高層建筑結構特征范文
時間：2023-12-15 17:29:04
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篇1
關鍵詞：高層建筑；結構設計；選型分析；功能；建筑質量；分析
中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：
在進行建筑工程的施工設計中，高層建筑工程施工項目的結構設計，與一般的地層建筑施工項目和多層建筑施工項目，在建筑工程項目的施工結構設計上，沒有太大的區別。但是，在進行高層建筑項目的結構施工設計中，要將常規的啊建筑工程項目豎向或者是水平結構的設計情況，轉化為高層建筑的豎向或者是水平方向的結構設計時，首先需要將常規建筑工程的豎向結構轉化成為較大的建筑柱體以及墻體、井筒，其次，在進行高層建筑結構的側向力作用下傾覆力矩以及變形剪力作用的設計中，要比常規建筑的的作用力大很多。總之，進行高層建筑結構設計以及選型過程中，與低層建筑工程相比，對于結構設計以及選型要求更加嚴格，只有在保證高層建筑的結構設計與選型質量基礎上，才能實現對于高層建筑工程項目的施工設計以及安全質量等進行保證。
1、高層建筑的結構特點與結構類型分析
1.1 高層建筑結構選型的影響因素
高層建筑是一個個單體, 它的可統計性差, 影響因素多, 影響因素之間的相互作用大, 從信息角度看,它的不確定及不確知的信息多,同時其綜合性也很強,表現在其結構方案不僅僅取決于力學分析,而是應該綜合考慮到環境、經濟、安全、適用等多種因素。對于千差萬別的建筑方案,除了對建筑美學等的考慮外,影響高層建筑結構選型的主要因素可歸納為:
（1） 環境條件。主要包括設防烈度、場地條件、基本風壓等。
（2）建筑方案特征。主要包括方案建筑的高度、高寬比、長寬比以及建筑體型,其中建筑體型包括平面體型和立體體型。平面體型是由平面規則性、平面對稱性、平面質量和剛度偏心等組成, 立體體型是由結構高寬比、立面收進體型、塔樓和層間剛度等組成。
（3）建筑使用功能要求。高層建筑的使用功能大體上可分為住宅、辦公樓、旅館和綜合樓等。某種功能的建筑可能只有某幾種結構型式和它相匹配。比如高層住宅, 由于其使用空間較小, 分隔墻體較多,且各層的平面布置基本相同,因此這種功能的建筑就比較適合采用剪力墻或框架剪力墻結構。
（4）施工工期要求。高層建筑由于投資巨大, 結構施工周期的縮短, 可以使整個建筑更早地投入使用,取得經營收入,同時還可以縮短貸款建設的還貸時間,從而減少還貸利息。
（5）材料供應狀況。
（6）設計、施工水平。
（7）結構抗災水平和可維護性。
1.2 高層建筑的結構類型分析
眾所周知, 與低矮建筑不同, 在水平荷載作用下結構側移已成為高層建筑設計中的關鍵控制因素,如何在滿足相關要求的前提下選擇更好的抗側力體系成了結構工程師們追求的重大目標。另外, 高層建筑的層數多、自重大; 同時,巨大的結構水平荷載又在豎向構件中引起較大的軸力、彎矩、水平剪力。為使豎向構件的結構面積不致過大,要求結構材料具有較高的抗壓、抗彎和抗剪強度。當高層建筑處于地震區時,對結構材料還會有延性的要求。
高層建筑工程中，比較常見的結構體系類型主要有框架建筑結構體系以及剪力墻結構體系、框架剪力墻的建筑結構體系、筒體結構體系等。在實際施工建設應用中，不同的建筑結構體系具有不同的特征優勢，在建筑施工中的具體應用也會有不同。而從高層建筑工程的施工使用材料上來講，高層建筑結構類型主要有鋼結構和鋼筋混凝土兩種，其中，鋼結構的高層建筑結構類型，它的特點是強度高，并且韌性大，在建筑施工應用中容易加工操作。對于高層建筑結構工程來講，鋼結構的高層建筑，它的結構斷面小、并且自重輕，抗震效果也比較好，在高層建筑施工應用中，鋼結構建筑的施工工期也相對比較短，施工操作方便。但是，由于鋼結構類型的特征優勢，以及在建筑結構施工中的應用越來越多，導致鋼結構材料的造價成本也隨之增高，從而對于建筑工程的整體施工成本有很大的影響。此外，鋼筋混凝土結構由于自身的特征優勢，在建筑施工中的應用也比較廣泛。結合這兩種不同結構類型各自的特征優勢，在高層建筑結構施工中，經常會將鋼結構與鋼筋混凝土結構兩種類型，進行混合施工應用，以突出各自的應用優勢，并進行互補，保證建筑工程結構質量。
2、高層建筑的結構設計分析
根據上述高層建筑的結構特征、結構類型以及在實際施工中的應用情況，在進行高層建筑的結構設計過程中，應注意從以下幾個方面進行考慮分析。首先，是高層建筑結構的水平荷載對于建筑結構設計的決定性影響作用。進行建筑工程項目的結構設計過程中，都需要對于建筑結構所承受的垂直荷載、水平荷載以及抗震能力等進行計算分析，并進行設計應用。對于高層建筑工程來講，在進行建筑的結構設計過程中，雖然需要對于建筑結構的垂直荷載情況進行分析考慮，但是，對于整個建筑結構來講，產生決定性影響作用的荷載作用力，主要是來自于水平方向上的荷載承重作用，這也是高層建筑結構設計中需要重點分析考慮的因素，主要是由于高層建筑的樓層高度影響作用。
其次，在進行高層建筑的結構設計過程中，還需要對于建筑結構的側向作用力影響下的側向位移進行分析考慮。對于高層建筑的結構設計來講，側向位移情況是進行高層建筑結構設計的重要控制指標因素。在高層建筑工程中，隨著建筑樓層的增加，水平荷載作用影響下，建筑結構的側向作用力也會增加，從而對于高層建筑結構影響形成的側向位移變化就比較大，因此，對于高層建筑結構的影響作用就比較明顯。為了保證高層建筑結構的設計質量，保證建筑工程的結構安全，在進行高層建筑結構設計中，需要對于建筑結構的強度設計更高，以能夠承受側向荷載變化影響。
最后，在進行高層建筑結構的設計中，還需要結合高層建筑的樓層結構高度情況，滿足建筑結構對于延性的要求標準，使建筑結構的柔性設計更加合理，以保證在地震作用下，建筑結構的承載作用，保證建筑結構的設計質量和安全。
3、高層建筑的結構選型分析
在進行高層建筑結構的選型應用過程中，應注意從建筑結構體系類型與建筑工程施工之間的相互關系，以及建筑結構的抗震要求等方面，對于高層建筑的結構選型進行分析。首先，在建筑工程施工過程中，不同的建筑施工工藝，對于建筑工程的施工材料消耗使用以及建筑勞動力使用情況、建筑施工工期、建筑施工成本造價等都有不同的影響作用。而對于建筑工程來講，建筑工程的結構類型不同，施工中具體的工藝流程也會有不同，因此，在進行建筑結構類型的選型應用中，應注意結合建筑施工的具體要求情況，選擇合適的結構體系類型進行施工應用。其次，建筑工程的結構抗震要求也是進行建筑結構類型的施工選擇應用中，需要進行分析考慮的重要因素，在建筑結構類型選擇中，應注意結合建筑結構抗震選擇原則進行選型應用。
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關鍵詞：高層建筑結構；設計；對策
1高層建筑結構的特征
高層建筑結構不但承受較大的垂直方向的荷載，同時也承受較大的水平方向的荷載，如風荷載和地震作用。一般情況下，低層建筑結構受到水平方向上的影響比較小，然而在高層建筑中，水平荷載作用則往往比較大，外界地震的作用和外界風產生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加，高層建筑的位移增加較快，但是高層建筑過大的側移不但影響人的舒適度，同時使得建筑物的使用受到影響，并且容易損壞結構構件以及非結構構件?；诖耍谠O計高層建筑結構時，首先控制側移在規定的范圍之內，所以，高層建筑結構設計的核心是抗側力結構的設計。
2高層建筑結構設計的原則
2.1選擇合理的結構方案。合理的結構設計方案必須滿足安全性和經濟性的要求，并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結構單元當中，應該選擇相同結構體系，如果高層建筑處于地震區，那么盡量選用平面和豎向規則的結構方案。另外，應在綜合考慮地理條件，工程使用需求，施工條件，材料等因素的基礎上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業的相協調的情況下，選擇合理的結構，從而確定結構的方案。
2.2選擇合理的高層建筑結構計算簡圖 在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，就比較容易造成由于結構不安全或造成不必要的浪費?；诖?，高層建筑結構設計安全合理保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，在設計中應該采取相應的結構構造措施，保證計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內，確保結構的安全。
