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一是框架—剪力墙结构由延性框架和剪力墙两个分体组成，双肢或多肢剪力墙体系组成。二是抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。三是适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。四是在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。
2、高层建筑结构措抗震施设计
在对结构的抗震设计中,除要考虑概念设计、结构抗震验算外,历次地震后人们在限制建筑高度,提高结构延性(限制结构类型和结构材料使用)等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前,在抗震设计中,从概念设计,抗震验算及构造措施等三方面入手,在将抗震与消震(结构延性)结合的基础上,建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法,直至进一步通过一些结构措施(隔震措施,消能减震措施)来减震,即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且,强柱弱梁,强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
3、高层建筑的抗震设计理念
我国建筑抗震规范对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,结构屈服进入非弹性变形阶段,建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时,结构虽然破坏较重,但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,要求建筑具有足够的变形能力,其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。
4、高层建筑结构抗震设计方法探讨
对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
5、高层建筑结构抗震设计方法
5.1基础的抗震设计
基础是实现高层建筑安全性的重要条件。我国高层建筑通常采用钢筋混凝土连续地基梁形式,在基础梁的设计中,为充分发挥钢筋的抗拉性和混凝土的抗压性的复合效应,把设计重点放在梁的高度和钢筋的用量上,在钢筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基础筋、基础辅筋5种钢筋的结合。为防止基础钢筋的生锈,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加钢筋表面的保护层厚度,以抑止钢筋的腐蚀。高层建筑基础处理的另一个特色是钢制基础结合垫块的应用,它是高层建筑上部结构柱与基础相连的重要结构部件。它的功能之一是使具有吸湿性的混凝土基础和钢制结构柱及上部建筑相分离,有效防止结构体的锈蚀,确保部件的耐久性。
5.2钢结构骨架的抗震设计
采用钢框架结合点柱壁局部加厚技术来提高结构抗震性能。一般钢框架结构,梁和柱结合点通常是柱上加焊钢制隅撑与梁端用螺栓紧固连接。在这种方式下,钢柱必须在结合部被切断,加焊隅撑后再结合,这样做技术上的不稳定性和材料品质不齐全的可能性很大,而且遇到大地震,钢柱结合部折断的危险性很大。鉴于此,可以首先该结构的梁柱采用高密度钢材,以发挥其高强抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免断柱形式,对二、三层的独立住宅而言,结构柱可以一贯到底,从而解决易折问题。与梁结合部柱壁达到两倍厚,所采用的是高频加热引导增厚技术。在制造过程中品质易下降的钢管经过加热处理反而使材料本来所具有的拉伸强度得以恢复。对于地震时易产生的应力集中,柱的增厚部位能发挥很大的阻抗能力,从而提高和强化了结构的抗震性。
5.3墙体的抗震设计。“三合一”外墙结构体系,首先是由日本专家设计应用的,采用外墙结构柱与两侧外墙板钢框架组合。
6、高层建筑抗震分析和设计的趋势
6.1基于位移的结构抗震设计
我国现行的结构抗震设计，是以承载力为基础的设计。即：用线弹性方法算结构在小震作用下的内力、位移；用组合的内力验算构件截面，使结构具有一定的承载力；位移限值主要是使用阶段的要求，也是为了保护非结构构件；结构的延性和耗能能力是通过构造措施获得的。为了实现基于位移的抗震设计，第一步需要研究简单结构（例如框架及悬臂墙）的构件变形与配筋关系，实现按变形要求进行构件设计；进而研究整个结构进入弹塑性后的变形与构件变形的关系。这就要求除了小震阶段的计算外，还要按大震作用下的变形进行设计，也就是真正实现二阶段抗震设计，这是结构抗震设计的发展趋势。
6.2动力时程响应分析的状态空间迭代法
该种方法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应问题，根据结构动力方程，引人位移与速度为状态变量，导出状态方程，给出非齐次状态方程的解，进而建立状态空间迭代计算格式。经工程实例验算，具有较高精度。特别对多自由度体系的多输入、多输出等问题的动力响应解法，效率较高。
6.3材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析
该种方法从结构整体性能出发，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。其研究成果可用于对现有的结构进行抗震可靠度评估，并可用于指导基于可靠度理论的结构抗震设计。
6.4隔震和消能减震设计的推广和应用
目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制结构物的刚度，但容许结构构件（如梁、柱、墙、节点等）在地震时进入非弹性状态，并目具有较大的延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物“裂而不倒”。这种体系，在很多情况下是有效的，但也存在很多局限性。随着社会的不断发展，对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高，使“延性结构体系”的应用日益受到限制，传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足要求，而由于隔震消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。
7、结束语
高层建筑已经逐渐成为当前时代建筑发展的主流建筑形态之一,对于高层建筑,其抗震效能的分析一直是国内外建筑抗震设计分析的研究热点,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑设计阶段进行结构抗震设计,只有从高层建筑物内部实施结构抗震,才能够从根本上提高高层建筑的抗震效能。
参考文献：
[1]李忠献.高层建筑结构及其设计理论[M].北京:科学出版社,2006.
