高层建筑设计知识点
概述
1、高层建筑的定义：
通常以建筑的高度和层数两个指标来判定，但世界范围内目前还没有一个统一的划分标准。
1)国外：
(1)美国规定：高度为22~25m以上或7层以上建筑为高层建筑
(2)英国规定：高度为24.3m以上的建筑为高层建筑
(3)日本规定：8层以上或高度超过31m的建筑为高层建筑。
2)我国：
(1)《高层民用建筑设计规范》GB50045-95 和《高层民用建筑设计防火规范》 GBJ50045-2002和 规定： ≥10层的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅)或≥24m的公共建筑。
(2)《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)规定：≥10层 或 ≥28m(本文章内容的依据)
2、高层建筑的意义：
1)节地，占地面积少
在相同的建设场地中，建造高层建筑可以获得更多的建筑面积，这样可以部分解决城市用地紧张和地价高涨问题。 9-10层的建筑比5层的节约用地23%-28%，16-17层的建筑比5层的节约用地32%-49%。
2)有效利用空间资源
在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下，建造高层建筑比多层建筑能够提供更多的空闲地面，将这些空闲地面用作绿化和休息场地，有利于美化环境。
3)节省城市建设和管理的投资
高层建筑向高空延伸，可以缩小城市的平面规模，缩短城市道路和各种公共管线的长度，从而节省城市建设和管理的投资
4)在设备完善的情况下，垂直交通比水平交通方便。在建筑群布局上，高低相间，点面结合，可以改善城市面貌，丰富城市艺术。
高层建筑结构的设计要点
1、水平荷载成为设计的决定性因素：
1)竖向荷载产生轴向压力与结构高度的一次方成正比
2)水平荷载产生的倾覆力矩与高度的二次方成正比。
2、侧移成为设计的控制指标：
1)结构顶点的侧移 ut与结构高度 H 的四次方成正比
2)结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系过大侧移会使人产生不安全感使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用因P-△效应而使结构产生的附加内力，甚至破坏。
3)必须选择可靠的抗侧力结构体系，使结构不仅具有较大的承载力，而且还应具有较大的侧向刚度。
3、轴向变形的影响在设计中不容忽视
1)竖向荷载产生的结构轴向变形对其内力及变形的影响
2)对预制构件的下料长度和楼面标高会产生较大的影响
Houston 75层的某商业大厦，采用剪力墙和钢柱混合体系，由于钢柱负荷面积大，其底层钢柱压缩变形比墙多260mm。
3)水平荷载产生的结构轴向变形对其内力及侧移的影响
水平荷载作用下，使竖向结构体系一侧构件产生轴向压缩，另一侧构件产生轴向拉伸，从而产生整体水平侧移。
由表可知，结构层数越高，轴向变形所产生的影响越大。
4、延性成为结构设计的重要指标
1)延性表示构件和结构屈服后，具有承载能力不降低、具有足够塑性变形能力的`一种性能。
2)延性系数μ：用来衡量延性的大小。
3)结构的抗震性能决于其“能量吸收与耗散”能力的大小，即决于结构延性的大小。
4)为了保证结构具有较好的抗震性能，除承载力、刚度外，还需要有较好的延性。可通过加强结构抗震概念设计，采取恰当的抗震构造措施来保证。
5、结构材料用量显著增加
1)对于高层建筑结构，随高度增大，材料用量增大较多。
2)特别是水平荷载对材料用量影响较大。
3)结构方案对材料用量影响很大，水平力作用下对结构进行优化设计至关重要。
如筒体结构可使结构用钢量大幅度减小，高381m的帝国大厦，采用平面框架结构体系，用钢量为206kg/㎡，采用筒体结构,高344m的约翰.汉考克大厦用钢量仅为146kg/㎡，高443m的西尔斯大厦用钢量仅为161kg/㎡。
高层建筑结构的类型
按使用的材料，高层建筑可采用砌体结构、混凝土结构、钢结构和钢-混凝土混合结构等类型。
1、砌体结构
优点：取材容易、施工简便、造价低廉
缺点：脆性材料，其抗拉、 抗弯、抗剪强度均较低，抗震性能较差
配筋砌体可改善砌体的受力性能，但较少用于高层。
2、混凝土结构
优点：取材容易、良好耐久性和耐火性、承载能力大，刚度好、节约钢材、降低造价、可模性好
缺点：自重大、构件截面较大、施工工序复杂、建造周期较长且受季节的影响
应用情况：我国绝大多数高层建筑都是采用混凝土结构，今后仍将是高层建筑发展的主流。
3、钢结构
优点：材料强度高、截面小、自重轻、塑性和韧性好、制造简便、施工周期短、抗震性能好
缺点：用钢量大、造价高、防火性能差、刚度差
应用情况：采用钢结构的高层建筑不断的增多美国、日本等从钢结构起步建造高层建筑的国家已转向发展混凝土结构。
目前世界上最高的钢结构建筑为美国芝加哥西尔斯大厦，110层、高443m。
4、钢-混凝土组合结构或混合结构
不仅具有钢结构自重轻、截面尺寸小、施工进度快、抗震性能好等特点，同时还兼有混凝土结构刚度大、防火性能好、造价低的优点。
