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【關鍵詞】高層建筑；結構設計；問題及對策
引言
我國科學技術不斷進步，高層建筑結構優化設計是我國高層建筑設計與管理中較為重要的一個環節，其主要的目標就是在于提升高層建筑的結構合理性和經濟性。但是，在我國高層建筑結構設計的優化過程中還存在很多的問題，無論是管理體制方面還是在具體的實施過程中，都存在很多的不足之處，所以我們需要加強高層建筑結構設計的優化工作，保證各個環節都能夠做到科學嚴謹、合理，從而使得高層建筑結構設計的優化能夠得到最大程度的保障，為我國的經濟發展做出應有的貢獻。
1 高層建筑結構設計的重要意義
目前，我國高層建筑結構設計大多數是運用鋼筋混凝土作為最基本的材料。鋼筋混凝土具有造價低、來源豐富、形狀多樣等特點，可以實現結構設計師的各種創意設計，還能有效地節省鋼材。鋼筋混凝土結構在耐久性、耐火性以及承載能力方面有著明顯的優勢，并且通過建筑設計師的巧妙設計，還能實現非常理想的抗震性。鋼筋混凝土結構也有一些缺點，例如：斷面大、自重大，而且費模費工。
伴隨著社會的進步與發展，人們生活水平不斷提高，高層建筑也正在飛速發展，并形成更具有商業化、城市化以及工業化的結果?？茖W技術的不斷進步，出現的輕質高強的材料，為高層的建筑發展提供了有利的條件。近些年以來，高層建筑在世界各地不斷涌現，因此，對高層建筑的結構設計特點與結構進行全面的了解成了首要的問題，唯有如此，才能達到先進的，安全的并且能保證質量的設計產品，才能真正提高高層建筑結構設計的品質，進而滿足人們居住的條件。社會經濟的快速發展，對高層建筑的結構設計來講起到很大的促進作用，同時，對設計的質量也提出更高的要求，要把高層建筑結構設計的質量提高到更高的檔次，就必須提高建筑設計師的設計水平，并且要把握結構設計中的獨特的特點，把這些重要的要素結合在一起并進行有效的運用，才能實現高層建筑結構設計的完美品質。
2 高層建筑結構計算中要點和優化策略
2.1 優化高層建筑結構計算中的計算軟件選用
在進行高層建筑結構設計時，應該按照實際情況選擇適當的計算軟件進行處理，在選擇三維空間分析軟件時不能選取力學模型相同的，特別是在遇到受力比較復雜的情況下，譬如在對框支剪力墻進行分析的過程中，因為其產生了多次的變換，所以選擇軟件的過程中需要特別注意。同時在分析局部受力比較繁瑣的構件時，還需要根據分析的結果對配筋設計進行改動。
2.2 優化高層建筑結構計算中的計算參數取值
首先，將建筑物的抗震功能考慮到建筑結構設計中時，需要考慮結構的平扭轉耦聯，將其加到結構計算的過程中，要保證振型數等于或者大于十五，多塔結構的振型數需要大于或者等于九倍的原振型數，同時還需要保證振型參與質量大于等于結構總質量的90%，如果達不到這個要求，就會在后面的計算過程中出現較大的誤差，計算結果也不再具有參考意義。
其次，計算高層建筑結構的內力位位移時，如果只考慮梁、柱等關鍵部位結構構件的剛度，而不計算非承重結構構件的剛度，那么最終測量計算出來的自振周期就會比實際測量的值大，這樣最終設計出來的結構受到地震的作用也會相對較小。特別是在設計框架結構過程時建筑的剛度很大，過多的實心墻體運用會使得整個周期實測值變小；運用剪力墻結構時，較少的磚塊使用量能夠保證墻體的剛度較小，這樣就能夠保證測量值和實際計算值之間的差距較小。因此在對建筑結構進行設計過程中，在考慮建筑結構的抗震性能時需要將非承重結構的剛度等因素考慮進去，使用數據時也需要結合非承重墻相關方面的數據，通過一定的計算進行相應的改動，但是現在很多建筑設計師在對結構設計進行改進時，通常都是利用軟件的默認值1.0，這樣就會導致很多有其他結構的建筑都會存在很大的安全隱患，抗壓抗震能力十分微弱。
3 高層建筑結構設計中的要點與優化策略
3.1 優化高層建筑結構設計中梁柱構造
如果梁的腹板高度hW≥450mm，就應該在梁的兩側分別依照高度來配置縱向安排鋼筋，每側縱向鋼筋的截面面積不應該比腹板截面積（bhW）的0.1%還要小，同時間距不應該比200mm大。在實行抗震設計的過程中，框架柱應該達到剪壓比的需要，它的截面關鍵應該讓軸壓比來掌控。不過在結構設計里面常常會產生軸壓比μN達上限甚至超限的現象，但箍筋的體積配箍率ρV卻無法達到規程需要的狀況。這就違背了框架柱的強剪弱彎準則，同時對柱的延性產生了一定的作用。
3.2 優化高層建筑結構設計中過渡層設計
假使剪力墻結構在轉換層或者是過渡層中，例如：底層框架剪力墻結構，這種結構在應對地震時能夠展現出最大的抗剪切力合抗傾覆力矩，而且這種結構不利于它在地震中的受力。而且，因為受到了垂直均勻荷載的作用，轉換層或者過渡層在受到剪力墻壓剪以及拉剪作用，結構的橫向荷載發生作用，會導致轉換層或者過渡層剪力墻結構受到的很像承載力減少，同時結構的抗裂性也會降低。通過實驗不難發現，一旦結構中的反復橫向荷載和垂直同時作用時，轉換層或者過渡層所受到的橫向荷載以及承載力就會減少很多?？墒侨绻凑掌匠５臋z驗和計算對其進行檢驗時，如果結構的垂直荷載或者結構高跨比較小時，那么最后估算出來的剪力墻承載力就會比較大，這樣會導致整個建筑的安全系數較低，抗震能力較弱。因此，在設計建筑結構轉換層或者過渡層時應該在每個結構部分里加入構造柱和圈梁，這樣就能夠形成一個類框架系統，整個系統的抗震能力就得到了顯著提升，結構過渡層或者轉換層傳送剪切力更加靈敏，延展性等各方面的性能會大大增強，整個建筑會更加趨于安全。
4 結語
綜上所述，我國高層建筑正在不斷發展，高層建筑的結構設計正在不斷優化，其在高層建筑工程發展中慢慢體現出了極其重要的作用。在當前國內外經濟形勢的一片大好的發展背景下，加強高層建筑結構設計的優化管理，有著非同尋常的作用。與此同時，通過對高層建筑結構設計的科學優化，能夠促進投資成本在工程項目的質量安全和環保節能等方面進行合理而均衡的分配，從而使高層建筑項目獲得更高的增值，并進一步推動我國經濟建設以及城市化步伐的加快。而負責高層建筑結構設計優化的相關人員，要對這些工作有充足的把握。在這種情況下，才會完成好高層建筑結構設計的優化等一系列工作，進而保證高層建筑工程項目設計管理的順利進行。
參考文獻：
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[2]姜海菊.江浙地區高層建筑基礎的選型與優化設計___以某高層住宅樓工程為例[J].建筑，2011（08）.