2.3選擇合理的高層建筑結構基礎設計 按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎上選擇科學合理的基礎方案?；A方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發揮，必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告，如果缺失，那么應該進行現場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下，相同結構單元應該采用相同的類型。
2.4對計算結果進行準確的分析 隨著科技的不斷進步，計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。當前市場上存在著形形的計算軟件，采用不同的軟件得到的結果可能不同，所以，建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進行計算，對復雜的結構應采用兩種以上的不同的結構軟件計算，并進行對比分析，按最不利的結果進行設計。
2.5高層建筑的結構設計要采用相應構造措施。高層建筑結構設計的原則是強剪弱彎，強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則，加強薄弱部位，對鋼筋的執行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。
3高層建筑結構體系的選型
3.1建筑的結構在抵抗來自于水平方向和豎直方向的荷載時構件的組成形式和傳力的路徑就是高層建筑的結構體系。通過包括墻，柱等的豎向構件和樓蓋等水平構件將豎向荷載傳遞到基礎，利用抗側力體系將水平荷載傳遞到基礎。
3.2根據高層建筑結構的材料將高層建筑的結構體系分為鋼筋混凝土結構體系，鋼結構體系，鋼–混凝土混合結構體系以及鋼–混凝土組合結構體系。鋼筋混凝土結構體系被廣泛的應用在各類的工程結構中，具有混凝土和鋼筋兩種材料的協同受力性能特征，造價低廉，耐久耐火，成本低，整體性能優良，但存在著自重大，延性差，施工慢等缺點；鋼結構體系的強度高，抗震性能比較好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在著費用高，防火性能差，施工復雜等不足；鋼–混凝土混合結構結合了鋼筋混凝土構件和鋼構件的長處，不但增加了鋼構件的材料強度，同時具有較高的抗震性能，成本低廉，然而這兩種材料構件的連接技術還存在著不足；鋼–混凝土組合結構具有承載能力高，抗震性能強，比鋼結構具有更優良的耐火性，施工速度快，但是存在著節點的構造比較復雜的缺點，一般被用于小偏心受壓構件。
3.3根據結構形式可以將高層建筑結構分為框架結構體系，剪力墻結構體系，框架–剪力墻結構等體系。利用柱，梁等結構體系作為高層建筑豎向承重的結構，并且承受水平荷載，這種結構側向位移大，框架結構內力大，適于60m高度以下的建筑；通過高層建筑的墻體當做抵抗側力和豎向承重的結構體系，就是剪力墻結構體系。這種剪力墻結構的剛度大，整體性能好，不易受水平力作用發生變形，適應于高層建筑，但是由于剪力墻的間距小，使得平面的布置不靈活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墻組合的而構成的結構形式就是框架–剪力墻結構體系，這種結構形式不但具有實用性強，布局靈活的優點，同時承受水平負載的能力更高，在高層建筑中被廣泛使用。在框架–剪力墻結構體系中，需要注意考慮剪力墻的位置，設計合理的剪力墻的數量，以及滿足框架的設計要求。
4高層建筑結構設計問題分析及對策
4.1高層建筑結構存在著超高的問題 基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規范對高層建筑的結構的高度有嚴格的規定，針對高層建筑的超高問題，在新規范中不但把原來限制的高度規定為A級高度，并且增加了B 級高度，使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。實際工程設計中，對于建筑結構類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應該重新進行設計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。
4.2高層建筑結構設計短肢剪力墻設置 我國建筑新規范中，短肢剪力墻是指墻肢的截面厚度不大于300mm，且高度和厚度比在5～8 的墻，按照實際經驗以及數據，高層建筑結構設計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以，在高層建筑的結構設計中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。
4.3高層建筑結構設計嵌固端的設置 一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結構工程設計人員應該考慮嵌固端設置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調。
4.4高層建筑結構的規則性 在關于高層建筑的新規范中，對于高層建筑結構的規則性做出了很多限制，比如規定了結構嵌固端上層和下層的剛度比，平面規則性等等，并且硬性規定了 “高層建筑不能采用嚴重不規則的設計方案?！币虼耍瑸榱吮苊夂笃谑┕ぴO計階段的改動，高層建筑結構的設計必須嚴格遵循規范的限制條件。
結束語：
高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作，對于建筑的設計有著非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的不斷發展，高層建筑的結構設計的要求越來越高，充分了解高層建筑的結構特性和高層建筑結構設計的原則至關重要。本文分析了高層建筑的結構特性，高層建筑結構體系的選型問題，并重點分析了高層建筑結構設計問題及對策，可以為高層建筑結構設計提供參考。
參考文獻：
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關鍵詞: 高層建筑 建筑 結構 設計 問題措施
中圖分類號：TU97文獻標識碼： A
一、高層建筑規劃建筑設計
1．高層建筑總體規劃設計
依據城市上位規劃布局要求，高層建筑基地所在區域一般為城市重要節點位置。高層建筑因其豎向體量巨大，標識性強，所處區位特殊，總體規劃設計階段需要認真推敲高層建筑與周邊建筑的關系：高層建筑應減少對其周邊城市道路交通影響，高層建筑應減少對周邊建筑的日照影響，高層建筑應與周邊建筑共同構成的良好的城市空間。高層建筑總體規劃設計目標是要將其作為創造特征明顯的城市空間界面和城市天際線的重要組成部分。
高層建筑功能較復雜，至少由兩種及以上使用功能組成，因此高層建筑總平面布局時應結合基地周邊道路環境合理設置不同功能的人流、車流交通流線，盡量避免相互交叉。高層建筑人流、車流的設計引導更不應該影響地塊周邊的現狀交通狀況。同時，高層建筑總平面布局應充分考慮消防疏散，解決好大量人流集散問題。
2．高層建筑建筑單體設計
高層建筑單體設計應考慮城市街道尺度和城市空間界面、城市天際線的相關要求。具體來講，在城市街道尺度方面，高層建筑裙房部分設計應采用符合人體尺度的建筑語言，采用富有質感的建筑材料，以增強高層建筑的親和力，從而弱化高層建筑高大體量帶給城市街道的壓迫感，使高層建筑與周邊環境相融合。高層建筑主體宜采用簡潔的線條和建筑語言，營造挺拔的高層建筑主體形態，加強其作為城市空間節點的特征。同時簡潔的線條和建筑語匯有利于高層建筑結構、節能等方面的設計。
高層建筑因其豎向體量巨大，垂直交通需求量大，由垂直交通帶來的能耗巨大，因此，高層建筑單體設計還應充分考慮各項綠色建筑措施的應用。目前，雨水收集、中水回用、太陽能、風能轉化設施、屋頂綠化、垂直綠化、通風表皮等綠色建筑措施在許多高層建筑實踐中已經運用。綠色建筑措施的巧妙運用同時也豐富了高層建筑的外立面造型。
二、高層建筑結構設計
1. 高層建筑結構設計的基本原則
科學合理進行方案的設計。在建筑結構的設計上，要考慮到建筑結構的體系與形式兩個因素對于設計的滿足與否，且要做到資金與施工資源的利用率的最大化，來做出最為合理的結構設計。傳力的簡單與受力上的明確，表明了建筑結構系統的基本要求!在建筑結構單元相同時，務必要選取相同的建筑結構系統。且在選取最佳建筑結構的方案時，要更加考慮到施工的材料"條件"設計需求與施工的地理條件等因素的綜合分析。