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中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A文章编号：
随着我国经济的快速发展，高层建筑也越来越多，在这种情况下必须做好抗震设计。设计人员在高层建筑抗震设计中，都是按照抗震结构设计规范进行的，他们希望设计的结构能够达到强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现“小震不倒、中震可修、大震不倒”的目的，但是在实际设计中，却不能达到这种效果。本文将从抗震结构设计的基本原则、我国高层建筑抗震设计常见的问题以及提高抗震性能措施三个方面对高层建筑的抗震结构进行阐述。
一、高层建筑抗震结构设计的基本原则
1、结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能。（1）结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱（墙）”的原则；（2）对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力；（3）承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
2、尽可能设置多道抗震防线。由于每次强震之后都会伴随多次余震，因此在建筑物的抗震设计过程中若只有一道设防，则其在首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤积累而倒塌。因此，建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，在地震发生时由具有较好延性的结构构件协同工作来抵挡地震作用。当遭遇第二设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏，但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保证了人员的安全。
3、对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力。（1）构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础；（2）要使楼层（部位）的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层（部位）的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中；（3）要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调；（4）在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层（部位），使之有足够的变形能。
二、我国高层建筑抗震设计常见的问题
1、工程地质勘查资料不全
在设计初期，设计人员应该及时掌握施工场地的地质情况，但是往往在设计过程中，却没有建筑场地岩土工程的勘察资料，就不能很好的进行地基设计，给建筑物的结构带来安全隐患。
2、建筑材料不满足要求
对于材料而言，我们要明确这样一个道理:地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比。一般说在相同条件下，质量大，地震作用就大，震害程度就大，质量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑物的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中，广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材等轻质材料，将能显著改善建筑物的抗震性能。
3、建筑物本身的建筑结构设计
建筑物如果平面布置复杂，致使质心与刚心不重合，在地震作用下产生扭转效应，加剧了地震的破坏作用，海城地震和唐山地震中有不少类似震害实例。台湾9.21地震中，一栋钢筋混凝土结构由于结构平面不规则，在水平地震作用下，结构产生严重扭转效应而破坏倒塌，同时撞坏相邻建筑上部的阳台。
4、平面布局的刚度不均
抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀，否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称：一边进深大，一边进深小；一边设计大开间，一边为小房间；一边墙落地承重，一边又为柱承重。平面形状采用L、π形不规则平面等，造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，一侧为进出车需要，取消全部外纵墙，另一侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均。这些都对抗震极为不利。
5、防震缝设置不规范
对于高层建筑存在下列三种情况时，宜设防震缝：（1）平面各项尺寸超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ3- 91)中表2.2.3 的限值而无加强措施；（2）房屋有较大错层；（3）各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施；但有的竟未采取任何抗震措施又未设防震缝。
6、结构抗震等级掌握不准
结构抗震等级有的提高了，而有的又降低了，主要是对场地土类型、结构类型、建筑高度、设防烈度等因素综合评定不准造成。上述这些问题的存在，倘若不能得到改正，势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的原因是多方面的，这就需要设计人员从设计的角度避免这些问题的出现，防止将这种问题带入施工中，应该高层建筑的抗震性能。
三、提高抗震性能措施
1、选择合理结构类型
在高层建筑中，其竖向荷载主要使结构产生轴向力，而水平荷载主要使结构产生弯矩，随着高度的增加，在竖向荷载不变的情况下，水平荷载作用力增加，此时竖向荷载所引起的建筑物侧移很小，但是水平荷载参数的侧移就非常大，与高度层四次方变化，因此在高层建筑中，主要对水平荷载进行控制，在设计过程中，应该在满足建筑功能及抗震性的前提下，选择切实可行的结构类型，使其具有良好的结构性能。目前大多数的高层建筑都采用了钢混结构，这种结构具有较大的刚度，空间整体性好，材料资源丰富，可组成多种结构体系。但是其变形能力差，造价相对较高，当场地特征周期较长时，容易发生共振现象。
2、减小地震能量输入
具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求,因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比, 然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值,同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求,选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。
3、减轻结构自重
对于同样的地基条件下进行建筑结构设计若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理造价,尤其是在软土基础上进行结构设计这一作用更为明显,同时由于地震效应与建筑质量成正比,而高层建筑由于其高度大重心高等特点,在地震作用时其倾覆力矩也随之增加, 因此, 为了尽量减小其倾覆力矩应对高层建筑物的填充墙及隔墙尽量采用轻质材料以减轻结构自重。
4、尽可能设置多道抗震防线
当发生强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。
五、结语
