摘要：高層建筑結構的設計是一項復雜的系統工程，只要我們在設計中，把握最為關鍵的因素，即荷載因素，并考慮非荷載因素，如混凝土徐變、溫差以及地基差異沉降等等，同時在實際設計中不斷地總結經驗并加以創新，便能使我國的高層建筑結構設計獲得不斷的發展。
　　關鍵詞：結構設計；荷載因素；控制策略
　　1高層建筑的載荷因素分析
　　1．1豎向載荷
　　豎向載荷是高層建筑所長期承受的最基本荷載，直接關系到建筑物的質量、剛度以及安全性等等，由靜荷載和活荷載組成。其中靜荷載由結構自重及附著于結構的各種永久荷載、如隔墻自重、玻璃幕墻自重，外飾面的材料自重等，其中結構自重通常占建筑物重力荷載的60%～80%。活荷載主要指人員的出入及家具的使用構成的荷載。在高層建筑中，框架柱的軸力與建筑高度成正比關系，由此，由于高度的增加，各樓層的重力荷載的累積效益很大，尤其是建筑層數越多，底層柱的軸力越大，由此而產生的壓力變形及地基沉降效應不容忽視。
　　1．2水平荷載
　　對于高層建筑而言，豎向荷載是必須要考慮的因素之一，但由于豎向荷載所引起的軸力與建筑高度的一次方成正比，而水平荷載所引起的傾覆力矩及豎向構件的軸力與建筑高度的二次方成正比，因此，隨著高度的增加，水平荷載越來越重要，成為結構設計的控制因素。
　　1.2.1風荷載
　　風載荷對于高層建筑而言，是最重要的水平荷載，尤其是對較柔的超高層建筑而言，它是結構設計的控制因素。這是因為其第一自振周期與場地卓越周期差距較大，地震的作用遠不及風荷載對其影響。
　　在風荷載當中，兩個比較重要的因素是風壓和風振。根據規范計算公式表明，規則高層建筑風壓沿著垂直防線呈倒梯形分布，離地面越高，所承受的風壓越大。而相對于風壓而言，風振的作用更加重要，高層建筑，尤其是超高層建筑，由于自振周期長，阻尼小，其對風振的作用更加敏感，尤其是風速處于跨臨界范圍，即雷諾數Re＞3.5×106時，風速較大，結構正面風壓高，結構背后的尾流的漩渦脫落有一定規律但并非按單一的頻率脫落，此時，橫向風振影響很大，破壞作用最強。
　　1.2.2地震作用
　　在水平荷載當中，除了風荷載之外，另一個重要因素就是地震的作用。由于高層建筑的高度較大，地震對它的破壞作用也非常大。一般說來，地震效應與建筑的重量成正比，由式Fek=α1Geq可知，結構重量的增加必然使得地震力也隨之增大，并且，由于高層建筑高度大、重心高，地震作用傾覆力矩也隨重量的增大而變得更大。
　　1.2.3水平荷載對高層建筑的影響
　　考慮到水平荷載的主要作用力，水平荷載對高層建筑的主要影響主要表現在以下幾個方面，首先是產生側向位移，側向位移產生擠壓或拉伸會使填充墻或建筑裝修以及建筑主體結構出現裂縫或損壞。并且側向位移使得結構產生附加內力，由側向位移過大而引起的附加內力超過一定數值會引起結構的倒塌。其次是產生扭轉反應，由于高層建筑質量的不均勻變化，結構剛度計算的局限性以及抗扭構件的非對稱，高層建筑無論在風振作用下還是在地震作用下，都很容易產生扭轉反應，而大多數情況下，扭轉振動和側向位移之間還會發生耦連反應，從而使得動力作用放大，加劇建筑物的損壞甚至引起建筑物的倒塌。
　　2高層建筑結構設計策略
　　2．1減輕結構自重
　　對于高層建筑而言，從地基承載力以及地震效應的角度來說，減輕結構自重意義重大，不僅意味著減少基礎造價和處理措施，而且可有效防止地基沉降以及框架柱的壓力變形，同時也提高了結構的抗震性能。為了達到減輕結構自重的目的可以采取的措施有兩點。
　　2.1.1使用輕質高強材料
　　目前，在使用輕質材料方面，高強鋼材、高強混凝土、鋼管混凝土、輕骨料混凝土等材料在國內外的高層建筑當中得到了廣泛的應用，大量的工程實例表明，使用這些輕質材料，對于減輕結構自重起到了重大的作用。同時，減輕結構自重另一個重要方面就是減輕填充墻體材料的重量。國內外已經出現了不少高質量的輕質板材，如各種蜂窩低芯復合板，它們輕質、高強，對于減輕填充墻體的重量意義重大。
