范要求。结果可能是墙柱截面尺寸大得惊人，单位面积重量严重超标，不仅造价上去了，而且还影响部分建筑功能的使用。
合理使用高强砼和高强钢筋建筑的总造价包括上部结构的材料、基础及施工等费用，构件的截面尺寸和用钢量对造价的影响很大，设计中合理使用高强钢筋(如梁、板筋采用三级钢)可有效降低用钢量，节约成本。如果高层建筑位于深厚软弱地基上，由于作用于地基上的荷载很大，合理使用高强砼和高强钢筋优化构件截面尺寸，减轻结构自重，将会降低基础施工的难度和造价，取得显著的经济效果。同时，对于地震区的高楼，地震作用的大小几乎与建筑自重成正比，减轻自重能够减小结构的地震荷载，有利于提高结构的安全度。
5.结束语
总之，高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，任何在设计这过程中出现的遗漏或错误都有可能对设计的结果产生重大的事故。所以我们在设计的过程中要时刻把握设计的过程。在结构设计时实现安全、科学合理、经济的设计目标。
参考文献
[1]张宇鑫，刘海成，张星源。PKPM结构设计及应用。上海，同济大学出版社。2006
【关键词】高层建筑；转换层；结构设计
近年来，我国在加快现代化城市建设的同时，为了满足越日渐增长的人口对于房屋建筑源源不断的需求，建筑企业一直致力于高层建筑的建设和发展，且高层建筑正向着大型化、功能复杂化的方向发展。那么，对于高层建筑而言，在进行功能划分时，为了满足建筑在功能方面的需求，必须对结构形式的变化进行过渡，因此，转换层在高层建筑中得到了应用，而且发挥着举足轻重的作用。本文即将围绕高层建筑的转换层，浅谈转换层结构设计的主要内容。
1. 转换层的概念
一般情况下，高层建筑结构底部所承受的力明显大于上部受力。因此，为了保证结构的安全可靠性，往往需要针对底部结构做好设计工作，即设置更多的墙体，并保证有足够的强度和密集的柱网，离顶部越近，那么墙体和柱的数量也会越来越少，致使柱网扩大，最终造成顶部的活动空间与底部结构相比之下，要大得多，那么高层建筑在功能和空间上的需求就无法得到满足。因此，对于高层建筑，必须要突破传统的思想和模式，进行改革创新，而引入转换层结构则不失为一个有效的方法。通过应用转换层结构，实现了结构转换的楼层设计水平在构件上的转换，从而满足了建筑在功能上的需求，保证了结构的安全性。
2. 转换层的设计原则
在高层建筑中，由于设置了转换层结构，因此竖向刚度难免会发生突变，导致建筑的抗震能力显著降低。为了避免这种问题发生，在进行设计时，应当注意以下设计原则：用于结构转换的竖向构件会由于转换层的作用而发生刚度突变的现象，对结构的抗震能力产生极为不利的影响，因此，在设计时，竖向落地的构件应当成为首要选择；在高层建筑的竖直方向上，选择较低的位置作为转换层的设立位置，尽量避免过高的位置；在选择材料时，应当注意材料的材质，保证其在换层结构形式上具有较强的导力，以此对转换层结构进行优化，从而满足结构分析设计的相关需求，工程量也因此而得到有效的保障；为了满足建筑在安全、经济方面的需求，应当尽量选择较小的转换刚度。
3. 高层建筑的转换层结构的主要形式
3.1 梁式转换
从高层建筑的结构来看，往往会采用梁式转换的方式，实现在垂直方向上的转换。梁式转换方式利用转换梁，从上部墙将力直接传递给下部柱，从而满足了建筑的使用功能需求。该转换方式具有易于计算、成本低廉的特点，因此在高层建筑中应用比较广泛。
3.2 箱式转换
箱式转换方式主要是通过单向、双向托梁以及楼板的共同作用而实现的，可以形成箱形转换层，与单层梁板相比之下，其刚度要大许多。
3.3 板式转换
对于板式转换层而言，其上下柱网错开比较多，而且脱离了梁的承托作用，且没有按照一定的规则进行布置。考虑到抗剪和抗冲切，转换层的转换板应当具有足够的厚度。这种转换方式具有下层柱自由活动的特点，但是板式转换层本身自重比较大，而且所使用的材料过于复杂，因此，不利于施工操作。
3.4 斜柱转换
混凝土的压缩性能可以通过斜柱转换形式充分体现出来。通过采用斜柱转换方式，可以起到扩大建筑空间的作用。虽然斜柱转换层在实际的应用过程中，水平荷载会显著增加，然而完全可以通过其它途径来弥补这个缺点。选择建筑平面作为基点，在进行转换层的施工过程中，新设圈梁或者拉梁，保证路径最短，从而保持平衡性。此外，对于斜柱转换层而言，其荷载分担应当引起重视，要保证转换层的安全性，必须将斜柱所承受的荷载进行分析和转换。
3.5 巨型框架转换
巨型框架转换一直是专业人员研究工作的重点，该转换层有很大的发展空间。巨型框架转换层具有很强的抗震功能，它包括竖向筒体或者巨型柱以及一定数量的大梁，即是由多个梁式转换层合并而成。在施工还未开始之前，应当进行模拟实验，预知施工过程中将要发生的情况，从而针对临时支撑情况采用合理的对策予以解决，并保证该转换层具有足够的抗侧刚度。
4. 转换层结构的构件设计
4.1 框支柱
框支柱作为十分重要的一个构件，对于转换层结构的安全性能发挥着不容小觑的作用。在高层建筑实际的工程中，楼板在各种因素的影响作用下发生变形，而且剪力墙也会因此而出现裂缝，大大降低了结构的刚度，使框支柱的剪力明显增加。因此，在结构设计这一阶段，对于提高框支柱剪力存在可能性的部分，应当将其单独列出，然后严格按照相关规范要求，进行针对性的设计。除此之外，对于那些在框支柱上部墙体的纵筋，应当将其伸入上部墙体的内层，从而使转换层的上、下层之间连接更为紧密。此外，对于在墙体范围之外的纵筋，应当采用水平锚入转换层梁板内的方式，从而达到锚固要求。
4.2 框支梁
框支梁作为一种传输枢纽，在上、下层之间具有传输荷载能力的作用，从而为框支剪力墙的抗震性能提供了充足的保证。剪压比的多少直接关系着框支梁的截面尺寸，一般情况下，框支梁截面宽度应当超过其上墙2倍厚度，关于框支梁的高度，则必须进行跨度计算，以跨度六分之一的标准来设计高度。在进行结构设计过程中，由于框支梁的承受荷载较大且比较复杂，因此必须考虑充足的安全储备。对于存在于框支梁的纵筋而言，一般将抗震等级分为二级，因此，其配筋率应当超过0.4%才满足要求。此外，在此基础之上，应当以0.8%为界限，框支梁的配筋率需要超过这个数值，再加上框支梁受力不均匀，因此，必须保证一定数量的腰筋量，以免施工受阻。对于腰筋而言，应当选用Φ8钢筋，控制梁高间距在200mm范围之内。框支梁作为结构抗震性能的关键构件，其受剪很大，因此，在施工过程中，应当严格依据强剪弱弯的原则，如果纵筋数量超过了一定的范围，应当及时采用加强箍筋的措施。
4.3 转换层楼板
在转换层结构中，通过采用楼板可以将框支剪力墙进行分层，即上、下两个部分，且受力情况存在一定的差异。关于上部楼层，以各片剪力墙的等效刚度比例为依据，对外荷载产生的水平力进行分配。而在下部楼层中，框支柱与落地剪力墙相比之下，两者的刚度有所不同，且落地剪力墙所承受的剪力主要来自于水平方向，导致荷载分配不均匀。对于转换层的楼板而言，承担有非常之多的任务，且以上、下楼层的剪力重的分配为主，转换层楼板所承受的力较大，变形幅度也比较大，为了保证转换层楼板能够顺利完成任务，刚度必须足够，并以此作为结构的支撑。
结语
总而言之，随着高层建筑的迅速发展，转换层也得到了广泛地应用。对于高层建筑而言，必须满足结构安全性能、抗震性能等方面的要求，而转换层则能秀好地解决这方面的问题，因此，必须做好转换层的结构设计。在进行结构设计时，基于对各个转换层形式的了解，选择最佳的转换层类型，并严格按照相关规范要求，对转换层楼板、框支梁等比较关键的部位，进行重点设计，使转换层的质量得到保障。
参考文献
[1]李福顺.浅谈高层建筑梁式转换层结构设计[J].建筑知识：学术刊，2012（10）.
