【摘要】当前，我国的高层建筑外部造型设计多以追求建筑形象的额、奇、特为目标，每栋高层都想表现自己，突出自我．而这样做的结果只能使整个城市显得纷繁无序、生硬，建筑个体外部体量失衡，缺乏亲近感．拒人于千里之外。因此，在进行高层建筑设计时，不能只单单重视对建筑的立面造型的创新。而应以人的尺度为参考系数．充分考虑人观察视点、视距、和高层建筑使用亲近度，有的尺度使高屡建筑显得挺拔或厚重，有的则使高层建筑显得庞大或轻飘，它直接影响人的心理感受，因此对高层建筑的外部尺度的研究是很有必要的。
【关键词】高层建筑；造型；比例协调；外部设计
1 高层建筑结构设计特点
1.1 水平荷载起着决定重要的作用
一方面，因为楼房自重和楼面上的活荷载在竖构件中引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构却产生很大的倾覆力矩，隐藏水平荷载在竖构件中引起的轴力，和楼房高度的两次方成正比；另一方面，对某一定高度楼房来说，竖向荷载基本上是个定值，然而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值大小却随结构动力特性的不同而有很大幅度的变化。
1.2 轴向变形不容忽视
高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中产生较大的轴向变形，从而会对连续梁的弯矩产生很大的影响，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，而连续梁跨中的正弯矩之和端支座负弯矩值增大；另外，还外会对预制构件的下料长度产生相当程度的影响，高程结构设计是要求根据柱的轴向变形计算其值的大小，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响，与考虑构件竖向变形比较，会得出偏于不安全的结果。
1.3 侧移成为控制指标
高程楼房与较低楼房不同，高程建筑最突出的就是结构侧移，因此，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移要根据规范要求控制在某一限度之内。
1.4 结构延性是重要设计指标
高层建筑相对于较低楼房而言，高楼结构变得更柔一些，在地震作用下的变形要更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，因此需要在高层建筑结构设计中除了在计算上满足要求外，在构造上也要采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性，确保建筑的安全可靠。
2 高层建筑的结构体系
2.1 框架－剪力墙体系
框架结构体系是较普遍的一种体系，但框架结构并不能满足高层需要的强度和刚度满足要求时，往往需要在建筑平面的四周和楼梯处设置较大的剪力墙来代替部分框架承担荷载，这便形成了目前被普遍应用的框架－剪力墙体系。在框架－剪力墙体系中框架体系主要用来承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载引起的剪力。框架－剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙在很大程度上增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移比框架结构要小的多。所以框架－剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
2.2 高层中的剪力墙体系
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙结构体系。在剪力墙体系中，剪力墙承受了有楼层传下的全部的垂直荷载和水平力。剪力墙结构属刚性结构，其位移曲线呈现弯曲型。剪力墙体系的整体强度和刚度都比以上两种结构体系高，且有一定的延性，传力相当均匀，整体性也较好，抗倒塌倾覆能力更强，是一种比较好的结构体系，建筑高度要高于框架结构和框剪结构。
2.3 高层建筑筒体体系
凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单个筒体、筒体－框架、筒中筒、多束筒等结构体系。筒体是一种具有较强的空间受力构件，主要分实腹筒和空腹筒两种结构类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很强额的刚度和强度，各种受力构件受力都比较合理，具有较高的抗风、抗震能力， 普遍的应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
3 高层建筑结构的分析方法
3.1 基于常微分方程求解器的分析方法
对高层建筑结构分析，现在国内外学者已经开发研制了相当有效的常微分方程求解器其功能强大，尤其自动适应求解，可以满足用户预先对解答所要求的精度和误差限。我国清华大学包世华教授和袁驷教授在高层建筑结构分析中应用此方法，解决了高层建筑结构考虑楼板变形时静力计算、动力计算和稳定计算。这些问题若完全用离散化方法求解，其计算量都极其巨大，用微分方程求解器法求解，因其方程组数目少，显示出极大的优越性，在高层建筑结构分析中成功地运用此方法，具有独到之处。
3.2 基于有限条法和样条函数法的分析方法
在高层建筑中，经常会遇到几何形状和物理特性沿高度方向比较规则的情况，这样的结构体系采用有限条法相当有效。有限条法只需沿着某些方向采用简单多项式，其他方向则为连续、可微且事先满足条端边界条件的级数。在采用有限条法时，合理地选择结构计算模型，等效连续体的的位移函数是提高精度、简化计算的关键所在。其中样条函数是分段多项式的一种，与一般有限单元法相比，它的位移模式曲线拟合度好、连续性及通用性强，系数矩阵稀疏、计算量小，且具有紧凑、收敛、完备和稳定等方面特征。因此，计算结果与试验结果吻合良好，不失为一种较好的方法，在高层建筑中得到了应用。
3.3 基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法
有限元，促进了分区广义变分原理的研究。清华大学龙驭球教授在分区混合广义变分原理基础上提出了分区混合有限元法。它将弹性体分成势能区和余能区，势能区采用位移单元，以节点位移为基本未知量；余能区采用应力单元，以应力函数作为基本未知量，而区交界面通过引入附加的能量项在积分意义下满足位移和力的连续条件，从而保证了收敛性，最后通过取总能量泛函为驻值建立分区混合有限元法基本方程。
3.4 基于最优化理论的结构分析方法
结构最优化设计是把数学上最优化理论结合计算机技术应用于结构设计的一种新型设计方法。它的出现，使设计者能从被动转换成主动的的分析、检验。因而具有一定的空间要求，高层建筑结构的优化设计的概念是应以最小重量产生最大刚度和最小的挠度。
4 结束语：
随着高层建筑的快速发展，满足高层建筑的形式，材料，力学分析模型都将日趋复杂多元，为了是高层建筑快速发展，并体现其特殊的魅力，追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是设计师应该追求的方向
参考文献
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[2]王全凤．高层建筑结构力学分析的进展[J]．力学与实践，2005
[3]包世华，方鄂华．高层建筑结构设计[M]．北京：清华大学出版社．1990．
[4] 梅洪元，中国高层建筑创作理论发展研究，高层建筑与智能建筑国际学术研讨会，2002
作者简介：
龚小炜（1979－），男（汉族），广西桂林人，本科生，主要研究方向：建筑结构设计。