佳木斯市建筑设计研究院154002
【摘要】在我国实现现代化的进程中，高层建筑甚至超高层建筑作为其中的代表，不断融入到人们的生活中，并随着技术的发展和进步，呈现出越来越崭新的面貌。高层建筑的概念设计十分多样，如何把握设计尺度，并与建筑实际要求相结合，是现代高层建筑结构概念设计的重点。本文通过对高层建筑结构设计概念以及结构设计要点的分析，阐述高层建筑概念设计问题，并针对性的提出建议，为我国未来高层建筑的发展起到推动作用。
【关键词】高层建筑；结构概念设计；建筑结构
前言:概念设计存在于众多工程设计中，对于高层建筑结构概念设计，则是通过客观规律的分析，得出建筑物的规划布置，进行宏观控制。由于高层建筑本身特点突出且结构复杂，因此在设计中不仅要考虑建筑本身的承载力，同时面对地震和风荷载的作用，需要不断完善并加以分析，这就要求对高层建筑进行概念设计。合理的概念设计可以最大程度提高建筑结构的适用性和稳定性，为高层建筑未来的使用提供保障。
1.高层建设结构设计概念
1.1高层建筑结构设计特点
高层建筑的结构设计特点包含了重力载荷、水平风力受力影响、竖向变形等多方面因素，是设计人员需要分析和探究的问题，将纳入到未来的结构设计中。由于高层建筑重力载荷较大，对基础承载力的要求也随之提高。而在抗震方面，高层建筑物由于自重大，重心高，因此在地震来临时，薄弱部位易遭到破坏。由高重心引发的还有较大的倾覆力矩，因此，在高层建筑进行结构设计时，需要进行基础埋深、加大基础宽度等，以提高建筑整体稳定性。除了高层建筑自身结构的特点，风力造成的建筑物的水平位移也是高层建筑结构设计不可忽视的一点。作用在高层建筑上的风效应较大，且风合力随着建筑物的增高加大，作用位置也增高，这使得建筑物所承受的弯矩等作用效应较大，严重时可能引起建筑物的水平位移。除此之外，高层建筑的结构设计特点也表现在其他方面，如防火、防灾的安全等级较高、风震对人体舒适度的影响加大，建筑物的重要等级提高等，高层建筑的结构设计特点较多，因此需要充分理解分析高层建筑原理及其适用情况，以实现全面完整的建筑结构设计。
1.2剖面设计
高层建筑的剖面设计决定着建筑格局，在一定程度上影响着建筑整体结构和稳定性。剖面设计主要依据下列原则：首先要控制建筑的高宽比，合适的高宽比能够最大程度保证建筑抗震、抗风等性质。其次是在确定抗侧力结构刚度时，为了避免竖向突变，应由基础向高层过渡，而对于可能出现的载荷突变的部位，应设置结构转换层。在剖面设计中，为了保证基础稳定，要设置辅固深度，以降低重心，同时增加地下空间，增加建筑物功能。
1.3平面设计
平面设计主要对高层建筑平面结构与布局进行规划，以满足在平面稳定性上的需求。由于高层建筑受到的平面荷载力较大，因此设计师通过平面设计来提高抗侧力。进行平面设计时，建筑平面形状的选取十分重要，尽量选取风压较小的形状，且考虑周围建筑物对风力的影响，以提高建筑的抵抗水平和竖向荷载。高层建筑的宽度不宜过小，长宽比不宜过大，这是为了保证建筑具有较强的抵抗震动的能力，避免建筑物在地震等环境中受到较大的损坏。高层建筑选择对称的平面形式可以使平面的质量中心接近于抗侧力结构的刚度中心，这样的平面形式能够有效减少平面和在对建筑物的影响，提高建筑物的稳定性。
2.高层建筑设计要点
2.1结构基础设计