[2]陈林.带转换层小高层建设结构转换层设计探讨[J]. 建筑知识：学术刊，2012（10）.
[3]付秀兰.论建高层建筑结构转换层设计方案[J].建筑知识：学术刊，2012（29）.
【关键词】高层建筑；转换层；结构设计
一、高层转换层设计的重要性
从高层建筑的整体结构来看，转换层是十分重要的部分，如果转换层处理不好，会直接影响到上层的建设，所以我们必须保证各个施工部分都能够做到科学合理，满足施工要求，这样不仅能够满足人们的居住要求，还能够使建筑企业获得更多的经济效益，提高自身的竞争力。要想做好转换层，就必须对其中的各个部分严格限制。高层建筑中转换层的存在，非常容易造成建筑物在竖向层面的刚度突变，而不利于建筑对震害进行抵抗，所以，设计人员必须充分考虑这一问题，做好对于转换层结构的布设，尽量将竖向的构件适当的减少，以降低转换层的刚度突变频率，且尽量将转换层设置于较低的楼层位置，刚度应当适当控制于较小的范围。设计人员要充分考虑楼层的结构受力状况，根据其受力传递的途径，选择受力结构适当的形式作为其转换层主要结构，以保证设计人员对于结构的分析及质量的控制。
二、高层建筑转换层结构设计中应注意的问题
1、与建筑专业的相配合
为了满足建筑的需要，因此高层建筑转换层结构型式的选择必须与建筑相互配合。首先，转换层结构型式的选择应与建筑外观相结合，如巨型框架、拱式转换等型式不仅具有良好的受力性能，而且能满足该类型建筑外观的要求；其次，转换层结构必须服从于建筑功能的实现，实际工程中常常将设备层兼作转换层，此时转换层中要有足够的空间让设备管道通过，当洞口尺寸超出开孔梁允许范围时，宜用实腹或空腹桁架代替梁式转换。
2、转换层结构刚度的合理选择
在进行转换层结构设计时，存在着转换层结构刚度合理值的问题。当转换层刚度过大时，一方面引起地震反应和结构竖向刚度的突然增大，使转换层上下层处于更加不利的受力状态，另一方面材料用量增加，结构经济性不合理。当转换层刚度过小时，上部框支部分的竖向构件与其它竖向构件之间可能出现较大的沉降差，从而在上部结构中与该部分竖向构件相连的水平构件中产生明显的次应力，导致其配筋增加。
3、转换层下部主体结构的刚度分布
对于转换层结构来说：竖向刚度突变也是最复杂的问题，是不可避免的。为了保证转换层结构上下层主体结构的总剪切刚度满足要求，抗震设计时，常常要采用加大转换层下部主体结构竖向构件截面尺寸、提高其混凝土强度等级、增设剪力墙等方法。
4、逆向转换
逆向转换是一种转换层类似倒置的常规转换层特殊的结构，故称为逆向转换层。斜柱转换和桁架转换传力路径明确，刚度较小，最适用于逆向转换层结构，在工程中可结合实际情况选用。当建筑物外观或使用功能要求柱网上疏下密时，下部柱网中由于各柱承受荷载的差异导致相互间的竖向压缩位移差，在下部结构的水平构件中产生较大的次应力。为了避免由此引起的结构问题，在柱网发生变化处必须设置转换层，以调整下部柱网中各柱的荷载趋于均匀。
5、上下轴网力求部分对齐不错位
如果结构上部、下部的轴网全部错位，则转换层结构可能只得采用厚板式，厚板式转换层结构是所有转换层结构中缺点最多的一种形式。不仅受力不好，设计难度高，施工困难，而且极不经济。为避免采用厚板式转换层结构，尽可能采用梁板式或其他形式的转换层结构，其必要条件就是上下轴网部分对齐，轴网对齐的比例越高，转换层结构的设计就越简单容易，结构受力更明确，经济效果更好，这方面有赖于结构与建筑方案的密切配合和协调。
三、高层建筑转换层的结构设计
1、箱型转换结构设计
箱型转换是通过一整层来达到具有较大刚度和承载力的一种转换结构，实际上也是由梁式结构转换层变化而来。在这一转换层中，楼层上下面的同一轴线上均设一道大梁，梁间是钢筋混凝土墙，构成类似于桁架的大型组合梁结构。纵横两向的组合梁交叉成梁格，大部分交叉处有底层通上来的柱，底板和顶板都是钢筋混凝土厚板，这样便形成一个箱型刚性层。但箱型转换结构在工程中应用的并不是很广。这主要是因为，虽然箱型转换结构转换层本身的整体刚度性能比较好，可以很好地保证力的传递，但是该结构会占用很多的空间，一般只能对于布置设备的楼层可以采用，而且重量大、造价高，结构设计及施工难度大，受力情况非常复杂。
2、转换层结构抗震设计
在高层建筑抗震设计中，由于高位转换，从而对整个结构受力极为不利。根据相关计算结果表明：在水平性地震作用中，由于倾覆性力矩以转折形式在转换层呈现，下部以剪力墙结构呈现，落地剪力墙在倾覆力矩下递较快的同时，让倾覆力矩以转折的形式呈现。高层建筑转换层位置较高时，由于落地式剪力墙极容易出现裂缝，在上部墙体内力较大的过程中，下部支撑极容易屈服，进而出现薄弱层。为了保障整个工程设计的合理性、安全性，框支转换层设置必须在3层之上，剪力墙、框支柱抗震等级必须增强一级，除了特一级、密柱框架、核心筒结构不需提高。
目前，我国底部转换层在高层建筑转换层结构设计中已经广泛应用，但是仍然没有大地震考验；由于转换层上部结构不能贯通下部楼层，所以转换层通常为薄弱楼层，当框架剪力乘以1.15时，就可以增大系数。但是在这过程中，需要注意的是：楼层设计刚度满足设计要求时，该楼层仍然是薄弱层。对于转换层构件设计中，必须调整水平地震内力；对于8度的抗震设计，必须考虑地震作用影响，使用“动力时程”或者“反应谱”方法对其进行计算，或者将转换构件在重力荷载的标准下，让内力和增大系数的1.1相乘。另外，由于内力增大系数较高，对于处在第三层或者三层以上的转换层极为不利，同时内力幅度增大。针对这类特殊现象，高层建筑转换层作为受力极为复杂的，但是对抗震不利的结构，当防烈抗震度达到0.4g时，必须停止使用。在实际抗震设计中，根据高层建筑结构类型、防烈度、房屋高度以及构件类型，使用对应的抗震等级对其进行精细的计算，或者采用构造措施进行设计、处理。
3、转换层结构的控制轴压比设计
高层建筑中转换层还要注意轴压的比率，尽量控制这个比率，我们知道，转换层的支梁和支柱在内交角的位置，有一个突出的应力表现情况，由于深受水平负载以及垂直负载的双重影响，柱子的横截面，柱子的剪力，以及柱子的弯矩在相对条件下较小，所以轴压力的承受力主要受框支柱所支撑，转换层以上的墙体垂直负载和水平负载差不多都能借助板平面内的刚度传递给落地剪力墙，因此要严格控制框支柱的轴压比。例如，在一高层建筑实处，设计的方案是这样的：抗震设计时框支柱的轴压比小于0.6，砼的强度等级高于C20，但低于C30，采用螺旋箍围绕框支柱全高密度较小，箍筋直径要不足10，间距不足100rnm，这个设计方案，在真正实行的过程中限制了柱箍筋配箍率，减弱了转换层柱的抗剪能力。因此要切合实际的对高层建筑进行科学的检测，确保万无一失。
结束语
高层建筑体现一个城市建设的基本特色，承载着城市发展过程的信息。为此，高层建筑的发展也是塑造城市新特色的重要条件。然而如何将现代的高层建筑更更好的与城市建筑中的各个因素相应的结合起来，有效地把建筑风格融合到城市的环境中去设计，是每个建设者需要考虑的问题。