[關鍵詞]高層建筑；結構設計；優化設計
隨著社會經濟的不斷發展，城市人口的不多增加以及建設用地的日趨緊張，使得高層建筑如雨后春筍般發展。從現在的建筑水平來說，高層建筑或高層住宅是今后整個建筑業的重點。所以高層建筑結構優化設計的重要性就日益凸顯出來。
所謂結構優化設計，就是指工程結構在滿足約束條件下按照預定目標求出最優方案的設計方法。
1.高層建筑的發展方向
1.1新材料的開發和應用
隨著高性能混凝土的研制和發展，混凝土的強度等級和韌性得到了很大程度的改善，尤其是高強度混凝土的出現，使用高強度混凝土可以減小結構構件尺寸，從而減小結構的自重；高層建筑鋼結構中FR鋼提高了高溫時鐵的強度，使鋼材的防火保護層厚度減小，從而降低鋼結構的造價。
1.2隔震和消能減震設計得到推廣
目前我國和世界各國普遍采用的傳統抗震結構體系是“延性結構體系”，即適當控制結構物的剛度，但容許結構構件在地震時進入非彈性狀態，并具有較大的延性，以消耗地震能量，減輕地震反應，使結構物“裂而不倒”。高層建筑結構的減震是通過在結構中設置被動耗能裝置，為結構提供一定的附加剛度或附加阻尼，從而消耗本來由結構構件所需承擔的地震能量，以減輕結構的動力反應，從而大大減輕了高層建筑結構的變形和損傷。
1.3智能建筑技術得到發展
現代建筑技術和高新技術產業的結合促成了智能建筑的產生，在高層建筑中有更廣闊的應用前景。智能建筑是建筑、裝備、服務和經營四要素各自優化、相互聯系、全面綜合并達到最佳組合，以獲得高效率、高功能與高舒適的建筑物。智能建筑是通過對建筑物的4個基本要素，即結構、系統、服務和管理，以及它們之間的內在聯系，以最優化的設計，提供一個投資合理又擁有高效率的幽雅舒適、便利快捷 高度安全的環境空間。智能建筑的構成至少必須具備三大系統：設備管理自動化系統、通訊網絡系統、辦公自動化系統，并以此應用現代4C技術構成智能建筑結構與系統，結合現代化的服務與管理方式給人們提供一個安全、舒適的生活、學習與工作環境空間。
2.高層建筑優化設計過程中出現的問題
目前，結構優化的應用遠遠落后于理論進展，特是高層建筑土木建筑結構的優化設計應用還不普遍。其主要原因有：
2.1高層建筑結構優化工作量比較大
高層建筑優化理論相對落后，而且目前沒有實用的結構優化軟件，高層建筑結構優化變量個數比較多，且變量隨著結構的復雜程度而急劇增加，又難以區分主動變量和被動變量，只能求出相對最優解。高層建筑結構優化問題需要通過反復多次尋優，結構優化分析極少能一次成功，這就大大增加了高層建筑優化分析的工作量。
2.2結構尺寸
如果只重視結構尺寸的優化（即在給定結構的幾何形狀、荷載和材料的情況下，求出滿足約束條件的最優構件截面），而忽視結構整體的優化?，F在結果表明，形狀優化比尺寸優化更有意義。單純的尺寸優化無法接近最優的結果，也不能令人信服。設計人員較普遍地認為，結構設計只要結構方案和布置合理，結構又有比較成熟的計算機軟件進行分析計算。構件截面只要通過計算結果滿足規范即可，認為上部結構相對下部結構，即地基基礎部分，特別是軟土地基的意義不大，因此對上部結構截面的優化所能達到的經濟效益未予以足夠的重視。
2.3對離散變量無法做出準確的分析
建筑物尺寸以及鋼筋、型鋼規格型號等都不是連續變化的，因此，傳統的優化方法，如各種梯度算法、對偶算法等解析算法均無法勝任。而且，由于問題的規模較大，隨之帶來的計算量急劇增加的“組合爆炸”問題也會使計算量急劇增加。
3.高層建筑結構優化設計的方法
3.1方法
對高層建筑結構方案進行優化采用何種方法，首先應分析這一問題的目標函數、目標函數中的各種變量，這些變量之間的各種數學解析關系以及與各種變量有關的約束條件，在分析的基礎上是采用間接優化還是直接優化方法來確定。高層建筑結構方案優化的目標就是材料耗量，材料耗量決定于構件的截面尺寸大小，截面尺寸必須滿足通過力學分析得到各構件內力后的強度計算及位移變形等條件。因此，目標函數很難用明確的數學解析式來表達，不能用數學上求極小值的方法，也就是一般所說的間接優化方法來優化。高層建筑結構方案的優化只能采用直接優化法來解決，即給目標函數中變量以已知值，經過試算使其滿足一定的約束條件，求得其目標值，并找出使目標值逐步變小而趨向最佳值的路線或方向，以達到目標函數的最優值。因此，可以采用滿應力法進行高層建筑結構優化設計。
3.2滿應力設計法是在桁架等桿系結構的設計中發展起來的，是結構優化中最簡單、最易為工程人員理解的一種準則法。所謂滿應力是指結構構件在荷載作用下的最大應力達到所用材料的容許應力，此時材料的強度得到充分利用，構件截面面積將是最小，故可作為桁架最輕設計或體積最小設計的一個準則。滿應力設計法是結構在規定材料和幾何形狀的條件下，按照滿應力準則的要求，修改構件的截面尺寸，使每一構件至少在一種工況下達到或接近其容許應力限值的優化算法。如果結構除了應力約束外還有界限約束，則要求每一構件應力約束和界限約束中至少有一個達到臨界值。
3.3利用滿應力設計法進行高層建筑的結構優化設計要遵循以下步驟：①要根據常規做法和經驗確定結構構件的初始截面尺寸，并按構件分類分別建立柱、墻、梁可供選擇截面尺寸的數據庫；②要對結構構件進行力學分析，算出各工況下結構的位移及內力，并對結構構件進行承載力計算；③要根據計算結果，對構
件截面尺寸進行調整，在滿足位移條件的前提下，盡量充分發揮
構件材料的性能，即按規范計算使其接近滿應力狀態。
總之，由于目前我國高層建筑發展迅速，在其結構設計中經常遇會到各種問題，這就需要結構設計人員不斷地積累經驗，自主創新，利用正確概念進行結構設計。因此，結構工程師必須在每一個工程項目的設計中都能做到不斷地探求自然法則，不懈地追求相對的最優，要通過反思比較，在經驗積累中不斷提高自己的判斷力和創新力。通過結構優化設計來降低工程造價是控制工程投資的一個有效途徑，而正確處理技術與經濟的對立統一是控制投資的關鍵。不能片面強調節約投資，而降低技術和質量標準，又要反對重技術、輕經濟，設計保守浪費的現象。建筑結構設計的首要任務是滿足建筑功能的需求，實現建筑物適用、安全、美觀、經濟的目標。
參考文獻
[1]沈蒲生.高層建筑結構設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.
