時間：2023-07-07 17:25:13
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高層建筑的結構設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號：TU3 文獻標識碼： A
一． 前言
現代城市城市建設中，高層建筑已經逐步向造型新穎、構造復雜、功能多樣的方向發展，建筑功能也沿著房屋的高度方向發生了變化，很多商住兩用建筑，在布局上設置為旅館、住宅兩用功能，樓層中間還可以做為辦公用房，下部布置成商店、餐館或文化娛樂設施，這樣不同用途的樓層就需要采取不同形式的結構，從建筑功能上來看，上部結構就需要小開間的軸線布置，用較多的墻體來滿足旅館與住宅的功能要求，中部室內空間卻需要中等大小，這樣為了滿足功能需求，在柱網中布置一定數量的墻體，下部的室內空間大而靈活，柱網要求大，墻體少，滿足公用設施類的特殊功能要求，這些要求跟結構的合理布置正好相反。這種豎向構件的不連續性與轉換層結構體系的轉變，容易使轉換層附近的剛度與內力發生突變，本文對此種復雜高層的抗震設計的相關問題進行簡單闡述：
二． 轉換層的定義和功能
由于在高層建筑結構中，樓層受力下大上小，應該采取與此相適應的剛度要求，而逐漸減少上部墻體等的布置，輔以擴大柱網，這樣一來，建筑功能空間要求跟結構布置就正好相反，因此，為了適應建筑功能的變化，我們通常在設計中，在結構轉換的樓層設置一種水平轉換構件，即轉換層結構。高層商住樓中常用的一種結構體系是帶轉換層結構的多塔樓高層建筑，通過水平轉換結構跟下部豎向桿件相連接，這樣的高層建筑結構構成就稱為帶轉換層的高層建筑結構，它主要實現以下功能：
1這種設計可以獲得較大的內部自由空間，上下層結構類型轉換層將上部的剪力墻轉換為下部的框架，一般用于剪力墻和框架-剪力墻結構中。
2通過將建筑物的轉換層改變成為框支剪力墻結構的同時，在下部的柱網與上部的剪力墻軸線錯開，形成了一種在建筑物結構中上下柱網不對齊的布置。
3）通過建筑物的上下層結構柱網和軸線改變類達到轉換層上下的結構形式，這樣的轉換層可以使下部的結構柱距擴大，進而形成大的柱網。這種形式常用于一般外框筒的下層形成較大的出入口。
三. 結構轉換層類型分類
在高層建筑中的轉換層設計分為以下幾種類型：
（1）梁式轉換層，即建筑物的上部剪力墻設計在框支梁上，再由結構的框支柱支撐框支梁的受力體系，在需要縱橫向同時轉換的設計施工時，常常采用雙向梁布置，它的優點是傳力直接、明確，結構中傳力的途徑清楚，受力性能好，而且整體的構造簡單，施工方便，在設計時計算比較容易，是目前施工中應用實施最廣泛的轉換層結構形式。
（2）箱式轉換層，當建筑物的轉換梁截面過大時，一般情況設置一層樓板并不能夠滿足構造中平面內樓板的剛度要求無限大的假定條件。因此為了使理論假定和實際相符，設計中可以在建筑物中轉換梁梁頂跟梁底同時設置一層樓板，以此形成一個箱形梁，即稱為箱式轉換層。其優點在于，轉換梁的約束性比較強，剛度較大，整體構造的受力效果比較好，受外力時上下部傳力比較均勻，還可以將其利用作為設備層實用，其缺點是施工過程復雜、造價比較高。
此外，建筑物轉換層的形式還有厚板式轉換層構造和桁架式轉換層構造等，但大部分因為此構造方式受力復雜而且施工難度較大、并且經濟效益不高所以實際應用相對少。
四．新型轉換層結構特點
1 搭接柱式轉換結構
搭接柱式轉換結構是最近出現的一種新型的轉換結構體系。這種轉換結構在重力載荷作用下建筑物的安全度與可靠度，主要是取決于跟搭接塊相連的樓蓋梁板承載外力能力與軸向剛度的有效控制，如果樓蓋梁板的承載能力與軸向剛度能得到控制和滿足，重力載荷作用下的次內力與搭接柱變形就能夠受到控制，建筑物整個搭接柱式轉換結構就能夠正常工作，與之相連樓蓋梁板承載外力能力和軸向剛度的控制，通常是在結構重力載荷作用下能夠正常工作的一項關鍵技術。
2 貫通落地筒體-框架結構工作特性
搭接柱轉換構造基本能夠保證對框架柱直接落地的整體結構的振動特性和在地震作用下的工作狀態與貫通落地筒體-框架結構無異。建筑物的框架搭接柱轉換本質上是弱化了結構框架的抗側作用，進一步的強化了建筑物核心筒體的抗側作用，所以核心筒體結構是整體結構最主要的抗側力構件，能夠很好地保證整體機構抗震承載能力不致突變。
3. 其他新型轉換結構
（1）寬扁梁轉換結構的優越性
寬扁梁轉換層結構有利于降低建筑物轉換層高度并方便建筑設備的使用，跟建筑功能的結合比較普通；轉換梁結構相比有著非常好的優勢，它還有利于減緩建筑施工中高位轉換的剛度突變帶來的建筑物轉換層框支剪力、框支柱頂彎矩的突變增大及結構軸力突變而增大引起的應力集中，改善建筑物結構的抗震性能。
（2）斜撐轉換結構的優越性
這種結構重力載荷下的傳力路徑明確，它以構件受壓受拉的方式代替構件受剪承受重力載荷，使建筑物受力方式非常合理，斜撐轉換結構的建筑物轉換層與上下層的剛度比的變化幅度也相對很小，因此在水平地震力作用下，它能夠很好的避免結構層間剪力與構造構件內力發生突變，有利于整體結構抗震。
五．帶轉換層的高層建筑結構設計原則
高層建筑中轉換層的設計必須注意建筑物豎向剛度的突變，避免在地震作用時在結構轉換層上下形成薄弱環節，降低建筑物結構抗震性能，因此在轉換層結構設計中要遵循以下原則：
1 剛度比的設計，為了保證建筑物結構的豎向剛度不至于太大，有利結構的整體受力，防止設計時的結構沿豎向剛度的變化過于懸殊而形成受力薄弱層，結構的上下剛度比要≤2，盡量的接近1。
2. 減少需要轉換的豎向構件，提高抗震性能。
3. 轉換層結構豎向位置宜低不宜高，避免在轉換層附近的剛度、內力與傳力途徑等發生突變時形成受力薄弱層，對抗震非常不利。
4. 設計中要合理分配轉換層及其下部的構件中的內力，結構內梁高度一般情況應不小于梁的跨度的1/6,以保證轉換層的剛度，滿足轉換梁和剪力墻柱在受外力時的受力性能要求。
5. 控制建筑物框支剪力墻和落地剪力墻兩者的比例，在設計剪力墻需考慮抗震時，結構內橫向的落地剪力墻的數目與橫向墻的總數之比不能少于50%，在非抗震設計時不能少于30%。
6. 強化建筑物下部轉換層的結構剛度，并弱化構造轉換層主體上部的結構剛度，保證建筑物下部空間的整體結構能夠有足夠的剛度、延性、強度與足夠的抗震能力，使剛度的均勻分布，保證構造的剛度中心和質量中心盡可能的重合，避免由于設計不合理兩者偏心導致建筑物整體扭轉。
7. 帶轉換層結構的設計計算要求全面、準確，采用有限元方法對結構構造進行局部的補充計算。
結論
帶轉換層結構的高層建筑受力非常復雜，隨著結構的復雜化，在設計中應充分考慮傳力體系的變化，按照規范要求，結合現場實際條件進行全面分析和優化設計，把建筑物的諸多因素考慮進去，在嚴格控制建筑物樓層等效剛度比以及樓層側向剛度比的前提下，設計合理有效的結構構造措施，是有效解決復雜平面及建筑物體型轉換的一種行之有效的方法。
參考文獻：
[1]JGJ3-2002，高層建筑混凝土結構技術規程[S]
【關鍵詞】高層建筑；混凝土結構設計；要點；特點；注意事項
城市化進程的加快，使得高層建筑已成為城市建設的重要組成部分。混凝土結構作為現代化城市發展的一種客觀成果，在建筑業發展過程中起著重要的作用。以下就高層建筑混凝土結構設計進行探討分析。
一.高層建筑混凝土結構設計要點
1、結構選型。建筑結構選型時需要考慮三方面的問題：結構規則性問題、結構超高問題以及嵌固端設置問題。高層建筑的結構規范新舊版本有著很大的不同，在新規范中，對于結構的限制條件也有所增加。并且，新規范明文規定建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。因此，結構工程師需要在執行新規范時多注意不同之處，避免施工設計時處于被動狀態。建筑結構的總高度在抗震規范以及高度規范當中都有著嚴格的限制，新規范中對于超高問題有了新的規定，增加了除了a級高度建筑以外的b級高度建筑。所以在進行結構選型時需要注意控制超高問題。高層建筑往往帶有地下室，因此結構設計工程師需要對嵌固端設置進行重視。
2、概念設計.為了保證高層建筑結構具有良好的抗震能力，需要設計人員在設計時采用結構概念設計。這種設計方式對建筑師以及結構設計師有很高的要求，必需嚴格地遵守結構概念設計的規范規程以及各項規定，設計過程中需要對建筑結構進行全面的分析，不能僅僅依靠計算來進行設計。在進行結構體系設計時，需要對結構選型以及平面布置的規律提高重視程度，選用具有較好的抗震能力以及抗風性能，并且經濟性較高的結構類型，并要對結構進行計算簡圖的設計，保證結構的地震力有合理的傳遞，并保證在兩個主軸方向有相近的動力特性。另外，概念設計可以保證高層建筑受到中等級地震后可以通過修復繼續使用，而在遇到高等級地震時可以保證不倒。為保證“中震可修，大震不倒”的目標，需要專家對設計提出具體指標，對建筑的穩定性以及彈性進行完善的設計。
二、高層建筑混凝土結構設計的特點
1、結構應具有良好的延性。相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。建筑結構的耐震主要取決于結構的承載力和變形能力兩個因素。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免高層建筑在大震下倒塌，必須在滿足必要強度的前提下，通過優良的概念設計和合理的構造措施，來提高整個結構、特別是薄弱層（部位）的變形能力，來保證結構具有足夠的延性。因此，在結構設計中應綜合考慮這些因素，合理設計，使結構具有足夠的強度、適宜的剛度、良好的延性。
