摘要：當高層建筑物的層數和高度達到一定程度時，其一些功能在適用性、技術的合理性和經濟的可行性方面都會發生質的變化。因此，與多層建筑相比，高層建筑物在結構設計上、技術進步上都有許多新的問題需要我們來考慮和解決。本文分析了高層建筑結構設計的特點，并介紹了高層建筑結構類型和高層建筑的地下室基坑支護結構等，希望能為今后的高層建筑設計提供一點參考。

　　關鍵詞：高層建筑結構的設計、結構的類型、地下室基坑支護結構

　　在世界范圍內，現代意義上的高層建筑發展大概也只有120年的歷史，我國高層建筑的建設基本上是在解放后開始的，改革開放后，隨著我國綜合國力的不斷增強，我國高層建筑的設計和建設水平有了飛躍的發展，并在迅速接近國際水平。從一般意義上來講，現代高層建筑是在社會生產發展和人們生活需要下而不斷地發展起來的，是商業化、工業化和城市化發展的結果，科學技術的進步和輕質高強材料的出現以及機械化、電氣化、計算機技術在建筑學領域方面的廣泛應用為高層建筑的發展提供了必不可少的物質條件，因此，從這方面的意義上來講，高層建筑的出現和發展又是現代工業和現代社會發展的產物。

　　一、高層建筑結構的設計特點

　　隨著經濟的發展，高層建筑的發展也上了一個新的臺階，出現了許許多構造新穎、層數多、體量大的高層建筑物，這些建筑物既要做到安全又要做到經濟合理，這就給高層建筑結構設計提出了許多新的課題。高層建筑物的主體結構主要是由樓層結構、傳遞豎截結構、抗側力結構、基礎結構和豎向交通結構等構成的，這些結構之間相互配合，協調受力，構成一定傳力路線，所以說各個主力結構之間的受力是相互影響的，在設計中要想使整個結構做到完美，在技術和用料、造價方面都需要從整體出發，多方面考慮。

　　1、水平荷載是決定因素

　　這是因為，一方面，在豎構件中樓房自重和樓面使用荷載引起的軸力、彎矩值只與樓房高度成一次方正比，而水平荷載力對結構產生的傾覆力矩和由此在豎構件中產生的軸力，與樓房的高度是成兩次方正比；另一方面，對于一定高度的樓房來說，其豎向荷載力大體上是個定值，而其水平荷載力在風荷載和地震的作用下，其值是隨著結構動力特性的不同而有很大幅度的變化。

　　2、軸向變形不容忽視

　　在高層建筑物中，如果豎向荷載力值很大，就能夠在柱中引起大的軸向變形，這就會對連續梁彎矩產生很大的影響使連續梁中間支座處的負彎矩值減小，使正彎矩值與端支座負彎矩值增大；這也會對構件的下料長度產生影響，所以需要根據軸向變形來計算，而對下料長度進行調整；此外對構件的剪力和側移也會產生影響，會出現偏于不安全的結果。

　　3、側移是控制指標

　　與多層較低樓房不同，在高層樓房結構設計中結構側移已成為設計的關鍵。因為隨著樓房高度的增加，在水平荷載力的作用下結構側移變形會迅速地增大，所以結構在水平荷載力作用下的側移應該控制在某一個限度之內。

　　4、結構延性成為重要設計指標

　　與多層較低樓房相比，高層樓房結構更容易在地震中發生變形，所以為了使結構設計在進入塑性變形后仍然具有很大的變形能力，避免在地震中倒塌，這就需要在結構設計上采取恰當的措施，來使結構有足夠的延性。

　　二、高層建筑結構的類型

　　高層建筑物的重要材料主要鋼和鋼筋混凝土，但是各自有著不同的特點，所以在不同的國家、不同地區、不同條件下如何正確的使用材料，充分發揮其優點，成為經濟合理地建造高層建筑物的一個重要方面。目前，我國的高層建筑物，主要采用混凝土結構，這既符合我國當前的經濟條件，并且這類結構也有其相應的優越性，下面主要對高層建筑物中常用的結構類型做個簡要的介紹。

　　1、鋼筋混泥土結構

　　這種結構在我國高層建筑物中所占的比例最大，而且數量也最多，比較適合于20-30層以內的小高層像住宅、辦公樓、酒店等建筑物都可以。隨著城市的發展，在大城市和一些特大城市的中心城區用地日益緊張，這就促就了高層建筑物的發展。混凝土結構造價低，即使周期較長，但是由于人工費用低廉，其仍在高層建筑方案選定中具有一定的優勢。另一方面，混凝土結構在我國已有較長的發展時間，在設計和施工方面經驗豐富，設計的計算方法也為廣大設計人員所熟知，這也是混凝土高層設計的一個優勢。但是，如果樓高超過100米之后，混凝土結構的構件會十分粗大，這種教導的自重比例和較大結構面積，都使得混凝土結構類型不在完全適合，這就使得其他結構類型有了發展空間。