结构基础设计概念是高层建筑在设计过程中的基础，不仅直接影响着上层结构，同时其提供的地下空间可以发展成停车场等，为建筑物的使用提供更多可能。高层建筑的结构基础设计之一是基础梁和基础板，其数量以及钢筋的使用在理论设计的基础上结合实际需求，以达到节省成本的目的。基础对于上部结构的作用不可忽视，但由于结构复杂，基础与建筑上部需要更多的协同作用，这就要求建筑内部整体基础稳固、整体连接完整。而在基础选型等方面，常用的有桩基础、箱型基础等，由于每种基础的特点以及适用条件的不同，因此选择时要充分考虑建筑物所处的地理环境，例如桩基础可以应与于土质松软地带，代替天然地基，实现基础设计的较高的承载能力。
2.2结构设计方法
高层建筑的结构设计应以建造要求为主要依据，因此，重视设计方法，对建筑质量有着重要的作用。首先，高层建筑应尽量减轻自重，以达到较高的防震强度，同时加强防震建设，如高层建筑采用规格结构，以实现抗震强度的可计算性，在此过程中，可通过一些方法实现复杂建筑的结构简化。为了避免地震的随机方向性对建筑物的破坏，高层建筑结构设计中应尽量使平面形状对称化，而在竖向结构的设计中，应尽可能使其连续，避免地震时薄弱部位的产生。除了考虑抗震性，高层建筑由于地理位置的特殊性，易受到水平风力的影响，在结构设计中应将此作为设计重点。降低风作用水平力的方法有很多，例如减小迎风面积、降低风力形心、选用体型较小的建筑平面形状等，这些举措都能有效减小水平风力的影响，除此之外，将一些先进的分析测量手段运用在高层建筑的结构设计中，如风洞试验获取风载作用参数、振动台实验获取地震台实验参数等，利用先进的测量手段，得到了精确的数据结果，将对高层建筑的结构设计起到至关重要的作用。
2.3结构设计材料与设计体系
由于高层建筑本身结构的特殊性，其材料和设计体系的需要依据实际情况，以满足高层建筑的设计要求。在材料的选择上，高层建筑应首选轻质且强度高的材料，除此之外，材料是否具备较好的延性也是设计人员需要考虑的因素。依据以上原则，混凝土材料和纯钢材料都可作为高层建筑的主材料，其中混凝土还可分为钢筋混凝土、型钢混凝土、钢管混凝土等。在建筑外墙的选用上，玻璃幕墙、铝合金幕墙、钢塑复合板等较为常见。在主材料以及墙面材料保证强度的同时，建筑内部隔断应尽量选轻质材料，对于需要特殊防水或者防火的楼屋面，应根据实际情况，保证其实用性。在高层建筑的结构设计体系中，抗震等性能是设计中考虑的重点。因此，设计体系整体性、延性应较强，例如当下常见的内筒外框结构体系、竖筒结构体系等，能够满足高层建筑的基本要求，在未来建造技术不断发展的趋势下，高层建筑设计体系势必朝着更为高效、安全的方向发展，一些结构体系例如受建筑物高度制约的悬挂结构等，会不断改进，以满足高层建筑甚至超高层建筑未来的发展需求。
结语：高层建筑作为现在以及未来具有代表性的建筑之一，在世界建筑格局中占有重要的地位，而在高层建筑的结构概念设计中，需要考虑多方面因素，在抗震、抗风力等条件下，为高层建筑设计合理有效的结构形式，为其安全稳定性做出保证。高层建筑设计目前仍有诸多问题和困难需要克服，相关从业人员需要投入更多的技术、人员、资金等，以创造出功能性强、经济美观、安全可靠的高层建筑，使其真正成为未来现代化城市蓝图不可缺少的一部分。
参考文献：
[1]陈峰，陈纲.世界高层建筑[M].北京：中国计划出版社，2010
[2]刘辉，浅谈结构的概念设计[J].广西土木建筑，2000（25）：174-176