近年来，这种结构形式逐渐增多，而且发展前景非常好。
定义：钢-混凝土组合结构、钢-混凝土混合结构
(1)组合结构：将钢骨放在构件内部，外部，采用外包或内填混凝土，称为钢骨混凝土 或钢管混凝土。(形成组合构件)
(2)混合结构：指由钢构件、钢筋混凝土构件或钢骨混凝土组合构件一起组成的空间结构。(形成混合结构)
结构体系
结构体系-是指结构抵抗外部作用的构件类型和组成方式,是建筑物的受力(传力)(传载)构件系统。
主要分为：竖向结构体系和水平结构体系及基础。
水平结构体系：主要由梁、板等组成的楼板、屋盖等，承担竖向荷载。
水平结构除承受作用于楼面或屋面的竖载外，另一个重要作用是：连接各竖向结构构件，形成一个空间整体结构。
竖向结构体系：主要由柱、剪力墙、筒体等构件组成。主要传递(承受)水平力。
随高度H的增加水平力越来越大，因此要给建筑物设计一个强大的抵抗水平力的结构构件系统，如剪力墙结构体系等。
基础：承托房屋全部重量及外部作用力，并将它们传到地基另一方面，它又直接受到地震波的作用，并将地震作用传到上部结构。
可以说，基础是结构安全的第一道防线。基础的形式，取决于上部结构的形式、重量、作用力以及地基土的性质。
高层建筑的基本抗侧力单元有框架、剪力墙、框剪、筒体等，由它们可以组成多种结构体系。
框架结构体系
1、定义
房屋结构均由梁、柱构件通过节点连接而构成。
注：由L形、T形、Z形或十字形截面柱构成的异形柱框架结构，截面各肢的肢高肢厚比不大于4。
2、受力变形特点
框架结构的侧移一般由两部分组成：
1)水平力引起的楼层剪力，使梁、柱构件产生弯曲变形，形成框架结构的整体剪切变形Us
2)由水平力引起的倾覆力矩，使框架柱产生轴向变形(一侧柱拉伸，另一侧柱压缩)形成框架结构的整体弯曲变形Ub
3)当框架结构房屋的层数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。
注：框架结构属于柔性结构，侧移主要表现为整体剪切变形。
3、优缺点
1)优点：建筑平面布置灵活，能获得大空间(特别适用于商场、餐厅等)也可按需要隔成小房间建筑立面容易处理结构自重较轻计算理论比较成熟在一定高度范围内造价较低。
2)缺点：侧向刚度较小，水平荷载作用下侧移较大，有时会影响正常使用如果框架结构房屋的高宽比较大，则水平荷载作用下的侧移也较大，而且引起的倾覆作用也较大。因此，设计时应控制房屋的高度和高宽比。(以15~20层以下为宜)
剪力墙结构体系
1、定义
房屋竖向称重结构全部由剪力墙组成。
2、受力变形特点：
在竖向荷载作用下，剪力墙是受压的薄壁柱
在水平荷载作用下，剪力墙则是下端固定、上端自由的悬臂柱。
注：
1)剪力墙结构属于刚性结构，对于高宽比较大的剪力墙，侧向变形呈弯曲型。
2)剪力墙结构水平承载力和侧向刚度均很大，侧向变形较小。
2、优缺点：
1)优点：剪力墙结构水平承载力和侧向刚度均很大，侧向变形较小房间墙面及天花板平整，层高较小，特别适用于住宅、宾馆等建筑。(结构高度：几十米~ 一百多米)
2)缺点：结构自重较大建筑平面布置局限性大，较难获得大的建筑空间(一般剪力墙间距3~8m)。
3、布置原则
1)在平面上应沿建筑物主轴方向布置
2)墙体尽量对直、拉通，否则，不能视为整体墙
3)平面形状尽量简单、规则、对称
4)沿竖向宜全高贯通，墙厚沿竖向逐渐减薄，避免竖向刚度突变
5)当建筑平面形状任意时，受力复杂处，剪力墙应适当加密
6)剪力墙宜设于建筑物两端，楼、电梯间及平面刚度有变化处，同时，以纵横向相互连接在一起为有利
4、剪力墙结构的平面布置方案
1)横墙承重方案：
横墙间距即为楼板的跨度，通常剪力墙的间距为6～8M较经济。
2)纵横墙共同承重方案：
楼板支承在进深大梁和横向剪力墙，而大梁又搁置在纵墙上，形成纵横墙共同承重的方案。
在实际工程中以横墙承重方案居多数。
框架-剪力墙结构体系
1、定义：
为了充分发挥框架结构平面布置灵活和剪力墙结构侧向刚度大的特点，当建筑物需要有较大空间，且高度超过了框架结构的合理高度时，可采用框架和剪力墙共同工作的结构体系。
框架——主要承担竖向荷载
剪力墙——主要承担水平力
2、受力变形特点
框架-剪力墙结构体系以框架为主，并布置一定数量的剪力墙，通过水平刚度很大的楼盖将二者联系在一起共同抵抗水平荷载。其中剪力墙承担大部分水平荷载，框架只承担较小的一部分。
注：当框架与剪力墙通过楼盖形成框架-剪力墙结构时，各层楼盖因其巨大的水平刚度使框架与剪力墙的变形协调一致，其侧向变形介于剪切型与弯曲型之间，一般属于弯剪型。
3、优点
兼有框架和剪力墙的优点，比框架结构的水平承载力和侧向刚度都有很大提高，比剪力墙结构布置灵活，可应用于 10～20 层的办公楼、教学楼、医院和宾馆等建筑中。
4、框架-剪力墙结构中剪力墙的数量和布置：
1)剪力墙的数量：不宜过多，以满足位移限值为宜。
2)剪力墙的布置：不宜过长不宜少于3道，最好作成筒体对称布置在纵横向数量接近应贯通全高，上下刚度连贯而均匀。
筒体结构体系
1、定义
是指由一个或几个筒体作为竖向承重结构的高层建筑结构体系
2、分类：实腹筒、框筒和桁架筒。
