隨著經濟的快速增長，城市化進程的飛速發展，高層建筑在我國的一些大中城市發展迅速，大大豐富了城市景觀，與此同時高層建筑的結構類型和功能也更加趨向于復雜化和多樣化，為此，對建筑結構設計也就提出了更高的要求。在本文中，筆者主要從高層建筑結構的選型設計、抗風設計三個方面論述了城市高層建筑結構的設計問題。

近代隨著科學技術的發展，尤其是鋼鐵、電梯的出現以及后來鋼筋混凝土的應用，為高層建筑發展創造了前所未有的機遇，高層建筑也成為城市空間中一道獨特的風景。

1 高層建筑結構的選型設計

對于一個城市而言，高層建筑往往具有一定的代表性和象征性，可以反映一個城市經濟水平和發展程度，根據工程實踐經驗，如果高層建筑結構體系選型不當，任憑再用先進的結構理論和精確的計算方法，也較難作出安全可靠、經濟合理的高層建筑結構設計。正確處理高層建筑結構體系的選型問題，對于高層建筑結構設計而言，具有重要意義。

1.1 高層建筑結構體系的分類

高層建筑結構體系按結構形式分類主要有：框架結構;抗震墻結構;框架―抗震墻結構;筒體結構;部分框支抗震墻結構;板柱―抗震墻結構等等。不同的結構體系所具有的強度和剛度是不一樣的，因此它們適用的高度也不同。各種結構形式適用的高度范圍在《建筑抗震設計規范》中有明文規定。一般地，框架結構布置靈活，具有較大的室內空間，在考慮抗震設防要求的建筑中，由于框架梁柱截面較小，抗震性能差，剛度較低，而且高層建筑中的框架填充墻在地震中破壞嚴重，修復費用較高。故其多用于高度低、層數少的公共建筑。框架―抗震墻結構既具有框架結構布置靈活、方便使用的特點，又有較大的剛度和較強的抗震性能，多用于公共建筑和旅館建筑等。抗震墻結構剛度很大，空間整體性好，承載力大，在水平力作用下側移小，用鋼量較省。它比較適用于高層住宅及旅館建筑等隔墻較多的建筑。一般框架―抗震墻結構和抗震墻結構可以滿足大多數建筑物的高度要求;筒體結構抗側剛度大、空間受力性能好，當建筑物的層數多、高度大、設防烈度高時，采用前述幾種結構體系往往難于滿足要求，可用筒體結構。

1.2 結構選型階段要注意的問題

一是要注重結構的規則性。由于新、舊規范在這一方面出現了比較大的變化，新規范在此增加了比較多的限制因素。比如平面規則性方面的信息、嵌固端上、下層之間剛度比方面的信息等。與此同時，新規范采取了強制性規定，要求建筑物不能采用嚴重不規則之設計方案。所以，工程技術人員在明確新規范的限制條件中一定要加以注意，從而避免出現后期施工圖設計階段之被動。

二是要注重結構的超高性。新規范在應對超高問題上，除了把原先的限制高度設置為A級高度之外，同時還應增加B級高度之建筑。所以，一定要對高層建筑結構中的這一項控制因素加以注意，假如結構為B級高度建筑，或者已經超過了B級高度，那么其設計方法與處理方法都將出現一個相當大的變化。在具體的工程設計之中，出現過因為結構類型之變更而忽略這一問題的情況，從而造成施工圖在審查時未能通過，一定要重新做出設計，這對于工程的工期與造價等總體規劃存在著相當大的影響。

三是要注重嵌固端設置。因為高層建筑普遍帶有二層或者二層以上的地下室與人防工程，嵌固端極有可能被設置于地下室的頂板上，同時也有可能被設置于人防頂板等處。例如，對嵌固端樓板設計、加強對嵌固端上下層剛度比限制、在進行結構整體運算時做好嵌固端設置等。假如忽視了其中的任何一方面，均有可能對后期設計工作造成大量安全隱患。

2 高層建筑的抗風設計

2.1 高層建筑結構在風荷載作用下的破壞形式

主體結構開裂或損壞，如位移過大引起框架、剪力墻、承重墻裂縫或結構主筋屈服;層間位移引起非承重隔墻開裂;局部風壓過大引起玻璃、裝飾物、圍護結構破壞;建筑物的頻繁、大幅度擺動使居住者感到不適;長期的風致振動引起結構疲勞，導致破壞。

2.2 高層建筑結構抗風的一搬設計原則

保證結構具有足夠的強度，能可靠地承受風荷載作用下的內力;結構必須具有足夠的剛度，控制高層建筑在水平荷載作用下的位移，保證良好的居住和工作條件;選擇合理的結構體系和建筑外形。采用較大的剛度可以減少風振的影響;圓形、正多邊形平面可以減少風壓的數值;盡量采用對稱平面形狀和對稱結構布置，減少風力偏心產生的扭轉影響;外墻、玻璃、女兒墻及其它圍護構件必須有足夠的強度并與主體結構可靠地連接，防止局部破壞。

2.3 抗風設計的主要研究內容

2.3.1 風荷載的計算

我國規范GB50068-2001《建筑結構可靠度設計統一標準》對荷載統計采用50年設計基準期，并且用平穩二項隨機過程來描述荷載的隨機過程。氣流遇到建筑物時，在建筑物表面上產生壓力或吸力，即形成風荷載，其大小主要與近地風的性質、風速、風向有關，也與建筑的高度、形狀和地表面狀況有關。

根據新規范進行主體結構計算時，垂直于建筑物表面的風荷載標準值按下式計算，風荷載作用面積應取垂直于風向的最大投影面積：

式中：為風荷載標準值(kN/m2);為基本風壓(kN/m2);為風壓高度變化系數;為風荷載體型系數;范圍為高度處的風振系數。

2.3.2 風荷載作用下高層建筑的振幅、震動速度和加速度控制

2.3.3 高層建筑的水平位移指標

根據現行的建筑結構設計規范，對于高層建筑結構在風荷載作用下的變形響應主要作以下兩方面的限制：①限制結構的頂端水平位移u與總高度H的比值(u/H)，目的是控制結構的總變形量;②限制相鄰兩層樓蓋間的相對水平位移Δh與層高h的比值(Δu/h)，一般Δu /h在結構的各層中具有不同的比值，且往往最大的Δu/h要超過u/H的限值。限制最大的Δu/h目的是防止填充墻、裝飾部件的損壞，避免電梯軌道和管道等設施產生過大的變形。

高層建筑結構的變形控制對于控制風振側移是非常重要的，結構側移特別是層間側移是決定建筑物破壞程度的因素，因此能否將側移控制在允許限度內，是檢驗抗側力體系有效性的重要指標。

3 結束語

隨著經濟的迅速發展和城市規模的不斷擴大，在城市中涌現出越來越多的高層建筑。做為高層建筑的結構設計人員應不斷學習和提高，重視結構試驗研究成果，結合施工實踐，通過大量工程經驗的積累，作出技術先進、安全可靠、經濟合理的各種高層建筑的結構設計。