關鍵詞：高層建筑結構；優化設計；成本降低
1研究背景
伴隨著城市化進程的加快，全球經濟一體化形式的構成，越來越多的農村人口向城市涌進，這無疑將增大城市的人口壓力和住房壓力，而為了有效地將這些壓力緩解，避免社會矛盾激化，因而在技術水平的支持下不斷出現了高層建筑，顯然這在一定程度上將住房壓力緩解了。然而，正如我們所知，技術是在不斷進步的，以往的設計方式弊端也會在使用中不斷顯露出來，為了更好地保證人們住房的安全，非常有必要對現有的高層建筑結構進行優化設計。筆者根據自身的工作經驗，在文章中將以A市的某個高層建筑作為實際案例進行分析闡述。該高層建筑共有10層，30m高，建筑物內部各項系統部件構成完整。
2關于未來高層建筑發展的趨勢分析
2.1新型材料的開發與運用
科技水平的進步，不斷研究和開發出了新型的高性能混凝土材料，在很大程度上改善了傳統混凝土的韌性及強度等級，尤其是在建筑施工中出現了高強度的混凝土之后，施工人員在施工操作中有效地將結構構件的尺寸減小了，這有助于結構的自重也隨之減小。另外，存在于高層建筑中鋼結構中的FR鋼能夠有效地將高溫時鐵的強度提高，從而減小鋼材中防火保護層的厚度，最終使鋼結構在整個工程建筑中的成本造價降低了。
2.2逐漸推廣的消能減震和隔震設計
現階段，延性結構體系作為傳統的抗震結構體系是在全世界范圍內被普遍采用的，我國也是如此，一直沿用著這樣的結構體系，其通過適當的對結構物的剛度進行控制，容許在地震時結構構件能夠自行進入非彈性的狀態，并在保持較大延性的情況下，盡可能的將地震能量消耗掉，有利于將地震帶來的不良反應減輕，最終保證建筑結構能夠長久地佇立而不坍塌。在高層建筑的結構中，是否能夠有效地減震，其前提是需要提前將被動耗能的裝置設計出來，以便將一定的附加阻尼或者附加剛度提供給建筑物結構，從而將結構構件需要承擔的那一部分地震能量消耗掉，以便將結構中的動力反應降低，最終有利于將高層結構建筑中的損傷和變形程度降低。
2.3大力發展智能建筑這一技術
在高新技術和現代建筑技術產業的結合之下，產生了新型的智能建筑產業。從其自身所具有的特點和應用的特性分析，該技術能夠廣泛地應用在高層建筑的結構設計之中。簡單講就是，服務、建筑、經營及裝備等四部分內容的結合體就是智能化建筑，在有效全面的綜合、各自優化以及相互關聯的情況下，能夠使四者之間達到最佳的組合狀態，從而確保建筑物的結構設計是符合高舒適、高效率和高功能的要求的。通過服務、結構、管理和系統等四個基本的要素在智能化建筑中所建立起來的內在聯系的作用，隨后在優化設計的利用下，能夠將一個高效率運用、投資合理的安全、干凈、舒適的環境空間提供給用戶。若想有效地構成智能化建筑，必須同時具備三大系統，分別是辦公自動化系統、設備管理的自動化系統以及通訊網絡系統，只有在這樣的結構設計背景之下，才能夠將一個舒適、安全的工作和生活環境提供給客戶。
3存在于高層建筑優化設計中的弊端
現如今，有關高層建筑結構設計的理論基礎已經十分成熟，但是將理論基礎應用到實際的施工設計和操作中還存在很多的問題，這極大地阻礙了高層建筑結構優化設計的進一步發展。
3.1高層建筑結構設計的工作內容復雜
相較于國外的高層建筑發展現狀而言，我國的高層建筑發展時間較短，因而還有很多的實踐理論在高層建筑的結構設計中較為缺乏，從基本國情出發，符合我國建筑結構設計的軟件技術十分有限。但由于有較多的變量個數存在于高層建筑的結構優化之中，并且在結構復雜程度增大的情況下變量個數也會不斷增加，現有的軟件技術又難以有效地將被動變量和主動變量區分出來，只能夠簡單地將相對最優解求出來，因而在這樣的發展背景下，難以促進高層建筑的結構設計在我國的進一步發展。在多方調查后認為，只有多次反復地尋找探索，才有可能將存在于結構設計中的弊端一一解決掉。從總體上分析，極少有一次性設計高層建筑結構成功的案例，文章所列舉的這一案例也是在多次反復的設計研究再設計以后才成功的，因而從這一方面便可以看出有較大的分析工作量存在于高層建筑的結構優化設計之中。
3.2過多的優化結構尺寸
在建筑物結構材料、幾何形狀以及荷載給定的情況下，將滿足于設計條件的最優化構件的截面求解了出來，卻在一定程度上將結構整體的優化工作給忽視了，但是從實際的研究證明中可以看出，更具有實踐和應用意義的就是形狀優化。簡單地說便是最優結果的得到是不可能通過單純的優化來實現的，其需要做到全方位的考慮。然而大多數的建筑物結構設計的工作人員都認為，只需要合理的方案設計和結構布置，便可以在計算機軟件中將準確的結構尺寸計算出來，可見，對于軟土地基的設計并沒有太大意義，這對于設計結構的最終結果自然也是難以保證的。
4優化設計的措施
4.1合理設計方法的選擇
首先需要分析建筑物結構的使用性質，在各種變量的掌握下，將有效的設計方法提取出來，如：直接優化或間接優化。其中，材料耗量便是高層建筑結構優化設計的目標，因而需要從構建截面的大小尺寸上分析。針對于本次案例中所采取的直接優化的設計方法，筆者認為是合理的，其在已知目標函數變量的情況下，滿足了一定約束的條件。在進一步對高層建筑中結構設計優化所具備的條件進行分析以后發現，從現代化建筑設計的角度出發，滿應立法的使用更加有利于優化高層建筑的結構設計。
4.2發展于桁架等桿設計中的滿應力法
其作為準則法的一種，是最容易理解、最容易操作的。其是在建筑結構有規定幾何形狀和結構的情況下，根據滿應力法則的標準，對截面構建的尺寸進行修改，確保一次的應力限值計算都是在最優化的算法中進行的。
4.3優化設計的合理性
需要在實踐經驗和常規做法的遵循下，將初始結構構件的截面尺寸確定出來，并在構建分類的參照下，將有關于梁、柱及墻的數據庫分別建立起來；通過計算結果的提供，調整構建截面的尺寸，并在位移條件的滿足之下，將構件材料的性能有效地發揮出來。
5總結
綜上所述，為了更好地滿足人們的要求，與社會的發展相適應，就必須進行高層建筑結構設計的優化設計，在合理設計方式的選擇下，充分地將結構構件的作用發揮出來。
作者:張海良 單位:福建經福建筑設計工程有限公司廈門分公司
參考文獻:
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[4]姜勇.超高層建筑核心筒優化設計研究[D].西安：西安建筑科技大學,2015.