1)实腹筒：钢筋混凝土剪力墙围成的筒体。
2)框筒：布置在房屋四周、由密排柱和高跨比很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架围成的筒体。
3)桁架筒：将筒体的四壁做成桁架，就形成 桁架筒。
筒体结构：剪力墙围成的薄壁桶和由密柱框架或壁式框架围成的框桶等。
3、受力变形特点：
筒体最主要的受力特点是它的空间性能，在水平荷载作用下，筒体可视为下端固定、顶端自由的悬臂构件。
注：
1)空间性能：按材料力学计算其应力分布特点。
2)剪力滞后现象：对于框筒结构，在翼缘框架中，远离腹板框架的各柱轴力愈来愈小在腹板框架中，远离翼缘框架各柱轴力的递减速度比按直线规律递减的要快。上述现象称为剪力滞后。
3)产生剪力滞后现象的原因：框筒中各柱之间存在剪力，剪力使联系柱子的窗裙梁产生剪切变形，从而使柱之间的轴力传递减弱
4)如何减少剪力滞后：
(1)要求设计密柱深梁
(2)建筑平面应接近方形
(3)结构高宽比宜大于3，高度不小于60m
(4)楼板的整体性好。
4、优点：
筒体结构具有很大的侧向刚度及水平承载力，并具有很好的抗扭刚度。
5、应用：
1)筒中筒结构
一般用实腹筒做内筒，框筒或桁架筒做外筒。内筒可集中布置电梯、楼梯、竖向管道等。框筒的侧向变形以剪切变形为主，内筒一般以弯曲变形为主，二者通过楼板联系，共同抵抗水平荷载，其协同工作原理与框架-剪力墙结构类似。
2)多筒结构——束筒
束筒是由若干单筒集成一体成束状，形成空间刚度极大的抗侧力结构。自下而上逐渐减少筒体数量的处理手法，使高层建筑结构更加经济合理。但这些逐渐减少的筒体结构，应对称于建筑物的平面中心。
3)巨型框架
利用筒体作为柱子，在各筒体之间每隔数层用巨型梁相连，筒体和巨型梁即构成巨型框架。巨型框架具有很大的承载能力和侧向刚度。
由于它可以看作是由两级框架组成，第一级为巨型框架，是承载的主体第二级是位于巨型框架单元内的辅助框架(只承受竖向荷载)，也起承载作用。因此，这种结构是具有两道抗震防线的抗震结构，具有良好的抗震性能。
框架-核心筒结构体系
1、定义：
由核心筒与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构。
2、受力变形特点：
筒体主要承担水平荷载，框架主要承担竖向荷载。结构兼有框架结构与筒体结构两者的优，建筑平面布置灵活便于设置大房间，又具有较大的侧向刚度和水平承载力，其受力和变形特点与框架-剪力墙结构类似。
3、与筒中筒结构的区别：
1)筒中筒结构具有良好的空间性能框架-核心筒结构按平面结构进行分析。
2)框架一核心筒结构的抗侧刚度远小于筒中筒结构。
3)筒中筒结构中抵抗剪力以实腹筒为主，抵抗倾覆力矩则以外框筒为主框架一核心筒结构中实腹筒成为主要抗侧力部分。
带转换层结构
转换层：由于建筑使用功能的改变导致结构布置的改变，此时需要设置转换层衔接上、下部分不同的结构。
设置转换层的必要性——功能要求
建筑功能要求转换：
转换层的类型：
柱距的转换：上层小柱距——下层大柱距
结构类型转换：上层剪力墙——下层柱
柱距和结构类型同时转换
柱距转换——框筒
51层，178m，筒中筒体系，1-4层商用，5层以上办公。
外框筒柱距2.4m，无法设置出入口，故通过2×5.5m的大梁把柱距转换成16.8m和12m。
结构转换——框支剪力墙
地上28层，高94m。6层楼板厚度为200mm，在墙下设托梁转换层楼板，钢筋混凝土柱直径1m
房屋建筑适用的最大高度和高宽比
1、最大适用高度
规程中将高层建筑分为了两级，即常规高度的高层建筑(A级)和超限高层建筑(B级)(表2-3)，分别给出了其适用的最大高度。
2、高宽比限值
为了宏观控制结构的刚度、稳定和承载力，表2-3为各种钢筋混凝土结构体系的适宜高度范围。
规范限制了高层建筑的最大高宽比。分别按钢筋混凝土常规建筑(A级)和超限高层建筑(B级)、钢结构及混合结构限制。
拓展内容：建筑设计资料知识
地下商场设计有哪些要求?
1.营业厅不应设置在地下三层及三层以下。
2.不应经营和储存火灾危险性为甲、乙类储存物品属性的商品。
3.当设有火灾自动报警系统和自动灭火系统且建筑内部装修符合现行国家标准《建筑内部装修设计防火规范》GB 50222的有关规定时其营业厅每个防火分区的最大允许建筑面积可增加到2000m2.
4.应设置防烟与排烟设施。
5.当地下商店总建筑面积大于20000m2时。应采用不开设门窗洞口的防火墙分隔。相邻区域确需局部连通时，应选择采取下列措施进行防火分隔：
(1)下沉式广场等室外开敞空间。该室外开敞空间的设置应能防止相邻区域的火灾蔓延和便于安全疏散。
(2)防火隔间。该防火隔间的墙应为实体防火墙，在隔间的相邻区域分别设置火灾时能自行关闭的常开式甲级防火门。
(3)避难走道。该避难走道除应符合现行国家标准《人民防空工程设计防火规范》GB 50098的有关规定外，其两侧的墙应为实体防火墙，且在局部连通处的墙上应分别设置火灾时能自行关闭的常开式甲级防火门。
(4)防烟楼梯间。该防烟楼梯间及前室的门应为火灾时能自行关闭的常开式甲级防火门。
国内外体育建筑有什么文化差异?