总之，面对中国的高层建筑抗震结构存在的诸多问题，限于我国作为一个发展中国家的财力、物力，探讨、研究有效的建筑抗震措施的任务仍然十分艰巨。与此同时，我国政府相关部门也应该加强规范力度，发挥好对高层建筑防震措施的检查、检验效力。
参考文献
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1 建筑抗震的理论分析
拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。
反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。
2 高层建筑抗震概念设计
目前我们对地震还知之甚少，建筑结构抗震设计理论目前还是以试验与简化后的理论结合来制定的，还有不少不足和待完善的地方，所以在结构抗震设计时常常通过软件数值计算，但只能从局部来解决。而结构抗震概念设计的目标是建筑物的整体结构在地震时能够发挥耗散地震能量的作用，通过结构合理布局，选择延性好，耗能强的结构体系来达到抗震设防目标。就是我们常说的强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件，这就要求我们考虑以下几个方面： 1） 要求采用受力明确，传力简单的结构体系； 2） 采取相应的抗震构造措施如加构造柱，圈梁，加强层，转化层等来达到抗震要求； 3） 选取合适强度同时有良好延性的建筑材料以及正确施工技术实现对高层建筑结构体系抗震性能的合理控制。
3 场地与基础
地震造成建筑的破坏首先考虑场地与基础，因场地造成的工程的震害是很难恢复以及处理的，对于场地选择尽可能避开断裂带和不利地段（ 如软弱土，液化土，高耸孤立的山丘，半挖半填地基，断层破碎带等） ，如避免不了就要对场地地基进行加固处理（ 如换土垫层法，重锤夯实法，强夯法，振动水冲法，深层挤密法，沙井预压法等） ，所以尽可能挑选对建筑抗震有利的地段（ 如开阔平坦地带的坚硬场地或者密实均匀中硬场地） ，不仅有利于建筑抗震性能而且经济合理。对高层建筑抗震地基优先选择浅基础，并且同一结构体系不宜设在不同性质的地基上，同一建筑不宜采取两种以上的不同基础，同时要考虑建筑结构上部体系与地基基础相互作用关系。
4 选择良好的抗震结构体系
1） 高层建筑结构抗震体系选择不同于其他建筑布局，除了简单合理的结构布置，考虑其规则与对称，避免出现扭转与失衡情况，因此竖向结构布置应有规则的均匀变化，从上而下结构刚度逐渐变小，如果由于建筑要求而发生平面，刚度以及承载力局部的突变变为不规则体系时，我们要根据地震规范与高规以下几个方面来判断其是否规则： a. 扭转不规则； b. 抗扭刚度弱； c. 层刚度小； d. 平面不规则； e. 楼板不规则； f. 竖向刚度不规则，满足其中一项为不规则，满足其中三项为特别不规则，对于不规则结构要采取抗震措施来加强薄弱层的抗震性能，要进行超限高层建筑高层抗震设防的专项审查，此外对于多项指标超过抗震规范3. 4. 4 条为严重不规则建筑，应该与建筑设计人员沟通最好改变设计方案。2） 多道抗震设防。控制同一结构各构件或部件在地震中损坏或形成塑性铰的顺序而成的多道防御系统，使整个结构坏而不倒。为了避免因局部失效或者薄弱层而引起结构的破坏，要求结构体系由延性好的不同结构体系形成刚性的超静定结构来共同工作以抵抗地震破坏。要求结构体系良好的整体性和变形能力，当第一道抗震防线遭受超过它设防要求而破坏，第二道防线作为下一道屏障对结构体系进行保护。如框架剪力墙体系既有框架又有抗震墙，抗震墙作为第一道防线，框架作为第二道防线。但如果抗震墙很少，结构就不是多道防线的结构体系。从以上可以看出房屋的倒塌由于抗侧力构件不能承受荷载作用力，当采用多道抗震设防时，可以适当降低第一道防线的控制能力，提高第二道防线抗震能力。3） 抗震薄弱层。薄弱层也是建筑抗震设计需重点关注的地方，根据材料的规格尺寸，刚度，变形能力，使用功能和建筑的美学的要求，致使建筑结构体系会突破常规要求，出现竖向和平面变化比较大的结构体系而成为相对的抗震薄弱环节，在罕见地震荷载作用下率先出现屈服，而发生弹塑性非线性变形，造成建筑的破坏，这里要强调三点： a. 薄弱层只是在强震情况下考虑的结构弹塑性变形问题。b. 要对结构从整体上进行受力分析，而避免只是考虑部分薄弱层受力与变形。c. 由于结构是不是薄弱层只是一个相对概念，因此常常因为设计施工或者材料的变化导致薄弱层的改变，在此控制薄弱层位置发生转移而又能达到它的变形能力，这是控制结构抗震性能最关键的。
5 非结构构件抗震设计
除承重结构以外的固定构件都是非承重结构，虽然非承重结构在建筑中只是附件非关键结构，但在屡次的震害过程中非结构造成的人员与财产损害已屡见不鲜了。非结构构件抗震要求以下几点： 1） 先分清哪些是非结构构件，如屋顶的装饰属于结构构件与否并不好界定，这种情况一般按结构构件处理。2） 非结构体系对结构体系影响，对于设备作用在其结构主体上的非结构构件应计算设备的重力，与结构柔性连接的非结构可以不计其刚度，但当有专门构造措施可计入抗震承载力，同时要考虑非结构上作用的力对建筑结构的作用，并且相互的联系要满足锚固要求。3） 非构件自身的地震力作用在其重心上，对于支撑在楼层和防震缝的两侧的非结构构件，要计入地震时支撑点之间相对的位移产生的作用效应，非构件在位移方向的刚度要根据其端部实际联系分别根据不同的连接方式采用不同的力学模型。
6 结语
高层建筑设计前的地质勘察是建筑是否成功的前提，接着根据地勘报告设计建筑方案是关键一步，建筑物设计是否有良好的抗震效果主要在建筑方案体现，接着是施工图设计，它是把建筑思想变为现实最重要的一步，也是高层建筑结构设计抗震性优劣的十分重要的具体体现，设计的基本要求要保证在“小震不坏，中震可修，大震不倒”基本目标，设计高层建筑物时，要注意建筑物的结构布置问题，尽量保证质心与刚心重合、重心与质心重合、刚心与重心重合的三心合一。这样能提高抗震效果，增强抵御地震的抗破坏性。总之提高高层建筑抗震性能要根据建筑的等级来考虑安全指数。从一开始地区规划，地质勘查以及后来的建筑结构设计，建造过程以及施工工艺等的选择这些都是控制高层建筑抗震效果的关键原因。
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拟静力理论。拟静力理论是20世纪10～40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。
反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。
动力理论。动力理论是20世纪70-80年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于60年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。
2 正确选择合理的结构体系
我国《建筑抗震规范》（GB50011-2010）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。
由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾，因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。根据抗侧力结构的不同，钢筋砼结构主要可分为框架结构、框架――剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构等几种结构体系，这些体系的受力特点、抵抗水平力的能力，特别是抗震性能等有所不同，因此具有不同的适用范围。
框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，框架梁和柱既承受垂直荷载，又承受水平荷载，并可为建筑提供灵活布置的室内空间。当建筑物层数较少时，水平荷载对结构的影响较小，采用框架结构体系比较合理，当层数较多时，由于框架结构在水平力的作用下，内力分布很不均匀，并存在着层间屈服强度特别弱的楼层，且由于框架结构的构件截面惯性矩相对较小，导致侧向刚度较小，侧向变形较大，在强烈地震作用下，结构的薄弱层率先屈服，发生弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，震害一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更容易发生破坏，除剪跨比较小的短柱易发生柱中剪切破坏外，一般柱是柱端的弯曲破坏。因此框架结构属于以剪切变形为主的柔性结构，使用高度受到限制，主要用于非抗震设计和层数相对较少的建筑中。