科學合理進行基礎設計。每一個高層建筑所出的地理環境與毗鄰建筑的影響都是各不相同的，這就要求在進行建筑結構設計時要做到綜合分析!除此之外，基礎設計的合理與否對于建筑結構的荷載"上部結構類型都有著決定性的重要影響，尤其是在高層建筑的設計上更要考慮建筑荷載的分布方面。同時鄰近建筑的影響也不能忽略，只有對建筑自身因素與外部環境因素的綜合考量與分析研究才能做出最合理的基礎設計，從而使建筑物更加實用"安全。
科學合理進行簡圖設計。建筑結構設計安全性是以建筑結構數據的正確計算為基礎的結果，這也就產生了計算簡圖。計算簡圖的合理性與否，對于建筑物的整體安全都有著直接性的影響!因此為了加強計算簡圖對于建筑結構設計與建筑物的整體安全的所充分保障，采用對應的構造措施是十分必要的。在建筑結構設計的實踐當中，節點問題的存在就要求極端誤差應當盡量降低，要把建筑結構計算簡圖的誤差控制在一定的范圍內，從而更進一步的提升計算簡圖的精確性，進而也是對整個建筑結構的設計安全奠定了堅實的基礎。
3．高層建筑結構設計中存在問題的應對策略
3.1建筑結構中規范性問題的解決措施
近年來，國家對于建筑施工與居住的安全性問題越來越重視。也相應地對于高層建筑的施工與設計也作出了更多的要求與規范。其一是加強對高層建筑施工工程中安全隱患的排查與防控工作。其二是頒布了最新的建筑施工規范，明確指出高層建筑結構設計必須采用符合規范的結構建筑方案，在實際的高層建筑結構的設計過程當中，務必遵照新規范的要求進行高層建筑的結構設計，從而避免施工與居住安全隱患的發生。
3.2建筑結構設計過高問題的解決措施
高層建筑結構在設計當中往往存在著高度過高的問題，建筑施工單位以為的追求經濟效益的最大化，私自在原本的建筑結構之上增高建筑高度。我國在地理分布上看，處于地震頻發區的城市較少，且各地的地址與地貌狀況也不盡相同，這也就對于在實際高層建筑結構的設計時要考慮到地震影響因素!高層建筑結構設計對于樓層的過高設計，對于建筑物本身的抗震性將產生嚴重的影響，從而造成嚴重的安全隱患，危害房屋使用者的安全。因此，國家相關部門應當加強對于高層建筑高度的監督檢查，在高層建筑結構的設計的審核審查層面要做到詳盡嚴格，審核通過才能進行下一步的建筑施工，避免施工單位在審查通過后私自增加建筑物的高度，這樣既影響了施工的進度，也造成了施工資金的過渡浪費。
3.3短肢剪力墻設置的解決措施
依照我國對于建筑行業的新規范，對于高層建筑的結構設計新增加了對于短肢剪力墻的使用規范!規定指出在使用短肢剪力墻時，要做到合理規范使用，而且要通過科學性的調查研究，進行科學合理的結構設計。
3.4嵌固端設置的解決措施
在高層建筑的結構設計的整體計算方面，嵌固端的設置是一個重要環節，要依據對于造成問題的多方面因素的綜合分析，做到對于高層建筑結構抗震性與嵌固端位置設計協調設計; 另一方面，還要考慮高層建筑的結構設計中嵌固端樓板的位置。依據多層面的綜合考量與分析，對嵌固端設置做出最佳與最優設計，從而避免在高層建筑施工的過程中與使用當中出現的安全隱患，保證施工的順利完成與安全使用。
4.結束語
筆者通過對高層建筑規劃建筑設計及結構設計中出現的各種問題分析和研究，做了相應的應對措施。通過本文的闡述，我們也了解到在高層建筑設計的過程中，設計工作者要對于高層建筑規劃建筑及結構設計的特征與相應的設計原則做到了解熟知與遵守，做到對于在高層建筑設計當中可能出現的各種問題的全方面考慮，且能在設計當中進行有效的避免，從而確保設計建筑的安全性與實用性的前提下，充分提高設計的合理性。這對于高層建筑建筑設計工作者本身的規劃建筑及結構設計能力有著綜合提高作用，同時也對于高層建筑設計和施工的順利完成以及我國建筑行業的健康發展都有著促進作用。
參考文獻
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［4］魏國，李楠. 高層建筑設計存在的問題 價值工程
篇4
[關鍵詞]超高層建筑；結構設計；基礎設計
[中圖分類號]F407.9 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0252-01
前言
隨著我國經濟的進步，高層建筑已經無法滿足社會發展的需求，超高層建筑就逐漸出現在人們的視線中，并且大范圍的擴展，在我國的各個城市的角落，都能看到超高層的建筑。超高層建筑之所以發展的如此的迅速，有兩個方面的原因，一是由于城市的發展的需要，需要超高層建筑作為城市的形象，另一個最主要的原因，還是由于土地資源的緊張，從而不斷的研究建筑物的高度緩解土地短缺的壓力。因此，本文重點介紹了有關超高層建筑結構設計的相關的問題。下面就對超高層結構設計進行具體的分析。
1 超高層建筑與高層建筑結構設計中的區別分析
首先，在建筑物高度的設計上，一般超高層建筑的高度超過100m到幾百米之間，而高層建筑的高度一般在100m之內。超高層建筑物的結構類型比高層建筑物的結構類型要多。超高層建筑物的平面形狀一般為方形，而高層建筑物的平面形狀的選擇比較多。超高層建筑物的基礎形式一般為等厚板筏基和箱基，而沒有高層建筑物所用的梁板筏基。超高層建筑物一般不采用復合地基，而高層建筑基本上采用的是復合地基。在對超高層建筑物進行設計的時候如果建筑物超過200m需要滿足在風荷作用下的舒適度的相關要求，而對高層建筑物的設計一般不考慮上述的因素。
2 超高層建筑結構設計中主要考慮的因素分析
在進行超高層結構設計中對于結構類型的選擇需要充分的考慮當地地質條件及其對抗震目標的設定等。對于地質的條件，在擬建筑基地需要具備能夠采用天然地基的條件，并且具有抗震設防烈度較低的特點。因此，在建筑結構上，可以優先的考慮鋼筋混凝土的結構。如果在地震高發區應該優先考慮鋼結構及其混合結構。對于抗震方面的考慮主要是要確定抗震性能的目標。要求超高層建筑物的豎向構件承載力需要達到在中震的時候能夠不被破壞，在這樣情況下，鋼筋混凝土結構很難達到抗震的目標，因此，需要鋼結構或者混合結構；另外對于結構類型的選擇上，需要充分的考慮經濟條件。在一般的工程建筑中，鋼筋混凝土結構類型造價比較低，全鋼的結構類型是最貴的，因此，應根據超高層建筑物的經濟上的條件進行合理的選擇?，F在超高層建筑結構多采用鋼筋混凝土柱、鋼筋混凝土核心筒這種混合型的結構。因其這種混合結構與全鋼結構造價要便宜，與鋼筋混凝土結構剛度要好，因此，被廣泛的應用與超高層建筑結構設計中。
3 超高層建筑結構中的基礎設計
在超高層建筑物，一般有多層地下室，超高層建筑物基礎埋置的深度需要滿足穩定性的要求。而對于一些地區的基巖埋藏較淺的特點，無法建構多層的地下室，需要設置嵌巖錨桿進而滿足穩定性的要求。超高層建筑物的地基基礎的形式需要根據建筑場地工程地質的條件，在滿足其穩定性的要求的情況下，還需要滿足其沉降和變形設計的要求。當超高層建筑物的基底砌置在黏性土層或者海沉積的土層的時候，而這種土層的地基承載力不能夠滿足變形設計的時候，需要應用合理的用樁基方案。當超高層建筑物在40層以上的時候，而基底砌置在厚度較大的卵石層的時候，這種基底的承載力特征值以及壓縮模量都比較高，因此，需要考慮天然地基的方案。如果基底砌置在中風化以及微風化基巖上的時候，都需要采用天然地基的方法。
3.1 天然地基基礎
在卵石層或者微風化基巖上的地基都需要天然地基的方法。但是其基礎的形式是不同的，當基底是卵石層的時候，一般采用等厚板筏形的基礎。等厚板筏基在板厚的要求上，應該具有非常大的剛度，從而使基底的壓力能夠均勻的分布，從而減小外框以及內筒的沉降變形，在設計時，等厚板筏基的板厚取外框以及內筒之間的跨度應該保持在四分之一左右。超高層建筑物的結構設計中對于基底砌置在微風化的基巖上，這種基巖承載力的特征值是比較高。因此，外框柱應該采用立基礎，內筒應該采用條形基礎或者等厚板筏形的基礎。并且，由于微風化基巖的剛度非常的大，在荷載作用下沉降以及變形比較微小，因此，在地下室的底板厚應該按照構造的設置以及按照巖石裂隙水有關的水浮力進行計算。在基巖上獨立柱的基礎，通常情況下，為了使施工不破壞基巖達到整體性的效果，一般采用人工挖孔樁的方式進行開挖。
3.2 樁基礎設計
