自中國改革開放以來，建築業得到了突飛猛進的發展。近十年來，中國建造了1萬座高層建築，建築面積達2億平方米。其中具有代表性的建築如深圳王迪大廈有81層，高度為325米。廣州中天廣場，80層，高322米；上海金茂大廈共88層，高420.5米。此外，南寧還建成了第壹高樓:王迪國際商會中心王迪大廈，樓高54層，206.3米。隨著城市化進程的加快，高層建築在全國各地拔地而起。作為土木工程設計人員，必須充分了解高層建築的結構設計特點和結構體系。只有這樣，設計才能達到技術先進、經濟合理、安全適用、保證質量的基本原則。
壹、高層建築結構設計的特點
與低層和多層建築相比，高層建築的結構設計在所有學科中占有更重要的地位。不同結構體系的選擇直接關系到建築平面的布局、立面造型、樓層高度、機電管道的設置、施工工藝的要求、工期的長短和投資成本的高低。其主要特點是:
(A)水平力是主要設計因素。
在低層和多層建築結構中，以重力為代表的豎向荷載往往控制著結構設計。在高層建築中，雖然豎向荷載對結構設計仍有重要影響，但水平荷載起著決定性作用。因為豎向構件中建築自重和樓面荷載引起的軸力和彎矩的值只與建築高度的壹次方成正比；而水平荷載在結構上引起的傾覆力矩及其在豎向構件上引起的軸力與建築高度的二次方成正比。另壹方面，對於具有壹定高度的建築物，豎向荷載通常是恒定的，而作為水平荷載的風荷載和地震作用的值隨著結構動力的不同而變化很大。
(二)橫向位移成為控制指標
不同於低層或多層建築，結構側移已成為高層結構設計的關鍵因素。隨著建築高度的增加，結構在水平荷載作用下的側向變形迅速增加，與建築高度h的四次方成正比(△ = qh4/8ei)。
此外，隨著高度的增加，輕質高強材料的應用，新的建築形式和結構體系的出現，側向位移的迅速增加，高層建築的設計不僅要求有足夠的強度，還要求有足夠的抗推剛度，將結構在水平荷載作用下的側向位移控制在壹定的範圍內，否則會出現以下情況:
1.側向位移會產生較大的附加內力，尤其是對於豎向構件。當側向位移增大時，偏心距會加劇。當產生的附加內力超過壹定值時，房屋就會倒塌。
2.讓居民感到不適或恐慌。
3.填充墻或建築裝修開裂或損壞，機電設備管線損壞，電梯軌道變形，導致運行不正常。
4.使主要結構構件出現大的裂縫，甚至損壞。
(三)抗震設計要求更高
抗震設防高層建築的結構設計，既要考慮正常使用時的豎向荷載和風荷載，又要使結構具有良好的抗震性能，使其在小震中不損壞，在大震中不倒塌。
(D)減輕高層建築的重量比多層建築更重要。
高層建築減輕自重比多層建築更有意義。考慮地基或樁基的承載能力，在相同的地基或樁基下，在不增加地基造價和處理措施的情況下，如果減輕建築物的重量，可以建造更多的樓層，在軟土中具有突出的經濟效益。
地震效應與建築重量成正比，減輕建築重量是提高結構抗震能力的有效途徑。高層建築重量大，不僅作用在結構上的地震剪力大，而且由於重心高，傾覆力矩大，對豎向構件產生很大的附加軸力，產生較大的附加彎矩。
(E)軸向變形不可忽視。
在框架體系和框架-剪力墻體系的高層建築中，框架中柱的軸向壓應力往往大於邊柱，中柱的軸向壓變形大於邊柱。當建築物很高時，軸向變形的差異會達到很大的值，其後果相當於連續梁中間支座的下沈，從而降低連續梁中間支座處的負彎矩，增加跨度處的正彎矩和端部支座處的負彎矩。
(6)概念設計與理論計算同樣重要。
抗震設計可分為計算設計和概念設計兩部分。高層建築結構的抗震設計和計算是在壹定的假設條件下進行的。雖然分析方法不斷改進，分析原理不斷完善，但由於地震作用的復雜性和不確定性、地基土影響的復雜性以及結構體系本身的復雜性，理論分析計算可能與實際情況相差數倍，特別是當結構進入彈塑性階段時，會出現局部開裂甚至構件破壞，用常規計算原理很難對結構進行分析。實踐表明，在設計中把握高層建築的概念設計也是非常重要的。
二、高層建築的結構體系
(壹)高層建築的結構設計原則
1.鋼筋混凝土高層建築的結構設計應與建築、設備、施工緊密配合，做到安全適用、技術先進、經濟合理，積極采用新技術、新工藝、新材料。
2.在高層建築結構設計中，應註意結構選型和構造，選擇經濟合理、抗震抗風性能好的結構體系和平面、立面的布置方案，並註意加強結構連接。在抗震設計中，應保證結構的整體抗震性能，使整個結構具有足夠的承載力、剛度和延性。