2、側向力的把握。在建筑結構、側向力已成為結構形變，同時內部結構發生變化的主要影響因素，如無論是民用建筑還是在高層建筑，所有在自重、雪活荷載和負荷、負荷力，再加上風、地震和力水平影響都會作用在結構上，水平荷載內力和位移逐漸增加，因此水平荷載和地震力是主要的控制因素。
3、建筑結構的剛度適宜性。隨著建筑的高度的不斷增長、側向位移較大的高層建筑越來越多。因此，在高層建筑設計中，不但結構強度的要求非常重要，也不能忽視結構的適用性，確保了結構的合理振動頻率、控制水平層位移。
三、高層建筑混凝土結構設計注意事項
高層建筑設計從體系選擇、平面布置、豎向布置、抗震概念設計無一不體現設計師的水平，下面敘述幾個需注意的問題。
1、結構體系選擇。結構體系的選擇，應從建筑、結構、施工技術條件、建材、經濟等各專業綜合考慮。結構的規則性問題。規范在這方面有相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此，結構工程師在遵循規范規定上必須格外注意，避免后期施工圖設計階段工作的被動。結構的超高問題。在抗震規范與高規中，對結構總高度都有嚴格限制，除將原來的限制高度設定為A級高度建筑外，還增加了B級高度建筑，因此，必須對結構高度嚴格控制，一旦結構為B級高度建筑或超過了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。
2、側向位移的限值。高層建筑結構的水平位移隨著高度增長而迅速變大，為防止位移過大，規范對頂點位移和層間位移都作了限制。控制頂點位移u/h的主要目的是保證建筑內人體有舒適感和防止房屋在罕遇地震時倒塌。但控制房屋在罕遇地震時倒塌與否的條件是結構極限變形能力而不是u/h限值。另外，為使結構具有較好的防倒塌能力，應在結構計算中考慮相關效應。控制層間位移u/h的主要目的是防止填充墻、裝飾物等非結構構件的開裂和損壞。
3、設置縫隙。高層結構設計中重要的構造措施是設置溫度伸縮縫、沉降縫、防震縫。溫度伸縮縫，其影響因素很多，規范用規定結構伸縮縫的最大間距來控制，還規定了最大間距宜適當減小和適當放寬的情況，應根據實際工程的具體情況執行相關條文。如北京朝陽商業中心等工程地上結構長度均超過100米，由于采取了可靠措施，也未設溫度伸縮縫而效果良好。沉降縫由于同一建筑物中各部分基礎顯著的沉降差產生，在設計中，通常用“放”、“抗”、“調”等辦法解決，即設沉降縫、采用剛度大的基礎、調整各部分基礎形式或施工順序。目前，廣州、深圳等地多采用基巖端承樁，主樓、裙房間不設縫；北京的高層建筑則一般采用施工時留后澆帶的做法。設計師應在實際中靈活掌握。防震縫在規范中有明確規定，但應據實際情況適當放寬或縮小。
4、高層建筑結構設計中的扭轉問題。建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心，在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用發生扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結構的扭轉振動，應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下，由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡面形式，當需要采用不規則L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時，應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內，同時，在結構平面布置時，應盡可能使結構處于對稱狀態。
四、結束語
在現代建筑過程中，需要嚴格對高層建筑混凝土結構進行設計，從而確保建筑工程的質量。隨著城市的不斷發展以及人口密度的增加，近些年我國的高層建筑也越來越多。由于混凝土施工簡便且成本較低，在我國的建筑行業中得到了廣泛的應用。
參考文獻：
[1] 李善雷.高層建筑混凝土結構優化設計的探討[J].科技風，2011（4）：156.
關鍵詞：高層建筑結構設計要點分析
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
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）
前言
隨著社會經濟的發展，高層建筑已經逐漸進入到了人民的生活當中，并在全國各地大量興建了許多的高層建筑特別是高層的商住樓的數量，從其建筑結構上看大多采用鋼筋混凝土的框架剪力墻結構，現在提倡的是“節約型”社會，建筑節能已成為全社會的共識，因此。在設計上優化建筑結構，降低建筑的成本受到業界的關注和重視。但如何實現優化高層建筑的結構設計．成為廣大設計師不斷研究探討的課題。
1.高層建筑的受力性能分析
針對一個建筑物的最初的方案設計，建筑師要考慮更多的是它的空間組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成，因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關系，所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。
一般而言，低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結構體系的設計基本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加，豎向結構體系成為設計的控制因素，其原因有兩個：①較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒；②側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的效應不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。高層建筑結構的受力特點與簡單的豎向懸臂構件的受力特點是相似的。在所有條件相同時，在風荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應更加明顯。在高層建筑中，問題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見，高層建筑的結構受力性能與低層建筑有很大的差異。
2. 高層建筑結構設計中的扭轉問題
建筑三心分別為建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心，在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用而發生的扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。
在水平荷載作用下，高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結構的扭轉振動，應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡單規則平面形式。在某些情況下，由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡單規則平面形式，當需要采用不規則L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時，應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內，同時，在結構平面布置時，應盡可能使結構處于對稱狀態。因為非對稱的幾何平面建筑，往往會引起質量中心和剛度中心的偏心，導致扭轉振動及各部分聯接處應力集中，平面長度過長的建筑可能出現兩端振動不一致使建筑物破壞。
3. 關于高層建筑結構設計中的側移和振動周期
一般建筑結構的振動周期問題包含兩方面：
(1)合理控制結構的自振周期；
(2)控制結構的自振周期使其盡可能與場地的特征周期錯開。
3.1 高層建筑結構的自振周期
對于比較正常的工程設計，其不考慮折減的計算自振周期()大概在下列范圍內：
框架結構：=(O.08～0.15)N
框架一剪力墻結構和框架一筒體結構：=(0.08～0.12)N
剪力墻結構和筒中結構：=(O.04～0.05)N
N為結構層數。
結構的第二周期和第三周期宜在下列范圍內：第二周期：=(1/5～1/3)；第三周期：=(1/7～l/5)。而對于比較均勻的結構，振型曲線應是比較連續光滑的曲線，不應有大進大出，大的凹凸曲折。在計算時如果計算結果偏離上述數值太遠，應考慮工程剛度是否太大或者太小，必要時調整結構截面尺寸，檢查剪力墻數量是否合理，應適當做出相應的調整。
3.2 高層建筑的共振問題
遇到建筑場地發生地震時，如果建筑物的自振周期和場地的特征周期接近，建筑物和場地就會發生共振。因此在建筑方案設計時就應針對預估的建筑場地特征周期，通過調整結構的層數，選擇合適的結構類別和結構體系，擴大建筑物的自振周期與建筑場地特征周期的差別，避免共振的發生。
3.3 水平位移特征