参考文献
关键词：高层建筑，梁式转换层，结构设计
中图分类号： TU97 文献标识码： A
1 前言
我国高层建筑发展从上世纪 70 年代中期开始加速，底部大空间结构的发展使得转换层结构朝着形式多样化、方法多样化、结构受力更有力的方向发展。转换层结构目前已经成为了现代高层建筑结构的发展趋势之一。结构转换层设计也使从小开间住宅到中等开间的写字间，再到大空间的商城的转变成为了可能。
2 梁式转换层结构形式
梁式转换层结构的主要原理就是利用下部的转换大梁来支托上部结构。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中，对转换梁的最小高度和宽度作如下规定：框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，不宜小于其上墙体截面厚度的2倍，且不易小于400mm，当梁上托柱时，尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时，转换梁高不小于其跨度的1/6，非抗震设计时，转换梁高不小于跨度的1/8。从这项设计规程中可知，采取这些限制主要是为了保证转换梁结构的整体刚度，增强结构的可靠性。
3 高层建筑结构转换层的特点
3.1 钢骨混凝土转换层
钢骨混凝土梁不但刚度好，承载力高，可大大减小截面尺寸，而且塑性、耐久性和抗震性能优于钢筋混凝土梁。另外，钢骨混凝土梁在施工阶段其自身的刚度好，定位准确，能够减少支模，加快施工速度。
2.2 预应力混凝土转换层的应用
采用预应力技术可以带来许多结构和施工上的优点，比如减小截面尺寸、控制裂缝和挠度，控制施工阶段的裂缝及减轻支撑负担等等。所以预应力混凝土结构非常适用于建造承重荷载的大跨度转换层，而且有自重轻，节省钢材和混凝土等优点。
4 转换层的结构形式及设计原则
4.1 转换层的主要结构形式
底部带转换层结构，转换层上部的部分竖向构件不能直接连续贯通落地，所以必须设置安全可靠的转换构件。根据现有的工程经验和研究结果，转换构件可以选择采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。鉴于转换厚板在地震区的使用经验较少，可以在非地震区和6度抗震设计时采用，对于大空间地下室，由于周围有约束作用，地震反应小于地面以上的框支结构，故7. 8度抗震设计时的地下室可采用厚板转换层。针对梁式转换层结构较为普遍采用。
4.2 转换层设计原则
4.2.1转换层的结构平面布局
工程底部为框架的剪力墙结构体型简单、规则，上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上，东西向完全对称，南北向质量中心与刚度中心偏差不超过2m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置应分散、均匀，而且尽量沿周边布置，从而增强抗扭效果。研究得出，底部转换层位置越高，转换层上下刚度突变越大，内力传递途径的突变就越加剧，另外，转换层位置越高，落地剪力墙或简体就容易出现受弯裂缝，致使框支柱的内力增大，而转换层上部附近的墙体容易被破坏。总之，转换层位置越高对抗震就越不利。
4.2.2 转换层的竖向布置
高层建筑转换结构可根据其建筑功能和结构传力的需要，沿高层建筑高度方向一处或多处灵活布置，也以根据建筑功能的要求，在楼层局部布置转换层，而且自身的这个空间既可以作为正常使用楼层，也可以作为技术设备层，但必须保证转换层能有足够的刚度，以防止沿竖向刚度过于悬殊。对大底盘多塔楼的商住建筑，塔楼的转换层宜设置在裙房的屋面层，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，从而避免中间出现刚度特别小的楼层， 减小震害。对部分框支剪力墙高层建筑结构，其转换层的位置，7度区不宜超过第5 层，8 度区不宜超过第3层。转换层位置超过上述规定时， 应作专门研究并采取有效措施。
4.2.3 转换层的抗震设计
为保证转换层设计的安全性，规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在 3 层以上时，其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级应按照高规规定提高一级采用，提高其抗震构造措施，而对于底部带转换层的框架，其核心简结构和为密柱框架的简中简结构的抗震等级没必要提高。对转换层的转换构件水平地震作用的计算内力需调整增大，8 度抗震设计时，还应考虑竖向地震作用的影响。
5 梁式转换层结构的设计与构造
由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙，其传力途径多次转换，受力复杂。框支主梁除了要承受其上部剪力墙的作用外，还要承受梁传给的剪力，扭矩和弯矩，框支主梁容易受到剪破坏。对于有抗震设防要求的建筑，为了改善结构的受力性能，提高其抗震能力，在进行结构平面布置时，应该将一部分剪力墙落地，并贯通至基础，做成落地剪力墙与框支墙与剪力墙协同工作的受力体系。
5.1 转换梁的设计与构造要求
转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定，以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞，如果需要开洞，洞口应该位于梁中和轴附近。洞口上下弦杆一定要采取加强措施，箍筋要加密，从而来增强其抗剪能力。上下弦杆箍筋计算时应该用剪力设计值乘以放大系数1.2。当洞口内力较大时，可以采用型钢构件来加强。
转换梁的混凝土强度等级不应低于C30。转换梁上下主筋的最小配筋率非抗震设计时为0.3%，转换梁中主筋不宜有接头，转换梁上部主筋至少应有50%沿梁全长贯通，下部主筋应全部贯通伸入柱内。
5.2 框支柱的设计与构造要求
框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下的框支柱内力需要调整。在抗震设计时， 框支柱的柱顶弯矩应该乘以放大系数，并按放大后的弯矩设计值进行配筋，每一层每一根柱承受的剪力之和应该取基底剪力的20%；当框支层为3层或3层以上时，每层框支柱承受剪力之和应该取基底剪力的30%；框支柱剪力调整后，还应相应的调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力和弯矩，框支柱轴力可以不予以调整。
框支柱全部纵向钢筋的配筋率，抗震等级一级时不宜小于1.2%，二级时不宜小于1.0%，三级时不宜小于0.9%，四级及非抗震设计时不宜小于0.8%。纵向钢筋间距抗震设计时不应大于200mm，且不小于80mm，全部纵向钢筋配筋率不宜大于4% 。
5.3 转换梁的截面设计方法