　　2.1.2用優化方法減輕自重
　　高層建筑有不同的結構形式，其中有部分的結構形式可以進行優化設計。高層建筑結構的優化設計從方法上來說即是以建筑物的總重最輕及造價最低為目標函數，以結構構件如框架梁、柱截面及剪力墻數為設計變量，以強度、剛度、穩定等為約束變量。在滿足約束變量的情況下，變換其設計變量以達到最優化的設計。通過這樣的對結構的優化，可以減少工程造價，并且減輕結構自重。
　　2.2控制水平荷載對結構的影響
　　對于高層建筑而言，水平荷載是結構設計的決定因素，為了減少水平荷載對建筑結構的影響，必須采取如下措施。
　　2.2.1選擇合適的體型
　　針對水平載荷對高層建筑的影響，首要的問題是為高層建筑選擇合適的體型，不同的體型水平作用力的分布有著不同的變化。一個總的原則是建筑物的平面形狀力求簡單對稱，盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡單平面形式，避免使用凹型或凸型結構，當然，考慮到城市規劃的要求以及建筑場地的限制，這一原則只是一個目標，實際工程實例當中，很難做到高層建筑的平面形式非常對稱簡單，但仍然要盡可能建筑平面形式對稱，并將不規則部分的比值控制在許可的范圍之內。同時，為了防止扭轉振動的發生，必須盡可能使得高層建筑的重心、剛度重心以及幾何中心合一。
　　2.2.2提高結構的側向剛度
　　2.2.2.1采用高剛度材料
　　從材料的角度來說，目前我國高層建筑主要采用鋼筋混凝土結構，因此，如何充分發揮混凝土與鋼筋的綜合優勢，對于提高結構的剛度意義重大。這兩種材料根據設計要求可以有多種組合，比較常見的是型鋼混凝土結構和鋼管混凝土結構。型鋼混凝土結構充分利用混凝土的抗壓性能和鋼材的抗拉性能，鋼筋混凝土與型鋼，共同受力，外包混凝土對型鋼有較強的約束作用，可防止型鋼的局部屈曲，提高了結構的整體剛度和抗扭能力。而鋼管混凝土結構在高層建筑結構中的優勢更加明顯，由于在鋼管中填入混凝土，混凝土受到鋼管的套箍而有了更高的抗壓強度，而結構自身的剛度也得以大幅提高。
　　2.2.2.2采用合適的抗測力體系
　　高層建筑的抗側力體系主要有框架、剪力墻、框架-剪力墻、筒體等結構。這些結構抵抗水平荷載的能力各不相同，適用范圍也不一樣。針對高層建筑而言，筒體體系是最有效的抗測力體系，其在我國的工程實例當中，應用的也最廣泛。這種體系由若干個筒體作為豎向承重結構，靠筒體承受水平荷載，其抵抗水平荷載的特點是整個建筑猶如
　　一個固定于基礎的封閉空心懸臂梁，相對于單片平面結構而言，這種結構具有更大的抗側及抗扭剛度。當然，在工程實例中，這種結構也并非十全十美，由于這種結構具有剪力滯后效應，其抗推剛度和水平承載力也被大大削弱，對此，可以采取相關措施，如用剛臂或剛性圈梁提高框筒的抗推能力，或使用斜撐提高外框筒的抗推能力等等。
　　2.2.3采用減振裝置
　　對于高層建筑而言，無論采用哪種結構體系或者抗測力體系，側向振幅是不可避免，對此，我們可用附加阻尼器(如粘彈性減震器)或動力阻尼器(如調諧液體阻尼器，即TLD)減少側向振幅。粘彈性減震器由三塊鋼板夾以聚丙烯粘彈性材料組成，由它連接樓面拓架與外框筒柱，能夠很快將水平動力轉化為應變能或熱能耗散掉。動力阻尼器，一般設置在建筑物的頂部，其自振周期等于或接近建筑物的第一自振周期，這樣，它的慣性便可以抵消建筑結構的部分振幅。如調諧液體阻尼器就是放置于頂層的注水剛性容器。結構的振動引起容器中水的振動，當水振動與結構的自振頻率接近時，便能夠取得很好的減振效果。
　　3結束語
　　隨著經濟的快速發展，高層建筑在我國的部分城市也陸續出現。對于高層建筑結構而言，其結構體系的選擇，更主要的是與荷載因素相關，因此，高層建筑結構的設計首先必須以其不同荷載對結構產生的影響為依據，選擇最為合理的方案。高層建筑的豎向荷載和水平荷載對結構自身的影響很大，對此，我們可以從減輕結構自重，選擇合適的體型及結構體系以及采用減振裝置加以控制。