1.1 概述
高层建筑是社会生产的发展和人类物质生活需要的产物，是现代社会工业化、商业化和城市化的必然结果。科学技术的进步、经济的发展则为高层建筑的发展提供了坚实的物质基础。
自从第一栋高层建筑以来，当今世界的高层建筑发展
改革开放以来，我国高层建筑如雨后春笋迅速发展。据资料统计，建设部系统国有建筑企业逐年竣工10层以上建筑，从1984年的263万m2,猛增至1995年的1841万m2;1995年竣工面积为1993年的2.12倍。见表1：
表1 建设部系统国有建筑企业1984~1995年10层以上建筑竣工简表
年 份198419851986198719881989199019911992199319941995累 计
面积2633865366467758888788419288671376184110225
栋数303381514618711702655590653828102112598235
占全部面积%5.16.59.110.513.215.514.714.113.110.915.720.112.4
占全部面积%5.16.59.110.513.215.514.714.113.110.915.720.112.4
到1999年末，全国国有和集体建筑企业累计建成10层以上建筑估计在3亿m2左右(不包括香港、澳门、台湾地区)。
当今国内最高100栋建筑中，1985年建成的仅1栋(深圳国贸大厦，159m，50层)，1989~1995年建成的有14栋，而1996~1998年建成的有85栋。1990年建成的北京京广中心是我国大陆首栋突破200m的超高层建筑，1996年的深圳地王大厦其高度已达325m、81层，1998年的上海金茂大厦又有突破，达421m、88层。
对高层建筑的界定，目前全世界还没有一个统一标准。例
根据联合国科教文组织所属的世界高层建筑委员会的建议，一般将9层以上(含9层)称为高层建筑，并划分为以下四类：
9----16层，高度不超过50m;
17---25层，高度不超过75m;
26---40层，高度不超过100m;
40层以上，高度超过100m;
我国«高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)»第1.0.2条规定10层及10层以上或房屋高度超过27m为高层建筑;«高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95)»2001年版规定10层及10层以上的居住建筑、建筑高度超过24m的公共建筑为高层建筑;
1.2 高层建筑结构作用效应的特点
1.2.1 高层建筑结构的受力特点
建筑结构所受的外力(作用)主要来自垂直方向和水平方向。在低、多层建筑中，由于结构高度低、平面尺寸较大，其高宽比很小，而结构的风荷载和地震作用也很小，故结构以抵抗竖向荷载为主。也就是说，竖向荷载往往是结构设计的主要控制因素。
建筑结构的这种受力特点随着高度的增大而逐渐发生变化。
在高层建筑中，首先，在竖向荷载作用下，由图1.2.1-1所示的框架可知，各楼层竖向荷载所产生的框架柱轴力为：
边柱 N=wlH/2h
中柱 N=wlH/h
即框架柱的轴力和建筑结构的层数成正比;边柱轴力较中柱小，基本上与其受荷面积成正比。就是说，由各楼层竖向荷载所产生的累积效应很大，建筑物层数越多，底层柱轴力越大;顶、底层柱轴力差异越大;中柱、边柱轴力差异也越大。
其次，在水平荷载作用下，作为整体受力分析，如果将高层建筑结构简化为一根竖向悬臂梁，那么由图1.2.1-2、图1.2.1-3所示其底部产生的倾复弯矩为：
水平均布荷载 Mmax=qH2/2
倒三角形水平荷载 Mmax= Qh3/3
即结构底部产生的倾复弯矩与楼层总高度的平方成正比。就是说，建筑结构的高度越大，由水平作用对结构产生的弯矩就更大，较竖向荷载对结构所产生的累积效应增加更快，其产生的结构内力占总结构内力的比重越大，从而成为结构强度设计的主要控制因素。
1.2.2 高层建筑结构的变形特点
在竖向荷载作用下，高层建筑结构的变形主要是竖向构件的压缩变形。由于各竖向构件的应力大小不同，因而其压缩变形大小也不同。在钢筋混凝土结构中，由于在施工过程中的找平，
同时由于各竖向构件的基底轴力大小不同，若不对基底应力进行调整，也可能导致基础产生不均匀沉降。
在水平荷载作用下，高层建筑结构最大的顶点位移为：
水平均布荷载 △max=qH4/8EI
倒三角形水平荷载 △max= 11qH4/120EI
式中EI为结构的
从以上可看出,结构顶点位移与其总高度的四次方成正比。则又比水平荷载作用下的内力累积效应增加更快，这就说明，高层建筑结构对结构的水平侧移是相当敏感的。水平荷载作用下所引起的结构内力及侧移是高层建筑结构设计的主要控制因素。结构应具备较大的抗侧刚度，而不仅仅满足强度、刚度和稳定要求。