剪力墙结构中，剪力墙沿横向、纵向正交布置或多轴线斜交布置，由钢筋砼墙体承受全部的水平荷载和竖向荷载，属于以弯曲变形为主的刚性结构。该种结构的抗侧力刚度比框架结构大的多，在水平力作用下侧向变形小，空间整体性好。剪力墙结构的工作状态可分为单肢墙、小开口墙、联肢墙，单肢墙和小开口墙的截面内力完全或接近于按材料力学公式成直线分布规律，其平衡地震力矩只靠截面内力偶负担。联肢墙则通过连系梁使许多墙肢共同工作，地震力矩可由多个墙肢的截面内力矩与连梁对墙肢的约束力矩共同负担，设计原则是梁先屈服，然后墙肢弯曲破坏丧失承载内力。当连梁钢筋屈服并且有延性时，即可吸收大量地震能量，又能继续传递，弯矩和剪力，对墙肢有一定的约束作用。由于剪力墙结构自重大，建筑平面布置局限性大，难以满足建筑内部大空间的要求。因此其更多地用于墙体布置较多，房间面积要求不太大的建筑物中，既减少了非承重隔墙的数量，也可使室内无外露梁柱，达到整体美观。
框架――剪力墙结构是指在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙，是刚柔相结合的结构体系，能提供建筑大开间的使用空间，是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中，框架和剪力墙共同承担水平力，但由于两者刚度相差很大，变形形状也不相同，必须通过各层楼板使其变形一致，达到框架和剪力墙的协同工作。从受力特点看，剪力墙是以弯曲变形为主，框架是以剪切变形为主，由于变位协调，在顶部框架协助剪力墙抗震，在底部剪力墙协助框架抗震，其抗震性能由于较好的的发挥了各自的优点而大为提高。因此可以适用于各种不同高度建筑物的要求而被广泛采用。
3 正确认识高层建筑的受力特点，选择合理的结构类型
高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，垂直荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系；水平荷载使结构产生弯矩。从受力特性看，垂直荷载方向不变，随建筑物的增高仅引起量的增加；而水平荷载可来自任何方向，当为均布荷载时，弯矩与建筑物高度呈二次方变化。从侧移特性看，竖向荷载引起的侧移很小，而水平荷载当为均布荷载时，侧移与高度成四次方变化。由此可以看出，在高层结构中，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素，结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外，同时要求结构要有足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。
高层建筑有上述的受力特点，因此设计中在满足建筑功能要求和抗震性能的前提下，选择切实可行的结构类型。高层建筑上常用的结构类型主要有钢结构和钢筋砼结构。钢结构具有整体自重轻，强度高、抗震性能好、施工工期短等优点，并且钢结构构件截面相对较小，具有很好的延性，适合采用柔性方案的结构。其缺点是造价相对较高，当场地土特征周期较长时，易发生共振。与钢结构相比，现浇钢筋砼结构具有结构刚度大，空间整体性好，造价低及材料来源丰富等优点，可以组成多种结构体系，以适应各类建筑的要求，在高层建筑中得到广泛应用，比较适用于提供承载力，控制塑性变形的刚性方案结构。其突出缺点是结构自重大，抵抗塑性变形能力差，施工工期长，当场地土特征周期较短时，易发生共振。因此，高层建筑采用何种结构形式，应取决于所有结构体系和材料特性，同时取决于场地土的类型，避免场地土和建筑物发生共振，而使震害更加严重。
4 提高结构的抗震性能
由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能。通过合理的抗震设计，使建筑物达到小震不坏，中震可修，大震不倒。为了达到这一要求，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏的影响。
框架结构设计应使节点基本不破坏，梁比柱的屈服易早发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜晚形成，应使梁！柱端的塑性铰出现得尽可能分散，充分发挥整体结构的抗震能力。为了保证钢筋砼结构在地震作用下具有足够的延性和承载力，应按照“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的原则进行设计，合理地选择柱截面尺寸，控制柱的轴压比，注意构造配筋要求，特别是要加强节点的构造措施。
对于框架――剪力墙结构和剪力墙结构中各段剪力墙高宽比不宜小于2，使其在地震作用下呈弯剪破坏，且塑性屈服尽量产生在墙的底部。连梁宜在梁端塑性屈服，且有足够的变形能力，在墙段充分发挥抗震作用前不失效，按照“强墙弱梁”的原则加强墙肢的承载力，避免墙肢的剪切破坏，提高其抗震能力。
5 结束语
通过了建筑抗震的理论分析、高层建筑的受力特性、结构类型、结构体系、结构布置、抗震性能等多方面的概念设计，从而更加有效地构造出新的措施与计划，完善高层建筑抗震结构设计。
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1、高层建筑抗震结构设计的基本原则
1.1 结构构件应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性等方面的性能①结构构件应遵守“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件、强底层柱(墙)”的原则。②对可能造成结构的相对薄弱部位，应采取措施提高抗震能力。③承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
1.2 尽可能设置多道抗震防线①一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接协同工作。②强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。③适当处理结构构件的强弱关系，同一楼层内宜使主要耗能构件屈服后，其他抗侧力构件仍处于弹性阶段，使“有效屈服”保持较长阶段，保证结构的延性和抗倒塌能力。④在抗震设计中某一部分结构设计超强，可能造成结构的其他部位相对薄弱，因此在设计中不合理的加强以及在施工中以大带小，改变抗侧力构件配筋的做法，都需要慎重考虑。
1.3 对可能出现的薄弱部位，应采取措施提高其抗震能力①构件在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。②要使楼层的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层的比值有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。③要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。④在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的有效手段。
2、高层建筑抗震设计常见的问题
2.1 缺乏岩土工程勘察资料或资料不全。有的在扩初设计阶段还缺建筑场地岩土工程的勘察资料，有的在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计，有的在规划设计或方案设计会审后就直接进入了施工图设计。无岩土工程勘察资料，设计缺少了必要的依据。