一般情況下，當水平位移滿足《高層規程》的要求，并不能說明該結構是合理的設計。同時還需要考慮周期及地震力大小等綜合因素。因為結構抗震設計時，地震力的大小與結構剛度直接相關，當結構剛度小，結構并不合理時，由于地震力也小，所以結構位移也小，位移在規范允許范圍內，此時并不能認為該結構合理，因為結構周期長、地震力太小，并不安全；其次，位移曲線應連續變化，除沿豎向發生剛度突變外，不應有明顯的拐點或折點。一般情況下剪力墻結構的位移曲線應為彎曲型；框架結構的位移曲線應為剪切型；框一剪結構和框一筒結構的位移曲線應為彎剪型。同時我們將個層位移連成側移曲線，具備以下特征：
(1)剪力墻結構的位移曲線具有懸臂彎曲梁的特征，位移越往上增大越快，成外彎形曲線。
(2)框架結構具有剪切梁的特點，越向上增長越慢，成內收形曲線。框架一剪力墻結構和框架一簡體結構處于兩者之間，為反S形曲線，接近于一直線。
(3)在剛度較均勻情況下，位移曲線應連續光滑，無突然凹凸變化和折點。
4. 高層建筑的結構的優化設計
高層建筑的結構設計中的形狀優化比尺寸優化更有意義。在高層建筑的一個獨立結構單元內．宜使結構平面形狀簡單、規則，剛度和承載力分布均勻，平面長度不宜過長，突出部分長度也應不宜過大。
高層建筑的堅向體型宜規則、均勻，避免有過大的外挑和內收，結構的側向剛度宜下大
上小，逐漸均勻變化，不應采用豎向布置嚴重不規則的結構。相信大部分的結構工程師都曾
遇過類似情況．當一幢高層建筑的結構平面布置和豎向布置簡單、規則、均勻，那么其各項
指標的校核驗算會很容易滿足規范的要求，反之，則需花一番苦功才能令各項指標勉強滿足
規范要求。結果可能是墻柱截面尺寸大得驚人，單位面積重量嚴重超標，不僅造價上去了，而且還影響部分建筑功能的使用。
合理使用高強砼和高強鋼筋建筑的總造價包括上部結構的材料、基礎及施工等費用，構件的截面尺寸和用鋼量對造價的影響很大，設計中合理使用高強鋼筋(如梁、板筋采用三級鋼)可有效降低用鋼量，節約成本。如果高層建筑位于深厚軟弱地基上，由于作用于地基上的荷載很大，合理使用高強砼和高強鋼筋優化構件截面尺寸，減輕結構自重，將會降低基礎施工的難度和造價，取得顯著的經濟效果。同時，對于地震區的高樓，地震作用的大小幾乎與建筑自重成正比，減輕自重能夠減小結構的地震荷載，有利于提高結構的安全度。
5.結束語
總之，高層建筑結構設計是一個長期、復雜甚至循環往復的過程，任何在設計這過程中出現的遺漏或錯誤都有可能對設計的結果產生重大的事故。所以我們在設計的過程中要時刻把握設計的過程。在結構設計時實現安全、科學合理、經濟的設計目標。
參考文獻
[1]張宇鑫，劉海成，張星源。PKPM結構設計及應用。上海，同濟大學出版社。2006
【關鍵詞】高層建筑；轉換層；結構設計
近年來，我國在加快現代化城市建設的同時，為了滿足越日漸增長的人口對于房屋建筑源源不斷的需求，建筑企業一直致力于高層建筑的建設和發展，且高層建筑正向著大型化、功能復雜化的方向發展。那么，對于高層建筑而言，在進行功能劃分時，為了滿足建筑在功能方面的需求，必須對結構形式的變化進行過渡，因此，轉換層在高層建筑中得到了應用，而且發揮著舉足輕重的作用。本文即將圍繞高層建筑的轉換層，淺談轉換層結構設計的主要內容。
1. 轉換層的概念
一般情況下，高層建筑結構底部所承受的力明顯大于上部受力。因此，為了保證結構的安全可靠性，往往需要針對底部結構做好設計工作，即設置更多的墻體，并保證有足夠的強度和密集的柱網，離頂部越近，那么墻體和柱的數量也會越來越少，致使柱網擴大，最終造成頂部的活動空間與底部結構相比之下，要大得多，那么高層建筑在功能和空間上的需求就無法得到滿足。因此，對于高層建筑，必須要突破傳統的思想和模式，進行改革創新，而引入轉換層結構則不失為一個有效的方法。通過應用轉換層結構，實現了結構轉換的樓層設計水平在構件上的轉換，從而滿足了建筑在功能上的需求，保證了結構的安全性。
2. 轉換層的設計原則
在高層建筑中，由于設置了轉換層結構，因此豎向剛度難免會發生突變，導致建筑的抗震能力顯著降低。為了避免這種問題發生，在進行設計時，應當注意以下設計原則：用于結構轉換的豎向構件會由于轉換層的作用而發生剛度突變的現象，對結構的抗震能力產生極為不利的影響，因此，在設計時，豎向落地的構件應當成為首要選擇；在高層建筑的豎直方向上，選擇較低的位置作為轉換層的設立位置，盡量避免過高的位置；在選擇材料時，應當注意材料的材質，保證其在換層結構形式上具有較強的導力，以此對轉換層結構進行優化，從而滿足結構分析設計的相關需求，工程量也因此而得到有效的保障；為了滿足建筑在安全、經濟方面的需求，應當盡量選擇較小的轉換剛度。
3. 高層建筑的轉換層結構的主要形式
3.1 梁式轉換
從高層建筑的結構來看，往往會采用梁式轉換的方式，實現在垂直方向上的轉換。梁式轉換方式利用轉換梁，從上部墻將力直接傳遞給下部柱，從而滿足了建筑的使用功能需求。該轉換方式具有易于計算、成本低廉的特點，因此在高層建筑中應用比較廣泛。
3.2 箱式轉換
箱式轉換方式主要是通過單向、雙向托梁以及樓板的共同作用而實現的，可以形成箱形轉換層，與單層梁板相比之下，其剛度要大許多。
3.3 板式轉換
對于板式轉換層而言，其上下柱網錯開比較多，而且脫離了梁的承托作用，且沒有按照一定的規則進行布置。考慮到抗剪和抗沖切，轉換層的轉換板應當具有足夠的厚度。這種轉換方式具有下層柱自由活動的特點，但是板式轉換層本身自重比較大，而且所使用的材料過于復雜，因此，不利于施工操作。
3.4 斜柱轉換
混凝土的壓縮性能可以通過斜柱轉換形式充分體現出來。通過采用斜柱轉換方式，可以起到擴大建筑空間的作用。雖然斜柱轉換層在實際的應用過程中，水平荷載會顯著增加，然而完全可以通過其它途徑來彌補這個缺點。選擇建筑平面作為基點，在進行轉換層的施工過程中，新設圈梁或者拉梁，保證路徑最短，從而保持平衡性。此外，對于斜柱轉換層而言，其荷載分擔應當引起重視，要保證轉換層的安全性，必須將斜柱所承受的荷載進行分析和轉換。
3.5 巨型框架轉換
巨型框架轉換一直是專業人員研究工作的重點，該轉換層有很大的發展空間。巨型框架轉換層具有很強的抗震功能，它包括豎向筒體或者巨型柱以及一定數量的大梁，即是由多個梁式轉換層合并而成。在施工還未開始之前，應當進行模擬實驗，預知施工過程中將要發生的情況，從而針對臨時支撐情況采用合理的對策予以解決，并保證該轉換層具有足夠的抗側剛度。
4. 轉換層結構的構件設計
4.1 框支柱
框支柱作為十分重要的一個構件，對于轉換層結構的安全性能發揮著不容小覷的作用。在高層建筑實際的工程中，樓板在各種因素的影響作用下發生變形，而且剪力墻也會因此而出現裂縫，大大降低了結構的剛度，使框支柱的剪力明顯增加。因此，在結構設計這一階段，對于提高框支柱剪力存在可能性的部分，應當將其單獨列出，然后嚴格按照相關規范要求，進行針對性的設計。除此之外，對于那些在框支柱上部墻體的縱筋，應當將其伸入上部墻體的內層，從而使轉換層的上、下層之間連接更為緊密。此外，對于在墻體范圍之外的縱筋，應當采用水平錨入轉換層梁板內的方式，從而達到錨固要求。
4.2 框支梁
框支梁作為一種傳輸樞紐，在上、下層之間具有傳輸荷載能力的作用，從而為框支剪力墻的抗震性能提供了充足的保證。剪壓比的多少直接關系著框支梁的截面尺寸，一般情況下，框支梁截面寬度應當超過其上墻2倍厚度，關于框支梁的高度，則必須進行跨度計算，以跨度六分之一的標準來設計高度。在進行結構設計過程中，由于框支梁的承受荷載較大且比較復雜，因此必須考慮充足的安全儲備。對于存在于框支梁的縱筋而言，一般將抗震等級分為二級，因此，其配筋率應當超過0.4%才滿足要求。此外，在此基礎之上，應當以0.8%為界限，框支梁的配筋率需要超過這個數值，再加上框支梁受力不均勻，因此，必須保證一定數量的腰筋量，以免施工受阻。對于腰筋而言，應當選用Φ8鋼筋，控制梁高間距在200mm范圍之內。框支梁作為結構抗震性能的關鍵構件，其受剪很大，因此，在施工過程中，應當嚴格依據強剪弱彎的原則，如果縱筋數量超過了一定的范圍，應當及時采用加強箍筋的措施。
4.3 轉換層樓板
在轉換層結構中，通過采用樓板可以將框支剪力墻進行分層，即上、下兩個部分，且受力情況存在一定的差異。關于上部樓層，以各片剪力墻的等效剛度比例為依據，對外荷載產生的水平力進行分配。而在下部樓層中，框支柱與落地剪力墻相比之下，兩者的剛度有所不同，且落地剪力墻所承受的剪力主要來自于水平方向，導致荷載分配不均勻。對于轉換層的樓板而言，承擔有非常之多的任務，且以上、下樓層的剪力重的分配為主，轉換層樓板所承受的力較大，變形幅度也比較大，為了保證轉換層樓板能夠順利完成任務，剛度必須足夠，并以此作為結構的支撐。
結語
總而言之，隨著高層建筑的迅速發展，轉換層也得到了廣泛地應用。對于高層建筑而言，必須滿足結構安全性能、抗震性能等方面的要求，而轉換層則能秀好地解決這方面的問題，因此，必須做好轉換層的結構設計。在進行結構設計時，基于對各個轉換層形式的了解，選擇最佳的轉換層類型，并嚴格按照相關規范要求，對轉換層樓板、框支梁等比較關鍵的部位，進行重點設計，使轉換層的質量得到保障。
參考文獻
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[2]陳林.帶轉換層小高層建設結構轉換層設計探討[J]. 建筑知識：學術刊，2012（10）.
[3]付秀蘭.論建高層建筑結構轉換層設計方案[J].建筑知識：學術刊，2012（29）.