對于超高層建筑物樁基礎的設計，主要考慮樁基底承受的壓力比較大，從而要求單樁豎向能夠承載很高的壓力。因此，我們在對超高層建筑物的樁基礎設計的時候一般采用大直徑鉆孔灌注樁以及采用大直徑人工挖孔擴底灌注樁。對于選擇樁端持力層上，最主要的是應該充分的考慮層厚較大以及密實的卵石層或者微風化基巖，從而減少樁端的沉降和變形。在對超高層建筑物樁基礎設計的主要的原則是，應該集中布于柱下及墻下。如果在進行樁基礎設計的時候采用的是端承樁或者摩擦端承樁，因為單樁豎向的承載力特征值比較高，因此，需要的樁數比較少，可以布于柱下以及墻下。如果對樁基礎的設計采用的是端承摩擦樁或者摩擦樁，因為單樁豎向承載力的特征值比較低，因此需要整個基底都采用滿布樁才能夠滿足其穩定性和不變形的要求。對于上述所探討了不同的布樁形式，樁承臺板的厚度上是不同的，滿布樁于柱下以及墻下承臺厚度需要沖切進行確定。并且超高層建筑物的地下室底板的厚度可以小于外框和以及筒承臺的厚度。對于滿布樁承臺的厚度需要和天然地基基礎的等厚板筏基的要求一樣，承臺板應該具有很大的剛度，從而以便基底承臺樁能夠承受相當大的壓力。由此可見，一般承臺板的厚度并不是由沖切所決定的。有關滿布樁等厚板承臺內力方面的計算，可以根據單樁豎向的承載力及其平均反力進行計算，這樣計算出來的結果比較符合工程受力的實際情況。另外，對于鉆孔灌注成孔的方法，在以往，一般采用的反循環鉆機進行施工，但是現在對于樁長一般采用的是旋挖鉆機，其施工的速度比較快，尤其是樁端沉渣厚度很小，進而能夠確保鉆孔樁的施工質量。這種鉆機在實際的工程實施中，凡是有條件的都應該優先采用這種鉆機。
4 結束語
本文對超高層建筑結構設計進行了相關方面的研究與探討，通過了解超高層建筑與高層建筑在實際的設計中的區別，從而能夠更加的清楚在超高層建筑結構設計中應該針對于高程建筑設計的不同點。通過分析在超高層建筑結構設計中的需要考慮的因素，進一步了解了超高層建筑結構設計中應該把握哪些重點的問題。并且具體的分析了超高層建筑結構設計中的基礎設計，全面了解其基礎設計中的設計要點。通過本文的分析，能夠為日后的超高層建筑結構設計提供一些理論性的參考價值，進一步促進超高層建筑結構設計能夠更加的科學和合理。
參考文獻
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篇5
【關鍵詞】抗震理念；高層建筑；結構設計；應用
引言
一、抗震理念設計的理論概述
（一）抗震理念設計的概念
抗震理念設計是指根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想，進行建筑結構總體布置，并確定細部構造的過程，概念設計指的是在不經過計算的基礎上，由工程師基于設計理論基礎和施工經驗進行設計，并對當前的設計方案和設計概念進行評估，從而評估出符合抗震需求的設計方案。它包括分析、綜合和評價三個步驟。
（二）抗震理念設計在高層建筑結構設計中的作用
高層建筑結構設計是一個復雜的過程，人們對地震時的結構認識存在局限，再加上材料性能和施工安裝的變易性、模擬地震波的模糊性等因素的影響，進一步增加了高層建筑結構的不穩定性，因此，高層建筑結構設計應該重視抗震概念設計。在依據數值計算的基礎上增加實踐經驗元素，有時甚至比分析計算更重要，抗震設計理念的應用，可以很好地滿足能居民對建筑物安全性能的實際需要。高層建筑結構設計中抗震概念設計的利用必須引起高層建筑結構工程設計師的廣泛重視，使其嚴格遵守抗震概念設計中的相關規定，擺脫傳統的結構設計中只重視計算結果的誤區，按照結構設計計算原則，再結合地區的抗震規范，最終保證高層建筑結構的抗震性能，保障居民的人身財產安全。
（三）抗震理念設計的基本原則
1、結構的整體性
在高層建筑結構中，樓蓋的整體性對高層建筑結構的整體性作用非常重要，相當于水平隔板，具有聚集和傳遞慣性力至各個豎向抗側力子結構的作用，因此，這些子結構必須具備很強的抗震能力。當豎向抗側力子結構分布不均勻、結構布置復雜以及抗側力子結構的水平變形特征存在差異時，整個高層建筑就依靠樓蓋使抗側力子結構進行協同工作。
2、結構的簡單性
結構的簡單性指的是結構在地震作用下具有明確、直接的傳力途徑。在高層建筑抗震設計規范中明確規定“結構體系應該有明確的計算簡圖與合理的地震作用傳遞途徑”，只有結構簡單，才能對結構的位移、內力以及模型進行準確分析，把握高層建筑抗震的薄弱環節，及時采取相應的措施，避免其出現。
3、結構的剛度
在地震作用下，結構的剛度和抗震能力大小是雙向的，確定結構的剛度，然后合理的布置結構，能夠抵抗任意方向上的地震作用。通常狀況下，地結構沿著平面上兩個主軸方向都應該具有足夠的剛度與抗震能力，不僅僅要控制結構變形，還要盡可能降低地震作用對高層建筑結構的沖擊。避免結構發生較大變形時產生重力二階效應，導致結構失衡而被破壞，進而導致高層建筑的抗震性大打折扣。
4、結構的規則性與均勻性
高層建筑的豎向和立面的剖面布置應該規則，結構側向剛度的變化應該均勻，以免傳力途徑、側向剛度以及抗側力結構承載力的突變，防止結構在豎向上的某一樓或少數樓層之間出現薄弱環節。
二、抗震理念在高層建筑結構設計中的應用
（一）抗震理念設計在結構體系上的應用
高層建筑抗震結構體系是抗震概念設計的關鍵，抗震概念設計在結構體系上的應用，應依據高層建筑物的高度以及抗震等級選擇合適的抗側力體系，通過概念近似計算，確定結構設計方案的可行性以及主要構件的基本尺寸。為了保證建筑抗震概念設計的經濟性與安全性，應該注意以下三個方面：其一，選擇建筑結構體系時，對部分結構或者部分構件的破壞而導致整體建筑結構體系喪失對抗震能力或者重力荷載的承載能力堅持抗震設計原則中的贅余度功能和內力重分配功能；其二，選擇建筑結構體系時，不僅應該要求建筑體系的受力明確、傳力合理以及傳力路線，還應有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計算簡圖，符合不間斷的抗震分析；其三，鑒于結構體系的變形能力取決于組成結構的構件和連接的延性水平，延性是建筑結構設計的重要指標，提高延性水平，可以通過采用豎向和水平向混凝土構件來實現，增強對砌體結構的約束，即使地震中，配筋砌體開裂也不會倒塌或散落，保證高層建筑不至于喪失的重力荷載能力。
（二）抗震理念設計在結構構件上的應用
高層建筑抗震的實現需要各個構件的支撐，因此，抗震結構體系中的各個構件都必須具有一定的剛度與強度，并且還應該具有可靠的連接性。高層建筑的結構體系是一個多層次超靜定結構，因此其抗震結構也應該設置多道抗震防線，這樣在地震作用下，即使一部分構件先被破壞，剩余的構件依然具備支撐的作用，形成獨立的抗震結構，承受地震力與豎向荷載。因此，合理地預見高層建筑結構先屈服或者破壞的位置，適當調整構件的強弱關系，形成多道抗震防線，實現對高層建筑結構體系的合理控制，是結構抗震耗能的有效措施之一，更是建筑抗震結構概念設計的重要內容。
總結
高層建筑具有層數多、體量大、工期長等特點，因此，結構設計較為復雜，抗震理念的應用更是加大了設計的難度，作為高層建筑結構設計中的重要組成部分，高層建筑結構設計應合理科學，可以有效提高高層建筑的抗震性。因此，相關設計人員應該熟練掌握設計的相關概念和知識，靈活運用抗震概念設計，全面考慮各項因素，保證高層建筑工程的質量和安全系數，盡量為我國設計出更多的精品建筑。
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篇6
【關鍵詞】高層建筑；結構設計；創新
結構設計不僅是現代高層建筑發揮其重要城市功能的重要保障，還是保證高層建筑安全性和牢固性，甚至于傳遞設計師的設計理念和美學思想的重要設計。高層建筑由于其特殊性，對結構設計的安全性具有特別高的要求，在當前我國高層建筑建設迅速發展時期，對高層建筑結構設計創新進行研究，具有重要的實踐指導意義。
一、高層建筑結構設計概述
城市的建設是人類現代文明的重要表現，高層建筑作為城市發展建筑成熟階段的產物，更是經濟發展和城市建設的重要代表。當前，高層建筑的功能和建筑結構不斷創新，現代社會的發展也要求高層建筑的結構設計從單一的性能要求為主轉向為向節能、環保、經濟和安全為主的綜合性指標。尤其是現代城市建設對高層建筑提出了新的要求，高層建筑如何在到達基本的性能要求的基礎上實現對形式美觀、節能環保和使用安全等方面的發展，是當前高層建筑結構設計創新需要解決的重要問題。因此，高層建筑結構設計是現代高層建筑發展的基礎，通過設計師與建筑師的合作，促進現代高層建筑的創新發展。
二、高層建筑結構設計難點分析
1、高層建筑結構的抗震設計
抗震性能是對現代高層建筑的重要要求，是結構設計的重點和難點之一。當前我國高層建筑的結構抗震設計的難點主要表現在：高層建筑的結構設計越來越復雜，對地震與建筑結構之間的關系和后果難以預測；高層建筑的設計人員對建筑所在地區地震的特征沒有全面的認識和了解，抗震設計方案缺乏靈活性；高層建筑的抗震等級計算不精確，對抗震結構的綜合因素考慮不足；我國高層建筑的發展尚處于初級階段，對高層建筑結構抗震設計的經驗不足。
2、高層建筑結構抗風設計