2.2 结构的平面布置。外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大，同一结构单元内，结构平面形状和刚度不均匀不对称，平面长度过长等。
2.3抗震设防标准掌握不当。有一些项目擅自提高了设防标准，按照《建筑抗震设防分类标准(GB50223-2008)》划分应属六度设防的，但设计中提高了一度按七度设防，提高了建筑抗震设防标准，将会增加工程投资；有的项目严格应按七度采取抗震措施的，但设计中又按六度设防，减低了抗震设防标准，不利抗震。
2.4结构的竖向布置。在高层建筑中，竖向体型有过大的外挑和内收，立面收进部分的尺寸比值B1/B不满足≥0.75的要求。
2.5抗震构造柱布置不当。如外墙转角处，大厅四角未设构造柱或构造柱不成对设置；以构造柱代替砖墙承重；山墙与纵墙交接处不设抗震构造柱；过多设置抗震构造柱等。
2.6框架结构砌体填充墙抗震构造措施不到位。砌体护墙砌筑在框架柱外又没有设置抗震构造柱，框架间砌体填充墙高度长度超过规范规定要求又没有采取相应构造措施。
2.7结构其他问题。有的底层无横向落地抗震墙，全部为框支或落地墙间距超长；有的仅北侧纵墙落地，南侧全为柱子，造成南北刚度不均；有的底层作汽车库，设计时横墙都落地，但纵墙不落地，变成了纵向框支；还有的底框和内框砌体住宅采用大空间灵活隔断设计，其中几乎很少有纵墙。
3、高层建筑结构抗震设计方法探讨
3.1结构抗震设计的基本步骤
对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:第一阶段设计:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求;第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段设计:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值,并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
3.2结构抗震设计方法
3.2.1基础的抗震设计
基础是实现高层建筑安全性的重要条件。我国高层建筑通常采用钢筋混凝土连续地基梁形式,在基础梁的设计中,为充分发挥钢筋的抗拉性和混凝土的抗压性的复合效应,把设计重点放在梁的高度和钢筋的用量上,在钢筋的布置上采用主筋、腹筋、肋筋、基础筋、基础辅筋5种钢筋的结合。为防止基础钢筋的生锈,一方面采用耐酸化的混凝土,另一方面是增加钢筋表面的保护层厚度,以抑止钢筋的腐蚀。高层建筑基础处理的另一个特色是钢制基础结合垫块的应用,它是高层建筑上部结构柱与基础相连的重要结构部件。它的功能之一是使具有吸湿性的混凝土基础和钢制结构柱及上部建筑相分离,有效防止结构体的锈蚀,确保部件的耐久性。
3.2.2钢结构骨架的抗震设计
采用钢框架结合点柱壁局部加厚技术来提高结构抗震性能。一般钢框架结构,梁和柱结合点通常是柱上加焊钢制隅撑与梁端用螺栓紧固连接。在这种方式下,钢柱必须在结合部被切断,加焊隅撑后再结合,这样做技术上的不稳定性和材料品质不齐全的可能性很大,而且遇到大地震,钢柱结合部折断的危险性很大。鉴于此,可以首先该结构的梁柱采用高密度钢材,以发挥其高强抗震、抗拉和耐久性。柱壁增厚法避免断柱形式,对二、三层的独立住宅而言,结构柱可以一贯到底,从而解决易折问题。与梁结合部柱壁达到两倍厚,所采用的是高频加热引导增厚技术。在制造过程中品质易下降的钢管经过加热处理反而使材料本来所具有的拉伸强度得以恢复。对于地震时易产生的应力集中,柱的增厚部位能发挥很大的阻抗能力,从而提高和强化了结构的抗震性。
3.2.3墙体的抗震设计
“三合一”外墙结构体系,首先是由日本专家设计应用的,采用外墙结构柱与两侧外墙板钢框架组合形成的“三合一”整体承重的结构体系。该体系不仅仅用柱和梁来支撑高层建筑,而是利用墙体钢框架与结构柱结合,有效地承受来自垂直方向与水平方向的荷载。由于外墙板钢框架的补强作用,该做法可以较好地发挥结构柱设计值以外的补强承载力。加强了对竖向地震力及雪荷载的抵抗能力,最大限度地发挥其抗震优势;另一方面,由于外墙板钢框架与内部斜拉杆所构成“面”承载与结构柱的结合并用,也提高了整体抗侧推力和抗变形能力。它的抗水平风载和地震力的能力比单纯墙体承重体系提高30%左右。
4、增大结构抗震能力的加固与改造技术
建国几十年来，我国的抗震加固与改造技术得到了飞速发展。1976年唐山地震后，砌体结构抗震加固的问题日益突出，砌体结构抗震性能不好：砌体墙体抗震能力、变形性能的不足、房屋整体性不好。因此，增大墙体抗震性能的外包钢筋混凝土面层、钢筋网水泥砂浆面层加固技术及增大结构整体性的压力灌浆加固技术、增设圈梁(构造柱)加固技术、拉结钢筋加固技术；通过增设抗震墙来降低抗震能力薄弱构件所承受地震作用的增设墙体技术等应运而生。目前该技术广泛用于砌筑墙体的加固。5、结语
高层建筑已经逐渐成为当前时代建筑发展的主流建筑形态之一,对于高层建筑,其抗震效能的分析一直是国内外建筑抗震设计分析的研究热点,而最直接最有效的抗震措施就是在建筑设计阶段进行结构抗震设计,只有从高层建筑物内部实施结构抗震,才能够从根本上提高高层建筑的抗震效能。
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Key words: high-rise building; seismic; structure design
中图分类号: TU973文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
平面规则性对建筑结构的抗震性能具有重要的影响，国内外大量的震害表明: 结构平面不对称、不规则、不连续易使结构发生扭转破坏，严重者可导致整个结构破坏倒塌。因此平面布置力求简单、规则、对称，避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位; 避免在凹角和端部设置楼电梯间; 避免楼电梯间偏置，以免产生扭转的影响。建筑的结构平面布置应做到结构的两个主轴方向的动力特性相近，满足平面规则、楼板连续的规则性要求，应弱化平动刚度、强化抗扭刚度，控制地震作用下结构扭转激励振动效应不成为主振动效应，避免结构扭转破坏。薄弱部位要加强抗震计算措施和抗震构造措施，增强薄弱部位混凝土的约束，推迟塑性铰出现，提高延性，从而实现预定的抗震设防目标。建筑抗震设计规范中将高层钢筋混凝土结构平面不规则分为扭转不规则、凹凸不规则及楼板局部不连续三种类型，并分别给出了明确的定义，规定了一些定量的界限，即楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)，大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移) 平均值的 1.2 倍为扭转不规则，结构平面凹进的一侧尺寸，大于相应投影方向总尺寸的 30% 为凹凸不规则，楼板的尺寸和平面刚度急剧变化，例如，有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的 50%，或开洞面积大于该层楼层面积的 30%，或较大的楼层错层为楼板局部不连续。但在工程实际中，由于建筑类型繁多，并追求建筑功能的多样性，还存在很多引起建筑结构不规则的因素，例如建筑型体复杂多变，具有转换层、加强层、错层和多塔、连体的高层混凝土结构，很难全部用这些简化的定量指标来划分其不规则程度并规定限制范围。
《抗震设计规范管理组的统一培训教材》中对混凝土结构规则与不规则性进行了具体的总结和归纳，细化了平面不规则建筑方案的基本类型并分别赋予其简要涵义，明确其主要定量界限，即扭转不规则(按非柔性楼盖考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2)，偏心布置(偏心距大于0.15 或相邻层质心相差较大)，凸凹不规则(平面凸凹尺寸大于相应边长 30% 等，含穿层柱)，组合平面(细腰形或角部重叠形)，楼板不连续(有效宽度小于50%，开洞面积大于 30%(不计电梯井道，但深凹口加设连梁仍按凸凹不规则判别)，错层大于梁高) 。
