1前言
有关高层建筑的定义目前尚没有统一规定，从理论上讲应按照结构的受力特性来划分，即按水平作用对建筑物的影响程度来划分。联合国教科文组织下属的世界高层建筑委员会曾于1972年在美国宾夕法尼亚州的伯利恒市召开的国际高层建筑会议上专门讨论了这个问题，提出将9层及9层以上的建筑定义为高层建筑，并建议按建筑的高度将高层建筑分为4类：第一类，9～16层（最高到50 m）；第二类，17～25层（最高到75 m）；第三类，26～40层（最高到l00 m）；第四类，也称超高层建筑，40层以上（高度在100 m以上）。但是，不同的国家或地区根据其具体情况，综合建筑类别、材料品种以及防火要求等因素，还有自己的规定。如美国把高层建筑的起始高度规定为22～25 m或层数在7层以上；日本规定层数为11层，或建筑高度为31 m；德国规定层数为22层（含室内地面）；法国规定为住宅高度在50 m以上，其他建筑28 m以上。
在我国，关于高层建筑的界限规定也未完全统一。行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2002）（以下简称高规）规定，10层及10层以上和高度超过28 m的钢筋混凝土民用建筑属于高层建筑。国家标准《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045-1995）规定，10层及10层以上的住宅建筑（包括底层设置商业服务网点的住宅）和建筑高度超过24 m的公共建筑为高层建筑。建筑高度指建筑物室外地面到其檐口或屋面、屋面板板顶的高度，屋顶上的瞭望塔、水箱间、电梯机房、排烟机房和出屋面的楼梯间等不计入建筑高度和层数内。
2 高层建筑设计特点：
①水平荷载对结构的影响大，侧移成为结构设计的主要控制目标之一。对一般建筑物，其材料用量、造价及结构方案的确定主要由竖向荷载控制，而在高层建筑结构中，高宽比增大，水平荷载（包括风力和地震力）产生的侧移和内力所占比重增大，成为确定结构方案、材料用量和造价的决定因素。其根本原因就是侧移和内力随高度的增加而迅速增长。
②楼（屋）盖结构整体性要求高。高层建筑结构的整体共同工作特性主要是各层楼板（包括楼面梁系）作用的结果，由于楼板在自身平面内的刚度很大，变形较小，故在高层建筑中一般都假定楼板在自产生平面内只有刚体位移（仅产生平动和转动），而不改变形状，并忽略楼板平面之外的刚度。因此，在高层建筑结构中的任一楼层高度处，各抗侧力结构都要受到楼板刚体移动的制约，即所谓的位移协调，这时抗侧刚度大的竖向平面结构必然要分担较多的水平力。
③高层建筑结构中构件的多种变形影响大。在一般房屋结构分析中，通常只考虑构件弯曲变形的影响，而忽略构件轴向变形和剪切变形的影响，一般是因为其构件的轴力和剪力产生的影响很小。而对于高层建筑结构，由于层数多、高度高，轴力很大，从而沿高度逐渐积累的轴向变形很显著，中部构件与边部、角部构件的轴向变形差别大，对结构内力分配的影响大，因而构件中的轴向变形影响必须加以考虑。
④结构受到动力荷载作用时的动力效应大。根据结构本身的特点不同，如结构的类型与形式，结构的高度与高宽比，结构的自振周期与材料的阻尼比等的不同，结构受到地震作用或风荷载作用时，产生的动力效应对结构的影响也不同，有时这种动力效应严重影响结构物的正常使用，甚至造成房屋的破坏。
⑤扭转效应大。当结构的质量分布、刚度分布不均匀时，高层建筑结构在水平荷载作用下容易产生较大的扭转作用，扭转作用会使抗侧力结构的侧移发生变化，从而影响各个抗侧力结构构件（柱、剪力墙或筒体）所受到的剪力，并进而影响各个抗侧力结构构件及其他构件的内力与变形。因此，在高层建筑结构设计中，结构的扭转效应也是不可忽视的问题。