目前国内结构设计工作普遍采用的转换梁截面设计方法主要是应力截面设计方法。对转换梁进行有限元分析得到的结果是应力及其分布规律，为了能够直接应用转换梁有限元法分析后的应力大小及其分布规律进行截面的配筋计算，假定不考虑混凝土的抗拉作用，所有拉力由钢筋承担钢筋达到其屈服强度设计值。受压区混凝土的强度达到轴心抗压强度设计值。
5.4 托墙形式转换梁截面设计
当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时，转换梁与上部墙体共同工作，其受力特征与破坏形态表现为深梁，这时转换梁截面设计方法应该采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法，并且计算出的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。因为这时转换梁跨中较大范围内的内力比较大，所以底部纵向钢筋不宜截断和弯起，应该全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时，转换梁基本上可以按照普通梁的截面设计方法进行配筋计算，纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。
6 结语
通过高层建筑转换层结构设计中，梁式转换层是整体结构设计中的难点和重点，更是不同形式结构体系转换的关键点，因此，在设计中要较为严格的控制刚度等因素，结合结构布置正确选择建筑抗震类别，在可能的情况下做出较优的技术方案才能实现经济、安全、实用的综合目标。
参考文献：
关键词：高层建筑结构转换 搭接柱 有限元分析
中图分类号： TU3 文献标识码： A 文章编号：
由于建筑功能不同的要求，部分竖向构件不直接贯通落地而通过刚度较大的转换构件连接构成的高层建筑结构，称为带转换层高层建筑结构。
带转换层的高层建筑是目前又一获得较多采用的一种高层建筑结构。带转换层的高层建筑结构主要可归纳为两大类：一类是其主体结构由上部剪力墙结构与下部筒体框架结构或框架剪力墙结构通过结构转换层组成；另一类是其主体结构由上部小柱网框架、筒体、剪力墙结构与下部大柱网框架、筒体、剪力墙结构通过结构转换层组成。其它各类带转换层的高层结构可以是这两类带转换层高层结构的比例、部位、转换次数的变化、组合。
结构转换层种类主要可以分为两类：一类是梁式转换，它包括实体梁、箱型梁、桁架等；一类是板式转换，它一般是由一块整体整浇筑的厚平板组成。
梁式转换层结构，受力、传力比较直接明确，且结构转换层还可提供一定的建筑、设备利用空间，是目前得到最广泛应用的转换结构。在此讲一下转换梁与托墙梁的区别。转换梁，例如底层作为商场，上层住宅的底框上剪力墙结构，在剪力墙和底层框架结构连接处要设转换构件，转换梁就是其中一种常用的方式；拖墙梁，在工程结构设计中，有的时候，如转换层的的设计中，需要在转换大梁上面托剪力墙，以满足下面楼层大空间的功能需要，该梁就称为托墙梁。 需要指出的是，托墙梁特指直接与剪力墙墙柱部分直接相接、共同工作的转换梁部分。例如：转换梁上托开门洞或窗洞的剪力墙，对洞口下的梁段，不认为是托墙梁。
板式转换结构，受力、传力比较复杂，不够明确；一般只有在上下部结构明显不协调，无法采用梁式转换结构时才采用。此时厚板内应力十分复杂，有些区域应力极小，不经济，厚板所占空间，建筑、设备无法利用。板式转换结构的板厚，理论上应由其刚度、剪切、冲切等条件来确定，使用工程经验数据是，上部大开间剪力墙结构，跨度在8～10m的转换板，板厚约为其上部结构楼层数x（0.08～0.1）m。
搭接柱是一种合理有效的转换结构，尤其适用以结构高位转换具有十分优良的抗震性能。搭接柱比较顺利地实现地震作用下转换层上、下层侧向刚度平稳过渡，从而避免了结构抗侧刚度沿竖向突变引起的抗震不利影响。搭接柱转换结构在竖向荷载作用下的安全度和可靠度主要取决于与搭接柱相连接楼盖梁板的承载能力和轴向刚度控制。根据建筑结构的重要性，对高烈度区，为了搭接柱转换构件的承载力和延性控制，除了要满足小震作用下极限承载力要求，还应按中震或大震弹性计算分析。
工程实例梁托墙柱（搭接柱）交接处节点有限元分析
1.分析目的
本工程的梁托墙柱交接处节点的应力情况在整体模型不能直接反映出来，因此有必要对节点进行进一步的有限元分析，保证节点在各荷载工况下的强度及刚度，并具备足够的延性。
2. 分析模型介绍
利用ABAQUS软件进行有限元分析，ABAQUS三维实体模型如下图一:
图一三维实体模型
1）. 采用软件中的实体单元来模拟模型中的梁、柱，剪力墙采用壳单元来模拟。
2）. 梁、柱、墙采用8节点线性减缩积分单元进行有限元网格离散。
3）. 梁的截面尺寸：700mm*700mm，跨度为14.15 m；柱截面尺寸：900mm*900mm，高度为4m；墙的截面尺寸：650mm、长度2.1m；层高4m。混凝土标号：梁C35，墙柱C40。
3. 节点安全性判别准则
1）在大震作用下，各搭接构件及节点的应力满足设计要求。
2）在设计荷载作用下，混凝土的塑性应变应小于0.0033，保证混凝土不被压碎。
3）在设计荷载作用下，构件满足受弯构件的挠度限值L/200=70mm
4. 荷载的施加
取出在竖向荷载代表值+大震荷载作用下上柱和横梁的内力，施加于模型。
5. 边界条件
由于按上述荷载的施加已经反映了整体模型之间各部分刚度的分布引起的力的分布，指定梁、柱、墙自动耦合，即计算中变形协调，故分析模型中只要把柱底约束就可以完全模拟节点的实际受力情况。
图二边界条件及载荷的施加
6. 计算结果及分析
（1）图三给出的是节点在正向大震作用下的von Mises应力云图，图中显示在受压区为主的区域混凝土的最大应力为1.384N/mm2, 小于混凝土的抗压强度fck=23.4N/mm2及抗拉强度ftk=0.1fck=2.34N/mm2，满足节点的设计要求；
搭接块(剪力墙)作为关键的传力构件，其在大震作用下的应力均小于材料强度的标准值，在大震作用下其水平地震剪力标准值为2380KN, 竖向地震剪力标准值为327KN,各种荷载工况下的组合地震剪力为4886KN，均小于其抗剪承载力fv=0.18fckbh0=6584.8KN，所以搭接块满足抗剪承载力的设计要求；
搭接柱的应力较大区域主要集中在转换梁、搭接块（剪力墙）以及柱的交接处，此处在设计时应予以特别加强。
图三 单元的组合应力云图
（2）图四给出的是节点在正向大震作用下的von Mises应变云图，从图中可以看出节点的应变值均小于混凝土的极限塑性应变0.0033，可见混凝土没有压碎，也满足节点的设计要求。
图四 单元的应变云图
图五 单元的位移等值线云图
（3）变形分析 图五中显示，梁单元的最大位移为单元的最大位移为8.7x10-4m小于规范要求的受弯构件的挠度限值L/200=70mm，满足设计要求。
通过上述分析可以看出节点满足在大震下的塑性变形要求，具有良好的延性。