高層建筑由于其高度超出一般性的建筑，風力對其安全和結構穩定性產生的影響也隨著高層建筑的高度而增加。當高層建筑周圍的出現風力的變化或者空氣的流動效應時，會對高層建筑結構產生靜力或者動力的作用，特別在遇到較大的風力等天氣變化時所產生的動力，對高層建筑的結構產生很大的荷載，危害較大。高層建筑的抗風設計不合格，會導致風力破壞高層建筑的結構或者是導致高層建筑的墻體出現破裂甚至損壞，因此，抗風設計是高層建筑結構設計的重難點之一。
3、高層建筑結構消防安全設計
近年來，高層建筑的消防安全設計日益受到社會的普遍關注，當前高層建筑結構消防設計存在的主要問題包括高層建筑使用的材料種類較多，一些易燃性的材料造成消防安全隱患；高層建筑的空間限制，導致高層建筑在面對火災等危害時的疏散問題難以解決，疏散時間長；高層建筑頂端的風力較大，一旦起火容易迅速的蔓延；高層建筑的消防設備和排煙系統設計較難，發生火災時難以進行地面撲救和及時的排煙，造成很大安全隱患。
三、現代高層建筑設計的結構創新研究
1、高層建筑的平面結構形狀和結構布置
高層建筑的結構平面形狀和布置選擇，需要遵循以下幾點：建筑結構平面遵循簡單、對稱和平面的原則，減少由于不規則所帶來的扭曲變形問題；選擇板式的平面結構時，因為結構的寬度較小、長度較大，短邊方向產生的抗側移剛度不足，長度較大導致建筑在受到風力或者地震等荷載的作用下，容易產生樓板翹曲或者結構扭轉問題；選擇塔式的平面結構時，建筑的長寬基本一致，可選擇的形式有圓形、多邊形、三角形和井字形等。塔式結構長寬兩個方向的抗側移剛度大體一致，建筑結構扭轉較小，是高層和超高層建筑采用較多的平面形狀。
2、高層建筑結構抗風設計創新
高層建筑結構抗風設計可以通過基礎設計、減震設計等措施進行?；A設計既是上文所述的地下室埋深的設計，此外還包含有對基礎形式的選擇，常見的基礎形式包含有柱下獨立基礎、條形基礎、鋼筋混凝土筏形基礎、箱型基礎等，需要根據實際情況進行選擇。減震系統的設計主要是用來吸收高層建筑所受到的風力荷載，其時要措施是，在高層建筑的頂端非承重結構設計時，采用梁柱、樓板、耗能支撐或者剪力墻等結構，減少風力對建筑物產生的荷載；采用阻尼結構設計實現風力的吸收，較為典型的為臺北101高層建筑所采用的阻尼設計，減震效果較好。
3、高層建筑結構抗震設計創新
高層建筑的抗震設計需要做好以下四點：一是優化抗側力構建設計，抗側力構件是保證高層建筑受到地震作用時平面對稱狀態的關鍵，因此，根據高層建筑所處地區的地震特性，對抗側力構建設計進行規范，通過科學實驗等設計抗側力構建的位置，以實現較好的承載力分布體系，加強對高層建筑垂直方向的的抗側力設計，提高構建剛性強度，保證承載體系的穩定性和連續性。二是進行地基的抗震優化，地基沉降是地震時對高層建筑產生巨大破壞的關鍵原因，做好地基的抗震優化設計，需要增加基礎的埋深設計和形式選擇設計，注意基礎與建筑上部結構的重心一直和關聯性，對平面設計進行優化，進行分割設計解決上部建筑物由于結構形狀所帶來的差異性。三是剪力墻的優化設計，主要通過對剪力墻的剛度進行加強以滿足對建筑水平方向位移的有效控制。四是建筑結構受力構件的優化設計，一般通過簡單化設計和對稱設計，保證其剛性和穩定性，利用扶墻的的優化設計，加強高層建筑結構底部的防震等級，達到一級或者二級防震的要求。
4、高層建筑結構消防設計創新
高層建筑消防是保證業主生命和財產安全的重要措施，是高層建筑結構設計必須考慮的問題。創新高層建筑的消防結構設計，需要通過控制防火結構件的距離、加強消防疏散設計和增加消防分隔結構設計來實現。首先，是控制防火結構間距，建筑由于結構設計和火災承載能力的不同，需要對防火結構間距進行實際的計算，此外，還要減少可燃材料的使用和優化排煙系統設計，實現防火性能的提高。其次，優化對高層建筑疏散系統的設計。人員疏散一直以來是高層建筑防火設計的難點問題，因為其呈垂直狀態的疏散系統導致疏散時間過長，煙霧向上流動的問題也對疏散造成很大的困難。對其進行優化，可以選擇設計雙向的疏散體系，加強防煙區和避難層或避難室的設計。最后，加強對分隔結構的設計，良好的分隔結構可以有效的抑制火災的蔓延，為疏散逃生提供必要的時間。分隔結構設計可以通過改善樓板的垂直設計、單位墻的水平設計優化和分隔層的設計來有效的實現。
四、總 結
綜上所述，高層建筑結構的設計是一個系統而復雜的工作，需要解決高層建筑所帶來的各個方面的問題。這就要求高層建筑結構設計者不僅需要具備扎實的專業理論知識，還要具有豐富的實踐經驗和嚴謹認真的工作態度，不斷的對高層建筑的結構設計進行創新和優化，充分發揮高層建筑結構設計對高層建筑發展的促進作用，實現現代城市建設的快速、健康發展。
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篇7
關鍵詞：高層建筑；結構設計；影響因素
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：
1.設計理論水平對高層建筑結構選型的影響
新結構與新材料的不斷運用與實踐，人們逐漸更深入地認識了客觀物質世界的內在矛盾，運動規律并上升為理論而發展了結構理論，從而提高了結構設計水平。而結構設計理論的發展及結構設計計算手段的改進，又反過來為解決復雜的結構設計與優選問題提供了有利條件，故設計理論水平對建筑結構選型的影響主要從計算手段的改進與設計理論的發展兩方面分析。
2.建筑結構材料對高層建筑結構選型的影響
新的結構材料促使傳統結構型式發生變革，新的結構型式產生，從而不可避免地給結構選型問題帶來深刻影響眾所周知。在傳統的建筑材料中，鋼材符合輕質又高強的條件，在國外高層建筑中很多采用鋼結構體系，鑒于我國國情和條件，絕大部分高層建筑都采用鋼筋砼結構體系，且一般都采用普通鋼筋砼，混凝土及鋼材的強度等級不高，建筑物的自重一般平均在12~17kN/m2據統計，在我國已建成的高層建筑中，自重小于12kN/m2的只占22%，而大于14kN/m2的占46%?？偟膩碚f，自重偏大，給設計、施工、材料運輸、結構抗震性能及結構技術經濟指標帶來較多不利影響。因此，在考慮了材料的供應狀況的前提條件下優先選用能減輕建筑物自重的結構材料是很有必要的。
3.高層建筑的結構體系
設計師如果想要對建筑的結構進行科學合理的設計，就必須全面了解其體系的構成。就我國目前高層建筑的結構體系來看，主要包括以下幾個方面:1)剪力墻體系。剪力墻主要是指承受風荷載或地震作用所產生的水平剪力的墻體。而剪力墻體系主要是受力主體結構全部都是由平面剪力墻的構件組成的一種體系。其不僅能夠承擔結構中水平構件所產生的豎向荷載，而且還能夠承擔外部因素所引起的振動作用，比如地震作用以及風力等。剪力墻本身具有較高的強度和剛度，同時具有一定的延性，是一種不錯的結構體系。2)框架—剪力墻體系。由于剪力墻本身具有較好的強度和剛度，因此，在框架體系的強度和剛度達不到建筑使用需求的時候，往往會采取安裝剪力墻的方法來代替部分框架，二者所形成的體系就是框架—剪力墻體系。其中，框架所承受的主要是垂直荷載的力量，剪力墻所承受的是水平剪力。剪力墻的設置不僅能夠在很大程度上增強建筑的側向剛度，使其水平位移變小，而且還能夠使框架所受的力實現均勻分布。3)筒體體系。筒體結構體系由框架—剪力墻結構與全剪力墻結構綜合演變和發展而來的。筒體結構體系是將剪力墻或密柱框架集中到建筑的內部和而形成的空間封閉式的筒體。其特點是剪力墻集中而獲得較大的自由分割空間，目前在高層建筑中被廣泛應用。
4.高層建筑的結構分析
4.1高層建筑結構分析的基本假定
在進行高層建筑結構分析基本假定的時候，結構分析人員通過采用彈性假定的方法來進行。目前，彈性的計算方法已經成為了工程上最為實用的結構分析方法。通常情況下，建筑結構在垂直荷載和風力的影響下，會處于一個彈性工作階段，在這種條件下，這種彈性假定是基本符合現實情況的。但是如果遭受到地震和強臺風作用的時候，建筑就會根據實際情況產生不同程度的位移，進入到彈塑性的工作階段。此時工作人員如果按照彈性方法對內力和位移情況進行計算，那么其結果必然不能夠充分反映結構的工作狀態，因此，必須要采用彈塑性動力的分析方法進行分析。此外，剛性樓板假定也是高層建筑結構分析基本假定的內容之一。我國目前有很多隨著當今建筑結構的不斷改革和創新，剪力墻成為了建筑結構設計不可缺少的重要形式。因為剪力墻結構的抗側剛度比較大、側移能力較小、良好的抗震效果相對而言比較良好。剪力墻結構在高層建筑的設計中應用越來越普遍，人們對剪力墻結構的要求隨之越高。在原來的剪力墻基礎上，我們可以結合框架結構優點和弊端，從而設計出一套靈活的剪力墻結構體系，提高當前建筑結構設計的水平，具體問題具體分析，最大程度上提高和優化整體結構的設計水平。
4.2高層建筑結構靜力分析方法