⑥必须重视结构的整体稳定和抗倾覆问题。在高层建筑结构设计中，应该重视结构的整体稳定性与结构的抗倾覆能力，防止结构发生整体失稳的破坏情况。
⑦当建筑物高度很大时，结构内外与上下的温差过大而产生的温度内力和温度位移也是高层建筑结构的一种特点。
3高层建筑的发展趋势
近年来，高层建筑呈现出以下发展趋势：
①新材料的开发和应用。随着高性能混凝土材料的研制和不断发展，混凝土的强度等级和韧性性能也不断地改善。混凝土的强度等级已经可以达到C100甚至更高，在高层建筑中应用高强度混凝土，可以减小结构构件的尺寸，减少结构自重，必将对高层建筑结构的发展产生重大影响。高强度具有良好可焊性的厚钢板将成为今后高层建筑钢结构的主要用钢，而耐火钢材FR钢的出现为钢结构的抗火设计提供了方便。
②层数增多，高度加高。由于城市规划、用地紧张和使用功能等原因，我国高层建筑目前也有一些正在设计或施工的80层以上的建筑。在地震区的钢筋混凝土高层建筑结构设计中，我国处在世界领先地位。
③组合结构高层建筑增多，采用组合结构可以建造比混凝土结构更高的建筑。在强震国家日本，组合结构高层建筑发展迅速，其数量已超过混凝土结构高层建筑。除外包混凝土组合柱外，钢管混凝土组合柱应用很广泛，外包混凝土和钢管混凝土双重组合柱的应用也很多。由于钢管内混凝土在处于受压状态时，能提高构件的竖向承载力，从而可以节省钢材。
④新型结构形式的应用增多。已建成的香港中国银行大厦和正在筹划中的芝加哥532 m高的摩天大楼方案，都采用了桁架筒体，并将全部垂直荷载传至周边结构，它们的单位面积用钢量都仅约150 kg/m2，特别节省钢材。预计这种结构体系今后在300 m以上的高层建筑中将得到更多的应用。巨型框架体系由于其刚度大，便于在内部设置大空间，今后也将得到更多的应用。现已表明多束筒体系在适应建筑场地、丰富建筑造型、满足多种功能和减小剪力滞后等方面具有很多优点，预计今后也将扩大应用。
⑤平面布置与竖向体型更加复杂。近年来，出现了不规则、不对称和曲线形的建筑平面，这固然是由于建筑功能和城市规划的需要，但结构分析技术和计算手段的提高也为它创造了前提条件。另外，由于现代高层建筑向多功能综合性发展，内设办公室、旅馆、住宅、商店、餐厅和文体等服务项目，因此要求不同楼层有不同的结构布置，使得沿竖向发生结构形式和刚度的突变，需通过承托大梁或过渡层过渡，这样就对结构设计提出了更高的要求。
⑥耗能减震技术的应用将得到发展。建筑结构的减震有被动耗能减震和主动减震（有时也称被动控制和主动控制）两种。在高层建筑中被动耗能减震结构有耗能支撑、带竖缝耗能剪力墙，被动调谐质量阻尼器以及安装各种被动耗能的油阻尼器等。主动减震则是由计算机控制，由各种驱动器驱动的调谐质量阻尼器对结构进行主动控制或混合控制。结构主动减震的基本原理是通过安装在结构上的各种驱动装置和传感器与计算机系统相连接，计算机系统对地振动（或风振）和结构反应进行实时分析，向驱动装置发出信号，驱动装置对结构不断地施加各种作用，以达到在地震（或风振）作用下减小结构反应的目的。
⑦新的施工技术与施工工艺不断出现。
⑧计算机的应用技术不断发展，促进分析、计算能力不断提高。3结语随着我国大城市的发展，城市用地紧张，市区地价日益高涨，促使高层建筑越建越高。如何从我国高层建筑设计现状及国际高层设计发展的趋势出发，探求一种新型的结构与材料的应用，应该成为我国高层建筑发展的新方向。
参考文献：
[1]包世华，张铜生.高层建筑结构设计和计算[M].北京：清华大学出版社，2005．
[2]李惠强.高层建筑施工技术[M].北京：机械工业出版社，2005．
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文章名称：
高层建筑设计发展分析
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