關鍵詞：高層建筑 結構 特點 設計 原則 要求
中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A
正文：
一、高層建筑結構類型
高層建筑結構體系按照結構形式可以分為框架、剪力墻結構，框架結構，剪力墻結構?？蚣芙Y構因為是利用柱、梁等結構來承重的，所以這種結構體系的側向位移相對較大，一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結構因為是靠高層建筑的墻體來承重的，所以這種結構的整體性能相對較好，不易產生水平方向的變形，一般多應用于高層建筑，但是因為其在平面上的布置不夠靈活，所以很少在公共建筑設計中使用。而框架、剪力墻組合結構則是結合了兩者的優點、改善了其中的缺點，所以被廣泛應用于高層建筑的結構設計中。
二、高層建筑結構設計原則
2.1 選擇合適的基礎方案
現在的設計一大特色就是不能因工程而破壞周邊的環境，而改變的周邊的生態環境。一切的工程圍繞環境進行設計施工，使工程與自然很好的融入到一起，使得兩者和諧共存。在基礎方案的設計中，要把所有的相關因素全部的包括在內，綜合各方面的因素，再考慮經濟性對工程進行整體的評估，然后對方案進行正式的審核，最后施工，一切立足由可持續發展的觀念進行施工，工程的質量一定會得以保障。
2.2 選擇合理的結構方案
高層建筑作為近幾年剛剛興起的一門學科，具有很復雜的結構特點，在施工的過程中要考慮的方面很多，像是供水問題、線路等各方面都是我們要考慮的。結構設計方案中重要的有以下幾點：材料的要求、施工的環境、還要充分的考慮抗擊自然災害的能力。我們要嚴格的遵循平面和豎直的設計原則。結構方案不僅僅是施工單位一方的事情，施工單位與使用方要達成一致，在設計方面以及今后的發展方向要進行詳細的展望，為了所選取得結構方案更加的合理，最大限度的達到預期的目的。
三、工程設計案例分析
某高層建筑設計使用功能為餐飲、辦公一體屬綜合性公共建筑。地下 2 層，裙樓 4 層，裙樓上南、北兩塔樓分別高 19 層(72.5m)、25 層(90.5m)。兩塔樓于 17、18、19 層連體（結構上為兩塔樓分別懸挑梁處理）。
1. 結構承重體系設計
根據國家抗震區劃圖, 待設計建筑地區的基本烈度為七度,相應地主樓結構部分的抗震等級為二級, 裙樓部分的抗震等級為三級。結構設計中裙房部分主要考慮由恒載及使用活荷載等豎向荷載引起的荷載效應, 主樓部分結構設計不僅考慮豎向荷載效應, 還要考慮水平地震作用及風荷載作用下產生的荷載效應的組合。綜合考慮裙樓部分大空間的設計使用要求以及主樓部分的抗側移設計要求, 裙房結構承重體系采用鋼筋混凝土框架結構形式,主樓采用框架- 剪力墻承重結構體系。本建筑結構在主樓抗側力構件設計中, 剪力墻主要承擔水平作用,框架承擔少部分水平荷載作用和大部分豎向荷載作用。主樓平面形狀基本上為正方形,因樓梯、電梯間均設置在核心筒內,為提高主樓結構的抗扭能力,剪力墻結合樓電梯間在主樓范圍內采取了加強處理, 具體厚度根據高層建筑結構設計的變形限值,由剛度、承載力和延性三者間的最佳匹配決定。
2 結構優化設計策略
鋼筋混凝土框架- 剪力墻結構是高層建筑結構中最常采用的承載體系之一,它同時具有框架結構建筑平面布置靈活,能獲得大空間,建筑立面易于處理,以及剪力墻結構抗側移剛度大、整體性好、抗震能力強的優點。在水平荷載作用下,具有較純框架和純剪力墻結構更為有利的水平變形曲線。但鋼筋混凝土框- 剪結構是一個具有雙重承載體系的非常復雜的空間受力體系,力學分析難度較大,其優化設計就更為復雜和難以實現。所以,筆者以下謹通過已有的工程設計經驗提出步驟性的建議，不作深入的學術探討。
2.1 框架結構的分部優化設計技術
鋼筋混凝土框架結構屬于具有多個多余約束的超靜定結構,其荷載效應不僅與外荷載大小有關, 還與結構構件的材料特征、幾何構造特征有關。鋼筋混凝土框架結構的分部優化設計,即是在結構整體內力分析完成后,根據梁柱各構件的控制內力進行截面優化設計,確定滿足荷載效應水平要求的各結構構件的幾何特征和配筋量的優化結果,由此導致原結構的幾何特征和荷載特征發生變化, 優化結構在現荷載作用下內力分布特征發生變化,各構件控制截面上的控制內力也發生相應變化,據此再進行新一輪的優化設計。因此框架結構的分部優化設計實際上是一個迭代、漸進的尋優過程, 計算結果雖不總能等價于整體優化設計結果,但通常能給出工程實用的滿意結果。鋼筋混凝土框架結構的分部優化設計方法的具體步驟為:
（1）初始選型:根據結構平面、立面布置及建筑物設計使用功能,分析結構所受的豎向荷載和水平荷載及其傳力路線,并考慮施工因素,歸并框架梁、柱的類型,初選梁柱的幾何尺寸;
（2）結構分析:按照結構的實際幾何構造特征,計算結構所受豎向荷載及水平荷載,對鋼筋混凝土結構進行空間內力分析。根據結構分析結果,將截面尺寸相同的構件的控制截面內力,根據其大小進行分類,并確定每一類構件的設計控制內力;
（3）截面優化設計:針對每一種梁柱構件的控制內力進行優化設計, 得出優化約束條件下的結構幾何構造特征和配筋特征的優化設計結果,從而構成新的優化意義上的設計結構;
（4）收斂性判斷:在工程精度意義上選取一個較小的數值,作為檢驗結構收斂性的條件,進行收斂性判斷。若優化結構與原結構基本一致,則認為優化結構是收斂的,可以轉入下一步的可行性判斷,否則轉回第②步重新進行結構分析、優化設計;
2.2 框- 剪結構的三階段優化設計策略
框- 剪結構的設計主要涉及 3 個方面的優化問題:①結構最優設防水平的決策,②框架與剪力墻結構協同工作,以及承載力、剛度與延性變形能力間的最佳匹配設計,③框架- 剪力墻結構構件的優化設計問題。
高層框- 剪結構在水平荷載作用下的協同工作問題,主要是水平荷載在框架和剪力墻結構之間的分配設計, 因此剪力墻數量和位置的設計是關鍵問題。這里,我們將框- 剪結構的優化設計過程分為三個階段進行,對不同階段的不同問題,采取不同的優化準則進行優化設計。