剪力墻的受力特性與變形狀態一般都是由它的開洞情況造成的。一般剪力墻中，它的墻肢截面高度都是厚度的8倍。短肢剪力墻的截面高度是厚度的6．5倍左右。剪力墻結構的計算方法可以利用平面有限單元法。此方法具有精準性和高效性，適用于多種多樣的剪力墻。它的一些弊端也是顯而易見的，比如特殊開洞墻、框支墻的過渡層的設計情況相當復雜，容易出差錯等。
5建筑結構工程特征
合理利用土地資源、空間和節約施工成本以及保證施工的質量，是高層建筑施工過程中的主要目的。所以具備良好的空間工作性能成為高層建筑設計的必然要求，我們可以利用剪力墻結構的雙向布置，設計出完整的結構空間。結構體系的主要作用是提高建筑物抗震性能，完善設計的結構，從而保證剪力墻在應用過程中的最佳質量。梁、板、柱、墻和基礎等構成了建筑形體的力學構件和體系。其實每個部位的建筑都是相輔相成的，形成一個整體的結構，才能定制出一套合理的工程施工方案。所以不同建筑的結構構件及體系的尺寸和構成比例都需要合理科學地設計。另一方面，結構區別于機械，它不存在零件，它的構件具有固定性和整體性，構件劃分也可以是人為的，比如房間或樓層等部分的劃分，就比較具有隨意性和不確定性，達到零件化的效果具有一定的挑戰性，也很難達到部件的規范性和全面性。為了滿足現代復雜多變的建筑結構的要求，需要定制一套新的高層建筑施工方案。
6解決高層建筑結構設計的扭轉問題
在高層建筑結構設計的時候，要保證建筑結構的幾何形狀的中心、整體剛度的中心、整體結構的重心都匯合在一點，保證這三個中心在同一點上，只有這樣才能保證高層建筑結構設計符合要求。但是在實際的高層建筑設計中，往往不能完全保證三個中心在同一點上，這就造成了高層建筑的整體結構發生扭轉。如果高層建筑的整體結構發生扭轉，那么一旦水平載荷發生變化，將會對整體建筑造成極大的危害，使高層建筑喪失安全性和穩定性。因此，我們必須解決好高層建筑結構設計中的扭轉問題。
要想解決高層建筑結構設計中的扭轉問題，就要使每層樓的水平作用力平均分布，減少結構因為扭轉而產生的振動，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。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錯開場地的特征周期。通過以上的分析，我們明確了高層建筑結構設計的注意事項和設計要點，明確了高層建筑結構設計的重要性和與一般建筑結構設計的區別，對高層建筑的結構設計過程有了較深的了解，便于日后搞好高層建筑設計工作。
7結束語
隨著我國建筑行業的不斷發展，人們對建筑質量的要求也會越來越高。為了能夠將人們的要求充分滿足，建筑結構必須進行科學合理的設計，這樣，不僅能夠有效解決目前市場上土地價格上漲給工程造價帶來的影響，有效降低了開發商的成本，而且還能夠在確保建筑整體質量達到規范標準的基礎上，使建筑的結構設計能夠滿足客戶的諸多需求。同時，還在很大程度上實現了房屋外形美觀，結構實用、舒適的目標。最重要的是實現了開發商們取得最大經濟效益的目的。
參考文獻：
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關鍵詞：高層建筑結構設計扭轉 剛度抗震
Abstract: our high-rise building emerge in a large amount, due to the high building layout and the complex three-dimensional, give a high building structural design challenge. This paper, combined with the practice experience, in the design of a high-rise building several important issues, to better guide high-rise building design.
Keywords: designing high-rise seismic torsional rigidity
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A文章編號：
我國高層建筑大量涌現，由于高層建筑平面布置和立體面的復雜，給高層建筑結構設計帶來了挑戰。本文結合實踐經驗，對高層建筑設計中幾個值得重視的問題進行了研究。
一、宏觀上控制結構的強度和延性
結構在受力進塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，為避免倒塌，尤其是結構抗震設計中，一方面要保證結構具有足夠的強度。另一方面，要保證結構具有一定的延性，強度要從電算的位移剛度等進行控制，而延性則主要從以下幾個方面控制，以防結構的脆性破壞。
1. 1構件截面抗震承載力調整
水平地震作用與重力荷載效應組合對應的結構構件截面抗震承載力須根據受力狀態進行調整放大提高，以達到結構的柔性破壞。
1. 2豎向構件軸壓比控制
高層建筑豎向構件在重力荷載、水平荷載共同作用下的軸壓比控制是保證高層建筑結構延性和安全度的重要措施之一，其表達式如下：
軸壓比=總組合軸壓力設計值/(混凝土抗壓設計值X構件截面積)。
軸壓比的高低直接體現構件延性的優劣，軸壓比較低的構件延性較好，反之延性較差。因此。地震作用效應組合下的豎向構件軸壓比必須滿足規范限值。
1. 3結構構件剪壓比控制
其表達式為：板剪壓比=組合設計剪力/(混凝土抗壓設計強度X構件腹凈面積)。
高層建筑各類結構構件在重力荷載、水平荷載共同作用下的剪壓比控制是保證高層建筑結構延性、安全度的又一重要措施。
1. 4結構構件合適含鋼率選擇
高層建筑結構構件截面尺寸及其混凝土強度等級合適確定后，構件配置的各種受力鋼筋和非受力構造鋼筋具有合適的含鋼率，是控制高層建筑結構強度、剛度及裂縫，使之能正常工作的另一個極其重要的設計原則和手段，合適含鋼率的配置是現澆鋼筋混凝土高層建筑結構本身應有的特性的體現。
二、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。
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錯開場地的特征周期。
2.1結構自振周期
高層建筑的自振周期(T1)宜在下列范圍內：
框架結構：T1=(0.1~0.15)N
框-剪、框筒結構：T1=(0.08~0.12)N
剪力墻、筒中筒結構：T1=(0.04~0.10)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：T2=(1/3~1/5)T1;第三周期：T3=(1/5~1/7)T1。
如果周期偏離上述數值太遠，應當考慮本工程剛度是否合適，必要時調整結構截面尺寸。如果結構截面尺寸和布置正常，無特殊情況而計算周期相差太遠，應檢查輸入數據有無錯誤。從實例的計算結果看，其自振周期計算值接近估算值的下限，可考慮調整結構剛度，適當增大結構的自振周期。
2.2共振問題
當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。
2.3水平位移特征
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的大小等綜合因素。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，由于地震力小則結構位移也小，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-剪結構和框-筒結構的位移曲線應為彎剪型。
三、結構剛度
高層建筑的抗側剛度對結構的抗震性能有很大的影響，應設計得剛些還是柔些，不同的設計人員有不同的看法，因此各結構物的經濟指標相差較大。如深圳等沿海地區的高層建筑大多數都設計得比較剛，特別是高層住宅，主要表現在剪力墻較多，而且墻普遍較厚，有些建筑只有十幾層，墻厚達500-600mm左右，比較浪費，計算的最大相對側移值只有1/3000-1/5000，甚至更小。在土質較好，基巖埋深也普遍較淺的地區，高層建筑大多采用樁基，持力層多落在中、微風化巖，地基的特征周期值較小，所以高層建筑的抗側剛度一般可以設計得柔些，以結構的極限變形能力作為控制值。在滿足變形限值的前提下，結構剛度盡可能設計得小些，這樣，既降低了地震作用，也使場地土與建筑物發生共振的可能性減小，而且又達到了經濟目的。
四、高寬比限值