　　2、鋼結構

　　與鋼筋混凝土結構相比較，高層建筑物的鋼結構有其優點，例如：由于鋼材有很好的延性，所以可以設計成延性結構來抵抗地震，其抗震的性能優于混凝土結構；鋼材強度高，截面小，能有效地減輕自身重量，減低基礎工程的造價；大部分的鋼結構構件是在工廠制作完成后，運輸到施工現場在進行安裝，因此就可以縮短工期。但是鋼結構高層也存在一些缺點，像造價較高、耐火力較差并且在國內大截面鋼材供應很難落實等等。

　　3、鋼--混凝土混合結構

　　在這種結構類型中，部分測力結構采用鋼結構，用鋼材作框架設計，一部分結構采用鋼筋混凝土結構。這類結構的有以下幾個優點：因為其采用鋼筋混凝土核心筒和剪力墻作為抗側力結構，所以側向剛度大于鋼結構，層間位移和頂點的側移都較小；這種結構的鋼材用量也小于鋼結構，這樣也可以節省一部分防火涂料費用，所以其造價介于鋼結構和鋼筋混凝土結構之間；這種結構的施工速度比鋼筋混凝土結構要快，可以縮短施工周期；其結構面積也小于鋼筋混凝土結構。

　　但是，這種結構的缺點是當混凝土內筒剛度退化后會使鋼價框架的剪力增大，并且其抗震性能分析還有待進一步完善。另外，混凝土內筒施工的誤差也大于鋼結構，在連接方面二者也存在一些問題。

　　4、鋼骨混凝土結構

　　鋼骨混凝土結構主要是使用鋼材來代替部分或全部鋼筋，從而加強鋼筋混凝土構件。這類結構的優點是：有良好的結構過渡層，能改善地震區建筑物剛度不然變化帶來的不利情況減少層間位移；造價也低于鋼結構，防火能力方面高于鋼結構；延性優于鋼筋混凝土結構，并且剛度大于鋼結構；比鋼筋混凝土結構施工速度快。

　　這種結構的缺點是，鋼骨混凝土梁與柱的連接部分構造復雜。

　　三、高層建筑的地下室基坑支護結構

　　1、高層建筑地下室基坑支護結構的作用

　　高層建筑地下部分的工程質量非常重要，它是保證高層建筑物的使用安全的基礎，做好高層建筑地下室基坑支護結構，對高層建筑工程的順利實施有著重要的意義。高層建筑地下室基坑支護結構是高層建筑結構的重要組成部分，因為當建筑物的地上部分較高時，加深其的地下結構能夠有效地調節建筑物的重心，確保建筑物的使用安全。

　　2、高層建筑地下室基坑支護結構的設計要求

　　基坑支護結構作為一個體系，要具有足夠的穩定性和變形性兩種極限狀態，即承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。對基坑支護來說，所謂承載能力極限狀態就是支護來自于結構破壞、傾倒、滑動或周邊環境的破壞而出現較大范圍的失穩。因此，基坑支護的設計相對于承載力極限狀態來說要有足夠的安全系數，使支護不至于產生失穩，并且要在保證不出現失穩的條件下控制位移量，從而不影響周圍建筑物的安全使用。

　　支護結構位移控制一般以水平位移為主，并且水平位移的控制與周邊環境要求有關，這就是所謂的基坑安全等級的劃分。如果基坑周邊有比較重要的構筑物需要保護時，應控制小變形，這就是通常所說的一級基坑的位移要求；如果周邊空曠、沒有筑物需保護，這時位移量可大一些，理論上來講只要保證穩定即可，即三級基坑的位移要求；介于二者之間的是二級基坑的位移要求。

　　對于一級基坑的最大水平位移，一般宜不大于30mm，對于較深的基坑，應小于0.3％H，H為基坑開挖深度。對于一般的基坑，其最大水平位移也宜不大于50mm。一般最大水平位移在30mm內地面不致有明顯的裂縫，當最大水平位移在40-50mm內會有可見的地面裂縫，因此，一般的基坑最大水平位移應控制不大于50mm為宜，否則會產生較明顯的地面裂縫和沉降，感觀上會產生不安全的感覺。①

　　四、結束語

　　隨著高層建筑物的進一步發展，高層建筑的結構形式，結構類型、材料選擇等方面都將日趨復雜化、多元化，為了不斷提高高層建筑物的建筑質量，體現其魅力，追求新的結構形式和類型將永遠是土木工程師們的目標和方向

　　參考文獻：

　　[1]、陳松.淺談深基坑支護施工監理[J].沿海企業與科技，2006，（8）