(1)历史差异①强烈的对抗性和竞争性②体育建筑场所的不规范性和随意性。
(2)当前差异①场馆的发展局部失衡，重视竞赛场馆，忽视休闲健身场所。
(3)体育建筑的课持续性和开放性。
商场建筑的选址和布局有哪些设计要求?
1.大中型商店建筑基地宜选择在城市商业地区或主要道路的适宜位置。大中型菜市场类建筑基地，通路出口距城市干道交叉路口红线转弯起点处不应小于70m.小区内的商店建筑服务半径不宜超过300m。
2.商店建筑不宜设在有甲、乙类火灾危险性厂房、仓库和易燃、可燃材料堆场附近如因用地条件所限，其安全距离应符合防火规范的有关规定。
3.大中型商店建筑应有不少于两个面的出入口与城市道路相邻接或基地应有不小于1/4的周边总长度和建筑物不少于两个出入口与一边城市道路相邻接。
4.大中型商店基地内，在建筑物背面或侧面，应设置净宽度不小于4m的运输道路。基地内消防车道也可与运输道路结合设置。
5.新建大中型商店建筑的主要出入口前，按当地规划部门要求，应留有适当集散场地。
6.大中型商店建筑，如附近无公共停车场地时，按当地规划部门要求，应在基地内设停车场地或在建筑物内设停车库。
高层建筑在未来设计中，应在注重实用性能的同时，加强建筑物与环境的配合，充分利用当地的自然条件，实现节能减排的目的。另外，还可通过广场的设计与绿色植物的引进，将高层建筑的实用性功能进一步优化，为用户提供舒适、悠闲的休息场所和办公场所。
一、引言
随着经济的发展和消费水平的提高，人民群众对居住环境的要求越来越高，但由于人口数量的不断增加，土地资源的人均占有量远远不能满足社会的需求。与此同时，随着科技的不断发展，建筑物的设计及建设水平也随之提高，其中高层建筑由于占地面积小，而延伸空间大的优点解决了土地资源缺少的问题，因此受到社会各界的广泛推崇。另外，高层建筑外形壮观、造型千变万化、视觉冲击力强，已经成为各个城市新形象的代表。
高层建筑解决土地资源紧张问题的同时，还存在采光不足、能源浪费较大的问题。
二、高层建筑设计中存在的不足
(一)高层建筑物容易造成压迫感。高层建筑物的显著特点是规模庞大，尤其是在高度上的延伸，与街道狭窄空间形成鲜明对比，容易在心理上给人一种压迫感。另外，高层建筑物之间间距过小，相邻楼之间产生的压迫感更容易给行人及用户造成强大的视觉及心理上的冲击。高层建筑的建筑面积远远大于占地面积，可能造成人员拥挤，甚至交通堵塞。
(二)高层建筑物造成巨大资源浪费。高层建筑物在设计之初，没有考虑当地气候条件、地理环境等因素，在建筑物内部设计一系列制冷设备、制暖设备、照明设备等，但在建成投入使用后，其消耗的能源是巨大的，增加了使用成本，降低了建筑物的使用价值。而自然界中的清洁能源――太阳能却没能充分利用。
(三)高层建筑物设计形式单一，缺乏特色。国内大多数高层建筑物在设计上比较保守，仅突出了建筑物的功能设计，忽视了建筑物的文化内涵，这就造成了各个高层建筑物之间差异性极小，没有突出建筑物的特色，不能成为该城市的代表符号。
三、高层建筑建设建议
高层建筑在未来将继续保持其发展速度，但如何合理设计才能避免出现以上问题，是当前需要解决的主要问题。
(一)高层建筑物设计要注意布局合理性。为减缓高层建筑物造成的视觉及心理上的压迫感，设计人员可采用广场作为建筑物的必要辅助建筑。宽阔的广场，在降低高层建筑压迫感的同时，还能缓解人员拥挤的状况，并为用户提供舒适的休闲场所，体现建筑的人文关怀。另一方面，高层建筑附近的广场可通过别致的造型，突出建筑物的特色和城市的特色，使高层建筑成为城市的代表符号。在未来设计中，广场将与高层建筑作为一个整体，出现在各个城市。
(二)高层建筑物在设计时要体现环保理念。高层建筑的建筑面积极大，对电能、热能、水能的需求量也大，而建筑物可通过合理设计，充分利用高层建筑的优势，将太阳能转化为需要的电能，可有效减少资源的浪费，减少环境污染。
1、高层建筑的朝向设计应根据当地情况进行合理设计。每个城市所在区域不同，气候特点和地理环境也不同，在进行高层建筑设计时，要充分考虑这些客观因素的影响。在北方城市，高层建筑的朝向设计应遵循日照的原理，尽可能使建筑物最大限度地接受到太阳光照，确保建筑物的正常供暖和太阳辐射。然而在炎热的南方地区，太阳辐射过于丰富，在朝向设计时应避免正对阳光。不同的季节、不同朝向的建筑物所接受的太阳光是有明显差异的`，因此要体现高层建筑的生态节能性，必须将环境因素、地理因素、日照时间、太阳高度角等充分考虑在内，在满足人们基本采光照明的前提下，同时设计节能环保的室内环境 。
2、设计时可充分考虑当地自然风向。自然风是指城市地形地貌以及建筑物布局朝向等影响下形成的自然风场。自然风具有提供新鲜空气、改善空气质量、控温释热等功用，在高层建筑设计中积极应用自然风能够提高能源利用效率，达到节能环保的目的。我国高层建筑设计的平面布局需要充分气候环境和地理环境特点，尽量开放南面空间，争取较多冬季光照和夏季自然风 北面空余位置缩小，南北高层建筑群呈现由北向南高度递减的趋势，以此来克服冬季大陆性气候的“恶性风流”
3、高层建筑的绿色化设计高层建筑设计可增加绿色化设计，将自然景观与现代化建筑有机结合，既能增添观赏度，还能起到节能环保的作用。绿色植物通过光合作用在消耗二氧化碳的同时，生成氧气，这不仅降低了城市的温室效应，还能改善空气质量。另外，通过植物的蒸腾作用和遮光，可起到调节温度的作用。用高层建筑外的水面、草地、树林等开放性环保景观减少水泥地面和硬质铺地的面积，将流动的水面和绿色植物作为微环境气候的调节工具，可以起到空气调节、夏季控温的作用。