【關鍵詞】高層建筑；轉換層；結構設計
一、高層轉換層設計的重要性
從高層建筑的整體結構來看，轉換層是十分重要的部分，如果轉換層處理不好，會直接影響到上層的建設，所以我們必須保證各個施工部分都能夠做到科學合理，滿足施工要求，這樣不僅能夠滿足人們的居住要求，還能夠使建筑企業獲得更多的經濟效益，提高自身的競爭力。要想做好轉換層，就必須對其中的各個部分嚴格限制。高層建筑中轉換層的存在，非常容易造成建筑物在豎向層面的剛度突變，而不利于建筑對震害進行抵抗，所以，設計人員必須充分考慮這一問題，做好對于轉換層結構的布設，盡量將豎向的構件適當的減少，以降低轉換層的剛度突變頻率，且盡量將轉換層設置于較低的樓層位置，剛度應當適當控制于較小的范圍。設計人員要充分考慮樓層的結構受力狀況，根據其受力傳遞的途徑，選擇受力結構適當的形式作為其轉換層主要結構，以保證設計人員對于結構的分析及質量的控制。
二、高層建筑轉換層結構設計中應注意的問題
1、與建筑專業的相配合
為了滿足建筑的需要，因此高層建筑轉換層結構型式的選擇必須與建筑相互配合。首先，轉換層結構型式的選擇應與建筑外觀相結合，如巨型框架、拱式轉換等型式不僅具有良好的受力性能，而且能滿足該類型建筑外觀的要求；其次，轉換層結構必須服從于建筑功能的實現，實際工程中常常將設備層兼作轉換層，此時轉換層中要有足夠的空間讓設備管道通過，當洞口尺寸超出開孔梁允許范圍時，宜用實腹或空腹桁架代替梁式轉換。
2、轉換層結構剛度的合理選擇
在進行轉換層結構設計時，存在著轉換層結構剛度合理值的問題。當轉換層剛度過大時，一方面引起地震反應和結構豎向剛度的突然增大，使轉換層上下層處于更加不利的受力狀態，另一方面材料用量增加，結構經濟性不合理。當轉換層剛度過小時，上部框支部分的豎向構件與其它豎向構件之間可能出現較大的沉降差，從而在上部結構中與該部分豎向構件相連的水平構件中產生明顯的次應力，導致其配筋增加。
3、轉換層下部主體結構的剛度分布
對于轉換層結構來說：豎向剛度突變也是最復雜的問題，是不可避免的。為了保證轉換層結構上下層主體結構的總剪切剛度滿足要求，抗震設計時，常常要采用加大轉換層下部主體結構豎向構件截面尺寸、提高其混凝土強度等級、增設剪力墻等方法。
4、逆向轉換
逆向轉換是一種轉換層類似倒置的常規轉換層特殊的結構，故稱為逆向轉換層。斜柱轉換和桁架轉換傳力路徑明確，剛度較小，最適用于逆向轉換層結構，在工程中可結合實際情況選用。當建筑物外觀或使用功能要求柱網上疏下密時，下部柱網中由于各柱承受荷載的差異導致相互間的豎向壓縮位移差，在下部結構的水平構件中產生較大的次應力。為了避免由此引起的結構問題，在柱網發生變化處必須設置轉換層，以調整下部柱網中各柱的荷載趨于均勻。
5、上下軸網力求部分對齊不錯位
如果結構上部、下部的軸網全部錯位，則轉換層結構可能只得采用厚板式，厚板式轉換層結構是所有轉換層結構中缺點最多的一種形式。不僅受力不好，設計難度高，施工困難，而且極不經濟。為避免采用厚板式轉換層結構，盡可能采用梁板式或其他形式的轉換層結構，其必要條件就是上下軸網部分對齊，軸網對齊的比例越高，轉換層結構的設計就越簡單容易，結構受力更明確，經濟效果更好，這方面有賴于結構與建筑方案的密切配合和協調。
三、高層建筑轉換層的結構設計
1、箱型轉換結構設計
箱型轉換是通過一整層來達到具有較大剛度和承載力的一種轉換結構，實際上也是由梁式結構轉換層變化而來。在這一轉換層中，樓層上下面的同一軸線上均設一道大梁，梁間是鋼筋混凝土墻，構成類似于桁架的大型組合梁結構。縱橫兩向的組合梁交叉成梁格，大部分交叉處有底層通上來的柱，底板和頂板都是鋼筋混凝土厚板，這樣便形成一個箱型剛性層。但箱型轉換結構在工程中應用的并不是很廣。這主要是因為，雖然箱型轉換結構轉換層本身的整體剛度性能比較好，可以很好地保證力的傳遞，但是該結構會占用很多的空間，一般只能對于布置設備的樓層可以采用，而且重量大、造價高，結構設計及施工難度大，受力情況非常復雜。
2、轉換層結構抗震設計
在高層建筑抗震設計中，由于高位轉換，從而對整個結構受力極為不利。根據相關計算結果表明：在水平性地震作用中，由于傾覆性力矩以轉折形式在轉換層呈現，下部以剪力墻結構呈現，落地剪力墻在傾覆力矩下遞較快的同時，讓傾覆力矩以轉折的形式呈現。高層建筑轉換層位置較高時，由于落地式剪力墻極容易出現裂縫，在上部墻體內力較大的過程中，下部支撐極容易屈服，進而出現薄弱層。為了保障整個工程設計的合理性、安全性，框支轉換層設置必須在3層之上，剪力墻、框支柱抗震等級必須增強一級，除了特一級、密柱框架、核心筒結構不需提高。
目前，我國底部轉換層在高層建筑轉換層結構設計中已經廣泛應用，但是仍然沒有大地震考驗；由于轉換層上部結構不能貫通下部樓層，所以轉換層通常為薄弱樓層，當框架剪力乘以1.15時，就可以增大系數。但是在這過程中，需要注意的是：樓層設計剛度滿足設計要求時，該樓層仍然是薄弱層。對于轉換層構件設計中，必須調整水平地震內力；對于8度的抗震設計，必須考慮地震作用影響，使用“動力時程”或者“反應譜”方法對其進行計算，或者將轉換構件在重力荷載的標準下，讓內力和增大系數的1.1相乘。另外，由于內力增大系數較高，對于處在第三層或者三層以上的轉換層極為不利，同時內力幅度增大。針對這類特殊現象，高層建筑轉換層作為受力極為復雜的，但是對抗震不利的結構，當防烈抗震度達到0.4g時，必須停止使用。在實際抗震設計中，根據高層建筑結構類型、防烈度、房屋高度以及構件類型，使用對應的抗震等級對其進行精細的計算，或者采用構造措施進行設計、處理。
3、轉換層結構的控制軸壓比設計
高層建筑中轉換層還要注意軸壓的比率，盡量控制這個比率，我們知道，轉換層的支梁和支柱在內交角的位置，有一個突出的應力表現情況，由于深受水平負載以及垂直負載的雙重影響，柱子的橫截面，柱子的剪力，以及柱子的彎矩在相對條件下較小，所以軸壓力的承受力主要受框支柱所支撐，轉換層以上的墻體垂直負載和水平負載差不多都能借助板平面內的剛度傳遞給落地剪力墻，因此要嚴格控制框支柱的軸壓比。例如，在一高層建筑實處，設計的方案是這樣的：抗震設計時框支柱的軸壓比小于0.6，砼的強度等級高于C20，但低于C30，采用螺旋箍圍繞框支柱全高密度較小，箍筋直徑要不足10，間距不足100rnm，這個設計方案，在真正實行的過程中限制了柱箍筋配箍率，減弱了轉換層柱的抗剪能力。因此要切合實際的對高層建筑進行科學的檢測，確保萬無一失。
結束語
高層建筑體現一個城市建設的基本特色，承載著城市發展過程的信息。為此，高層建筑的發展也是塑造城市新特色的重要條件。然而如何將現代的高層建筑更更好的與城市建筑中的各個因素相應的結合起來，有效地把建筑風格融合到城市的環境中去設計，是每個建設者需要考慮的問題。
參考文獻
關鍵詞：高層建筑，梁式轉換層，結構設計
中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A
1 前言
我國高層建筑發展從上世紀 70 年代中期開始加速，底部大空間結構的發展使得轉換層結構朝著形式多樣化、方法多樣化、結構受力更有力的方向發展。轉換層結構目前已經成為了現代高層建筑結構的發展趨勢之一。結構轉換層設計也使從小開間住宅到中等開間的寫字間，再到大空間的商城的轉變成為了可能。
2 梁式轉換層結構形式
梁式轉換層結構的主要原理就是利用下部的轉換大梁來支托上部結構。在《高層建筑混凝土結構技術規程》中，對轉換梁的最小高度和寬度作如下規定：框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應方向的截面寬度，不宜小于其上墻體截面厚度的2倍，且不易小于400mm，當梁上托柱時，尚不應小于梁寬方向的柱截面寬度。進行抗震設計時，轉換梁高不小于其跨度的1/6，非抗震設計時，轉換梁高不小于跨度的1/8。從這項設計規程中可知，采取這些限制主要是為了保證轉換梁結構的整體剛度，增強結構的可靠性。
3 高層建筑結構轉換層的特點
3.1 鋼骨混凝土轉換層
鋼骨混凝土梁不但剛度好，承載力高，可大大減小截面尺寸，而且塑性、耐久性和抗震性能優于鋼筋混凝土梁。另外，鋼骨混凝土梁在施工階段其自身的剛度好，定位準確，能夠減少支模，加快施工速度。
2.2 預應力混凝土轉換層的應用
采用預應力技術可以帶來許多結構和施工上的優點，比如減小截面尺寸、控制裂縫和撓度，控制施工階段的裂縫及減輕支撐負擔等等。所以預應力混凝土結構非常適用于建造承重荷載的大跨度轉換層，而且有自重輕，節省鋼材和混凝土等優點。
4 轉換層的結構形式及設計原則
4.1 轉換層的主要結構形式
底部帶轉換層結構，轉換層上部的部分豎向構件不能直接連續貫通落地，所以必須設置安全可靠的轉換構件。根據現有的工程經驗和研究結果，轉換構件可以選擇采用轉換大梁、斜撐、箱形結構以及厚板等形式。鑒于轉換厚板在地震區的使用經驗較少，可以在非地震區和6度抗震設計時采用，對于大空間地下室，由于周圍有約束作用，地震反應小于地面以上的框支結構，故7. 8度抗震設計時的地下室可采用厚板轉換層。針對梁式轉換層結構較為普遍采用。
4.2 轉換層設計原則
4.2.1轉換層的結構平面布局
工程底部為框架的剪力墻結構體型簡單、規則，上部為純剪力墻結構。在剪力墻平面布置上，東西向完全對稱，南北向質量中心與剛度中心偏差不超過2m，結構偏心率較小。除核心筒外，其余剪力墻布置應分散、均勻，而且盡量沿周邊布置，從而增強抗扭效果。研究得出，底部轉換層位置越高，轉換層上下剛度突變越大，內力傳遞途徑的突變就越加劇，另外，轉換層位置越高，落地剪力墻或簡體就容易出現受彎裂縫，致使框支柱的內力增大，而轉換層上部附近的墻體容易被破壞。總之，轉換層位置越高對抗震就越不利。
4.2.2 轉換層的豎向布置
高層建筑轉換結構可根據其建筑功能和結構傳力的需要，沿高層建筑高度方向一處或多處靈活布置，也以根據建筑功能的要求，在樓層局部布置轉換層，而且自身的這個空間既可以作為正常使用樓層，也可以作為技術設備層，但必須保證轉換層能有足夠的剛度，以防止沿豎向剛度過于懸殊。對大底盤多塔樓的商住建筑，塔樓的轉換層宜設置在裙房的屋面層，并加大屋面梁、板尺寸和厚度，從而避免中間出現剛度特別小的樓層， 減小震害。對部分框支剪力墻高層建筑結構，其轉換層的位置，7度區不宜超過第5 層，8 度區不宜超過第3層。轉換層位置超過上述規定時， 應作專門研究并采取有效措施。
4.2.3 轉換層的抗震設計
為保證轉換層設計的安全性，規定部分框支剪力墻結構轉換層的位置設置在 3 層以上時，其框支柱、剪力墻底部加強部位的抗震等級應按照高規規定提高一級采用，提高其抗震構造措施，而對于底部帶轉換層的框架，其核心簡結構和為密柱框架的簡中簡結構的抗震等級沒必要提高。對轉換層的轉換構件水平地震作用的計算內力需調整增大，8 度抗震設計時，還應考慮豎向地震作用的影響。