参考文献：
JGJ3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程
【关键词】高层建筑；结构设计；设计要点；对策
1高层建筑结构设计的特点分析
（1）水平力是设计的决定性因素。在低层或者多层的建筑结构设计中，常常用重力为代表的竖向荷载去控制建筑物的结构。然而，在高层建筑中，虽然竖向荷载能起到一定的控制作用，但是水平荷载在其中却起着决定性的作用，因而不能忽视。使得水平荷载比竖向荷载更起决定性作用的主要原因在于，高层建筑物的自身重量和使用荷载在竖向构件中能够引起的轴力和弯矩的数值，仅仅与建筑物的高度一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及在竖向构件中引起的轴力，与建筑高度两次方成正比。
（2）侧移是设计的重要控制指标。在高层建筑结构设计中，结构侧移是高楼结构设计中的重要控制因素，这一点与低层建筑不一样。当楼房的高度不断增加的时候，水平荷载下的结构侧移变形会逐渐拉大，这就给高层建筑的稳定性造成了一定的影响。因此，在设计高层建筑结构的时候，应该将水平荷载作用下的侧移控制在一个限度之内。
（3）抗震设计要求较高。在高层建筑结构设计中，对于抗震设计的要求显得更高。一般来说，除了要求抗震设防的高层建筑有普通的竖向荷载、风荷载以外，还应该促进结构设计具有良好的抗震性能，达到小震不坏，大震不倒的目的。
（4）轴向变形需加以重视。在高层建筑中，竖向荷载数值变大的时候，会在柱内产生较大的轴向变形，使得连续梁弯矩发生变化，让连续梁之间支座处的负弯矩值变小，还会对预制构件的下料长度造成影响。因此，在进行高层建筑结构设计的时候，要对轴向变形的数据进行仔细计算，对下料长度进行有效的调整，防止高层建筑的轴向变形数据不断拉大。
2 高层建筑结构设计的原则
高层建筑结构的设计是一个复杂繁琐的内容，其中需要注意的内容涉及也十分广泛，根据多年的工作经验总结，主要集中在以下几个方面：
2.1结构方案的选择
合理的结构设计方案对于工程来讲是十分关键的，好的设计方案在满足结构形式和体系的基础上，还要充分考虑造价成本，把经济适用发挥到最大程度。结构体系的最基本的原则是受力明确、传力简单，结构方案在满足使用、安全要求的基础上，尽量的简洁。最终结构方案的确定，需要对地理条件、工程设计需求、材料的选择和施工条件等进行全面的考量和整合，并且和建筑水、暖、电各个分项相互协调，综合各方面因素进行最后的确定。
2.2计算简图的选择
计算简图是进行高层建筑结构设计的基础，是所有计算数据的出处和根源所在。关系到各环节的建筑尺寸和误差。如果不能选择合理的计算简图，对于结构安全就会埋下隐患。因此，高层建筑结构设计的安全保障前提，就是合理计算简图的选择。同时，在选择了计算简图之后，还应该采用相应的构造方法保证其安全性。在结构的实际施工中，结构节点不单单是钢节点或者铰接点，要使得计算简图的误差在规定的允许范围之内。
2.3 计算结果要进行准确的分析
科技的发展也推动建筑领域不断的进步，计算机作为现在科技发展的集中产物，自然在建筑结构设计中也得到了广泛的应用。经过几年的发展，市场上的计算机软件种类和数量都大大提升，但问题也随之涌现出来，很多时候，统一种类的计算数据在不用软件中处理产生的结果并不一致。这就对计算数据的准确程度提出了严苛的校对要求，也对结构设计人员的能力提出了更高水平的要求。在全面了解软件的使用范围和条件的基础上，选择最为合理准确的软件也成为设计人员必须完成的课题。与此同时，建筑结构受到各种不可掌控的实际情况制约，与计算机得出的理想结果不能达到完全的吻合，因此在计算机辅助设计的同时，设计人员的主导能力还是最为关键的。
3高层建筑结构设计中关键要点分析
（1）扭转问题设计。要求高层建筑的结构设计必须三心尽可能汇于一点，即建筑结构的刚度中心、几何形心、结构重心三心合一。倘若在设计中未很好地做到三心汇聚一点，建筑易发生扭转问题，并在水平力作用下造成高层建筑结构的毁坏。
（2）抗风结构设计。高层建筑由于其具有楼层多，高度高的特点，因此相比较其他建筑，在建筑物表面更易改变风的流动性和空气的动力效应。在楼层柔软部分风和空气会产生动力形式和静力形式，并由此产生的震动，会对楼层的墙体、装饰结构以及支撑结构产生破坏，危害建筑的稳定性，所以在进行高层结构设计的过程中，应该进行抗风结构的设计，杜绝建筑物在自然因素的影响下留下隐患。
4高层建筑结构设计问题的有效对策
4.1合理设计平面布局
高层建筑结构设计过程中，扭转问题出现的原因是由于三心未合一导致的建筑物质量分布不均匀。所以在设计过程中，相关设计人员对高层建筑应当采用相对规则的图形，例如正方形、矩形、圆形、正多边形等较为简单、分布均衡的平面形式。尽量不采用L形、T形、十字形等复杂平面形式。在环境要求或结构要求特殊情况下，应当根据相应规范进行设计，避免建筑结构突出部分过大，同时尽量保证结构的对称性。
4.2优化抗风结构设计方案
针对高层建筑结构抗风结构存在的难点和问题进行优化。一是基础优化。要保证高层建筑结构的抗风性良好，首先要保证高层结构的基础牢固。二是增加高层建筑耗能结构设计。在高层建筑结构设计过程中，对相应非承重构件利用耗能构件如楼板、剪力墙等来抵消风能对建筑的影响。三是减小水平荷载和风力叠加对高层建筑的影响。四是增大结构承载力和抗风力。根据相关数据进行高层建筑结构承载力验算和抗风力验算，在此基础上制定一个放大系数，进一步保证高层结构的抗风性能。
4.3优化抗震结构设计方案
当今高层建筑结构的抗震设计存在很多问题和难点，结合相关设计经验总结了集中抗震结构的优化方案。一是合理布置抗侧力构件。二是增加地基抗震能力。三是设计高性能剪力墙。高性能剪力墙的设计能够有效地提高剪力墙在地震过程中吸收建筑内力的能力，可以适当增加墙体和楼板的刚度来控制建筑位移，达到抗震目的。四是进行高层结构构件的简化和一体化。通过对扶壁、筒口、筒脚的简单化设置，达到相应建筑物的对称。
4.4加强消防结构设计
当下很多大型火灾、恐怖袭击等恶劣事件已经让高层建筑的消防结构设计面临必须改善和加强的地步，但是消防设计应该从消防结构设计和使用期间消防规范来共同执行。在高层建筑消防结构设计过程中，应该加强对防火结构间的距离控制，在符合当地的地形条件基础上，高层结构在防火结构间距离上可适当加大处理。在材料使用上，可以尽量减少易燃材料的使用，同时增加耐火材料的运用来达到防火目的。另外，良好的疏散系统是保证火灾发生之后减少人员损伤的重要保证。高层建筑的疏散系统呈垂直状态，容易导致疏散效率不高的问题出现。在消防结构设计时，可以通过设置双通道疏散，增设防烟区、耐火区、避难层等设施来增加消防能力。同时，高层结构可以通过设置相应的隔离结构来有效地控制火势蔓延，增强建筑消防安全能力。
参考文献：
[1]柳奕成.高层建筑混凝土结构设计[J].江西建材，2014（04）：20-21.