(三)注重高层建筑物的文化内涵和艺术特色。高而建筑物对于一个城市来说，不仅是城市经济发展水平的象征，也是城市特色、城市文化的象征，这就要求高层建筑在造型上要渗透一定的文化内涵和艺术特色，突出其实用功能的同时，增强其可观赏性。建筑物的造型由建筑物结构形式决定，这就要求建筑的结构和功能满足之后，才能考虑造型设计，并且造型设计不能减少或降低建筑物的实用性功能。建筑物造型方面可借鉴国外的优秀设计作品，如法兰克福的三叶花瓣的商业银行大楼，将中央大厅作为花径，将办公室作为花瓣，利用中央大厅的自然风，节约了大量能源。马来西亚吉隆坡的梅纳拉大厦则将大量绿色植被及植物引入室内，实现建筑与自然的密切结合。这些设计将高层建筑结构进行巧妙隐藏和利用，实现节能减排的同时，还增强了高层建筑的可辨识度，成为该城市的标志性建筑。
超高层建筑设计要点
高层建筑由于其特殊性，具有迥异于普通建筑的特点，那么超高层建筑设计要点有哪些呢，一起来看看!
1超高层建筑的技术原则
(1)建立建筑和城市环境的友好关系，提高土地资源利用率，营造以人为本、健康高效的高质量微气候环境，室内环境达标率为100%。
(2)结合独特的气候环境与建筑本体特征，最大程度地优化建筑节能设计，充分利用可再生能源，合理实现能源梯级利用，提高建筑能源利用效率，综合节能率大于60%。
2超高层建筑的优缺点
所谓高层建筑，不同国家有不同国家的规划。在我国高层建筑是指十层及十层以上的居住建筑和建筑高度超过二十四米的其他建筑均称为高层建筑。高层建筑是近代经济发展和科技进步的产物。城市人口集中，用地紧张及商业竞争的激烈化，促使了近代高层建筑的出现和发展。
3超高层建筑避难层有哪些设置规定
1.避难层的设置，自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间，不宜超过15层这是因为登高、举高消防车，最大作业高度在30~45m根据对消防队员的实测，登高超过10层时，心跳和呼吸明显加快，不适应扑就的需要，会给灭火工作带来不利影响因此结合上述原因，并兼顾节约投资，首层至第一个避难层及以上两个避难层之间，不宜超过15层
2.通向避难层的防烟楼梯间应在避难层分隔、同层错位或上下断开，但人员必须经避难层方能上下
3.避难层的净面积宜按每平方米5人计算
4.避难层可兼作设备层，但设备管道宜集中布置，设备管井及垂直交通设施应用耐火极限不低于1h的墙围护起来
4超高层建筑幕墙的设置规定
1 .窗间墙、窗槛墙的填充材料应采用不燃烧材料。当其外墙面采用耐火极限不低于1.00h的不燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料
2 .无窗间墙和窗槛墙的玻璃幕墙，应在每层楼板外册设置耐火极限不低于1.00h，高度不低于0.80m的不燃烧实体裙墙
5超高层建筑中的钢管砼
高层结构设计钢管砼随着建筑科学技术的发展，近20年来又推出了第五种结构类型，即全新的钢-混凝土组合结构。该种新型建筑结构，充分发挥了钢材和混凝土的材料特性及优点，按其组合方式又可分为：钢管混凝土结构、钢-混凝土组合梁、外包钢组合结构和劲性钢筋混凝土结构等四种。它们的共同特点是：施工简便、工期短、结构性能好且大大节约建筑材料。钢-混凝土组合结构之一的钢管混凝土(即钢管砼-CFST)，就是在钢管中充填素混凝土制成的建筑构件。它具有承载力高、抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突出优点，因而在高层和超高层建筑中得到了日益广泛的应用。
6超高层建筑的设计难点
超高层楼宇就像一条竖立起来的街道，存在着安全、内部交通、环境、能源消耗等多种难以妥善解决的问题，越是向高处发展，安全性、耐久性及适用舒适等问题就愈多，对结构、建筑、机电、暖通、电梯等专业的要求就越高。
7超高层建筑设计的建议
首先，在超高层建筑施工设计工作开展之前，首先应该做的便是详细分析工程项目的施工目标和施工要求，根据超高层建筑的目标高度和目标结构选取相似超高层建筑项目，参考其设计流程和设计内容，以降低超高层简述设计盲目性，降低设计风险。在施工技术方面，一定要结合实际情况确定有效的'技术要求，以确保建筑的整体施工质量，比如墙体施工技术以及内部支撑柱的施工技术等等，并做好施工过程中监督工作，保证施工技术的有效落实。在施工设备方面，一定要充分考虑施工内容，做好施工设备的准备工作，如起重设备、升降设备等等，以保证建筑施工进度，保证施工安全。
8超高层建筑的技术原则
(1)建立建筑和城市环境的友好关系，提高土地资源利用率，营造以人为本、健康高效的高质量微气候环境，室内环境达标率为100%。
(2)结合独特的气候环境与建筑本体特征，最大程度地优化建筑节能设计，充分利用可再生能源，合理实现能源梯级利用，提高建筑能源利用效率，综合节能率大于60%。
9超高层建筑可采用的结构体系有哪些
我国已建造高度在150m以上的建筑150余栋。可供选择的结构形式很多。较为常见的结构形式包括：钢筋混凝土框架-核心筒结构、钢筋混凝土框架-剪力墙结构、钢框架-钢筋混凝土核心筒结构、钢框架-支撑结构、混合结构、巨型结构等。近年来，新兴的斜网格结构在办公大厦中也有不少成功应用的案例。