5 梁式轉換層結構的設計與構造
由框支主梁承托轉換次梁及次梁上的剪刀墻，其傳力途徑多次轉換，受力復雜。框支主梁除了要承受其上部剪力墻的作用外，還要承受梁傳給的剪力，扭矩和彎矩，框支主梁容易受到剪破壞。對于有抗震設防要求的建筑，為了改善結構的受力性能，提高其抗震能力，在進行結構平面布置時，應該將一部分剪力墻落地，并貫通至基礎，做成落地剪力墻與框支墻與剪力墻協同工作的受力體系。
5.1 轉換梁的設計與構造要求
轉換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計算確定，以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉換梁不宜開洞，如果需要開洞，洞口應該位于梁中和軸附近。洞口上下弦桿一定要采取加強措施，箍筋要加密，從而來增強其抗剪能力。上下弦桿箍筋計算時應該用剪力設計值乘以放大系數1.2。當洞口內力較大時，可以采用型鋼構件來加強。
轉換梁的混凝土強度等級不應低于C30。轉換梁上下主筋的最小配筋率非抗震設計時為0.3%，轉換梁中主筋不宜有接頭，轉換梁上部主筋至少應有50%沿梁全長貫通，下部主筋應全部貫通伸入柱內。
5.2 框支柱的設計與構造要求
框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計算確定。地震作用下的框支柱內力需要調整。在抗震設計時， 框支柱的柱頂彎矩應該乘以放大系數，并按放大后的彎矩設計值進行配筋，每一層每一根柱承受的剪力之和應該取基底剪力的20%；當框支層為3層或3層以上時，每層框支柱承受剪力之和應該取基底剪力的30%；框支柱剪力調整后，還應相應的調整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力和彎矩，框支柱軸力可以不予以調整。
框支柱全部縱向鋼筋的配筋率，抗震等級一級時不宜小于1.2%，二級時不宜小于1.0%，三級時不宜小于0.9%，四級及非抗震設計時不宜小于0.8%。縱向鋼筋間距抗震設計時不應大于200mm，且不小于80mm，全部縱向鋼筋配筋率不宜大于4% 。
5.3 轉換梁的截面設計方法
目前國內結構設計工作普遍采用的轉換梁截面設計方法主要是應力截面設計方法。對轉換梁進行有限元分析得到的結果是應力及其分布規律，為了能夠直接應用轉換梁有限元法分析后的應力大小及其分布規律進行截面的配筋計算，假定不考慮混凝土的抗拉作用，所有拉力由鋼筋承擔鋼筋達到其屈服強度設計值。受壓區混凝土的強度達到軸心抗壓強度設計值。
5.4 托墻形式轉換梁截面設計
當轉換梁承托上部墻體滿跨不開洞時，轉換梁與上部墻體共同工作，其受力特征與破壞形態表現為深梁，這時轉換梁截面設計方法應該采用深梁截面設計方法或應力截面設計方法，并且計算出的縱向鋼筋應沿全梁高適當分布配置。因為這時轉換梁跨中較大范圍內的內力比較大，所以底部縱向鋼筋不宜截斷和彎起，應該全部伸入支座。當轉換梁承托上部墻體為小墻肢時，轉換梁基本上可以按照普通梁的截面設計方法進行配筋計算，縱向鋼筋可按普通梁集中布置在轉換梁的底部。
6 結語
通過高層建筑轉換層結構設計中，梁式轉換層是整體結構設計中的難點和重點，更是不同形式結構體系轉換的關鍵點，因此，在設計中要較為嚴格的控制剛度等因素，結合結構布置正確選擇建筑抗震類別，在可能的情況下做出較優的技術方案才能實現經濟、安全、實用的綜合目標。
參考文獻：
關鍵詞：高層建筑結構轉換 搭接柱 有限元分析
中圖分類號： TU3 文獻標識碼： A 文章編號：
由于建筑功能不同的要求，部分豎向構件不直接貫通落地而通過剛度較大的轉換構件連接構成的高層建筑結構，稱為帶轉換層高層建筑結構。
帶轉換層的高層建筑是目前又一獲得較多采用的一種高層建筑結構。帶轉換層的高層建筑結構主要可歸納為兩大類：一類是其主體結構由上部剪力墻結構與下部筒體框架結構或框架剪力墻結構通過結構轉換層組成；另一類是其主體結構由上部小柱網框架、筒體、剪力墻結構與下部大柱網框架、筒體、剪力墻結構通過結構轉換層組成。其它各類帶轉換層的高層結構可以是這兩類帶轉換層高層結構的比例、部位、轉換次數的變化、組合。
結構轉換層種類主要可以分為兩類：一類是梁式轉換，它包括實體梁、箱型梁、桁架等；一類是板式轉換，它一般是由一塊整體整澆筑的厚平板組成。
梁式轉換層結構，受力、傳力比較直接明確，且結構轉換層還可提供一定的建筑、設備利用空間，是目前得到最廣泛應用的轉換結構。在此講一下轉換梁與托墻梁的區別。轉換梁，例如底層作為商場，上層住宅的底框上剪力墻結構，在剪力墻和底層框架結構連接處要設轉換構件，轉換梁就是其中一種常用的方式；拖墻梁，在工程結構設計中，有的時候，如轉換層的的設計中，需要在轉換大梁上面托剪力墻，以滿足下面樓層大空間的功能需要，該梁就稱為托墻梁。 需要指出的是，托墻梁特指直接與剪力墻墻柱部分直接相接、共同工作的轉換梁部分。例如：轉換梁上托開門洞或窗洞的剪力墻，對洞口下的梁段，不認為是托墻梁。
板式轉換結構，受力、傳力比較復雜，不夠明確；一般只有在上下部結構明顯不協調，無法采用梁式轉換結構時才采用。此時厚板內應力十分復雜，有些區域應力極小，不經濟，厚板所占空間，建筑、設備無法利用。板式轉換結構的板厚，理論上應由其剛度、剪切、沖切等條件來確定，使用工程經驗數據是，上部大開間剪力墻結構，跨度在8～10m的轉換板，板厚約為其上部結構樓層數x（0.08～0.1）m。
搭接柱是一種合理有效的轉換結構，尤其適用以結構高位轉換具有十分優良的抗震性能。搭接柱比較順利地實現地震作用下轉換層上、下層側向剛度平穩過渡，從而避免了結構抗側剛度沿豎向突變引起的抗震不利影響。搭接柱轉換結構在豎向荷載作用下的安全度和可靠度主要取決于與搭接柱相連接樓蓋梁板的承載能力和軸向剛度控制。根據建筑結構的重要性，對高烈度區，為了搭接柱轉換構件的承載力和延性控制，除了要滿足小震作用下極限承載力要求，還應按中震或大震彈性計算分析。
工程實例梁托墻柱（搭接柱）交接處節點有限元分析
1.分析目的
本工程的梁托墻柱交接處節點的應力情況在整體模型不能直接反映出來，因此有必要對節點進行進一步的有限元分析，保證節點在各荷載工況下的強度及剛度，并具備足夠的延性。
2. 分析模型介紹
利用ABAQUS軟件進行有限元分析，ABAQUS三維實體模型如下圖一:
圖一三維實體模型
1）. 采用軟件中的實體單元來模擬模型中的梁、柱，剪力墻采用殼單元來模擬。
2）. 梁、柱、墻采用8節點線性減縮積分單元進行有限元網格離散。
3）. 梁的截面尺寸：700mm*700mm，跨度為14.15 m；柱截面尺寸：900mm*900mm，高度為4m；墻的截面尺寸：650mm、長度2.1m；層高4m。混凝土標號：梁C35，墻柱C40。
3. 節點安全性判別準則
1）在大震作用下，各搭接構件及節點的應力滿足設計要求。
2）在設計荷載作用下，混凝土的塑性應變應小于0.0033，保證混凝土不被壓碎。
3）在設計荷載作用下，構件滿足受彎構件的撓度限值L/200=70mm
4. 荷載的施加
取出在豎向荷載代表值+大震荷載作用下上柱和橫梁的內力，施加于模型。
5. 邊界條件
由于按上述荷載的施加已經反映了整體模型之間各部分剛度的分布引起的力的分布，指定梁、柱、墻自動耦合，即計算中變形協調，故分析模型中只要把柱底約束就可以完全模擬節點的實際受力情況。
圖二邊界條件及載荷的施加
6. 計算結果及分析
（1）圖三給出的是節點在正向大震作用下的von Mises應力云圖，圖中顯示在受壓區為主的區域混凝土的最大應力為1.384N/mm2, 小于混凝土的抗壓強度fck=23.4N/mm2及抗拉強度ftk=0.1fck=2.34N/mm2，滿足節點的設計要求；
搭接塊(剪力墻)作為關鍵的傳力構件，其在大震作用下的應力均小于材料強度的標準值，在大震作用下其水平地震剪力標準值為2380KN, 豎向地震剪力標準值為327KN,各種荷載工況下的組合地震剪力為4886KN，均小于其抗剪承載力fv=0.18fckbh0=6584.8KN，所以搭接塊滿足抗剪承載力的設計要求；
搭接柱的應力較大區域主要集中在轉換梁、搭接塊（剪力墻）以及柱的交接處，此處在設計時應予以特別加強。
圖三 單元的組合應力云圖
（2）圖四給出的是節點在正向大震作用下的von Mises應變云圖，從圖中可以看出節點的應變值均小于混凝土的極限塑性應變0.0033，可見混凝土沒有壓碎，也滿足節點的設計要求。
圖四 單元的應變云圖
圖五 單元的位移等值線云圖
（3）變形分析 圖五中顯示，梁單元的最大位移為單元的最大位移為8.7x10-4m小于規范要求的受彎構件的撓度限值L/200=70mm，滿足設計要求。
通過上述分析可以看出節點滿足在大震下的塑性變形要求，具有良好的延性。
參考文獻：
JGJ3-2010,高層建筑混凝土結構技術規程
【關鍵詞】高層建筑；結構設計；設計要點；對策
1高層建筑結構設計的特點分析
（1）水平力是設計的決定性因素。在低層或者多層的建筑結構設計中，常常用重力為代表的豎向荷載去控制建筑物的結構。然而，在高層建筑中，雖然豎向荷載能起到一定的控制作用，但是水平荷載在其中卻起著決定性的作用，因而不能忽視。使得水平荷載比豎向荷載更起決定性作用的主要原因在于，高層建筑物的自身重量和使用荷載在豎向構件中能夠引起的軸力和彎矩的數值，僅僅與建筑物的高度一次方成正比，而水平荷載對結構產生的傾覆力矩以及在豎向構件中引起的軸力，與建筑高度兩次方成正比。
（2）側移是設計的重要控制指標。在高層建筑結構設計中，結構側移是高樓結構設計中的重要控制因素，這一點與低層建筑不一樣。當樓房的高度不斷增加的時候，水平荷載下的結構側移變形會逐漸拉大，這就給高層建筑的穩定性造成了一定的影響。因此，在設計高層建筑結構的時候，應該將水平荷載作用下的側移控制在一個限度之內。
（3）抗震設計要求較高。在高層建筑結構設計中，對于抗震設計的要求顯得更高。一般來說，除了要求抗震設防的高層建筑有普通的豎向荷載、風荷載以外，還應該促進結構設計具有良好的抗震性能，達到小震不壞，大震不倒的目的。
（4）軸向變形需加以重視。在高層建筑中，豎向荷載數值變大的時候，會在柱內產生較大的軸向變形，使得連續梁彎矩發生變化，讓連續梁之間支座處的負彎矩值變小，還會對預制構件的下料長度造成影響。因此，在進行高層建筑結構設計的時候，要對軸向變形的數據進行仔細計算，對下料長度進行有效的調整，防止高層建筑的軸向變形數據不斷拉大。
2 高層建筑結構設計的原則
高層建筑結構的設計是一個復雜繁瑣的內容，其中需要注意的內容涉及也十分廣泛，根據多年的工作經驗總結，主要集中在以下幾個方面：
2.1結構方案的選擇