【关键词】高层建筑；结构设计；问题；研究
随着我国经济的飞速发展与商业竞争的激烈化，促使了高层建筑的出现和发展。一些新兴结构设计方案以迅猛的速度出现在城市建设中。这样使高层建筑的规模也随之发展扩大起来；高层建筑的结构体系也变得越来越多样化，其建筑类型与功能也越来越复杂。而高层建筑结构工程设计工作的重点和难点是高层建筑基础结构设计。目前，面对这样的形势，我们将高层建筑的基础结构设计放在首要位置，并对此作进一步地分析和研究。
1 高层建筑基础结构设计的原则
1.1 对于高层建筑基础结构设计来说，要选择一些能够符合它设计的计算简图。高层建筑的结构计算式必须在正确的计算简图基础上进行；造成结构安全的事故的原因，追根究底是由于选用的计算简图不当。因此，保证结构安全的重要条件是选择适当的计算简图。相应的构造措施是对计算简图的保证。而高层建筑实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点或刚结点，设计的误差应在计算简图的误差范围内。
1.2 高层建筑基础结构设计要选择合适的基础方案。对基础设计来说，要按照工程地质条件进行设计，对施工条件以及相邻建筑物影响等多种因素进行综合分析结合上部结构类型与荷载分布，从而选择出既经济又合理的基础方案。在设计中，要使地基的潜力能够最大限度地发挥出来，必要时对地基变形进行验算。对于基础设计来说，必须有详尽的地质勘察报告。而参考临近建筑资料与现场勘察是对一些缺少地质报告的建筑来说的。一般情况下，两种不同的类型的基础不适合在同一结构单元中使用。
1.3 高层建筑基础结构设计要选择合理的结构方案。一个合理的设计必须要选择一个经济合理的结构方案，但也要选择一个切实可行的结构体系和结构形式。对于结构体系来说，要传力简捷，受力明确。不同的结构体系不能混用在同一个结构单元中；对于地震区来说，应该要求竖向规则与力求平面进行设计。所以，要对工程的设计要求、地理环境以及施工条件等情况进行综合的分析，并与建筑、电、水、暖等专业充分协商，这样才能在此基础上进行更好地结构选型，使结构的方案得以确定，如果有多余的时间可以对多个方案进行比较，选择最好地结构类型。
1.4 高层建筑基础结构设计必须采用相应的构造措施。而“强剪弱弯、强压若拉原则”，结构设计要牢牢地记住。结构设计要对构件的延性性能要注意，对结构设计的薄弱部位要加强，对钢筋的锚固长度要注意。特别是对温度应力的影响力要进行考虑，这是对钢筋的执行段锚固长度来说的。
2 高层建筑基础结构设计的特点
高层建筑基础结构与低层以及多层建筑的设计相比，其专业性更强。一些建筑的平面布置、楼层数目、施工技术要求以及投资的多少等会受不同结构体系的选择而影响。以下对高层建筑基础结构设计的特点展开说明。
2.1 水平荷载将成为高层建筑基础结构的决定因素。在竖向构件中，水平荷载对结构产生的倾覆力矩所引起的轴力，与楼房高度的两次方成正比。而高层建筑楼面使用荷载与楼房自重在竖向构件中所引起的弯矩和轴力的数值与建筑高度的一次方成正比，高层建筑基础结构的竖向荷载大体上是定值，这是针对某一定高度楼房来说的。而高层建筑基础结构的水平荷载却不是定值的，它是随结构动力特性的不同而发生大幅度的变化。
2.2 高层建筑基础结构的重要设计指标是结构延性。而高层建筑与低层建筑相比较，其在地震作用下的变形会更大一些。为了使高层建筑避免倒塌，它应具有较强的变形能力。在高层建筑构造设计上，要特别地采取一定的措施，从而能够保证其结构，并使它具有足够的延性。
2.3 对高层建筑结构的轴向形变，不容忽视。通常情况下，对低层建筑结构的分析，只是考虑弯矩项，其原因是轴力项影响太小。对于剪切项来说，一般情况下都是不考虑的。而对于高层建筑结构的情况就不同了。它的层数多以及高度大，导致轴力值变得很大。另外，它沿高度积累的轴向变形非常地明显；这样地轴向变形将给高层建筑结构分布与内力数值造成很大地变化。在高层建筑结构分析中，要对轴向变形的影响应当进行考虑。但是，在结构完成之后，结构所受的竖向荷载并不是一次施加的。在施工过程中，绝大部分的结构自重都是由占竖向荷载逐层施加的，而轴向压缩变形已在施工过程中分阶段的完成。因此，在施工过程中，对轴向变形的分层施加竖向荷载这一因素的考虑，不能按一次简单的加载考虑，不然就会使一些不合理的计算结果的出现。比如说，在竖向荷载作用下，筒体的上层框架柱与邻近剪力墙出现了一些拉力等。另外，由于楼层逐渐地增加，将使结构的侧向变形随着水平荷载的作用下迅速地增大起来。
2.4 侧移成为高层建筑基础结构的控制指标。高度的增加，使建筑结构的侧移迅
速地增大起来。导致高层建筑基础结构的偏心加剧，其原因是侧向位移增大而产生的；造成房屋侧塌，是由于产生的附加内力值超过了一定地数值。所以，高层建筑结构设计中最主要的因素是结构侧移。
3 对高层建筑基础结构设计的相关问题进行分析和研究
3.1 高层建筑基础结构设计的嵌固端设置问题。由于高层建筑一般都带有人防和地下室，所以嵌固端一般设置在人防顶板或地下室顶板等位置。在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了如结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调、嵌固端上下层抗震等级的一致性以及嵌固端楼板的设计等由嵌固端的设置而带来的一系列需要注意的问题。如果其中任何一方面被忽略，将会对后期设计工作造成严重的影响。
3.2 高层建筑基础结构设计的短肢剪力墙的设置问题。在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙。而在高层建筑中对短肢剪力墙的应用增加了很多的限制。所以，在高层建筑基础结构设计中，工程师要尽可能的少采用或者不采用短肢剪力墙，以免会给后期的设计工作带来不少的麻烦。
4 结论
总之，高层建筑基础结构设计是一个复杂而又长期循环往复的过程，只要结构设计工程师遇到具体问题具体分析。在设计过程中，不仅应严格执行新规范中相应的构造要求，还要从当今经济现状和发展趋势出发，并结合实际情况，对结构进行合理分析，并对所制定的多种方案进行比较分析，只有这样才能从根本上消除了设计的质量问题，这样才能促使今后高层建筑快速地发展。
参考文献：
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关键词：高层建筑；结构设计；特点；注意问题Abstract:In this paper, from the analysis of the design features of the high-rise buildings, high-rise building structure design theory, analysis should pay attention to the structural design of tall buildings, and expounds the application of seismic analysis and design of high-rise building.