高层建筑结构概念设计
高层建筑结构的概念设计含义高层建筑的结构概念设计是指在高层房屋设计中利用概念的方法来进行判断和推理、创新决策的一个过程。
摘要： 高层建筑一直是被当下广泛使用的。在高层建筑结构设计中，房屋高度因素一直是影响设计的关键因素。所以这类建筑在结构受力等方面都具有比较严格的要求，包括在建筑本身要承载的风荷载以及抗震效果都对高层建筑设计有着很高的要求。所以，本文将对高层建筑结构概念设计以及高层剪力墙结构的优化进行探讨和浅显的分析。
关键词：高层建筑概念设计高层剪力墙结构优化
一、高层建筑结构定义以及概念设计
1、高层建筑结构定义通常我们会把超过一定楼层数或一定的高度的建筑称之为高层建筑。对于高层建筑的海拔高度设定各国的要求不一样，标准也就不一样。在这里，我们主要了解我国对于高层建筑结构的定义。在中国，以前的相关规定，八层以上的楼层建筑都称之为高层建筑，而就现在来看，将近二十层的楼房被称之为中高层，三十层楼层的房屋将近一百米高称为高层，而五十层左右的楼房大于两百米的被定义为超高层。
在新的《高层建筑混凝土结构技术规程》里的规定是这样：十层及十层以上或高度超过二十八米的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑楼房高度超过一百米时，则称之为超高层建筑。中国的房屋六层及六层以上就必须需要安装电梯，对十层楼层以上的房屋就必须得有特殊的防火措施，所以中国的《民用建筑设计通则》(GB50352—2005)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)中将十层及十层往上的住宅房屋与房屋高度超过二十四米的公共建筑和综合性建筑都统称之为高层建筑。
2、高层建筑结构的概念设计1)高层建筑结构的概念设计含义高层建筑的结构概念设计是指在高层房屋设计中利用概念的方法来进行判断和推理、创新决策的一个过程。通常包括了设计中运用到的材料、风荷载能力、结构的形体、节骨点，构型的选择方面，同时也包括了关于计算参数、计算方法的使用，以及对于结果的判断、选择以及调整。
另外还包含了高层建筑结构的制造和安装过程的详细策划等等。但是概念设计有一个弊端就是高层建筑中提出的新的理念，它其实是缺少一个专门的理念支持的，所以还要结合在实践中的不断经验应用、研究、总结和积累。2)高层建筑结构的意义房屋概念设计它的意义就在于：第一，是对于传统教学方式的补给，传统的教学式主要是老师来规划题目、设计参数，学生计算、绘图。其实这样一方面的确是提高了学生的执行能力，但是另外一方面是忽略了让学生主动探索、选择、创新、决策能力的培养，所以在对房屋概念设计中，除了要精确的计算方式还要拥有灵活的概念设计思想。
第二，对于一般设计经验的总结和升华，我们通常的高层设计都是凭借经验或者是总工程来定夺，但是这就造成了一般设计人员没有能够履行自觉的进行概念设计，这样是比较难进行对于理论的.实践升华的，所以每个设计师都应该自觉的履行概念设计的职责，探索新的设计思路。第三，推动社会的进步，现在社会上追求的粗放型的发展，就会对于房屋设计质量进行自觉忽略，只追求工程量，不注重降低标准会对安全造成很大的隐患。人口数量的不断剧增，造成很多压力包括环境方面的压力。所以概念设计的就是要对于这些问题进行正确的引导跟合理规划。
二、高层剪力墙结构及优化
1、高层剪力墙结构说到高层建筑不得不说下人们越来越重视的在高层建筑中剪力墙的结构优化设计。剪力墙结构在整个建筑物中是很重要的形式之一，其优点主要是防风，抗震还有就是经济性能高等优点。一方面能保证建筑的功能性和安全性，另一方面又能节约成本。剪力墙分为两种，一种是平面剪力墙另一种则是筒体剪力墙。前者主要是用于钢筋混凝建筑或是无梁建筑结构，普遍用于相对于低层的建筑物。后者主要用于高层建筑结构当中，通常也是钢筋混凝土浇筑而成，有利于剪力墙防风荷载和抗震的性能。
2、高层剪力墙结构的优化剪力墙的用钢量是在整个住宅建筑标准中含钢量的百分之四十五到百分之六十五。用在剪力墙边缘的结构部件的含钢量约有百分之三十到五十左右，所以对于经济指标来说，是取决于剪力墙的好坏的。按常规，剪力墙的安置规则是如何尽量减少其数量和考虑减少其边缘的那些部件来尽可能的获得建筑物最大的抗侧，抗扭的刚度，而另一方面又能减少一部分经济的支出。
剪力墙的结构优化我觉得应该分为以下的几点：第一，加强周边力量，减弱中间的力量，就是说把剪力墙安置在周围的房屋围护墙结构处，如果有必要，就在房屋的窗台之间设置高梁来提升整体的刚度。像比如电梯楼道间的剪力墙作为建筑物中部的剪力墙就可以适当减少一些，这样更有利于提高主体建筑机构的抗扭度。第二，尽量多添加和均匀长墙，减少短墙的设置，但长墙长度都应该小于等于八米，不得超过八米。
在保证各个墙体的承重能力下，应该精心挑选有利于承受水平竖向荷载的间隔墙作为剪力墙，但是要尽量拉大剪力墙的间距，避免了在同个小区域布置了多条剪力墙。通过加长剪力墙的高度，来减少剪力墙的重复设置，有利于提升整个建筑结构的抗扭性和灵活性。能够使剪力墙破坏的模式主要是剪跨比和轴压比，只要剪跨比不要小于二，轴压比在正常范围里面，那么高层的剪力墙就算墙长大于了八米，剪力墙的剪跨比一般都是会大于二的，也就说明能够满足其延性破坏的要求。