合理的結構設計方案對于工程來講是十分關鍵的，好的設計方案在滿足結構形式和體系的基礎上，還要充分考慮造價成本，把經濟適用發揮到最大程度。結構體系的最基本的原則是受力明確、傳力簡單，結構方案在滿足使用、安全要求的基礎上，盡量的簡潔。最終結構方案的確定，需要對地理條件、工程設計需求、材料的選擇和施工條件等進行全面的考量和整合，并且和建筑水、暖、電各個分項相互協調，綜合各方面因素進行最后的確定。
2.2計算簡圖的選擇
計算簡圖是進行高層建筑結構設計的基礎，是所有計算數據的出處和根源所在。關系到各環節的建筑尺寸和誤差。如果不能選擇合理的計算簡圖，對于結構安全就會埋下隱患。因此，高層建筑結構設計的安全保障前提，就是合理計算簡圖的選擇。同時，在選擇了計算簡圖之后，還應該采用相應的構造方法保證其安全性。在結構的實際施工中，結構節點不單單是鋼節點或者鉸接點，要使得計算簡圖的誤差在規定的允許范圍之內。
2.3 計算結果要進行準確的分析
科技的發展也推動建筑領域不斷的進步，計算機作為現在科技發展的集中產物，自然在建筑結構設計中也得到了廣泛的應用。經過幾年的發展，市場上的計算機軟件種類和數量都大大提升，但問題也隨之涌現出來，很多時候，統一種類的計算數據在不用軟件中處理產生的結果并不一致。這就對計算數據的準確程度提出了嚴苛的校對要求，也對結構設計人員的能力提出了更高水平的要求。在全面了解軟件的使用范圍和條件的基礎上，選擇最為合理準確的軟件也成為設計人員必須完成的課題。與此同時，建筑結構受到各種不可掌控的實際情況制約，與計算機得出的理想結果不能達到完全的吻合，因此在計算機輔助設計的同時，設計人員的主導能力還是最為關鍵的。
3高層建筑結構設計中關鍵要點分析
（1）扭轉問題設計。要求高層建筑的結構設計必須三心盡可能匯于一點，即建筑結構的剛度中心、幾何形心、結構重心三心合一。倘若在設計中未很好地做到三心匯聚一點，建筑易發生扭轉問題，并在水平力作用下造成高層建筑結構的毀壞。
（2）抗風結構設計。高層建筑由于其具有樓層多，高度高的特點，因此相比較其他建筑，在建筑物表面更易改變風的流動性和空氣的動力效應。在樓層柔軟部分風和空氣會產生動力形式和靜力形式，并由此產生的震動，會對樓層的墻體、裝飾結構以及支撐結構產生破壞，危害建筑的穩定性，所以在進行高層結構設計的過程中，應該進行抗風結構的設計，杜絕建筑物在自然因素的影響下留下隱患。
4高層建筑結構設計問題的有效對策
4.1合理設計平面布局
高層建筑結構設計過程中，扭轉問題出現的原因是由于三心未合一導致的建筑物質量分布不均勻。所以在設計過程中，相關設計人員對高層建筑應當采用相對規則的圖形，例如正方形、矩形、圓形、正多邊形等較為簡單、分布均衡的平面形式。盡量不采用L形、T形、十字形等復雜平面形式。在環境要求或結構要求特殊情況下，應當根據相應規范進行設計，避免建筑結構突出部分過大，同時盡量保證結構的對稱性。
4.2優化抗風結構設計方案
針對高層建筑結構抗風結構存在的難點和問題進行優化。一是基礎優化。要保證高層建筑結構的抗風性良好，首先要保證高層結構的基礎牢固。二是增加高層建筑耗能結構設計。在高層建筑結構設計過程中，對相應非承重構件利用耗能構件如樓板、剪力墻等來抵消風能對建筑的影響。三是減小水平荷載和風力疊加對高層建筑的影響。四是增大結構承載力和抗風力。根據相關數據進行高層建筑結構承載力驗算和抗風力驗算，在此基礎上制定一個放大系數，進一步保證高層結構的抗風性能。
4.3優化抗震結構設計方案
當今高層建筑結構的抗震設計存在很多問題和難點，結合相關設計經驗總結了集中抗震結構的優化方案。一是合理布置抗側力構件。二是增加地基抗震能力。三是設計高性能剪力墻。高性能剪力墻的設計能夠有效地提高剪力墻在地震過程中吸收建筑內力的能力，可以適當增加墻體和樓板的剛度來控制建筑位移，達到抗震目的。四是進行高層結構構件的簡化和一體化。通過對扶壁、筒口、筒腳的簡單化設置，達到相應建筑物的對稱。
4.4加強消防結構設計
當下很多大型火災、恐怖襲擊等惡劣事件已經讓高層建筑的消防結構設計面臨必須改善和加強的地步，但是消防設計應該從消防結構設計和使用期間消防規范來共同執行。在高層建筑消防結構設計過程中，應該加強對防火結構間的距離控制，在符合當地的地形條件基礎上，高層結構在防火結構間距離上可適當加大處理。在材料使用上，可以盡量減少易燃材料的使用，同時增加耐火材料的運用來達到防火目的。另外，良好的疏散系統是保證火災發生之后減少人員損傷的重要保證。高層建筑的疏散系統呈垂直狀態，容易導致疏散效率不高的問題出現。在消防結構設計時，可以通過設置雙通道疏散，增設防煙區、耐火區、避難層等設施來增加消防能力。同時，高層結構可以通過設置相應的隔離結構來有效地控制火勢蔓延，增強建筑消防安全能力。
參考文獻：
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【關鍵詞】高層建筑；結構設計；問題；研究
隨著我國經濟的飛速發展與商業競爭的激烈化，促使了高層建筑的出現和發展。一些新興結構設計方案以迅猛的速度出現在城市建設中。這樣使高層建筑的規模也隨之發展擴大起來；高層建筑的結構體系也變得越來越多樣化，其建筑類型與功能也越來越復雜。而高層建筑結構工程設計工作的重點和難點是高層建筑基礎結構設計。目前，面對這樣的形勢，我們將高層建筑的基礎結構設計放在首要位置，并對此作進一步地分析和研究。
1 高層建筑基礎結構設計的原則
1.1 對于高層建筑基礎結構設計來說，要選擇一些能夠符合它設計的計算簡圖。高層建筑的結構計算式必須在正確的計算簡圖基礎上進行；造成結構安全的事故的原因，追根究底是由于選用的計算簡圖不當。因此，保證結構安全的重要條件是選擇適當的計算簡圖。相應的構造措施是對計算簡圖的保證。而高層建筑實際結構的節點不可能是純粹的鉸結點或剛結點，設計的誤差應在計算簡圖的誤差范圍內。
1.2 高層建筑基礎結構設計要選擇合適的基礎方案。對基礎設計來說，要按照工程地質條件進行設計，對施工條件以及相鄰建筑物影響等多種因素進行綜合分析結合上部結構類型與荷載分布，從而選擇出既經濟又合理的基礎方案。在設計中，要使地基的潛力能夠最大限度地發揮出來，必要時對地基變形進行驗算。對于基礎設計來說，必須有詳盡的地質勘察報告。而參考臨近建筑資料與現場勘察是對一些缺少地質報告的建筑來說的。一般情況下，兩種不同的類型的基礎不適合在同一結構單元中使用。
1.3 高層建筑基礎結構設計要選擇合理的結構方案。一個合理的設計必須要選擇一個經濟合理的結構方案，但也要選擇一個切實可行的結構體系和結構形式。對于結構體系來說，要傳力簡捷，受力明確。不同的結構體系不能混用在同一個結構單元中；對于地震區來說，應該要求豎向規則與力求平面進行設計。所以，要對工程的設計要求、地理環境以及施工條件等情況進行綜合的分析，并與建筑、電、水、暖等專業充分協商，這樣才能在此基礎上進行更好地結構選型，使結構的方案得以確定，如果有多余的時間可以對多個方案進行比較，選擇最好地結構類型。
1.4 高層建筑基礎結構設計必須采用相應的構造措施。而“強剪弱彎、強壓若拉原則”，結構設計要牢牢地記住。結構設計要對構件的延性性能要注意，對結構設計的薄弱部位要加強，對鋼筋的錨固長度要注意。特別是對溫度應力的影響力要進行考慮，這是對鋼筋的執行段錨固長度來說的。
2 高層建筑基礎結構設計的特點
高層建筑基礎結構與低層以及多層建筑的設計相比，其專業性更強。一些建筑的平面布置、樓層數目、施工技術要求以及投資的多少等會受不同結構體系的選擇而影響。以下對高層建筑基礎結構設計的特點展開說明。
2.1 水平荷載將成為高層建筑基礎結構的決定因素。在豎向構件中，水平荷載對結構產生的傾覆力矩所引起的軸力，與樓房高度的兩次方成正比。而高層建筑樓面使用荷載與樓房自重在豎向構件中所引起的彎矩和軸力的數值與建筑高度的一次方成正比，高層建筑基礎結構的豎向荷載大體上是定值，這是針對某一定高度樓房來說的。而高層建筑基礎結構的水平荷載卻不是定值的，它是隨結構動力特性的不同而發生大幅度的變化。
2.2 高層建筑基礎結構的重要設計指標是結構延性。而高層建筑與低層建筑相比較，其在地震作用下的變形會更大一些。為了使高層建筑避免倒塌，它應具有較強的變形能力。在高層建筑構造設計上，要特別地采取一定的措施，從而能夠保證其結構，并使它具有足夠的延性。
2.3 對高層建筑結構的軸向形變，不容忽視。通常情況下，對低層建筑結構的分析，只是考慮彎矩項，其原因是軸力項影響太小。對于剪切項來說，一般情況下都是不考慮的。而對于高層建筑結構的情況就不同了。它的層數多以及高度大，導致軸力值變得很大。另外，它沿高度積累的軸向變形非常地明顯；這樣地軸向變形將給高層建筑結構分布與內力數值造成很大地變化。在高層建筑結構分析中，要對軸向變形的影響應當進行考慮。但是，在結構完成之后，結構所受的豎向荷載并不是一次施加的。在施工過程中，絕大部分的結構自重都是由占豎向荷載逐層施加的，而軸向壓縮變形已在施工過程中分階段的完成。因此，在施工過程中，對軸向變形的分層施加豎向荷載這一因素的考慮，不能按一次簡單的加載考慮，不然就會使一些不合理的計算結果的出現。比如說，在豎向荷載作用下，筒體的上層框架柱與鄰近剪力墻出現了一些拉力等。另外，由于樓層逐漸地增加，將使結構的側向變形隨著水平荷載的作用下迅速地增大起來。
2.4 側移成為高層建筑基礎結構的控制指標。高度的增加，使建筑結構的側移迅
速地增大起來。導致高層建筑基礎結構的偏心加劇，其原因是側向位移增大而產生的；造成房屋側塌，是由于產生的附加內力值超過了一定地數值。所以，高層建筑結構設計中最主要的因素是結構側移。
3 對高層建筑基礎結構設計的相關問題進行分析和研究
3.1 高層建筑基礎結構設計的嵌固端設置問題。由于高層建筑一般都帶有人防和地下室，所以嵌固端一般設置在人防頂板或地下室頂板等位置。在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了如結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調、嵌固端上下層抗震等級的一致性以及嵌固端樓板的設計等由嵌固端的設置而帶來的一系列需要注意的問題。如果其中任何一方面被忽略，將會對后期設計工作造成嚴重的影響。
3.2 高層建筑基礎結構設計的短肢剪力墻的設置問題。在新規范中，對墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻。而在高層建筑中對短肢剪力墻的應用增加了很多的限制。所以，在高層建筑基礎結構設計中，工程師要盡可能的少采用或者不采用短肢剪力墻，以免會給后期的設計工作帶來不少的麻煩。
4 結論
總之，高層建筑基礎結構設計是一個復雜而又長期循環往復的過程，只要結構設計工程師遇到具體問題具體分析。在設計過程中，不僅應嚴格執行新規范中相應的構造要求，還要從當今經濟現狀和發展趨勢出發，并結合實際情況，對結構進行合理分析，并對所制定的多種方案進行比較分析，只有這樣才能從根本上消除了設計的質量問題，這樣才能促使今后高層建筑快速地發展。
