摘要：城市中的高層建筑是反映這個城市經(jīng)濟繁榮和社會進(jìn)步的重要標(biāo)志，當(dāng)人們談起舉世聞名的摩天大樓時，往往和芝加哥、紐約這樣的國際大都市聯(lián)系在一起，足以說明高層建筑對城市社會形象的貢獻(xiàn)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，隨著社會與經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，特別是城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑在城市中應(yīng)運而升。

　　一、高層建筑的特點

　　在相同的建設(shè)場地中，建造高層建筑可以獲得更多的建筑面積，這樣可以部分解決城市用地緊張和地價高漲的問題。設(shè)計精美的高層建筑還可以為城市增加景觀，如馬來西亞首都的石油大廈和上海的金茂大廈等。但高層建筑太多、太密集也會對城市帶來熱島效應(yīng)，玻璃幕墻過多的高層建筑群還可能造成光污染現(xiàn)象。

　　在建筑面積與建設(shè)場地面積相同比值的情況下，建造高層建筑比多層建筑能夠提供更多的空閑地面，將這些空閑地面用作綠化和休息場地，有利于美化環(huán)境，并帶來更充足的日照、采光和通風(fēng)效果。例如在新加坡的新建居住區(qū)中，由于建造了高層建筑群，留下了更多地面空間，可以更好地建設(shè)城市綠化和人們休閑活動空間。

　　高層建筑中的豎向交通一般由電梯來完成，這樣就會增加建筑物的造價，從建筑防火的角度看，高層筑的防火要求要高于中低層建筑，也會增加高層建筑的工程造價和運行成本。

　　二、高層建筑的風(fēng)荷載的計算

　　對一些較柔的高層建筑，風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素隨著建筑物高度的增高，風(fēng)荷載的影響越來越大。高層建筑中除了地震作用的水平力以外，主要的側(cè)向荷載是風(fēng)荷載，在荷載組合時往往起控制作用。因此，高層建筑在風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計引起了研究人員和工程師們的重視。

　　基本風(fēng)壓值wo系以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地lOm高統(tǒng)計所得的50年一遇10rain平均最大風(fēng)速vo為標(biāo)準(zhǔn)，按WO 1／2pv確定的風(fēng)壓值。它應(yīng)根據(jù)《荷載規(guī)范》中附表D．4采用，但不得小于0．3kN.對一般的高層建筑，用《荷載規(guī)范》中所給的wO乘以1．1后采用；對于特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，其基本風(fēng)壓值應(yīng)按年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用。

　　風(fēng)荷載體型系數(shù)確定風(fēng)荷載體型系數(shù)us是一個比較復(fù)雜的問題，它不但與建筑的平面外形、高寬比、風(fēng)向與受風(fēng)墻面所成的角度有關(guān)，而且還與建筑物的立面處理、周圍建筑物密集程度及其高低等有關(guān)。當(dāng)風(fēng)流經(jīng)建筑物時，對建筑物不同部位會產(chǎn)生不同的效果，即產(chǎn)生壓力和吸力�？諝饬鲃赢a(chǎn)生的渦流，對建筑物局部則會產(chǎn)生較大的壓力或吸力。

　　①整個迎風(fēng)面上均受壓力，其值中部最大，向兩側(cè)逐漸減小。沿高度方向風(fēng)壓的變化很小，在整個建筑物高度的言一號處稍大，風(fēng)壓分布近似于矩形。②整個背風(fēng)面上還受吸力，兩側(cè)大、中部略小，其平均值約為迎風(fēng)面風(fēng)壓平均值的75％左右。沿高度方向，風(fēng)壓的變化也很小，更近似于矩形分布。③整個側(cè)面，在正面風(fēng)力作用下，全部受吸力，約為迎風(fēng)面風(fēng)壓的80％左右。