Key words: High-rise building; structure design; characteristics; problems
中图分类号：TU2 文献标识码：A文章编号:
引言：建筑工程质量直接关系到人民生命和财产的安全，建筑质量主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。建筑类型与功能越来越复杂，高层建筑的数量口渐增多，高层建筑的结构体系也是越来越多样化，高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。
1. 高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点：
1.1 水平力是设计主要因素
任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，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，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
1.2 侧移成为控制指标
与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载
下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件
1.3 抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。
1.4 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，会得出偏于不安垒的结果。
1.5 结构延性是重要设计指标
相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
2. 高层建筑结构设计中应注意的问题
2.1 高层建筑结构的基础设计
在对高层建筑结构进行设计的过程中，首先应研究建筑所处的地基基础对建筑抗震能力的应力影响，再做出适当的选择，这也是高层建筑结构设计的重要内容。基础作为高层建筑的根基，也是建筑中最重要的组成部分，若一座建筑没有坚实的地基为保障，那么再好的上
部结构也仅能是一个空架子，甚至会造成上部结构的倾斜或破坏，影响建筑安全度。一般高层建筑基础类型的选择较复杂，甚至比上部结构的选型更难，由于高层建筑地基的影响因素诸多，因此要慎重选择。
2.2 剪力墙的数量及位置
在高层建筑结构中，除了在两端布置剪力墙筒外，在结构纵向中沿轴线还应再设计两片剪力墙结构，以提高纵向的刚度、并调整刚度中心位置，尽量使其与质量中心重合，并根据底层结构的截面面积及楼面面积比为5% 的比例决定剪力墙的界面厚度及柱截面，通过进一步设计对截面进行调整，以保证其结构分析的结果位移与周期均保持在合理范围之内。
2.3 高层建筑结构设计的计算软件选择
目前应用于高层建筑结构设计的软件诸多，但是每一款软件在实际计算模型过程中存在一定差异，就会造成最终计算结果略有不同，因此在对工程的整体结构进行计算及分析时，应根据不同高层建筑的结构类型及各种计算机软件模型的特点来合理选择，并对于不同软件
对同一建筑计算结构差异较大的数据中，科学判断其合理性，最终选定一个数据作为参考，这也是结构设计工程师的必备本领。否则，若选择了不合适的软件进行计算，不仅浪费了时间与精力，还会给高层建筑的结构带来不安全隐患。
3. 抗震分析与设计在高层建筑的应用
在罕遇地震作用下，抗震结构都会部分进入塑性状态。为了满足大震作用下结构的功能要求，有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。当前国内外抗震设计的发展趋势，是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计，结构弹塑性分析成为
抗震设计的必要的组成部分。我国现行抗震规范（GB50011-2001）要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下（小震），按反应谱理论计算地震作用，用弹性方法计算内力及位移。对于重要建筑或有特殊要求时，要用时程分析法补充计算，并进行罕遇地震作用下（大震）的变形验算。
在我国高层建筑的抗震分析与设计中常见的问题有以下几种：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，随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身
超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。其次是材料选用和结构体系的问题，在高层建筑中，我国150m 以上的建筑，采用的三种主要结构体系（框－筒、筒中筒和框架－支撑），这些也是其他国家高层建筑采用的主要
体系。但国外特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。根据现在我国建筑钢材的类__型、品种和钢结构的加工制造能力，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。第三是轴压比与短柱问题，在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。
4. 高层建筑结构设计的发展展望
4.1概念设计将发挥越来越大的作用。概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造的问题，以达到合理抗震设计的目的。概念设计是根据抗震设计的复杂性、难以精确计算而提出来的一种从宏观上实现合理抗震，避免不必要的繁琐计算，同时为抗震设计创造有利条件，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况的设计方法。
4.2 采用先进的计算理论。空间受力分析，非弹性变形分析，塑性内力分析，由加载到破坏的全过程受力分析，时程分析，最优化设计，方案优化等先进科学的设计方法、设计理论将得到越来越多的应用。
结语:
结构设计是一项集结构分析，数学优化方法以及计算机技术于一体的综合性技术工作，是一项对国家建设有重大意义的工作，同时，亦是一门实用性很强的工作。本文就高层建筑的结构设计的各个方面进行分析，一起有助于提高结构工程师在建筑空间中的设计能力，特
别是在处理高层建筑方面的问题上。
参考文献：
关键词：高层建筑；结构设计；设计特点原则措施
Abstract: this article is the author of in recent years work experience summarized briefly discusses the modern various high building structure design of the characteristics and principles, and briefly expounded the high-rise building structure analysis and design method, and finally to earthquake analysis and design of high-rise building in the application are discussed. So as to further perfect the high-rise building structure design, and promote the development of the high-rise building.