參考文獻：
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關鍵詞：高層建筑；結構設計；特點；注意問題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
中圖分類號：TU2 文獻標識碼：A文章編號:
引言：建筑工程質量直接關系到人民生命和財產的安全，建筑質量主要由設計質量和施工質量兩個方面來衡量。建筑類型與功能越來越復雜，高層建筑的數量口漸增多，高層建筑的結構體系也是越來越多樣化，高層建筑結構設計也越來越成為高層建筑結構工程設計工作的難點與重點。
1. 高層建筑結構設計的特點
高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較，結構專業在各專業中占有更重要的位置，不同結構體系的選擇，直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點：
1.1 水平力是設計主要因素
任何一個建筑結構都要同時承受垂直荷載和風產生的水平荷載，還要具有抵抗地震作用的能力。在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與建筑高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。
1.2 側移成為控制指標
與低層建筑不同，結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵因素，隨著樓層的增加，水平荷載作用下結構的側向變形迅速增大。設計高層結構時，不僅要求結構具有足夠的強度，能夠可靠地承受風荷載作用產生的內力；還要求具有足夠的抗側剛度，使結構在水平荷載
下產生的側移被控制在某一限度之內，保證良好的居住和工作條件
1.3 抗震設計要求更高
有抗震設防的高層建筑結構設計，除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，做到小震不壞、大震不倒。
1.4 軸向變形不容忽視
高層建筑中，豎向荷載數值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大；還會對預制構件的下料長度產生影響，要求根據軸向變形計算值，對下料長度進行調整；另外對構件剪力和側移產生影響，與考慮構件豎向變形比較，會得出偏于不安壘的結果。
1.5 結構延性是重要設計指標
相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。
2. 高層建筑結構設計中應注意的問題
2.1 高層建筑結構的基礎設計
在對高層建筑結構進行設計的過程中，首先應研究建筑所處的地基基礎對建筑抗震能力的應力影響，再做出適當的選擇，這也是高層建筑結構設計的重要內容。基礎作為高層建筑的根基，也是建筑中最重要的組成部分，若一座建筑沒有堅實的地基為保障，那么再好的上
部結構也僅能是一個空架子，甚至會造成上部結構的傾斜或破壞，影響建筑安全度。一般高層建筑基礎類型的選擇較復雜，甚至比上部結構的選型更難，由于高層建筑地基的影響因素諸多，因此要慎重選擇。
2.2 剪力墻的數量及位置
在高層建筑結構中，除了在兩端布置剪力墻筒外，在結構縱向中沿軸線還應再設計兩片剪力墻結構，以提高縱向的剛度、并調整剛度中心位置，盡量使其與質量中心重合，并根據底層結構的截面面積及樓面面積比為5% 的比例決定剪力墻的界面厚度及柱截面，通過進一步設計對截面進行調整，以保證其結構分析的結果位移與周期均保持在合理范圍之內。
2.3 高層建筑結構設計的計算軟件選擇
目前應用于高層建筑結構設計的軟件諸多，但是每一款軟件在實際計算模型過程中存在一定差異，就會造成最終計算結果略有不同，因此在對工程的整體結構進行計算及分析時，應根據不同高層建筑的結構類型及各種計算機軟件模型的特點來合理選擇，并對于不同軟件
對同一建筑計算結構差異較大的數據中，科學判斷其合理性，最終選定一個數據作為參考，這也是結構設計工程師的必備本領。否則，若選擇了不合適的軟件進行計算，不僅浪費了時間與精力，還會給高層建筑的結構帶來不安全隱患。
3. 抗震分析與設計在高層建筑的應用
在罕遇地震作用下，抗震結構都會部分進入塑性狀態。為了滿足大震作用下結構的功能要求，有必要研究和計算結構的彈塑性變形能力。當前國內外抗震設計的發展趨勢，是根據對結構在不同超越概率水平的地震作用下的性能或變形要求進行設計，結構彈塑性分析成為
抗震設計的必要的組成部分。我國現行抗震規范（GB50011-2001）要求高層建筑的抗震計算主要是在多遇地震作用下（小震），按反應譜理論計算地震作用，用彈性方法計算內力及位移。對于重要建筑或有特殊要求時，要用時程分析法補充計算，并進行罕遇地震作用下（大震）的變形驗算。
在我國高層建筑的抗震分析與設計中常見的問題有以下幾種：首先是高度問題，對于超高限建筑物，應當采取科學謹慎的態度。因為在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態會發生很大的變化，隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發生質變，即有些參數本身
超出了現有規范的適宜范圍，如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等。其次是材料選用和結構體系的問題，在高層建筑中，我國150m 以上的建筑，采用的三種主要結構體系（框－筒、筒中筒和框架－支撐），這些也是其他國家高層建筑采用的主要
體系。但國外特別在地震區，是以鋼結構為主，而在我國鋼筋混凝土結構及混合結構占了90%。如此高的鋼筋混凝土結構及混合結構，國內外都還沒有經受較大地震作用的考驗。根據現在我國建筑鋼材的類__型、品種和鋼結構的加工制造能力，建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土（柱）結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。第三是軸壓比與短柱問題，在鋼筋混凝土高層建筑結構中，往往為了控制柱的軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構造配筋。
4. 高層建筑結構設計的發展展望
4.1概念設計將發揮越來越大的作用。概念設計是指正確地解決總體方案、材料使用和細部構造的問題，以達到合理抗震設計的目的。概念設計是根據抗震設計的復雜性、難以精確計算而提出來的一種從宏觀上實現合理抗震，避免不必要的繁瑣計算，同時為抗震設計創造有利條件，使計算分析結果更能反映地震時結構反應的實際情況的設計方法。
4.2 采用先進的計算理論。空間受力分析，非彈性變形分析，塑性內力分析，由加載到破壞的全過程受力分析，時程分析，最優化設計，方案優化等先進科學的設計方法、設計理論將得到越來越多的應用。
結語:
結構設計是一項集結構分析，數學優化方法以及計算機技術于一體的綜合性技術工作，是一項對國家建設有重大意義的工作，同時，亦是一門實用性很強的工作。本文就高層建筑的結構設計的各個方面進行分析，一起有助于提高結構工程師在建筑空間中的設計能力，特
別是在處理高層建筑方面的問題上。
參考文獻：
關鍵詞：高層建筑；結構設計；設計特點原則措施
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
中圖分類號：TU318文獻標識碼：A文章編號：
1高層建筑結構設計特點
現代的多層建筑和高層建筑雖然有相同之處，但高層建筑在結構設計方面的要求更高，由于高層建筑和高度比加大，所以在高層建筑中，水平荷載成為結構設計時的主要控制因素。其主要特點有：
1.1水平力是設計主要因素
在低層和多層房屋結構中，往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。
1.2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值大小而且還有其振動頻率;防止結構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,而其限值在現行規范中似偏嚴,可予放松。
1.3軸向變形在高層建筑中也不可忽視
在高層建筑中，由于豎向荷載在數值在不斷加大，則會在柱中引起軸向變形，這在預制構件的下料時就要根據軸向變形重新計算值對下料長度進行調整，以免得也偏于不安全的結果。
1.4抗震設計要求更高
隨著地質災害的頻繁發生，特別是近幾年地震的震級及地震發生的次數的增加，高層建筑的抗震性能更值得關注，所以結構工程師在設計結構時更加再在抗震的設防方面下功夫，提高高層建筑的抗震性能。
1.5結構延性是重要設計指標
高層建筑結構相對于低層或多層來說，它的結構抗震性能更弱一些，在地震的作用下會比低層或多層變形更大一些，所以在設計結構時，承載力和剛度宜自下而上逐漸減小,變化均勻,連續,不要變。當出現了豎向不規則結構時,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,采取增大樓層結構延性等措施,提高其變形能力。同時,高層建筑的抗水平力構件應沿房屋周邊布置,以便能提供足夠大的扭轉力矩構件沿周邊布置形成空間結構后,也可提供較大的抗傾覆力矩來保證結構具有足夠的延性。
2高層建筑結構設計的原則
2.1選用適當的計算簡圖：結構計算式在計算簡圖的基礎上進行的，計算簡圖選用不當則會導致結構安全的事故常常發生，所以選擇適當的計算簡圖是保證結構安全的重要條件。計算簡圖還應有相應的構造措施來保證。實際結構的節點不可能是純粹的鉸結點和剛結點，但與計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內。
2.2選擇合適的基礎方案：基礎設計應根據工程地質條件，上部結構類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析，選擇經濟合理的基礎方案，設計時宜最大限度地發揮地基的潛力，必要時應進行地基變形驗算。
2.3合理選擇構方案：一個合理的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案。結構體系應受力明確，傳力簡捷。同一結構單元不宜混用不同結構體系，地震區應力求平面和豎向規則。
