高层建筑结构发展现状及前沿发展方向
3 发展战略
根据高层建筑结构自身的发展，相关研究工作需要进一步深化。
3.1 超高层建筑结构体系及设计方法的研究
任何结构都是由水平构件和竖向构件组成的空间结构，不同的结构体系被构成，它们由不同的组成方式和荷载传递途径。水平构件包括梁、板，又称为楼盖体系，竖向构件有墙、柱、斜撑等。竖向荷载作用在楼盖、屋盖上，由楼板传至梁（楼盖体系），再传至墙、柱、斜撑等（竖向构件），最后传递到基础。水平荷载由梁、柱、斜撑、墙组成的抗侧力体系（包括竖向和水平构件）抵抗，并必须有楼盖的参与，最后传至基础。
在高层建筑中，在高层建筑结构设计的首要考虑及决策重点是抗侧力结构体系的选择与组成。抗侧力体系决定后，水平构件体系的大格局（是梁板体系还是平板体系）已经确定，相关关于细节楼盖布置可以进一步推敲，也有可能反过来影响抗侧力体系。因此，抗侧力体系和楼盖体系要被综合考虑在设计方案阶段。高层建筑结构是否合理、经济的关键是高层建筑的抗侧力体系。高层建筑的抗侧力体系有框架-核心筒、框架-剪力墙（筒体）、剪力墙、框架、框架-核心筒伸臂、束筒、筒中筒、巨型框架、脊骨结构体系等。随着建筑功能及形式的不断发展，抗侧力结构体系也需要不断改进、不断创新、不断发展，在积累经验和深入研究的基础上逐渐形成各种高效、新的并且合理的抗侧力体系。
3.2 组合结构、混合结构的研究
一般要求。当层数在4层及以上时，一般应设置专门的抗侧力构件，可选择在山墙、部分隔墙、楼（电）梯间等部位的模块单元设置竖向桁架。桁架形式一般可为八字形、V字形、单斜撑形以方便开设门窗等需要。该模块单元一般称为非标准单元，其余则为标准单元。框架柱的截面尺寸宜同墙厚，一般不宜突出内墙面，可以突出外墙结构面。模块单元应注意单元组装、单元运输和吊装施工过程的安全性和可行性，并应验算结构的刚度、强度、抗裂性是否满足规范要求，确保模块单元成品不发生损坏。
第一，主模块单元。在结构上除了承受自重荷载作用外（包括恒荷载和活荷载），尚应承受上部模块单元体系之荷载。在风荷载和地震作用下，尚应承受部分侧向作用。因此一般模块单元四个框架柱和上下各四个框架梁需要较大的刚度
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和强度，而且梁柱节点必须形成刚接，部分主模块单元当承受较大的侧向力时，需具备较大的侧向刚度，可采用设置普通支撑、偏心支撑、消能支撑或设置消能器等方式，其中普通支撑主要提高侧向刚度。偏心支撑尚能提供部分消耗地震能量，后两种主要是消耗地震能量，达到减震的效果，并提高一部分刚度。其形式概述如下：一是普通支撑。普通支撑一般在模块单元的长向侧面内呈八字形或V字形布置；在模块单元的短向侧面内，由一斜杆或由两十字交叉的斜杆构成的支撑。二是偏心支撑。在模块单元的长向侧面，上框架梁和下框架梁之间设有由两斜杆构成的支撑，所述两斜杆呈八字形或V字形布置，支撑与框架梁和框架柱中心线交点应偏离，该偏离段即为钢梁消耗能段，其原理为通过该段钢梁的剪切变形消耗能量。对于人形支撑，梁耗能段设置在下框架梁。对于V字形支撑，梁耗能段设置在上框架梁，耗能段长度一般可取1000毫米，其腹板应设置加劲板。
第二，次模块单元。在模块单元进行组合时，部分可采用次模块单元填塞，还有部分现有建筑中结构楼面上设置功能性模块，也可采用此模块单元。次模块单元结构一般仅承受自重，以及承受本身在地震中产生的惯性力，并将上述两种力传递至主模块单元，因此次模块单元的抗侧刚度和强度远小于主模块单元，故在次模块单元中，除了模块底部框架梁与框架柱宜作刚接，模块单元顶部因荷载较轻，因此，上部框架梁与框架柱可以做成铰接。
3.3 对减振控制技术的研究
减振控制技术是抗震、抗风设计的一条重要途径，近年来在发达国家（日木、美国等）得到了较为广泛的应用，近两年在新建工程中我国开始逐渐应用。但存在着较大差距在我们的研究工作和世界先进水平之间，因此我国需要深入开展相关研究工作。隔震技术在高层建筑中开始有一定应用，但尚有一些技术问题，如隔震支座的抗拉问题等需要深入研究。
主要研究内容应包括：在结构控制方而，除进行必要的理论研究外，更需加大产品的研发力度，而且在产品的性能和质量方而有待加强，迫切需要国产的高性能、高质量、新型的结构振动控制装置。消能减振设计方法的细化与改进、各类速度型与位移型阻尼器的适用范围与设计基木原则、控制指标。隔震设计适用范围的调整、除橡胶隔震垫以外的各类滑动平移转动支座的应用设计方法和措施。