Keywords: high building; Structure design; Design features principle measures
中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：
1高层建筑结构设计特点
现代的多层建筑和高层建筑虽然有相同之处，但高层建筑在结构设计方面的要求更高，由于高层建筑和高度比加大，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。其主要特点有：
1.1水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。
1.2位移成为控制指标
高层建筑尤其是超高层建筑,顶点位移限值决定的不仅是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,可予放松。
1.3轴向变形在高层建筑中也不可忽视
在高层建筑中，由于竖向荷载在数值在不断加大，则会在柱中引起轴向变形，这在预制构件的下料时就要根据轴向变形重新计算值对下料长度进行调整，以免得也偏于不安全的结果。
1.4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再在抗震的设防方面下功夫，提高高层建筑的抗震性能。
1.5结构延性是重要设计指标
高层建筑结构相对于低层或多层来说，它的结构抗震性能更弱一些，在地震的作用下会比低层或多层变形更大一些，所以在设计结构时，承载力和刚度宜自下而上逐渐减小,变化均匀,连续,不要变。当出现了竖向不规则结构时,我们应考虑多种因素的精确分析方法,最好进行弹塑性时程分析,合理确定软弱楼层的塑性集中变形,采取增大楼层结构延性等措施,提高其变形能力。同时,高层建筑的抗水平力构件应沿房屋周边布置,以便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。
2高层建筑结构设计的原则
2.1选用适当的计算简图：结构计算式在计算简图的基础上进行的，计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生，所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点，但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。
2.2选择合适的基础方案：基础设计应根据工程地质条件，上部结构类型与载荷分布，相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析，选择经济合理的基础方案，设计时宜最大限度地发挥地基的潜力，必要时应进行地基变形验算。
2.3合理选择构方案：一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案。结构体系应受力明确，传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。
2.4正确分析计算结果：根据所选取的结构体系,选用准确的结构模型和选取正确的结构设计软件通用的计算软件有SATWE、TAT、TBSA等，结构计算开始前,设计人员先要根据规范的具体规定和软件手册对参数意义的描述,以及根据工程的实际情况,对结构参数和特殊构件进行正确设置。但由于计算机软件功能的不完善，得出的结果往往会有很大差异，所以就需要设计人员的工作是选择最适宜的软件来计算，这样不但节省了时间，也避免了不安全隐患的发生。
2.5采取相应的构造措施：结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”，注意构件的延性性能；加强薄弱部位；注意钢筋的锚固长度，尤其是钢筋的执行段锚固长度；考虑温度应力的影响力。
3高层建筑结构分析与设计方法
高层建筑结构是由竖向抗侧力构件（框架、剪力墙、筒体等）通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。下面是常见的一些基本假定：弹性假定；小变形假定；刚性楼板假定；计算图形的假定。
对于框架－剪力墙体系来说，框架－剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。框架－剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类：等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。
4抗震分析与设计在高层建筑的应用在我国高层建筑的抗震分析与设计中常见的问题有以下几种：
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，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。第三是轴压比与短柱问题，在高层建筑结构中,轴压的截面与柱的钢筋要配套，增加结构的延展性。第四，结构工程师在抗震设计中，对薄弱部位应设计出很好的变形能力又不发生转移，采取牢固的抗震措施与抗震构造来保证结构的安全，有利的提高结构总体的抗震能力。
5结语
关键词：特点；设计方法；应用；策略
中图分类号: TU2文献标识码：A
1、引言
如今我国人口的继续增长，使得建筑物也越来越多，有许多城市的土地资源有限，这样导致土地价格越来越高，从而导致了建筑商的建筑成本也就越来越高。结构优化设计思想是当今国内外比较有价值的一种理论系统。运用该理论方法，实现人民对于居住环境和生活环境的改善，提高建筑产品的质量与品味，满足小康社会人们对新生活的需求，同时降低工程建筑的造价成本，实现建筑商利润最大化的目标，这具有适用、经济、实用的价值。
2、高层建筑结构设计特点
（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，是与楼房高度的平方成正比；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。
（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。
（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，影响结构安全，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。
（4）结构延性是重要设计指标
相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。
3、优化的结构设计方法
（1）建筑模型的优化结构设计方法
一项大的建筑工程，先设计建筑模型，那么建筑模型的优化是十分必要的。建筑工程的结构优化设计主要包括：基础结构方案的优化设计、围护结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。除此之外，还需要做选型、布置、受力分析、造价分析等内容的优化设计。所有这些设计，都按照一切从实际出发的原则来进行，根据工程的具体实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。在进行结构设计时，首先要满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样可以避免水平荷载与建筑物中太大的扭转作用力。在竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。
（2）建筑模型的优化结构设计的计算方案
完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。然而，结构设计的优化涉及到多个变量、多个约束条件，这是属于一个非线性的优化问题，在设定计算方案时，需要将有约束条件转变为无约束条件来进行计算。建筑工程设计中常用的方法有Powell算法、拉氏乘子法和符合型等方法。利用这些方法来计算建筑模型的优化结构设计方案。
4、优化的结构设计在实践中的应用
在设计好了优化的结构设计方案后，就可以将该理论方法应用于实践之中。结构设计的优化，是目前一个比较普遍的课题，要达到利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的，将结构设计优化方法应用于实践之中，这是我们建筑工程设计人员所追求的目标。结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计，旧房改造，抗震设计等设计的各分部环节，发挥着巨大的效益。在按照结构设计优化的方法及模型进行实践的过程中，要注意下面的三个方面的问题。
（1）参与结构设计优化的前期工作
因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资，而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与，建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性，但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响，某些方案可能会增加结构设计的难度，并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期，结构优化设计就能参与进来，那么我们就能针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，合理的设计方案，获得一个良好的开端。
（2）将概念设计和细部结构设计进行优化
概念设计应用于没有具体数值量化的情况，例如地震设防烈度，因为它的不确定性，计算式难免与现实有较大的差异，在进行设计的时候就要采用概念设计的方法，把数值作为辅助和参考的依据。设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法，达到最佳的效果。
（3）地基基础的结构设计优化
化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，应多进行比较以确定最合适的方案。
5、高层建筑结构设计优化策略
（1）抗风设计优化策略
高层建筑的抗风结构设计可以从四个方面入手：第一，是基础设计，既建筑物的根基设计，坚实的地基基础是高层建筑物抗风能力的有力保证，选用级配较高的砂石，保证回填材料的密实程度，防止水平作用力对结构产生倾覆性的威胁。第二，是根据能耗的原理，设计高层建筑物支撑、剪力墙、梁柱。楼板构件等，让其形成一个减震系统，减耗自然风能。第三，提高建筑物的承载力和刚度，也是高层建筑物抗风设计的重要因素，根据风荷载的多变性和复杂性的特点，笔者认为承载力和风荷载务必经过周密计算，并根据相关的规范设计要求，通过合理的结构设计提高建筑物的抗风能力。
（2）抗震结构设计优化策略
抗震是每个建筑物必须考虑的重点内容，尤其高层建筑物，抗震设计更加至关重要，其优化设计的内容如下：第一，提高建筑物结构设计的规则性，合理设置抗侧力构件的位置，以此形成承载力的合理性分布体系，垂直方向需要通过抗侧力构件刚度和强度来提高，满足其连续和均匀稳定性。第二，地基的抗震设计。地基沉降现象是地震时建筑物结构破坏的最直接原因，当地基发生沉降的时候，建筑物的结构会发生开裂等破坏，因此，地基施工的时候，必须结合地震对其的破坏特点，进行针对性设计。一方面，简化建筑物的建筑平面，减少阴角的平面布置，将外部形状和高度存在差异性的建筑物以栋为单位分割，通过施工设计安排，提高地基的刚度和强度，另一方面则是将桩埋置在一定的深度内，将群桩、上部结构重点控制在同一直线上。第三，剪力墙结构设计。剪力墙是重要的承重构件，剪力墙是用来提高承重结构构件的抗侧力的部分，满足承载力的延续性和耗能能力，有效的提高抗震承受能力。第四，消防结构设计的优化。高层建筑的消防结构设计目标定位于提高建筑物使用者生命及财产的安全性，防患于未然，提高建筑物的消防功能，对于消防结构设计的优化首先应该从优化防火间距出发，精确计算建筑物之间的距离，因地制宜设计提高消防装置的灵活性，让问题出现时能够为使用者逃生提供更多的机会。
6、结束语
随着城市经济水平的不段提高，以及人们对物质文化生活需求的不断提升，人们对于建筑物的关注不断从舒适角度出发，同时要从安全角度出发，考察设计者的设计理念，关注建筑物的使用性能。
参考文献
[1]肖峻.高层建筑结构分析与设计[J].中化建设，2008（12）
[2].赵西安.现代高层建筑结构设计[M].北京：科学出版社，2004