同时，还应注意: 当建筑平面有深凹口，即使在凹口处设置连梁，但该部位的楼板不足以视为刚性楼板，只能作为弹性板计算时，则仍处于凸凹不规则，不能因设置连梁而作为楼板开洞处理。设防烈度不同，上述不规则建筑方案的界限相同，但设计要求有所不同。烈度越高，不仅仅是需要采取的措施增加，体现各种概念设计的调整系数也要加大。
大量震害表明，存在凹凸不规则、楼板不连续的结构在地震作用下，由于受力复杂、传力不明确，易造成结构局部薄弱部位率先发生破坏，严重者甚至导致整个结构倒塌。国内外许多大型振动台试验的观测结果显示，平面不规则结构易产生扭转振动并发生扭转脆性破坏。
1 高层建筑抗震结构设计
建筑的抗震设计依赖于设计人员的抗震设计理念，抗震设计由抗震计算和抗震措施两个不可分割的部分组成，且良好的概念设计是建筑结构抗震性能的决定因素。而抗震性能化设计，是建立在概念设计基础上的抗震设计新发展。
地震作用时，当结构受到扭矩作用，离刚心越远的竖向构件所承受的水平剪力越大，为了防止结构主要竖向构件发生脆性剪切破坏，充分发挥结构体系的延性及耗能性能，结构抗震设计时应采取有效措施严格控制结构的扭转效应并充分估计结构可能产生的扭转效应，以提高结构的抗扭能力。分析表明，结构抗扭刚度主要取决于竖向结构布置，应弱化平动刚度、强化抗扭刚度，结构设计应加强薄弱部位的抗震措施，增加结构的整体性和延性，改善结构变形能力，从而实现预定的抗震设防目标。
调整结构平面布置的不规则性，减小结构相对偏心距，根据具体情况适当增加或者减少离质心较远处的剪力墙，在建筑允许的情况下，尽量加长或加厚周边剪力墙尤其是离刚心最远处的剪力墙，在结构周边加设拉梁，加强周边连梁刚度，可以增强结构抗扭刚度。减少核心筒的剪力墙厚度或采用弱连梁连接剪力墙，从而减少核心筒刚度，削弱结构侧移刚度，结构刚心附近的剪力墙对结构抗扭刚度贡献不大，但对侧移刚度贡献较大，因此削弱刚心附近的剪力墙，可以加大第一平动周期。在既不能加强周边剪力墙也不能削弱中部剪力墙的情况下，可以适当加强周边框架梁的刚度，从而对结构整体形成套箍效应，增强结构抗扭刚度，减小结构扭转周期，显然这种方法是不经济的，只有在以上办法都行不通的情况下迫不得已才采用。同时还应调整结构抗扭刚度与抗侧刚度之比，控制结构周期比。适当提高周边抗扭构件的抗剪能力，增强结构抗扭能力安全度。
目前关于结构整体扭转破坏的机理研究还不是很深入，地震波的扭转分量作用目前也不能定量分析，关于结构周期比及位移比的限值也是基于结构弹性分析得出的结论，对于结构进入弹塑性状态下整体结构的扭转性态的研究还相当不成熟。在这种情况下，仅仅依靠调整结构布置使其满足规范对周期比和位移比的要求并不能完全保证结构在中震和大震作用下的安全。实际上当结构进入非弹性阶段，在双向水平地震作用下本来是对称的结构，也会出现随变形状态而变化的偏心，如一角柱的变形进入塑性状态后，刚度完全不同于弹性阶段，而其他角柱可能仍处于弹性状态，这时，水平力会产生很大扭转效应，从而可能导致结构破坏。
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1.工程概况
1.1XXX综合贸易大厦位于XXX高新技术开发区，是一个集商贸、住宅功能为一体的综合性高层建筑，总建筑面积达11.2万m2。设计主体地上25层，地下3层达75米，是XXX市的标志综合贸易建筑。，总建筑高度
该建筑主体为框剪结构，裙房为框架结构，各地独立、浇筑联系在一起。工程与2008年破土动工，2010年竣工并投入使用，建成投入使用以后随历经几次小地震，但是未对该建筑造成影响。
1.2技术理念和方法
《建筑抗震规范》(GB50011-2001)对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”，其中所谓的“三水准”也就是“小震不坏、中震可修、大震不倒”，“三个水准烈度的地震作用水平,按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年;设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年;罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重现期1641-2475年,平均约为2000年。”[1 佚名. 高层建筑抗震结构设计 ]1所谓的两个阶段主要是抗震结构设计的一般步骤：第一步，根据当地的地震动参数，计算出地震作用下的风和重力载荷，并利用承载力抗震系数计算出高层建筑的强度要求；第二，以第三水准地震动参数为标准，计算出抗震结构弹塑性层间位移角小于规定的限值，到达高层建筑物的抗震要求。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)也规定了对高层建筑抗震结构设计的技术要求，也就是要使用时程分析法的方式进行多震补充计算，取计算结果的平均值与振型分解反应普法的计算结果共同作为结构设计的参考值，在确定参考值的基础上进行相应的技术改进与实施。
2.XXX综合贸易大厦抗震结构设计
结合本地区的地震动参数和抗震建设标准，XXX综合贸易大厦在抗震结构设计中主要从以下几个方面改善高层建筑抗震结构性能。
2.1优化抗震结构设计
为了提高本项目整体的抗震性能，在考虑到当地地质条件以及地震频率强度情况下，技术人员对抗震结构当中的部分关键节点进行了优化，以提高他们的抗震性能，具体措施如下：
2.1.1复合箍、复合螺旋箍或连续复合矩形螺旋箍技术加大抗剪力
已有的施工经验表明，在加强箍筋对柱子的约束的情况下，可以有效的提高混凝土的抗压强度和抗剪力性质，有效防止构件在大剪力、大压力的情况下发生剪力破坏，有效的提高建筑物的抗震性能。而国内外的一些实验结果也充分说明了一点，在加强箍筋对主子的约束的情况下，可以提高建筑高柱极限变形角约20%，可以说非常明显。基于此，本项目技术人员在施工过程中选用井字复合箍、复合螺旋箍或连续复合矩形螺旋箍等技术，改善强箍筋对柱子的约束，使用该技术以后，轴压比限制增加了0.1左右，效果十分明显。具体箍筋要求如下：
箍筋形式 箍筋肢距/mm 箍筋螺旋间距/mm 箍筋直径/mm
井字复合箍 ≤200 ≤100 ≥12
复合螺旋箍 ≤200 ≤100 ≥12
连续复合矩形螺旋箍 ≤200 ≤80 ≥10
2.1.2柱截面矩形核心柱设计
在以前的抗震结构设计项目当中，很多技术人员发现在压、弯、剪的作用下，一旦发生柱弯、裂缝的时候，心柱可以有效的减少小柱的压缩，保持整个柱的外形与截面的承载力不变，也就是说心柱实际上可以提高短柱的抗变形能力，延缓柱坍塌，达到抗震的目的。为此，技术人员专门在本项目当中增加了矩形核心柱的设计结构，设计心柱以后可以增加纵向钢筋总面积0.8%A，此时轴比限值在原有的基础上增加了0.05，柱的抗变形能力明显得到改善。
2.1.3在部分区域增加了钢管混凝土柱设计
钢管混凝土目前还比较少加，它是套箍混凝土中比较特殊的一种，钢管混凝土对柱的约束比较少，在与柱相互作用中呈现三向受压的状态，此时可以有效的提高柱的抗压强度和极限压应变。在本项目当中，针对建设工程一些边角受力强的地方，技术人员采用了钢管混凝土柱的设计方法，使得柱在高轴压比条件下，仍可形成在受压区发展塑性变形的“压铰”，避免了受压先破坏问题的出现，混凝土的延性得到了明显的改善。更重要的是，采用钢管混凝土柱的结构设计方式，柱截面要比普通混凝土截面面积要减少一半以上，可以在某些地方替代短柱，并具备良好的抗震性能。
2.2改善短柱抗震性能
考虑到短柱在高层建筑抗震结构设计中的重要作用以及改善短柱抗震性能对提高高层建筑抗震性能的重要作用，XXX综合贸易大厦在施工中主要采取以下几个方法改善短柱抗震性能，具体如下：
2.2.1使用高强混凝土
在短柱抗震性能影响因素当中混凝土的质量对其有着直接的影响，为了减小柱截面和提高剪跨比，技术人员在混凝土选择上采用提高混凝土的强度等级的方法。通过增加混凝土强度来增加短柱的受压承载力，有效降低短柱的轴压比。需要注意的是高强度混凝土本身的延性较差，在施工过程中应该与其他措施配合使用才能达到相应的施工效果。
2.2.2采用框架-抗震墙结构