2.2.1 第一階段:最優設防水平 Id的優化決策
根據地震危險性分析結果或地震區劃規定, 在預測地震烈度概率分析基礎上, 用模糊綜合評判法計算結構的模糊延性向量和模糊抗震強度、損傷等級概率和震害損失的預估期望值 E(Id),在滿足最大投資約束和最大損失約束條件下,使 k1C(Id)+k2k3E(Id)達到最小,求出最優抗震設防烈度 Id。
2.2.2 第二階段:剪力墻構件的優化設計
剪力墻結構構件的優化設計主要是結構剛度與延性指標的最佳組合,可用力學準則進行優化。結構剛度對結構的影響主要為結構的自振周期和側向位移, 結構延性對結構的影響主要為保持承載力前提下的變形能力。因此,可用結構整體的側向位移量來協調結構的剛度和延性。我們根據高層結構設計規范對結構層間位移和頂點總側移的限值來控制結構的剛度設計和延性設計。
2.2.3 第三階段:框架結構的優化設計
框架結構的優化設計準則是一個結構準則, 在一次整體分析完成之后,可按照前述方法對框- 剪結構中的框架部分進行優化設計。
四、結語
總而言之，高層建筑混凝土結構的優化設計方法多種多樣，但是不論使用哪一種方法都要建立在施工的可行性的基礎之上，施工技術必須嚴格依照設計標準，如果出現施工不可行的情況下，重新審視設計規范。高層建筑混凝土施工技術是科學元素和技術元素的融合和應用，它的實現過程必然需要建筑施工各環節基礎技術的支持和管理理論的強化。所以，設計與施工的相輔相成才是實現合理、科學節約成本的有效措施。
參考文獻
[1] 孫 凱.高層建筑結構設計的問題及對策探討[J].價值工程，2011（06）.
關鍵字：高層建筑結構設計優化
1 工程概況
某高層建筑設計使用功能要求集展銷、外貿、餐飲、辦公、居住和旅游于一體．屬綜合性公共建筑。主樓占地面積9483m2,總建筑面積19737m2，主樓高73．6m，地面以上19層、地下1層，主樓建筑面積為12091m2；裙樓高3層。建筑面積為7646m2。建筑平面如圖l所示。
1.1 結構承重體系設計
綜合考慮裙樓部分大空間的設計使用要求以及主樓部分的抗側移設計要求。裙房結構承重體系采用鋼筋混凝土框架結構形式，主樓采用框架―剪力墻承重結構體系。
本建筑結構在主樓抗側力構件設計中 剪力墻主要承擔水平作用，框架承擔少部分水平荷載作用和大部分豎向荷載作用。主樓平面形狀基本上為正方形 樓梯均設置在角部位置，為提高主樓結構的抗扭能力，剪力墻結合樓電梯間設在主樓結構的兩個對角位置，具體厚度根據高層建筑結構設計的變形限值，由剛度、承載力和延性三者間的最佳匹配決定。
1.2 建筑縫的處理設計
本建筑由主樓和裙房兩部分組成。在二者的連接部位需設置建筑縫。考慮到主樓部分高度較大、結構有效重量大，裙房部分高度較低．因此二者問需設置防震縫和沉降縫。對于防震縫。為避免書樓和裙房間連接部位留出較大的寬縫，給裙房屋頂防水處理帶來困難．本建筑采用“抗”的方法 在結構分析時．將主樓和裙房視為一個整體進行抗側力設計計算：對于沉降縫，結合主樓需設一層地下室的建筑要求，設計中將主樓基礎設計成樁基礎。而將裙房基礎設計成柱下條形基礎，通過兩類基礎的沉降變形計算，相應調整和消除主樓和裙房兩部分的不均勻沉降差。施工時，在主樓和裙房連接部位預留1.5m寬后澆帶。通過施工手段局部調整高低兩部分間的沉降差。
1.3 基礎設計
根據《工程地質勘察報告》提供的場地工程地質條件。并考慮主樓和裙房間荷載分布的不均勻性特點,主樓部分結合地下室的設計采用深樁筏板基礎．以提高主樓結構的整體穩定性。降低主樓部分的沉降變形。
裙房部分采用柱下條形基礎 通過修工條形基礎的寬度來調整基底反力．進一步控制裙房部分的基礎沉降變形。使主樓結構和裙房結構在各自使用荷載作用下,能產生基本上一致的基礎沉降變形量。
2 結構優化設計策略
鋼筋混凝土框架―剪力墻結構是高層建筑結構中最常采用的承載體系之一，它同時具有框架結構建筑平面布置靈活。能獲得大空間，建筑立面易于處理，以及剪力墻結構抗側移剛度人、整體性好、抗震能力強的優點。在水平荷載作用下，具有較純框架和純剪力墻結構更為有利的水平變形曲線。但鋼筋混凝土框―剪結構是一個具有雙重承載體系的非常復雜的空間受力體系，力學分析難度較大．其優化設計就更為復雜和難以實現。所以，盡管國內外學者對此做過許多有益的嘗試．但框―剪結構的優化設計還存在很多具有重大工程意義和科學意義的課題。2.1 框架結構的分部優化設計技術
鋼筋混凝土框架結構屬于具有多個多余約束的超靜定結構，其荷載效應不僅與外荷載大小有關。還與結構構件的材料特征、幾何構造特征有關。鋼筋混凝土框架結構的分部優化設計。即是在結構整體內力分析完成后，根據梁柱各構件的控制內力進行截面優化設計，確定滿足荷載效應水平要求的各結構構件的幾何特征和配筋量的優化結果，由此導致原結構的幾何特征和荷載特征發生變化。優化結構在現荷載作用下內力分布特征發生變化。各構件控制截面上的控制內力也發生相應變化。據此再進行新一輪的優化設計。因此框架結構的分郜優化設計實際上是一個迭代、漸進的尋優過程，計算結果雖不總能等價于整體優化設計結果．但通常能給出工程實用的滿意結果。
鋼筋混凝土框架結構的分部優化設計方法的具體步驟為：
(1)初始選型：根據結構平面、立面布置及建筑物設計使用功能，分析結構所受的豎向荷載和水平荷載及其傳力路線，并考慮施工因素，歸并框架梁、柱的類型，初選梁柱的幾何尺寸；
(2)結構分析：按照結構的實際幾何構造特征，計算結構所受豎向荷載及水平荷載，對鋼筋混凝土結構進行空間內力分析。根據結構分析結果，將截面尺寸相同的構件的控制截面內力，根據其大小進行分類，并確定每一類構件的設計控制內力；
(3)截面優化設計：針對每一種梁柱構件的控制內力進行優化設計。得出優化約束條件下的結構幾何構造特征和配筋特征的優化設計結果，從而構成新的優化意義上的設計結構；