在地震区，还要求建筑物能抗震。由于地震是一种瞬时作用，但作用所产生的效应非常强烈，故结构的过大变形是不可避免的(这种变形在不发生地震时是不允许的)，这就要求结构有较好的延性，能在强烈地震作用下结构虽产生较大变形而不破坏。
基础的转动
1.2.3 高层建筑结构的P-Δ效应
如上所述，高层建筑结构在水平荷载作用下将产生侧移，由于侧移而引起竖向荷载的偏心又使结构产生附加内力，这个附加内力反过来又又使结构的侧移进一步加大。对非对称结构，平移与扭转耦联，当结构产生扭转时，竖向荷载的合力和抗侧力构件的形心将产生偏心也会产生附加内力。这种由于竖向荷载作用下所产生的内力和侧移增大的现象称之为P-Δ效应。
1.2.4 高层建筑结构构件的受力特点
构成高层建筑结构的主要受力构件有剪力墙、框架柱、梁和楼板。剪力墙、框架柱是竖向构件，它们是形成结构抗侧力刚度的最主要构件，承担着整个结构的竖向荷载和绝大部分水平荷载;框架梁、楼板是水平构件，结构各楼层的竖向荷载通过楼板传至框架梁再传给竖向构件，同时，对结构抗侧力刚度也有贡献颇的框架梁，还和竖向构件一起承担整个结构的荷载水平荷载;次外，有些高层建筑结构还有斜向构件，它们对结构抗侧力刚度贡献很大，对构件之间的传力起着重要作用，除自重外，一般不直接受荷。
1.2.5 高层建筑结构的设计要求
强度
刚度
稳定性
1.3 高层建筑的作用
1.3.1 高层建筑的静荷载
1.3.2 高层建筑的活荷载
1.3.2.1楼面和屋面活荷载
第3.1.1条 民用建筑楼面均布活载的标准值及其组合值，频遇值和准永久值系数，应按《建筑结构荷载规范》GBJ50009-××××(以下简称《荷载规范》)的第4.1.1条的规定采用，该条无规定者，可按本规定表3.1.1采用。
民用建筑楼面均布活载 表3.1.1
项次类 别标准值
(kN/m2)组合值系数φc频遇值系数φf准永久值系数φg
一酒吧间、展销间3.0-4.00.70.60.5
二体操房、娱乐室3.5-5.00.70.60.5
三宾馆、饭店建筑
1宴会厅3.0-4.00.70.50.5
2厨房：中小型4.0-5.00.70.60.5
大 型6.0-8.00.70.60.5
3洗衣房4.0-5.00.70.60.5
4贮藏室5.0-8.00.70.60.8
四电子计算机房
1一般微机3.00.70.60.5
2网络中心4.50.70.60.5
五电梯间机房6.00.70.60.6
六图书馆档案的书库和档案
1一般排列时5.0-7.00.70.60.8
2密集排列时≥10.00.70.60.8
七电话交换机房6.00.70.60.6
八多层停车库的车道5.50.70.60.6
九医院建筑
注(1)本表所列各项活载适用于一般的使用条件，当使用荷载较大时，应按实际情况采用。
(2)第五项活载应按电梯产品规格规定采用。
(3)第八项活载只适用于停放轿车的车库。
(4)医疗建筑的活载按实际情况采用。
(5)本表各项活载未包括隔墙自重。
第3.1.2条 设计楼面梁、墙、柱及基础时，民用建筑楼面均匀活载标准值的折减系数应按《荷载规范》第4.1.2条规定。
表3.1.1中的楼面活载标准值按下列规定乘以相应的折减系数。
一、设计楼面梁时的折减系数
1.第一～七项和第九项，当楼面梁的从属面积超过50m2时取0.9。
2.第八项取0.8。
二、设计墙、柱及基础时的折减系数采用与其楼面梁相同的折减系数。
第3.1.3条 工业建筑楼面活荷载的标准值及其系数，应按《荷载规范》第4.2.1～第4.2.3条及附录C采用。当设计楼面梁、墙、柱及基础时，其楼面活载标准值的折减系数，按表3.1.3的规定采用。
工业楼面活荷载标准值折减系数 表3.1.3
类 别折减系数备 注
生产车间>10kN/m20.6～0.8
≤10kN/m20.7～0.8折减后不少于4kN/m2
仓 库按实际情况定
第3.1.4条 楼面的附加悬挂管道荷载标准值，应按实际情况确定，当缺乏资料时，对一般管道采用0.5～1.0kN/m2，其组合值系数Фc=0.7，频遇值系数Фf=0.6;准永久值系数Фg=0.6
第3.1.5条 作用在多层工业建筑的板面和次梁(肋)上的非承重隔墙荷载，可按等效均布荷载的确定方法，求得构件上的隔墙荷载增值标准值，为了简便计算，可根据隔墙重量和楼面活载标准值，按表3.1.5确定隔墙荷载增值标准值，并应注意下列条件要求：
一、任何情况下，布置在板面和次梁(肋)上的隔墙宜采用轻质隔墙;应尽量不采用重隔墙。
二、适用于现浇板或具有良好整体作用的装配整体式楼板。
三、双向板及无梁楼板等上的隔墙荷载增值标准值，应按等效原则另行计算。