《高規》中對高層建筑的結構高寬比H/B進行限值的目的是為了保證結構整體的穩定性和不傾覆。一般而言，隨著建筑物高度的增加，傾覆力矩也將迅速增大，高寬比大的結構其安全性和經濟性較差，所以高寬比限值原則上是需要的。
但目前高寬比限值中考慮的因素過于簡單。首先，結構的抗傾覆性與基礎埋深、基礎寬度及基礎形式等有很大的關系。基礎埋得越深、基礎寬度越大、結構抗傾覆能力就越好，高寬比就可以越大一些;有樁基礎的結構上抗傾覆能力比天然地基的抗傾覆能力好，所以高寬比也可以大些。其次，上部結構的剛度分布不同，結構的整體性也不同，若上部結構通過合理的結構設計能保證結構具有足夠的剛度，以使結構在地震作用下和風振下都不會有過大的動力反應，高寬比也可以大些。
五、關于抗震構造措施
新的《高規》較“89規范”增加了有關短肢剪力墻的規定，但有些條文在設計應用時，尚不盡完善，且規程對短肢剪力墻的縱向鋼筋配筋率要求偏高。短肢剪力墻原來系用于高層點式筒體的結構，近年來大量應用于10~16層的小高層商住樓，對這種高度一般不超過50m的建筑，是否應當采取如此嚴格的構造措施，是值得商榷的。
例如，《高規》第7.1.2條第2款規定“筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50%”，相比于框剪結構中的框架而言，短肢墻的抗側剛度要大的多，這樣勢必增加長墻的數量，進而增大地震作用。
關于短肢剪力墻抗震等級的規定不盡合理，《高規》第7.1.2條第3款規定“短肢剪力墻的抗震等級應比本規程表4.8.2規定的抗震等級提高一級采用”，在短肢剪力墻結構中，既然規定了一般墻或筒體承受的傾覆力矩大于50%，則筒體或一般墻為主要抗側力構件，應提高筒體或一般墻的抗震等級才合理，就如框-剪結構中的剪力墻抗震等級高于或等于框架抗震等級。
《高規》第7.1.8條規定，當連梁跨高比不小于5時，宜按框架梁進行設計。連梁主要承受水平荷載帶來的剪力和彎矩，容易出現剪切裂縫，其抗剪計算式與框架梁不一樣(見《高規》第7.2.24條)，箍筋間距要求要嚴。連梁抗震設計時，對配筋率沒有特殊要求，其最小配筋率同非抗震設計，最大配筋率則通過截面條件來控制。而框架梁則要滿足截面條件及配筋等多項構造要求。在設計此類連梁時應注意，在計算時要設為非連梁，否則程序對其剛度不乘考慮樓板作用的增大系數，還要按連梁折減。對跨高比小于5，但對在較大集中荷載作用下(集中荷載對支座截面或節點邊緣所產生的剪力值占總剪力值的75%以上的情況)的連梁，也應按框架梁進行抗剪承載力計算。
參考文獻：
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篇9
關鍵詞：高層建筑；結構；抗震；設計
現在建設的很多項目都是高層建筑，而且這些項目建設的時候，規模都很大而且還有一定的高度，在設計高層建筑結構的時候，對于抗震結構的設計很嚴格。隨著建設項目的增多，抗震設計的方法也在變化，而且設計的結構越來越精確。在對高層結構設計的時候，先要在建筑的位置研究，勘查環境，使建筑結構具有抗震性。在保證建筑的抗震性上，要降低作用力這樣才能達到抗震的目的。
1 影響高層建筑結構抗震效果的因素
1.1 高層建筑自身結構設計
高層建筑常用結構類型有鋼結構和鋼筋砼結構。鋼結構整體自重輕、強度高、抗震性能好、施工工期短等特點，且截面相對較小，有很好延性，適合柔性方案，其缺點是造價較高。當場地土特征周期較長時易發生共振。鋼筋砼結構剛度大、空間整體性能好、造價相對較低及材料來源也較豐富，較適用承載力大，控制塑性變形的剛性方案結構。不利因素是結構自重大、抵抗塑性變形能力差，施工周期較長。因此高層建筑采取何種形式應取決于結構體系和材料特性，同時取決于場地土類型，避免場地土和建筑發生共振，而使振害更加加重。
1.2 高層建筑結構施工材料和過程
建筑中的材料與建筑的抗震性是有一定影響的，在設計環節要保證材料的選擇。當建筑的質量達到要求的時候，及時發生了地震，建筑的損害也會很小。因此在其他條件不變的情況下，要保證建筑的材料應該具有抗震性。如果使用的材料質量沒有辦法保證，那么在地震的時候建筑的破損情況嚴重，一般在高層建筑中使用的材料都是塑料板材還有混凝土板，這些材料對于建筑的抗震是有積極影響的。因此在高層建筑中可以使用這些材料。
要想保證高層建筑的抗震效果，在建筑的設計環節就要保證所有的環節都是合理的，通過科學的設計方便建筑的施工也方便建筑的管理。要有人員去檢查建筑的設計，保證設計圖紙以及設計內容科學，從而讓建筑的抗震效果達到要求。
1.3 場地選擇
場地選擇對高層建筑至關重要。地震造成的破壞除地震直接引起結構破壞外還有場地條件原因。當地震來臨時，其對高層建筑結構破壞的原因有很多方面，最主要的是地表滑坡、山體崩塌及巖石斷層等導致地表發生運動，使建筑結構受到破壞，而水災和海嘯等地震帶來的次生災害也會破壞建筑物。因此選擇有利抗震建筑場地，是減輕地震災害的第一道工序，抗震設防區建筑工程應選有利地段，應避開不利的地段。
2 高層建筑結構抗震延性設計要點
2.1 選擇有利場地
在對高層建筑設計的時候，首先要選擇一個正確的位置，這個位置地震活動少，在設計前要在建筑的位置收集資料，包括當地的地質以及地質活動等等，然后根據材料對建筑的抗震性作出合理的判斷。規劃建筑的位置對建筑的抗震有什么影響，例如地質條件穩定的位置對建筑的抗震有利，地震頻繁的地區對建筑的抗震不利。如果建筑的位置經常出現地震，那么設計單位在設計的時候，要提出要求，盡量避開這些地方。如果沒有恰當的方式可以避開，就要有合理的措施保證建筑的穩定。非常危險的地方最好不要建筑高層。
2.2 合理建筑結構體系及參數設計計算分析
建筑結構應據建筑抗震設防類別、抗震設防烈度、建筑高度、場地條件、地基、結構材料和施工等因素，經技術、經濟和使用條件綜合比較確定。結構體系應滿足：（1）應具有明確計算簡圖和合理地震作用傳遞途徑；（2）應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗振能力或對重力荷載的承載能力；（3）應具備必要抗震承載力，良好變形能力和消耗地震能量能力。
對復雜結構進行多遇地震作用下的內力和變形分析時采用不少于兩個不同力學模型。目前主要有兩種計算理論：剪摩理論和主拉應力理論，它們有各自適用范圍：磚砌體一般采用主拉應力理論，而砌塊結構可采用剪摩理論。對計算機計算結果應經分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。結構計算控制主要計算結果有結構自振周期、位移、平動及扭轉系數、層間剛度比、剪重比、有效質量系數等。
2.3 層間位移限制
在出現地震的時候，高層建筑中的某些樓層會有位移，在出現位移的時候，建筑中的樓層會有錯位，當錯位超過一定程度的時候，建筑就會坍塌。根據某些研究發現，建筑的樓層出現位移，有建筑的材料有關，此外，還與建筑的結構聯系?，F在建筑的結構有鋼筋混凝土，也有一部分是純鋼結構。但是鋼筋混凝土結構對建筑位移的限制要比鋼結構嚴格，尤其是對于建筑的抗風能力?，F在對建筑的抗震設計主要是從位移出發，而且還要檢查結構的強度，將各個部件所能承受的能力都作為設計的一個標準。這樣才能保證設計的高層建筑有強度而且還有承載力。
在控制建筑位移的時候應該從兩個方面出發，一個是平面體型；一個是建筑的里面變化。這樣才能保證建筑的剛度沒有變化，在設計結構的時候，要講究結構的整體性。建筑結構之間的構件連接要保證有效。在設計地基的時候，也要保證地基有整體性，這樣可以控制建筑發生位移，還能保證建筑結構穩定。對于建筑的某些薄弱環節要各位的注意，在設計的時候嚴格要求。建筑的寬度以及高度都要保證在合理的范圍內，這樣可以使建筑在發生位移的時候能夠在一個可以控制范圍內。
2.4 減小地震能量輸入
在設計的過程中通常采用的是在位移結構抗震的方法，同時還要對方案開展定量分析工作，從而使得結構的彈性形變能夠很好的滿足地震作用力下位移的基本要求，在對建筑構件的承載力開展驗算的同時，還需要對建筑結構受到地震作用之下所產生的位移極限值進行有效的控制和調整，同時還要按照建筑構件構造的實際要求來對構件變形值和地震發生時候的能量輸入進行有效的控制，這樣也就能在很大程度上減弱了地震對高層建筑產生的不利影響。高層建筑在建設的過程中一定要具備非常強的變形能力，這樣就可以更好的吸收地震過程中所產生的能量，從而減少了地震破壞所產生的影響，在必要的時候我們還需要采取一定的手段來減少地震能量對結構的不利影響。
結束語
綜上，結構抗震設計要達到的總體要求是“小震不壞，中震可修，大震不倒”這一目的，必須進行嚴格的選型、分析和計算。高層建筑是當下建筑發展的主要趨勢，其抗震設計是高層建筑設計的重中之重。
參考文獻
[1]閆旭梅.高層建筑結構抗震設計分析[J].科技傳播，2010.8.