(4)收斂性判斷：在工程精度意義上選取一個較小的數值，作為檢驗結構收斂性的條件，進行收斂性判斷。若優化結構與原結構基本一致，則認為優化結構是收斂的?？梢赞D入下一步的可行性判斷，否則轉回第(2)步重新進行結構分析、優化設計；
(5)可行性判斷：對優化設計結果進行一次內力分析，檢驗其可用性。若整體分析能夠滿足工程設計要求，則可按此方案進行配筋和構造處理，作為最終的優化設計結果。否則需根據工程經驗和結構內力分析結果進行局部調整，直到方案可用為止。
2.2框―剪結構的三階段優化設計策略
框―剪結構的設計主要涉及三個方面的優化問題：① 結構最優設防水平的決策；②框架與剪力墻結構協同工作，以及承載力、剛度與延性變形能力間的最佳匹配設計；③ 框架―剪力墻結構構件的優化設計問題。
2.2.1第一階段：最優設防水平I 的優化決策
根據地震危險性分析結果或地震區劃規定，在預測地震烈度概率分析基礎上，用模糊綜合評判法計算結構的模糊延性向量和模糊抗震強度、損傷等級概率和震害損失的預估期望值E(Id)，在滿足最大投資約束和最大損失約束條件下，使k1C(Id)+K2K3E(Id)達到最小，求出最優抗震設防烈度Id。
2.2.2 第二階段：剪力墻構件的優化設計
剪力墻結構構件的優化設計主要是結構剛度與延性指標的最佳組合,可用力學準則進行優化。結構剛度對結構的影響主要為結構的自振周期和側向位移,結構延性對結構的影響主要為保持承載力前提下的變形能力。因此，可用結構整體的側向位移量來協調結構的剛度和延性。我們根據高層結構設計規范對結構層問位移和頂點總側移的限值來控制結構的剛度設計和延性設計。
2.2.3 第三階段：框架結構的優化設計框架結構的優化
設計準則是一個結構準則,在一次整體分析完成之后，可按照前述方法對框―剪結構中的框架部分進行優化設計。
2.2.4 框―剪結構的優化設計步驟
(1)分析結構平面、立面布置特點，根據工程經驗選定剪力墻抗側力構件的布置位置及幾何厚度；
(2)根據結構使用荷載特點，根據經驗歸并框架結構類型，并初步選定每一類型框架結構梁柱構件的幾何尺寸；
(3)進行整體結構的空間內力分析；
(4)根據結構分析計算結果。檢查結構的層間位移及頂點總位移是否滿足規范要求。若滿足規范要求，則轉入第5步進行判斷：若不滿足規范要求．則直接返回第1步，進行剪力墻水平截面面積的修正；
(5)剛度最優化判斷：比較結構實際側移值和規范限值，若｜且，則轉入第6步進行計算；否則轉入第1步，并用原剪力墻厚度乘以修正系數，來修正剪力墻幾何尺寸，重新進行結構分析；
(6)分別進行剪力墻和框架結構構件的截面優化設計；
(7)收斂性判斷：比較優化結構與原結構的接近程度，若優化結構與原結構基本一致，則認為優化結構是收斂的，可以轉入下一步進行可行性判斷。否則將優化結構作為原結構轉回第3步重新進行結構分析、優化設計；
(8)可行性判斷：對優化設計結果進行一次內力分析，檢驗其可用性。若整體分析能夠滿足工程設計要求，則可按此方案進行配筋和構造處理．作為最終的優化設計結果。否則需根據工程經驗和結構內力分析結果進行局部調整。直到方案可用為止。
關鍵詞：高層建筑；結構；優化設計
近幾年來，隨著社會經濟的不斷發展和科學技術的不斷進步，我國高層建筑技術取得飛躍性發展，高層建筑在城市建設中被廣泛采用。高層建筑的結構設計方法是否準確、合理，直接影響到建筑的安全性、適用性、耐久性及經濟性。因此，對高層建筑結構設計進行優化尤為必要。
1.高層建筑結構設計特點
1.1水平荷載因素
其一，樓房本身的重量和其樓面使用的荷載在豎構件中所引起的軸力、彎矩的數值與樓房的高度成一次方的正比，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，是與樓房高度的兩次方成正比；其二，當樓房的高度一定時，豎向的荷載大體上是一固定的數值，但是，在水平方向上的荷載。就風荷載和地震荷載，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。
1.2軸向變形因素
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，并且從縱向觀察，沿著其高度發生的縱向變形很厲害，同時中部構件與邊部構件及其角部構件的變形存在很大的不同，這對于其結構內力的分配具有很大的影響，因此，對于構件中的軸向變形影響必須加以慎重的分析。
1.3側移控制指標因素
高層建筑不同于低層建筑，在高層建筑結構設計中，結構側移已成為其最主要因素，水平荷載下結構的側移變形會受到樓層高度的影響，水平荷載下結構的側移變形迅速增大，樓層越高，其變形越大，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。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。
1.4結構延性因素
相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，地震作用下的變形也會相應較大。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，避免其發生倒塌，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.高層建筑結構分析
2.1結構分析的基本假定
彈性假定。目前工程上實用的高層建筑結構分析方法均采用彈性的計算方法，在垂直荷載或一般風力作用下，結構通常處于彈性工作階段，這一假定基本符合結構的實際工作狀況，但是在遭受地震或強臺風作用時，往往會產生較大的位移，進入到彈塑性工作階段，此時仍按彈性方法計算內力和位移時不能反映結構的真實工作狀態的，應按彈塑性動力分析方法進行設計。
