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摘要：高层建筑是现代化城市发展的主要载体之一，成为诸多城市的地标性建筑。随着我国城镇化进程的加剧，为满足人们对建筑美观、舒适等多样化需求，围绕高层建筑的理论研究、分析设计和建造实践正在不断发展完善。高层建筑的结构理论分析和设计实践在目前相对成熟的标准经验基础上，还有很多方面值得深入研究和创新发展。
关键词：高层建筑；结构分析；抗震设计
1高层混凝土建筑抗震结构设计的必要性
高层混凝土建筑抗震结构设计的必要性首先表现在后期建筑物的长期应用中。因为高层建筑物往往涉及大量的使用人员，如果在应用过程中存在着明显安全隐患，势必会带来较为恶劣的隐患，人民群众的生命财产安全得不到较好保护。所以，地震灾害作为不容忽视的一个危险来源，需要引起高层建筑设计人员的高度重视，在结构设计中充分考虑抗震设计需求，提升整体高层建筑物抗震性能。另外，对于未来我国高层混凝土建筑工程的发展而言，其结构往往更为复杂多样，这种创新性发展不仅仅需要得到技术层面的支持，往往还需要重点从设计层面予以适应性调整，促使结构设计方案同样也能够紧跟整体高层建筑工程发展步伐。抗震设计作为其中重要组成部分，同样也应该加大关注力度，以求较好推动整个高层混凝土建筑行业的创新发展，避免该方面形成阻碍因素。
2高层建筑受力特性
2.1荷载作用
建筑物受自重、楼屋面可变荷载、竖向地震力等竖向作用和风荷载、水平地震力等水平作用。由于建筑物嵌固部位位于地面或地面以下，在分析水平作用下的力学性能时，可以近似将建筑物整体看成嵌固于地面的悬臂结构，水平作用的弯矩和变形效应将随建筑物高宽比的增大而显著加大。对于高度较低的单层、多层建筑，水平荷载效应较小，主要考虑竖向作用影响。对于高层建筑，随着房屋高度增大，风荷载、水平地震作用成为结构受力分析应考虑的主要因素。对于高层建筑中大跨度、长悬臂、连接体、悬挑等结构、带转换层的高层建筑以及高抗震设防烈度地区的高层建筑，还应充分考虑竖向地震作用影响。
2.2变形控制
在水平力作用下，建筑物将产生水平侧移，并随楼层增高不断增大，导致结构几何非线性的不利影响增加。扣除结构整体弯曲侧移后的层间相对位移增大至一定值即产生开裂，从而破坏结构正常使用状态，因此变形验算是高层建筑结构分析的一个重要环节。一般需要验算高层建筑在多遇地震作用下的弹性层间位移角，控制结构侧向刚度。对于结构薄弱部位，还应验算其在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角，以防结构薄弱部位产生弹塑性位移导致构件破坏。
3高层建筑结构分析方法和基本假定
3.1计算模型和整体分析方法
高层建筑内力和变形计算应当采用能够合理反映结构受力特性的计算模型。一般情况下应建立空间三维的整体计算模型，对于复杂高层和超高层建筑结构还应采用多种力学模型进行分析比较，确保分析结果的可靠性。高层建筑结构的计算模型应根据实际计算精度的需要，充分考虑不同工况对各种荷载效应的影响，如施工过程对重力荷载效应影响、不同风向及风向角对风荷载效应的影响、双向水平地震的耦合等。对于需要考虑结构动力响应、材料非线性的情况，应相应采取时程分析、弹塑性分析予以补充计算分析。在进行结构设计之前，还应认真分析判断力学模型的合理性和计算结果的准确性。
3.2荷载假定
作用于高层建筑的主要荷载大致可分为竖向荷载、风荷载和地震作用三类。其中竖向荷载包括建筑物自重、楼屋面可变荷载和雪荷载等，通常等效为沿竖向作用的均布荷载进行计算。风荷载与所在地区平均风压、房屋高度、建筑体型以及结构对风荷载的动力响应等因素有关，涉及较为复杂的流体动力学问题，目前难以进行精确求解，相关数值和影响系数大多通过观测统计和风洞试验数据获得，这方面理论研究有待进一步深入。
实际地震力对建筑物作用机理非常复杂，与震源机制、震级大小、震中远近等地震因素和特征周期、阻尼比等建筑物自身的动力响应特征都密切相关，目前主要基于地震反应谱理论，根据地震影响系数曲线分别计算水平和竖向地震作用。
3.3变形假定
进行重力荷载和多遇地震作用计算分析时，在几何非线性的影响可忽略不计的前提下，通常采用小变形假定简化计算。对于刚重比较小的高层建筑结构，可以采用内力和变形增大系数修正小变形假定下的线性计算结果的方法，近似反映二阶附加效应。在进行罕遇地震作用的计算分析时，对结构薄弱部位应补充相应的弹塑性变形验算，确保实现“大震不倒”的设计指标。
3.4楼板假定
考虑楼板面内变形影响时，应根据其自身面内刚度和边界约束的实际情况，采用刚性、半刚性、分块刚性、弹性、柔性等不同假定。在初步设计分析中，判别高层建筑位移比、周期比、剪重比、刚重比、倾覆力矩比等总体性能指标时，可以粗略采用强制刚性楼板假定。在具体计算构件内力和变形时，则应根据实际情况分别采用能够更精确反应楼板面内变形影响的假定，采用刚性楼板假定时必须采取相应措施，确保楼板面内刚度。
4高层建筑结构抗震设计的有效对策
4.1科学合理的选择地理位置
为了高层建筑在地震发生时能够更好地保护人员安全和减少财产损失，一定要科学合理的选择地理位置。高层建筑结构在遇到地震时，会遭受到不同程度的破坏。因此，对于高层建筑来说，要选择能够抗震的有利场所去修建高层建筑结构，避免高层建筑因自然灾害问题受影响，减轻地震对高层建筑结构带来的损失。
对于地基的选择，一定要通过对建筑地块进行地质勘查，通过科学合理的方法去找到适合高层建筑结构修建的场所，避免高层建筑结构在不利场地修建。高层建筑结构的建筑地基对其影响比较深，因此，选择合理的基础结构形式，避免不利地基对高层建筑结构带来不利影响。
在选择地基时，一定要对地基周围的水文地质情况进行全方位了解，保证高层建筑结构建筑能够有一个科学的修建场地，避免水文地质的影响造成抗震性能不达标。设计人员在设计阶段应多推敲抗震设计方案，多研究多讨论，可以多听取专家的意见，选择最合适、最科学合理的施工方案进行建设。
4.2选择适合抗震设计的建筑材料
在高层建筑结构进行施工时，其建筑材料应进行合理的选择，其建筑材料一定要符合国家规范。以往的砖混结构的抗震设计要求不能满足高层建筑结构，因此，高层建筑结构采用钢结构就较多，特别是地震多发区，人们对于高层建筑结构的抗震设计要求更加重视。
如果高层建筑结构的设计出现问题，那么材料就会容易发生变形，因此材料的选择和结构设计是会相互影响的，只有当材料的选择和结构设计两者之间相互渗透、相互考虑，才能够更好的建造出具有抗震性能良好的高层建筑结构建筑。
结束语
建筑行业快速发展，为适应多样化的建筑功能需求，高层建筑的结构形式也日趋复杂多样。除传统的框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等基本形式外，超高层建筑、复杂高层建筑、钢结构高层建筑、型钢-混凝土混合结构高层建筑得到越来越广泛的应用。建筑高度的增加和布置的不规则性给结构分析和设计带来更多复杂性和挑战性，有必要进行更系统深入的研究。
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