考虑到剪力墙与框架抗震设计需要，在施工过程中技术人员确定了采用框架$抗震墙（筒体）结构，通过改变框架的剪力分布改善框架的抗震结构性能，如：图一。其中框架剪力的最大值控制在0.3-0.6之内。这种设计将框架抗震作用提后，地震作用力主要由剪力墙承受，降低了框架承受的作用力，使整个框架结构的抗震结构性能有了很大的提升。
图一：框架结构高度剪力分布示意图
2.2.3采用钢骨混凝土柱
“钢骨混凝土柱可充分发挥钢与混凝土两种材料的优点，与钢筋混凝土结构相比，由于配置了钢骨，使柱的承载力大大提高，从而有效地减小了柱截面尺寸；钢骨翼缘与箍筋对混凝土有很好的约束作用，使混凝土的延性提高，加上钢骨本身良好的塑性，使具有良好的延性及耗能能力。”[1 韦爱凤、梁靖波. 高层建筑结构设计中改善短柱抗震性能的方法. 建筑技术.2005年第2期。]1钢骨混凝土柱的抗震性能已经在国内外很多高层建筑中得到了应用，并且取得了很好的效果，这表明钢骨混凝土柱可以有效的改善高层建筑结构的抗震性能，因此在本工程当中技术人员也采用了这一施工技术方式。
2.2.4采用分体住技术
“对分体柱工作性态的理论分析和试验研究表明，采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变，抗弯承载力稍有降低。但是使柱子的变形能力和延性均得到显著提高。其破坏形态由剪切型转化为弯曲型。从而实现了短柱变‘长柱’的设想!有效地改善了短柱尤其是剪跨比M小于等于1.5的超短柱的抗震性能。”[2 彭水清. 浅议改善高层建筑短柱抗震性能的措施. 广东科技. 2006年10期。]2在本工程的具体施工当中，技术人员在柱中竖向设立2-3个分体住，采用分开配筋、集中连接的方式，增加了分体柱初始刚度和后期的耗能能力，达到了人为削弱短柱抗弯强度的目的。
结论
通过上述抗震技术实施，该工程自竣工投入使用以后，随经历几次小震，检查建筑结构发现，并没有对该建筑造成实质性的影响，说明上述措施在高层建筑抗震结构设计中有着较为明显的提高。需要指出的是我国高层建筑抗震结构设计技术仍然处于不断完善的阶段，还没有形成一整套切实可行、抗震性能突出的技术体系，今后技术人员应该在掌握建筑材料性能、动力响应、计算理论、稳定标准等方面不断探索创新高层建筑抗震结构施工新技术，提高我国高层建筑抗震结构技术水平。
参考文献：
[1]佚名. 高层建筑抗震结构设计
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一、当前高层建筑概念分析
高层建筑主要是指建筑本身的高度或层数超过一定的范围，这类建筑均被称之为高层建筑。我国在2005 年时对高层建筑做出规定，即10 层以上的住宅建筑或是高度超过24m 的其它类型民用建筑均为高层建筑。
二、高层建筑抗震设计的特点分析
1、刚柔相济。在建筑抗震设计过程中若一味的提高结构抗力，增加结构刚度，会导致结构刚度大则在地震发生过程中地震作用也会相应增大，即在增加结构刚度的同时也增强了地震作用，当地震发生时则往往造成建筑物局部受损导致建筑物各个击破；而若建筑物刚度太柔，虽然可以依靠其柔性消减外力，但容易导致建筑物过大形变而不能使用，甚至在地震发生时导致整体倾覆。因此在高层建筑物设计过程中应坚持刚柔相济原则，即建筑物在地震过程中既能满足变形要求，又能减小地震力的双重目标。
2、多道设防。由于每次强震之后都会伴随多次余震，因此在建筑物的抗震设计过程中若只有一道设防，则其在首次被破坏后而余震来临时其结构将因损伤积累而倒塌，因此，建筑物的抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成，在地震发生时由具有较好延性的结构构件协同工作来抵挡地震作用。
三、高层建筑抗震设计要点
1、结构规则性。建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求对建筑进行合理的布置。大量地震灾害表明平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能，因为该种结构建筑容易估计出其地震反映易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸抗侧力构件布置、承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀体型简单结构刚度质量沿建筑物竖向变化均匀，同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。
2、层间位移限制。高层建筑都具有较大的高宽比，其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关，其中钢筋混凝土结构的位移限值(一般在1/400-1/700 范围内)则比钢结构(1/200-1/500 范围内)要求严格，风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格，因此在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计，既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能等。
3、控制地震扭转效应。大量事实表明，当建筑结构的平面布置等不规则、不对称导致建筑层间水平荷载合力中心与建筑结构刚度中心不重合，在地震发生时建筑结构除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至会导致结构整体倒塌，因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大；同时在上下刚度不均匀变化的结构中，各层的刚度中心未能在同一轴线上，甚至会产生较大差距，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变，因此，在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。
四、提高短柱抗震性能的应对措施
有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外，还要满足延性的要求。众所周知，短柱的延性很差，尤其是超短柱几乎没有延性，在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时，很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响，同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。高层混凝土结构短柱，特别是结构低层的混凝土短柱，其轴压比很大，破坏时呈脆性破坏，其塑性变形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能，主要也就是提高混凝土短柱的延性，可以从以下几方面着手。
1、提高短柱的受压承载力。提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比，从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比，最直接的方法就是提高混凝土的强度等级，即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力，降低其轴压比；但由于高强混凝土材料本身的延性较差，采用时须慎重或与其他措施配合使用。可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。
2、采用钢管混凝土柱。钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式，由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束，使得混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高，混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时，钢管既是纵筋，又是横向箍筋，其管径与管壁厚度的比值至少都在90 以下，相当于配筋率2 至少都在4.6%。当选用了高强混凝土和合适的套箍指标后，柱子的承载力可大幅度提高，通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上，消除了短柱并具有良好的抗震性能。