(2)高層建築的結構體系和應用範圍
目前國內高層建築基本采用鋼筋混凝土結構。其結構體系包括:框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構、筒體結構等。
框架結構體系。框架結構體系由樓蓋、梁、柱和基礎四個承重構件組成。平面框架由梁、柱、基礎組成，是主要的承重結構，平面框架之間通過連梁連接形成空間結構體系，是高層建築中常用的結構形式之壹。
框架結構體系的優點是:建築布局靈活，空間大，建築立面處理方便，結構重量輕，計算理論成熟，在壹定高度範圍內造價低。
框架結構的缺點是:框架結構本身柔性大，抗側力差，在風荷載作用下會產生較大的水平位移，在地震荷載作用下非結構構件破壞嚴重。
框架結構的適用範圍:框架結構的合理層數壹般為6至15，最經濟的約為10。由於框架結構能提供較大的建築空間和靈活的布局，能滿足各種技術和用途的要求，已廣泛應用於辦公室、住宅、商店、醫院、賓館、學校以及多層工業廠房和倉庫。
2.剪力墻結構體系。在高層建築中，為了提高建築結構的抗側剛度，鋼筋混凝土墻被稱為“剪力墻”。剪力墻的主要作用是提高整個建築的抗剪強度和剛度，墻體還作為維修和房間隔斷構件。在剪力墻結構中，鋼筋混凝土墻承受所有水平和豎向荷載，剪力墻沿橫向和縱向正交布置或沿多軸傾斜布置。剛性高，空間整體性好，用鋼量低。在歷史地震中，剪力墻結構表現出良好的抗震性能，震害發生較少，程度也較輕微。在住宅、酒店房間中使用剪力墻結構，可以更好地適應墻體多、房間面積小的特點，並且可以使房間整潔美觀，不暴露梁柱。
剪力墻結構墻體多，面積大的房間布置困難。為了滿足賓館的大廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求，以及住宅建築底層布置商店和公共設施的要求，可以用框架代替底層或樓層的部分剪力墻，形成框支剪力墻結構。
框支剪力墻中，底層柱剛度較小，導致上下剛度突變。在地震作用下，底柱會產生很大的內力和塑性變形。因此，這種框支剪力墻結構在地震區是不允許的。
3.框架-剪力墻結構體系。在框架結構中布置壹定數量的剪力墻，可以形成框架-剪力墻結構。這種結構不僅具有框架結構布置靈活、使用方便的特點，而且剛度大、抗震能力強，因此被廣泛應用於高層建築中的寫字樓和酒店。
4.圓筒結構系統。隨著建築數量和高度的增加以及抗震設防要求的提高，在平面工況下形成框架-剪力墻的高層建築結構體系往往無法滿足要求。這時可以用剪力墻形成空間薄壁筒，可以變成豎向懸臂箱梁，可以加密柱子，增強梁的剛度。還可以形成空間整體受力的框筒。由壹根或多根管子主要承受水平力的結構稱為筒體結構。通常，氣缸結構如下:
(1)框筒結構。中間布置帶剪力墻的薄壁筒，承受大部分水平力，周圍布置大柱距的普通框架。這種結構類似於框架-剪力墻結構，目前在南寧王迪大廈也有應用。
(2)管中管結構。管中管結構由內管和外管組成。內筒為剪力墻薄壁筒，外管為密柱組成的框架筒(通常柱距不大於3米)。由於外圍柱密，梁剛度大，洞口面積小(壹般不超過墻體面積的50%)，框筒工作不同於普通平面框架，但具有良好的空間整體功能，類似於多孔豎向箱梁，抗風抗震性能好。目前國內最高的鋼筋混凝土結構，如上海金茂大廈(88層，420.5米)、廣州中天廣場大廈(80層，320米)，均采用筒中筒結構。
(3)束管結構。平面內布置多個剪力墻薄壁筒體，每個筒體都比較小，這種結構多用於平面形狀復雜的建築。
(4)巨型結構體系。巨型結構是由若幹巨型柱(通常由電梯井或大面積實心柱組成)和巨型梁(每隔幾層或幾層以上設置，梁截面壹般占壹至兩層高度)組成的壹級巨型框架，承擔主要的水平力和豎向荷載，其余樓層梁柱形成二級結構，只將樓層荷載傳遞給壹級框架結構。該結構二次結構的梁柱截面較小，使得建築布局更加靈活和平面。
除上述結構體系外，還有其他結構形式也可應用，如薄殼、懸索、膜結構、網格結構等。，但目前應用最廣泛的四種結構是框架、剪力墻、框架-剪力墻和筒體。
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