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【關鍵詞】高層建筑；抗震；結構設計
中圖分類號：[TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著社會的不斷發展與進步，高層建筑自19世紀出現后，越來越廣泛地出現在城市人民的生活中，近幾年，包括一些發展速度較快的城鎮，也出現了越來越多的高層建筑。高層建筑的結構設計是一個非常復雜、龐大的系統，不僅要滿足抗震、抗風等安全性能方面的需求，還要滿足自身建筑結構的科學性及合理性。
1.高層建筑的結構特點
對于高層結構建筑來說，需要承載的不僅是自然界的風產生的水平方向的荷載，與此同時也要承受垂直方向的對自身重量的荷載，在此基礎上，還要求有較強的抗震能力。通常來說，水平方向上的荷載對低層建筑結構的影響是比較小的，但是高層建筑不同，自然界中的風和地震等外力對其產生的水平方向的荷載是影響其結構的主要因素。建筑物的高度越高，位移就越快，這種位移不僅對人的舒適度有影響，對建筑物本身的使用也有影響，并對本身的結構構件和非結構構件也有破壞性的影響。[1]正是因為這樣，在對高層結構進行設計工作時，必須將側移控制在規定的范圍內，這種抗側力結構的設計時高層建筑結構設計的核心所在。
2.高層建筑結構設計的基本原則
在高層建筑結構的設計中，我們主要遵循五個基本原則。首先，對高層建筑結構計算簡圖要做出合理的選擇。計算簡圖是進行高層建筑結構設計計算的基礎，一旦選圖不合理，就會比較容易造成結構安全事故。因此，合理地選擇計算簡圖是高層建筑結構設計的安全保證。與此同時，選用與計算簡圖相應的構造方法才能保證建筑物的安全性。在實際的結構中，不單鋼節點和餃節點屬于其結構節點，實際結構域計算簡圖的誤差點也是其中之一。
其二，對高層建筑結構的基礎設計要做出合理的選擇。依據高層建筑的地質條件情況對基礎設計進行選擇，對高層建筑上部的結構類型和荷載的分布情況、施工條件、相鄰建筑物的影響等各種因素進行綜合分析，據此對基礎方案作出科學合理的選擇。這種選擇要讓地基的潛力得到最大的發揮，如有必要的時候必須對地基變形方面進行檢驗。地質勘查報告時高層建筑設計中不可或缺的材料之一，如有缺失的情況發生，就要馬上進行現場勘查并將相鄰建筑的相關資料作為參考，通常想他的結構單元采用的類型都是一樣的。
其三，對高層建筑的結構方案作出合理選擇。滿足經濟性、結構形式及結構體系是合理的結構設計方案的必備條件之一。結構體系的要求是傳力簡單、受力明確。如果高層建筑位處地震高發區，應力就需要平面和豎向的規則。在對地理條件、施工條件、工程設計需求及材料等進行綜合分析之后，要對建筑的水、暖、電等各個專業進行相互協調，以此來選擇合理的結構，確定結構方案。
其四，準確分析計算結果。在高層建筑的發展過程中，計算機技術也被廣泛地應用到建筑結構的設計中來。面對形形的計算機軟件，采用不同的軟件就可能得到不同的結果。多以要選擇合適的軟件進行計算，就必須基于建筑結構的設計人員對軟件的使用范圍及條件有全面性的了解。因建筑結構的實際情況和計算機程序有時候會產生一定的誤差，無法完全相符合，所以在使用計算機進行輔助設計的時候，要盡可能避免因人工出現的誤差或者軟件本身的缺陷導致的計算結果不準確的問題。為此，結構設計工程師通過計算機軟件得到結果之后，應當進行必要的校對及合理的判斷，得出準確性較高的結果。
最后，采用相應的構造措施進行高層建筑的結構設計。高層建筑結構的設計基本原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。設計過程中要注意對上述原則的把我，對薄弱部位進行加強，重視鋼筋的執行段錨固長度，重點考慮構件延性的性能和溫度應力的影響[2]。
3.對高層建筑結構體系進行選型
高層建筑的結構體系指的是建筑結構在抵抗來自豎直方向與水平方向的荷載時，構件的組成形式及傳力路徑。豎向荷載傳達到基礎是通過墻、柱等豎向構件及樓蓋等水平構件，而水平荷載傳遞到基礎利用的是抗側力體系，鋼-混凝土混合結構體系，鋼結構體系和鋼-混凝土組合結構體系。鋼筋混凝土結構體系因具有鋼筋及混凝土兩種材料的協同受力性能的特征，同時具有造價低廉，成本低，耐久耐火，整體性能優良等優點，被廣泛應用于各類工程結構中。但是它也存在著延性差，自重大，施工慢等缺點。鋼結構體系具有抗震性能比較好，強度高，施工方便，用途多，跨度大，但是存在著費用高，施工復雜，防火性能差等不足；鋼-混凝土混合結構則結合了鋼構件及鋼筋混凝土構件兩者的長處，不僅增強了鋼構件的強度，并具有比較優秀的抗震能力，成本較低，但是，這兩種材料構件在連接技術上稍顯不足；鋼-混凝土組合結構具有較高的承載力，較強的抗震性、比鋼結構更優秀的耐火性，較短的工期，但同時也存在著節點構造復雜的缺點。
高層建筑結構可以根據結構形式的不同分為剪力墻結構體系，框架結構體系和框架-剪力墻結構體系。剪力墻結構體系就是利用高層建筑的墻體作為抵抗側力及豎向承重的結構體系。這種結構體系整體性能較好，剛度較大，不會輕易受到水平力的作用而產生變形，比較適用于高層建筑。但是因其剪力墻之間的距離較小，致使平面的布置比較受制，所以一般的在不適合用于公共建筑中?？蚣芙Y構體系則是利用梁、柱等結構為高層建筑豎向承重并承受水平荷載的結構，這種結構具有框架結構內力大、結構側向位移大的特點，僅適用于高度在50米以下的建筑。將上述兩者技術相互結合而構成的結構形式就是框架-剪力墻結構體系，它因同時具有布局靈活。實用性強及較強的水平負載能力而廣泛被應用與高層建筑中。使用框架-剪力墻結構體系需具體考量剪力墻的位置、數量及其他滿足框架的設計要求[3]。
4.高層建筑結構設計問題及相應對策
為了達到高層建筑的抗震要求，我國的通用建筑規范中對高層建筑結構的高度有比較嚴格的規定，針對我國高層建筑超高問題，新規范中不僅將原有的限制高度規定為A級高度，在此基礎上增加了B級高度，此規定促進了高層建筑結果處理措施及設計方法的改進。在實際的工程實際中，如改變建筑結構類型時忽略了高層超高問題，施工審圖時將給予不通過的處理，并令其重新設計或者進行專家會議論證，一旦出現這種情況，對整個工程建筑的工期及造價都將造成極大的影響。此外，在高層建筑的結構設計中，盡可能減少或者避免使用短肢剪力墻。對于嵌固端的樓板的設計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層抗震等級一致；高層建筑整體計算充分考慮嵌固端的設置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調[4]。
5.結語
總之，社會與科技的進步推動著高層建筑的發展，隨著高層建筑在人們的生活得到越來越廣泛的運用，高層建筑的結構設計要求也越來越高。高層建筑結構設計是一項十分系統和復雜的工作，作為設計人員應在不斷提高自身專業技術水平的同時做好設計工作，以著力高層建筑的提高設計水平。
【參考文獻】
[1]張杰，崔偉平.探究高層建筑結構設計的問題及解決措施[J].河南科技，2013，(01):178.
[2]本報記者陳園園.高層建筑結構設計難題待解[N].中國建設報，2010-10-30(004).