剛性樓板假定。大部分高層建筑結構的分析方法均將平面外的剛度忽略不計，而對于樓板在自身平面內的剛度則假定無限度的大。對于框架體系和剪力墻體系來講，他們通常采用這一假定，并且這樣的做法也是完全可以的，但是，當遇到結構的豎向剛度有突然性的變化，樓板的剛度比較小，并且抗側力構件之間的距離過于大，樓層的層數比較少等情況時，樓板的形形就會受到很大的影響甚至發生強烈的變形。尤其是結構的底部和頂部，它們各層的內力和位移都會受到很大的影響，可以通過調整剪力來解決這一問題。
計算圖形的假定。高層建筑結構體系整體分析采用的計算圖形有三種：1）一維協同分析；2）二維協同分析；3 三維空間分析；三維空間分析的普通桿單元每一節點有6個自由度，按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節點還應考慮截面翹曲，有7個自由度。
2.2結構靜力分析方法
筒體結構。其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。等效連續化方法是將結構中的離散桿件作等效連續化處理。一種是只作幾何分布上的連續化，以便用連續函數描述其內力；另一種是作幾何和物理上的連續處理，將離散桿件代換為等效的正交異性彈性薄板，以便應用分析彈性薄板的各種有效方法。等效離散化方法是將連續的墻體離散為等效的桿件，以便應用適合桿系結構的方法來分析，這一類方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子結構法等。等效連續化和等效離散化更為精確的計算模型是完全按三維空間結構來分析筒體結構體系，其中應用最廣的是空間桿、薄壁桿系矩陣位移法，這是目前工程上采用最多的計算模型。
框架-剪力墻結構。其結構內力與位移計算的方法很多，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。
剪力墻結構。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。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、剪力墻結構的機算方法是平面有限單元法，此法較為精確，而且對各類剪力墻都能適用，但因其自由度較多，機時耗費較大，目前一般只用于特殊開洞墻、框支墻的過渡層等應力分布復雜的情況。
3.高層建筑結構優化設計方法
結構平面布置。在考慮抗震設計時，結構的平面布置、體型及構造措施是否合理比計算是否精確更直接影響結構安全。在高層建筑的一個獨立單元內，宜使結構平面形狀簡單、規則，剛度和承載力分布均勻、對稱，要使結構的剛度中心和質量中心盡量重合，以減少水平荷載作用下扭轉的影響。建筑平面長度不宜過長，否則可能因兩端振動不一致使建筑物破壞。不應采用嚴重不規則的平面設計。對平面形狀的要求，所以《高層建筑混凝土結構設計技術規程》（JGJ3-2002）對抗震設計的A級高度鋼筋混凝土高層建筑的平面布置提出如下具體要求：平面宜簡單、規則、對稱，減小偏心；平面長度不宜過長，突出部分長度L不宜過大；不宜采用角部重疊的平面圖形或細腰形平面圖形?？拐鹪O計的B級高度鋼筋混凝土高層建筑，混合結構的高層建筑其平面布置應簡單、規則，減少偏心。
結構豎向布置。結構豎向設計應做到剛度均勻而連續，避免由于剛度突變而形成薄弱層，在地震區高層建筑的立面宜采用矩形、梯形、金字塔形等均勻變化的幾何形狀。高層建筑結構的豎向抗側移剛度的分布宜從下而上逐漸減小，不宜突變。在實際工程中往往沿豎向分段改變構件截面尺寸和混凝土強度等級。截面尺寸的減小與混凝土強度等級的降低應在不同樓層，改變次數也不宜太多?！陡邔咏ㄖ炷两Y構設計技術規程》（JGJ3-2002）對需要抗震設防的高層建筑，要求沿豎向體型應規則、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，不應采用豎向設計嚴重不規則的結構。
結束語
總而言之，我國建筑發展至現在的高層和超高層，經歷了諸多的演變，這期間研究建筑力學結構的設計逐漸向深層次、擴學科的方向前進。隨著社會經濟的發展，建筑也會產生更加復雜、多元的建筑需求，這就要求建筑設計時在滿足建筑使用需求的基礎上精益求精的對建筑結構優化設計進行研究，創造建筑多變形式的力學結構設計方案。
參考文獻：
關鍵詞：高層建筑；結構優化；設計；分析
中圖分類號：TU208文獻標識碼： A
引言
隨著國民經濟的快速發展，加上科學技術的不斷進步，我國高層建筑行業取得了重大的突破。越來越多的高層建筑對我們的設計提出了新的課題，節約成本降低造價成為開發商必談的話題，因此結構優化成為我們設計師面臨的新課題，高層建筑結構設計是否合理，不僅僅影響到高層建筑安全性，而且還直接影響到高層建筑的工程造價。本文主要研究高層建筑結構設計原則，探討高層建筑結構設計問題與策略，為設計單位在高層建筑結構設計方面的進一步開展提供借鑒。
1、高層建筑的結構設計原則
1.1、確定合理基礎方案
針對高層建筑而言，基礎設計，主要根據高層建筑的地質條件決定，確定合理、科學的基礎設計，結構設計人員必須掌握高層建筑的荷載分布、選擇正確的結構類型，確定具體施工方案，對建筑工程的各類條件進行綜合分析后，方可確定合理基礎方案。
1.2、確定合理計算模型
針對高層建筑結構而言，計算模型應傳力明確，抗震體系合理，若計算模型不合理，極易導致結構設計不合理，進而導致一些不必要的安全問題。所以，高層建筑結構設計必須在滿足安全基礎上，確定合理計算模型。
1.3、確定合理計算工具
隨著信息化技術的不斷發展，計算機技術在建筑結構設計中被廣泛運用，信息技術為高層建筑設計提供越來越多不可估量的作用，各種計算軟件層出不窮。所以，建筑結構設計人員，必須全面掌握計算軟件優缺點，熟悉使用條件、使用范圍，確定合理的計算工具。