但是要避免个别墙肢作为长墙，如果因为个别墙肢相对较长，而其余的墙肢较短时，有时就会引起其余结构不能起到第二道抗震的防线，就会制造安全隐患。第三，就是剪力墙在设置时尽量设置为“L”、“T”、“十”字型，应该要避免设置形状过于复杂曲折。第四，应该设置连续性的剪力墙，比如多一些半框设计在里面，更能减少空间的复杂，可以说是化繁为简。第五，剪力墙的厚度应该跟随其高度的变化较为均匀的做出适当变化。
三、结语
综上，合理的概念设计和结构优化对于剪力墙的升级有着很重要的意义。我们不仅仅要有按着某些已成文的设计参数的精确执行能力，还需要有着对于概念设计的思维。对于结构优化，我们要化繁为简，考虑周全，能够在不浪费的情况下做到既能对建筑设计有很好的启迪，又能满足建筑的安全性达到更高的要求。
参考文献：
[1]凃浩.高层建筑的结构优化设计研究[J].信息化建设.2016(01)
[2]茹牧野.高层建筑造型艺术与结构概念设计思路探索[J].江西建材.2015(09)
要保证高层建筑结构安全、适用、耐用，那就必须要对高层建筑进行结构设计，，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程，其中最重要要考虑的问题就是安全、荷载与抗震能力，还有防火要求，这些在结构设计都必须详细考虑的问题，接下来我们来看看在这设计过程，有哪些要注意的问题?
高层建筑结构设计注意事项
一、基本问题：
1.应当注意防震缝的设计，必须留有足够的宽度。
2.平面形状或刚度不对称，会使建筑物产生显著的扭转，震害严重。
3.凸出屋面的塔楼受高振型的影响，产生显著的鞭梢效应，破坏严重。
4.高层部分和低层部分之间的连接构造不合理。
5.框架柱截面太少，箍筋不足，柱子的延性和抗震能力不够而发生剪切破坏或柱头压碎。
6.由于沿竖向楼层质量与刚度变化太大，是楼层变形过分集中而产生破坏。
7.地基的稳定性问题要特别注意。
8.伸缩缝和沉降缝宽度过小，碰撞破坏很多。
9.不应在建筑物端部设置楼梯间和楼板开大洞口，因刚度不均匀而产生扭转。
10.外纵墙门窗洞口过大，连梁尺寸太小，容易产生破坏。
11.中间部分楼层柱子截面和材料改变或取消了部分剪力墙，产生刚度或承载力突变，形成结构薄弱层。
二、宏观控制：
高层抗震设计的基本原则：小震不坏，中震可修，大震不倒。
高层建筑结构应根据房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素考虑其适宜的结构体系。
高层建筑的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。
三、沉降缝、伸缩缝和抗震缝要注意的问题：
高层建筑应当调整平面尺寸和结构布置，采取构造措施和施工措施，能不设缝就不设缝，能少设缝就少设缝，如果没有采取措施或必须设缝时，则必须保证必要的缝宽以防止震害。
钢筋混凝土高层建筑结构的温度-收缩问题，一般由构造措施来解决。
后浇带可选择在对结构受力影响较小的部位曲折通过，不要在一个平面内，以免全部钢筋都在同一平面内搭接。一般可设置在梁和楼板的1/3处。
目前许多工程是采用调整各部分沉降差，在施工过程中留后浇段作为临时沉降缝，等到沉降基本稳定后再连为整体，不设永久性的沉降缝。
高层建筑的主楼和裙房的层数相差很远，在下列条件时可不留永久沉降缝：
1.采用端承桩，桩支承在基岩上。2.地基条件好，沉降差小。3.有较多的沉降观测资料，沉降计算比较可靠。
后两种情况下，可调压力差，主楼和裙房部分才用不同的基础，使其沉降接近。
调时间差，先施工主楼，待主楼基本建成，沉降基本稳定，再建裙房。
抗震设计的高层建筑在下列情况下宜设防震缝：
1.平面长度和外伸长度尺寸超出了规程限值而又没有采取加强措施时
2.各部分结构刚度相差太远，采取不同材料和不同结构体系时
3.各部分质量相差很大时
4.各部分有较大错层时。
此外，各结构单元之间设了伸缩缝和沉降缝时，其缝宽应满足防震缝宽度的要求。
防震缝应在地面以上全高设置，当不作为沉降缝时，基础可以不设防震缝，但要加强构造和连接。
高层建筑各部分之间凡是设缝的，就要分得彻底凡是不设缝的，就要连接牢固。
《高层规程》规定：
1.框架结构房屋，高度不超过15m的部分，可取70超过15m的部分，6、7、8、9度相应每增加高度5、4、3、2m，宜加宽20。
2.框架-剪力墙结构房屋可按第一项数值的70%采用，剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的50%采用，但二者均不宜小于70。
四、结构设计：
结构竖向布置
沿竖向刚度突变还由于下述两个原因产生：
1.抗侧力结构(框架、剪力墙、筒体等)突然改变布置。
2.结构的竖向体型突变。
当小墙肢截面的高度小于等于墙厚的4倍时，应按框架柱设计，箍筋按框架柱全长加密。
抗震设计的轴压比控制：
特一级、一级(9度)为0.4一级(7、8度)为0.5二级为0.6。
抗震墙的翼墙长度小于其3倍厚度或端柱截面边长小于2倍墙厚时，视为无翼墙和无端柱。
按照结构延性系数的大小排序：钢结构、钢管混凝土结构、型钢混凝土结构、钢筋混凝土结构、配筋砌体结构、砌体结构。结构的延性系数大，说明结构抗震的变形能力大，结构的耐震性能好。有条件时，建筑的主体结构可采用延性系数较大的结构材料。