　　風(fēng)荷載體型系數(shù)一般可按下述規(guī)定采用：

　�、賵A形和橢圓平面建筑，風(fēng)荷載體型系數(shù)取0．8.②正多邊形及截角三角形平面建筑風(fēng)荷載體型系數(shù)US由下式計算：

　　三、高層建筑結(jié)構(gòu)體系組成部分

　　隨著層數(shù)和高度的增加，水平作用對高層建筑結(jié)構(gòu)安全的控制作用更加顯著，包括地震作用和風(fēng)荷載。高層建筑的承載能力、抗側(cè)剛度、抗震性能、材料用量和造價高低，與其所采用的結(jié)構(gòu)體系密切相關(guān)。不同的結(jié)構(gòu)體系，適用于不同的層數(shù)、高度和功能。

　　框架結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系一般用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由梁和柱通過節(jié)點構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)，框架形成可靈活布置的建筑空間，使用較方便。鋼筋混凝土框架按施工方法的不同。又可分為：①梁、板、柱全部現(xiàn)場澆筑的現(xiàn)澆框架；②樓板預(yù)制，梁、柱現(xiàn)場澆筑的現(xiàn)澆框架；③ 梁、板預(yù)制，柱現(xiàn)場澆筑的半裝配式框架；④梁、板、柱全部預(yù)制的全裝配式框架等。

　　隨著結(jié)構(gòu)高度增加，水平作用使得框架底部梁柱構(gòu)件的彎矩和剪力顯著增加，從而導(dǎo)致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，將給建筑平面布置和空間處理帶來困難，影響建筑空間的正常使用，在材料用量和造價方面也趨于不合理。因此在使用上層數(shù)受到限制。

　　框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度較小，在水平力作用下將產(chǎn)生較大的側(cè)向位移。

　　其中一部分是結(jié)構(gòu)彎曲變形，即框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體彎曲，由柱子的拉伸和壓縮所引起的水平位移；另一部分是剪切變形，即框架結(jié)構(gòu)整體受剪，層間梁柱桿件發(fā)生彎曲而引起的水平位移。當(dāng)高寬比H／B≤4時，框架結(jié)構(gòu)以剪切變形為主，彎曲變形較小而可忽略，其整體位移曲線呈剪切型，特點是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層增高而減小。

　　由于框架構(gòu)件截面較小，抗側(cè)剛度較小，在強震下結(jié)構(gòu)整體位移和層間位移都較大，容易產(chǎn)生震害。此外，非結(jié)構(gòu)性破壞如填充墻、建筑裝修和設(shè)備管道等破壞較嚴(yán)重。因而其主要適用于非抗震區(qū)和層數(shù)較少的建筑；抗震設(shè)計的框架結(jié)構(gòu)除需加強梁、柱和節(jié)點的抗震措施外 不需注意填充墻的材料以及填充墻與框架的連接方式等，以避免框架變形過大時填充墻的損壞。

　　剪力墻結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)體系于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由墻體承受全部水平作用和豎向荷載。根據(jù)施工方法的不同，可以分為：

　　全部現(xiàn)澆的剪力墻；全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻；內(nèi)墻現(xiàn)澆、外墻為預(yù)制裝配的剪力墻。

　　在承受水平力作用時，剪力墻相當(dāng)于一根下部嵌固的懸臂深梁。剪力墻的水平位移由彎曲變形和剪切變形兩部分組成。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，以彎曲變形為主，其位移曲線呈彎曲形，特點是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層增高而增加，．3簡體結(jié)構(gòu)體系簡體結(jié)構(gòu)為空間受力體系。筒體的基本形式有三種：實腹筒、框筒及桁架筒。用剪力墻圍成的筒體稱為實腹筒。在實腹筒的墻體上開出許多規(guī)則的窗洞所形成的開孔簡體稱為框筒，它實際上是由密排柱和剛度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架圍成的簡體。如果簡體的四壁和斜桿形成的桁架組成，則成為桁架筒。