2.4正確分析計算結果：根據所選取的結構體系,選用準確的結構模型和選取正確的結構設計軟件通用的計算軟件有SATWE、TAT、TBSA等，結構計算開始前,設計人員先要根據規范的具體規定和軟件手冊對參數意義的描述,以及根據工程的實際情況,對結構參數和特殊構件進行正確設置。但由于計算機軟件功能的不完善，得出的結果往往會有很大差異，所以就需要設計人員的工作是選擇最適宜的軟件來計算，這樣不但節省了時間，也避免了不安全隱患的發生。
2.5采取相應的構造措施：結構設計始終要牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓若拉原則”，注意構件的延性性能；加強薄弱部位；注意鋼筋的錨固長度，尤其是鋼筋的執行段錨固長度；考慮溫度應力的影響力。
3高層建筑結構分析與設計方法
高層建筑結構是由豎向抗側力構件（框架、剪力墻、筒體等）通過水平樓板連接構成的大型空間結構體系。要完全精確地按照三維空間結構進行分析是十分困難的。各種實用的分析方法都需要對計算模型引入不同程度的簡化。下面是常見的一些基本假定：彈性假定；小變形假定；剛性樓板假定；計算圖形的假定。
對于框架－剪力墻體系來說，框架－剪力墻結構內力與位移計算的方法很多，大都采用連梁連續化假定。由剪力墻與框架水平位移或轉角相等的位移協調條件，可以建立位移與外荷載之間關系的微分方程來求解。由于采用的未知量和考慮因素的不同，各種方法解答的具體形式亦不相同。框架－剪力墻的機算方法，通常是將結構轉化為等效壁式框架，采用桿系結構矩陣位移法求解。剪力墻的受力特性與變形狀態主要取決于剪力墻的開洞情況。單片剪力墻按受力特性的不同可分為單肢墻、小開口整體墻、聯肢墻、特殊開洞墻、框支墻等各種類型。不同類型的剪力墻，其截面應力分布也不同，計算內力與位移時需采用相應的計算方法。剪力墻結構的計算方法是平面有限單元法。筒體結構的分析方法按照對計算模型處理手法的不同可分為三類：等效連續化方法、等效離散化方法和三維空間分析。
4抗震分析與設計在高層建筑的應用在我國高層建筑的抗震分析與設計中常見的問題有以下幾種：
首先是高度問題，對于超高限建筑物，應當采取科學謹慎的態度。因為在地震力作用下，超高限建筑物的變形破壞性態會發生很大的變化，其次是材料選用和結構體系的問題，建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土（柱）結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。第三是軸壓比與短柱問題，在高層建筑結構中,軸壓的截面與柱的鋼筋要配套，增加結構的延展性。第四，結構工程師在抗震設計中，對薄弱部位應設計出很好的變形能力又不發生轉移，采取牢固的抗震措施與抗震構造來保證結構的安全，有利的提高結構總體的抗震能力。
5結語
關鍵詞：特點；設計方法；應用；策略
中圖分類號: TU2文獻標識碼：A
1、引言
如今我國人口的繼續增長，使得建筑物也越來越多，有許多城市的土地資源有限，這樣導致土地價格越來越高，從而導致了建筑商的建筑成本也就越來越高。結構優化設計思想是當今國內外比較有價值的一種理論系統。運用該理論方法，實現人民對于居住環境和生活環境的改善，提高建筑產品的質量與品味，滿足小康社會人們對新生活的需求，同時降低工程建筑的造價成本，實現建筑商利潤最大化的目標，這具有適用、經濟、實用的價值。
2、高層建筑結構設計特點
（1）水平荷載成為決定因素
一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對結構產生的傾覆力矩，以及由此在豎構件中引起的軸力，是與樓房高度的平方成正比；另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。
（2）軸向變形不容忽視
高層建筑中，豎向荷載數值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續梁彎矩產生影響，造成連續梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大。
（3）側移成為控制指標
與較低樓房不同，結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素隨著樓房高度的增加，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，影響結構安全，因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。
（4）結構延性是重要設計指標
相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構造上采取恰當的措施，來保證結構具有足夠的延性。
3、優化的結構設計方法
（1）建筑模型的優化結構設計方法
一項大的建筑工程，先設計建筑模型，那么建筑模型的優化是十分必要的。建筑工程的結構優化設計主要包括：基礎結構方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計、屋蓋系統方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。除此之外，還需要做選型、布置、受力分析、造價分析等內容的優化設計。所有這些設計，都按照一切從實際出發的原則來進行，根據工程的具體實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。在進行結構設計時，首先要滿足設計意圖后，盡量使平面布置規則，縮小剛度和質量中心的差異，這樣可以避免水平荷載與建筑物中太大的扭轉作用力。在豎直方向上應避開使用轉換層，減少應力集中現象。
（2）建筑模型的優化結構設計的計算方案
完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。然而，結構設計的優化涉及到多個變量、多個約束條件，這是屬于一個非線性的優化問題，在設定計算方案時，需要將有約束條件轉變為無約束條件來進行計算。建筑工程設計中常用的方法有Powell算法、拉氏乘子法和符合型等方法。利用這些方法來計算建筑模型的優化結構設計方案。
4、優化的結構設計在實踐中的應用
在設計好了優化的結構設計方案后，就可以將該理論方法應用于實踐之中。結構設計的優化，是目前一個比較普遍的課題，要達到利用結構優化的方法在不改變適用性能的前提下達到降低工程造價的目的，將結構設計優化方法應用于實踐之中，這是我們建筑工程設計人員所追求的目標。結構設計優化設計應用于項目的整體設計、前期設計，舊房改造，抗震設計等設計的各分部環節，發揮著巨大的效益。在按照結構設計優化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的三個方面的問題。
（1）參與結構設計優化的前期工作
因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現在存在的普遍問題就是前期方案階段結構設計并不進行參與，建筑師進行建筑設計時大多并不考慮結構的合理性以及它的可行性，但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響，某些方案可能會增加結構設計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結構優化設計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結構形式，合理的設計方案，獲得一個良好的開端。
（2）將概念設計和細部結構設計進行優化
概念設計應用于沒有具體數值量化的情況，例如地震設防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現實有較大的差異，在進行設計的時候就要采用概念設計的方法，把數值作為輔助和參考的依據。設計過程中需要設計人員靈活的運用結構設計優化的方法，達到最佳的效果。
（3）地基基礎的結構設計優化
化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據現場地質條件選擇樁基類型，盡量節省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應多進行比較以確定最合適的方案。
5、高層建筑結構設計優化策略
（1）抗風設計優化策略
高層建筑的抗風結構設計可以從四個方面入手：第一，是基礎設計，既建筑物的根基設計，堅實的地基基礎是高層建筑物抗風能力的有力保證，選用級配較高的砂石，保證回填材料的密實程度，防止水平作用力對結構產生傾覆性的威脅。第二，是根據能耗的原理，設計高層建筑物支撐、剪力墻、梁柱。樓板構件等，讓其形成一個減震系統，減耗自然風能。第三，提高建筑物的承載力和剛度，也是高層建筑物抗風設計的重要因素，根據風荷載的多變性和復雜性的特點，筆者認為承載力和風荷載務必經過周密計算，并根據相關的規范設計要求，通過合理的結構設計提高建筑物的抗風能力。
（2）抗震結構設計優化策略
抗震是每個建筑物必須考慮的重點內容，尤其高層建筑物，抗震設計更加至關重要，其優化設計的內容如下：第一，提高建筑物結構設計的規則性，合理設置抗側力構件的位置，以此形成承載力的合理性分布體系，垂直方向需要通過抗側力構件剛度和強度來提高，滿足其連續和均勻穩定性。第二，地基的抗震設計。地基沉降現象是地震時建筑物結構破壞的最直接原因，當地基發生沉降的時候，建筑物的結構會發生開裂等破壞，因此，地基施工的時候，必須結合地震對其的破壞特點，進行針對性設計。一方面，簡化建筑物的建筑平面，減少陰角的平面布置，將外部形狀和高度存在差異性的建筑物以棟為單位分割，通過施工設計安排，提高地基的剛度和強度，另一方面則是將樁埋置在一定的深度內，將群樁、上部結構重點控制在同一直線上。第三，剪力墻結構設計。剪力墻是重要的承重構件，剪力墻是用來提高承重結構構件的抗側力的部分，滿足承載力的延續性和耗能能力，有效的提高抗震承受能力。第四，消防結構設計的優化。高層建筑的消防結構設計目標定位于提高建筑物使用者生命及財產的安全性，防患于未然，提高建筑物的消防功能，對于消防結構設計的優化首先應該從優化防火間距出發，精確計算建筑物之間的距離，因地制宜設計提高消防裝置的靈活性，讓問題出現時能夠為使用者逃生提供更多的機會。
6、結束語
隨著城市經濟水平的不段提高，以及人們對物質文化生活需求的不斷提升，人們對于建筑物的關注不斷從舒適角度出發，同時要從安全角度出發，考察設計者的設計理念，關注建筑物的使用性能。
參考文獻
[1]肖峻.高層建筑結構分析與設計[J].中化建設，2008（12）
[2].趙西安.現代高層建筑結構設計[M].北京：科學出版社，2004