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3.4 抗风及防火关键技术的研究
随着高层建筑高度的增加，风荷载对于结构影响越大，机构对风荷载也更加敏感，在不少地区，在高层建筑中控制结构安全性能和使用性能的关键因素成为抗风研究和设计。应进一步加强对高层建筑横风向响应和等效静力风荷载、干扰效应、行人风环境以及居住者舒适度判据等方而的研究。此外，国际工程界对超高层建筑上的风压、风速测试工作也非常重视，在某些世界著名的超高层建筑上架设有测振仪、风速仪，进行长期的测风测振工作，积累了一定的数据。我国在此方而还有较大差距，规范采用的风剖而在超高层建筑的高度范围内缺乏实测数据的支持。
3.5 对超高层建筑灾害监测预警与集成应用技术的研究
国家对民用建筑设计有相关规定规定：超过100m的建筑，任何建筑都统称为超高层建筑，增加了很多的技术难点。所以和普通建筑有很大差别
由于人口集中，逐渐的空间得到了良好的发展，有横向发展到纵向，一是节约能源，二是节约土地，从而美化了城市。
3.6 开展城市防灾抗灾的研究
高层建筑因其建筑面积大、建筑高度较高、人员居住集中、供电要求高等特点对建筑的防火体系提出了更高的要求。在设计高层建筑的防火体系时要对建筑的基本构件的耐火极限有严格要求。在极限所允许的范围内，保证消防人员及时扑救和人员的安全撤离。
在火灾事故中高层建筑物的危害远远大于普通低层建筑物其表现出的火灾特点主要有：火势蔓延的途径较多、人员疏散困难导致发生严重的人员伤亡现象；消防设施不完备，扑救工作困难；建筑材料被燃烧会导致不同程度的局部坍塌甚至全部坍塌。
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4 某大厦高层结构的实例
4.1 工程概况
某超高层建筑位于贵州某新城核心商务区，高层塔楼的平面为长方形，高度近200米，将成为新城区域的高度与形态上控制点。塔楼采用以玻璃为主的外围护结构，使得建筑高大体量得以虚化，整体与自然融为一体。
贯彻山城融合理念，裙房形态呈现山体状群房设计，在材质上则采用了玻璃，石材，绿化表皮三种不同质量感的形态复合构成。水平退台既形成了大量人与白云山交流对话的空间，同时以水平为主的线条，与主楼挺拔的竖向构图形成鲜明对比。在南侧采用了弧形的形态，与塔楼获得呼应的效果。
工程总用地面积39780平方米，总建筑面积294091平方米，地上建筑面积 171909平方米，地下建筑面积122182平方米。本工程是商业办公综合楼，包括6层商业裙房（建筑高度为30米）与46层超高层办公楼塔楼一栋（建筑高度为 199.850 米），4层地下室，局部3层（负一层，负二层为商业及车库，负三、负四层为车库及设备用房，其中负四层为机械停车库，建筑总效果图如图4-1所示。
图4-1 建筑效果图
地下室总的平面尺寸为244.30m×165.20m，分为两个区域，一期部分为三层地下室，平面尺寸为122.7m×79.7m，二期为四层地下室，地下四层范围平面尺寸为165.2m×164.6m，底板标高为－19.000m；地下三层至首层(±0.000m)平面尺寸为165.2m×244.3m，地下三层底板标高为－13.800m；地下室建筑功能包括商业、车库、人防、设备用房及货场等附属设施。裙楼部分建筑物6层，平面尺寸（竖
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向构件范围）为142.4m×171.65m，地面以上高度约30m，包括商业、办公等公共建筑。主塔楼46层，平面尺寸（竖向构件范围）为54.6m×35.5m，地面以上高度约 200m，包括办公、会所、餐饮、避难层等，效果图如图4-2所示。
图4-2 大厦效果图
本工程结构的设计使用年限为50年，抗震设防类别为乙类（重点设防类）。设计基本地震加速度值为0.1g，设计地震分组为第一组。基本风压按100年重现期的风压采用，基本风压值Wo=0.6kN/m2，地面粗糙度类别为C类。
4.2 结构设计概况
勘察单位提供的地质勘察报告显示，本工程的建筑场地类别属中软场地土Ⅱ类。依贵州省地震烈度区划图资料，拟建场地属七度区。而由贵州省工程抗震检测中心提供的《某项目工程场地地震安全性》（以下简称《安评》）。
本工程中主塔楼地面以上46层，高度199.85m，高宽比H/B＝1/5.4；标准层平面为长×宽＝54.6m×35.5m的矩形，长宽比A/B＝1/1.54。根据建筑使用功能
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