1.4、確定合理的構造措施
針對高層建筑結構而言，結構設計滿足符合“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉”的設計原則，確保薄弱部位的強硬，合理確定鋼筋錨固長度，提高構建延性性能。
2、高層建筑結構設計的控制因素
2.1、風荷載
高層建筑和超高層建筑的設計中，對風荷載的嚴格控制是至關重要的，特別是對于超高層建筑。例如：高度超過百米的高層建筑，風荷載的設計除了按照當地有關規定外，還必須由專業的風洞試驗室進行風荷載的試驗研究，以探求該高層建筑準確的受力狀況。
2.2、地震力
目前，地震區的建筑設計與施工都必須考慮地震力的影響，正確選擇高層建筑的抗震等級，合理的采用構造措施，對于高層和超高層建筑來說非常重要。
2.3、地基基礎
地基是高層建筑設計首先要解決的問題，地基的天然條件決定了高層建筑運用何種方式進行地基處理。例如，山東菏澤屬于中軟弱地基，地基條件較差，在小高層建筑中多數采用復合地基，高層建筑多數采用樁基；而新加坡來福士城的高樓群，則由于地下地質條件好，在進行地基設計時采用了筏性基礎。以上實例都是地基單一設計型的案例，但是在很多時候，需要根據當地的地基條件采用不同的基礎方案，把這些基礎方案進行比較和結合，選擇一個安全可靠、經濟合理的組合方案運用到地基建設中。
3、高層建筑結構優化探討
3.1、將概念設計和細部結構設計進行優化
所謂概念設計實際上也就是指一些沒有具體的數值來進行量化的指標，包括地震裂度以及其本身的不確定性等，因此在進行設計計算的時候難免會和現實產生較大的差別，正是在這樣一種背景下我們才需要在對這樣一種指標進行設計和確定時選擇使用概念設計的方法，將數值僅僅只是作為輔助或者是參考的依據來進行。在這樣一種設計的過程當中更為強調的就是設計人員本身的靈活性以及應用結構設計優化方法的能力，這樣良好的結合才能夠真正實現效果上的最優化。因為細節是構成整體的單位，所以對各種設計細節的嚴格管理，也就可以實現整體的功能的有效發揮，因此，在建筑結構設計的施工過程中，應該重視對建筑細節的處理。
3.2、將抗震構造以及框架梁設計進行優化
為了進一步提高城市高層建筑結構設計的安全性以及穩定性，建筑結構設計單位在高層建筑結構設計方面做出了重大的努力，取得了重大的突破，高層建筑結構安全性以及穩定性水平得到進一步提升。但是由于我國的建筑物抗震標準較低，在抗震與構造方面，很難處理好結構設計與抗震烈度之間的關系。為此，在實際的高層建筑抗震與構造設計中，抗震與構造設計需要有一定的彈性，這樣才可以滿足高層建筑結構設計安全性以及穩定性要求。舉例來講，中震烈度的重現期是475年，被超越率是10%;大震的重現期約為2000年，被超越率是2%。我國建筑構造規定的安全度及抗震計算方法也相對較低，且在軸壓比、配筋率以及梁柱承載力匹配程度等抗震延性的相關規定也不夠嚴格。結構設計造價在建筑整體投資之中比例的減少也應給予重視，尤其是在高烈度區域應有嚴格的抗震方法以及構造措施來保證建筑物結構的穩定性與安全性。另一方面，在實際的高層建筑結構設計過程中還需要進一步解決與框架柱和剪力墻相連的框架梁設計問題。就高層建筑結構的截面設計而言，豎向變形差過大通常會導致與框架柱和剪力墻相連的框架梁出現超筋現象，進而影響到框架梁截面設計。
框架梁端部豎向變形差所引起的剪力和固端彎矩的計算函數式如下:
其中，MAB/MBA為框架梁固端彎矩;QAB/QBA為框架梁端剪力;Δ為框架梁端部豎向變形差;Ib為框架梁截面慣性矩;I為框架梁計算長度。
3.3、對建筑結構中抗側力體系進行優化
現代高層以及超高層建筑的安全性可靠性保證通常會受到結構的抗側力體系影響，合理的抗側力體系能夠保證其安全性。因此在對建筑結構的抗側力系統選擇時應當注意：
3.3.1、建筑的高度是結構體系選擇的主要影響因素，通過結合實踐可以總結如下規律：對于建筑高度同結構的抗側力體系選擇，當建筑物高度小于100米時，通常采用框架結構、框架-剪力墻結構、剪力墻結構作為抗側力體系；當建筑物高于100米低于200米時，通常采用剪力墻結構、框架-核心筒結構作為抗側力體系；而當建筑物高度在200-300米之間時，通常采用框架-核心筒結構、框架-核心筒-伸臂結構作為建筑物的抗側力體系；建筑物高度在300米-400米之間時，框架-核心筒-伸臂結構以及筒中筒結構是常見的抗側力體系；而建筑高度高于400米低于600米時常用的結構抗側力系統為，筒中筒-伸臂結構，巨型框架/桁架/斜撐結構、組合體結構。
3.3.2、在建筑的設計上，應盡可能地確保結構抗側力構件相互聯結、組合為一個整體。
3.3.3、對于建筑中采用了多重抗側力結構體系的具體實際情況時，應綜合分析每種結構體系在建筑設計中的效用，對各自的貢獻度有合理的估計和評判。
4、結語
建筑是凝固的藝術，建筑師總是希望通過建筑物表達自己的設計意圖，力求藝術性和實用性的完美結合。結構師在保證安全性的前提下，當然應該敢于挑戰新的結構形式，使建筑師的意圖得以實現。在建筑結構設計的過程中，在基本滿足建筑師設計意圖的基礎上，平面布置應盡量規則，對稱，盡量縮小質量中心和剛度中心的差異；使建筑物在水平荷載作用下不致產生太大的扭轉效應。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構件上下貫通；能不使用轉換層的就應避免使用，以減小結構分析和設計上的困難，另外也不經濟，還容易造成應力集中；豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會出現嚴重的應力集中現象，這對結構抵抗水平動力荷載是十分不利的。
參考文獻：
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