地下室顶板应采用现浇梁板结构，其楼板厚度不小于180，混凝土强度等级不宜小于C30，并应采用双层双向配筋，且每个方向的配筋率不宜小于0.25%。
抗震框架柱配筋要注意的三个方面：
最小配箍率、最小体积配箍率、最小纵筋配筋率。
当地下室做为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级应按上部结构采用，地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用。
地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外，不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍。
短柱：柱净高与截面宽度之比小于4的柱子。箍筋需全长加密。
剪跨比
柱剪跨比：柱子净高与2倍柱子截面高度的比值。
梁剪跨比：剪跨与梁截面有效高度的比值。广义剪跨比=M/Vh=a/h。剪跨比反映了截面上正应力和剪应力的相对比值，在一定程度上也反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。它对梁的斜截面受剪破坏形态和斜截面受剪承载力，有着极为重要的影响。
高宽比
6、7度抗震设防烈度的A级高度建筑，其高宽比限值分别为：框架4，框剪5，剪力墙6，筒体6。
抗震设计一般剪力墙结构底部的加强部位：墙肢总高度小于50m时取其总高度的1/6，大于50m时取 1/8，超过150m，取1/10。
裙房与主楼相连时，加强范围也宜高出裙房至少一层。
对于框剪结构或框筒结构，采用模拟施工算法3是比较合理的，可以避免剪力墙轴力远大于实际的不合理情形。
振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。振型个数至少取3，最好为3的倍数，当然，振型个数也不能大于3倍质点数。
当考虑扭转耦联计算时，振型数应不少于9。对于多塔结构振型个数应大于12。
高规要求有效质量系数不应小于90%。
楼梯柱可视为短柱，箍筋需全长加密。
五、高层结构设计需要控制的七个比值
1、轴压比：主要为控制结构的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，
2、剪重比：主要为控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性
3、刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层
4、位移比：主要为控制结构平面规则性，以免形成扭转，对结构产生不利影响。
5、周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，要求见高规
6、刚重比：主要为控制结构的稳定性，以免结构产生滑移和倾覆，要求见高规。
7、层间受剪承载力比：控制竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄弱层。
六、电梯，电梯厅及消防电梯前室
基本要求：
a. 12层以上的住宅楼每幢需设2台以上电梯
b.12层以上的住宅楼需设消防电梯（消防电梯应≥800KG/台，且从首层到顶层的运行时间≤60秒）
c.电梯的设置数量参考标准：60-90户/台
d.7层及7层以上住宅楼的电梯需满足无障碍要求，（电梯开门≥800mm，电梯轿厢进深≥1400mm,开间≥1100mm,一般800KG的电梯均能满足此要求。）
e.消防电梯与客梯，其管道井及电梯机房均应分隔开（防火墙，消防电梯机房的门应为甲级防火门）
f.电梯厅的深度应满足无障碍设计要求≥1800mm。若多台电梯双侧排列，则电梯厅深度应不小于向对最大电梯轿厢深度之和且小于3500mm。
g.消防电梯前室的面积应：住宅≥4.5平米；公建≥6.0平米，与楼梯间合用的消防电梯前室的面积应：住宅≥6.0平米；公建≥10.0平米
h.消防电梯前室若有直接对外的开窗，其开窗与其他部位的开窗距离应满足水平距离大于1.0米，转角及相对时距离应大于2.0米。
高层住宅楼中筒中的常见设施
a.防火门：楼梯间,楼梯前室及消防电梯前室的门均为乙级防火门。
b.直接开向前室的户门均应为乙级防火门，但不允许一个标准单元中所有的户门全开向前室。
c.消火栓：
① 总则：必须同时有两股水柱到达任意一处着火点，每个消火栓保护半径按25m计（不能用圆来表示，应考虑龙带拉到位置，龙带至少应能拉到最不利房间的门口）
② 高层建筑的合用前室必须设有1个消火栓，如果有开向该前室的功能房间（不包括管道井），则该合用前室必须有两个消火栓；
③ 按成都消防支队个人意见，前室和走道如果都有户门，前室必须有两个栓，走道必须有两个消火栓。
④如顶层跃层，应考虑下层消火栓能保证到楼上部分（应考虑楼层高度）
以上就是小编为大家总结的高层建筑设计中要注意哪些问题，只有将这些做到位了，才能保障高层建筑的安全，从而保障到人们的生命安全，现在很多建筑工程都存在贪污腐败现象，将人们的生命安全视而不见，眼中就只有个人利益，最后害人害己，因此在建筑工程中，希望每个人都有一份社会责任感，尽心尽责，不贪赃枉法，公平公正，保障所有人的生命安全为己任。