四、隔墙尽量布置在次梁(肋)上，或布置在距次梁(肋)中线左右1/5板跨范围内(即避免在板跨中3/5的范围内布置)
作用在板面和次梁(肋)上的隔墙荷载增值 表3.1.5
隔墙荷载增值
(kN/m2)隔 墙 重 kN/m备注
3.04.05.06.07.08.09.010.011.0
楼
面
活
荷
载
(kN/m2)3.01.01.52.02.53.03.54.04.55.0
4.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5
5.00.51.02.02.53.03.54.0
6.00.51.02.02.53.03.5
7.00.51.02.02.53.0
8.00.51.02.02.0
9.00.51.01.0
10.00.5
第3.1.6条 作用在多层工业建筑的主梁或框架梁上的非承重隔墙荷载可根据隔墙重量和作用位置，按等效原则计算确定其隔墙荷载增值标准值。
对直接设置在主梁或框架梁上的隔墙荷载，可不考虑楼板的整体作用，全部由主梁或框架梁承受。
第3.1.7条 用等效均布荷载进行计算时，仍可采用实际连续结构的计算简图。对于仓库及活荷载的分布可能出现较大变化的楼层结构，应考虑荷载的不利布置影响，可以采用简单方法，如对框架梁可将按满载计算的跨中弯矩乘以考虑活载不利布置影响的内力增大系数1.1～1.2。
第3.1.8条 高层建筑结构的活荷载在计算内力时，可不作最不利布置，按满载计算。
第3.1.9条 居住建筑的非人防地下室顶板，若考虑作为地震时疏散用，其顶板活荷载应按倒塌荷载30kN/m2计算。
第3.1.10条 采用钢筋混凝土自防水平屋面，宜考虑有增设防水措施的可能，一般可按0.3kN/m2采用。
第3.1.11条 平屋面兼作公共活动场所用途时，其屋面均布活荷载应根据使用性质类别，按相应的楼面均布活载采用，但不应小于2.5 kN/m2,组合值系数0.7，频遇值系数0.6，准永久值系数按相应的楼面均布活荷载采用。
第3.1.12条 作屋顶花园使用的平屋面
有草皮部份：其屋面均布活载应按其实际复盖的草皮构造类别，厚度等而定。除考虑屋面承重构件，建筑防水构造等材料自重外，一般考虑100mm厚卵石滤水层，300～500mm厚浸水饱和土层(或其它轻质培养粉)等材料重。若无具体资料可按12.0kN/m2采用，其组合值系数0.7，频遇值系数0.6，准永久值系数0.6。
无草皮部份：屋面均布活荷载可按不小于4.0kN/m2,其组合值系数0.7，频遇值系数0.6，准永久值系数0.6。
第3.1.13条 当高层建筑的平屋面作为直升机停机坪时，其直升机平台的活荷载应采用下列两款中能使平屋面产生最大内力的荷载。
一、直升机总重量引起的局部荷载，按实际最大起飞重量决定的局部荷载标准值乘以动力系数1.4确定;当没有机型技术资料时，局部荷载标准值及其作用面积可根据直升机类型按表3.1.13采用。
局部荷载标准值及其作用面积 表3.1.13
直升机类型局部荷载标准值
(kN)作用面积
(m2)
轻 型20.00.20×0.20
中 型40.00.25×0.25
重 型60.00.30×0.30
二、等效均布活载5kN/m2
第3.1.14条 平屋面，雨蓬，屋顶游泳池等应考虑泄水孔有堵塞可能产生的积水重量，积水深 可按边缘构件具体情况考虑。
第3.1.15条 屋面、楼面活荷载，设备荷载及施工、检修荷载等应在施工设计图上注明。
第3.1.16条 对屋面、楼面活荷载不同于设计规范规定值时，可按实际情况，进行调研或可靠依据后确定。
第3.1.17条 对于活荷载占总荷载之比例少于25%，以及活荷载不大于0.5kN/m2的构件，宜在设计中适当留有余地。
1.3.2.2施工和检修荷载及栏杆水平荷载
第3.1.18条 计算叠合梁的框架第一阶段的内力时，施工荷载一般按1.0kN/m2采用;当为悬挑结构时，按1.5kN/m2采用。
第3.1.19条 采用滑升模板工艺施工时的各种滑模装置荷载，建议按下列参考数值采用。
一、操作平台荷载：
模板、围圈、提升架自重1.5～2.0kN/m2;
操作平台自重0.6kN/m2;
吊脚手架自重0.3kN/m2。
二、操作平台上施工荷载：
施工人员、工具和存放材料：
设计平台铺板及檩条 2.5kN/m2;
设计平台桁架 1.5kN/m2;
设计围圈及提升架 1.0kN/m2;
平台上放置设备时，应按实际重量计算确定荷载。
三、振捣混凝土时的侧压力6.0～7.5kN/m2(按模板面积)
四、模板与混凝土的摩阻力：
钢模板 1.5～3.0kN/m2;
木模板 2.0～3.5kN/m2。
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