3、采用分体柱。由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多，在地震作用下往往是因剪坏而失效，其抗弯强度不能完全发挥。因此，可人为地削弱短柱的抗弯强度，使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度，这样，在地震作用下，柱子将首先达到抗弯强度，从而呈现出延性的破坏状态。分体柱方法已在实际工程中得到应用。人为削弱抗弯强度的方法，可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2 或4 个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋。在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键，以增强它的初期刚度和后期耗能能力。
五、小结
建筑设计人员在高层建筑抗震设计中，应从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震己有的正确知识去处理好结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度分布，构件延性等问题，从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施，从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。
参考文献：
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Keywords: high building; Seismic; Structure design
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。研究表明，在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害（约占95%）。无数次的震害告诉我们，抗震设计是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。高层建筑结构的抗震仍然是建筑物安全考虑的重要问题。
1 结构规则性
建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求，对建筑进行合理的布置，大量地震灾害表明，平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能，因为该种结构建筑容易估计出其地震反映，易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗侧力构件布置、承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀，体型简单，结构刚度，质量沿建筑物竖向变化均匀，同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。
2 层间位移限制
高层建筑都具有较大的高宽比，其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移，甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关，其中钢筋混凝土结构的位移限值(一般在1/400-1/700范围内)则比钢结构(1/200-1/500范围内)要求严格，风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格。因此在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计，既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能等。
3 控制地震扭转效应
大量事实表明，当建筑结构的平面布置等不规则、不对称导致建筑层间水平荷载合力中心与建筑结构刚度中心不重合，在地震发生时建筑结构除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至会导致结构整体倒塌，因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大;同时在上下刚度不均匀变化的结构中，各层的刚度中心未能在同一轴线上，甚至会产生较大差距，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变，因此，在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。计算时应主要控制周期比、位移比两个重要指标，即当两个控制参数的计算结果不能满足要求时则必须对其进行调整。当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面或增加抗侧力构件数量的方法，并应将抗侧力构件尽可能的均匀布置在建筑四周，以减小刚度中心与质量中心的相对偏心，若调整构件刚度不能满足效果时则应调整抗侧力构件布置，以增大结构抗扭刚度。
4 减小地震能量输入
具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求，因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比，然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值，同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求，选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。
5 减轻结构自重
对于同样的地基条件下进行建筑结构设计若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理造价，尤其是在软土基础上进行结构设计这一作用更为明显，同时由于地震效应与建筑质量成正比，而高层建筑由于其高度大重心高等特点，在地震作用时其倾覆力矩也随之增加，因此，为了尽量减小其倾覆力矩应对高层建筑物的填充墙及隔墙尽量采用轻质材料以减轻结构自重。
6 提高结构的抗震性能
由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能。通过合理的抗震设计，使建筑物达到小震不坏，中震可修，大震不倒。为了达到这一要求，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏的影响。
框架结构设计应使节点基本不破坏，梁比柱的屈服易早发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜晚形成，应使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散，充分发挥整体结构的抗震能力。为了保证钢筋砼结构在地震作用下具有足够的延性和承载力，应按照“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的原则进行设计，合理地选择柱截面尺寸，控制柱的轴压比，注意构造配筋要求，特别是要加强节点的构造措施。
7 选择合理结构类型
高层建筑的竖向荷载主要使结构产生轴向力，水平荷载主要产生弯矩。其竖向荷载方向不变，但随着建筑高度增加而增加，水平荷载则来自任何方向，因此竖向荷载引起建筑物的侧移量非常小，而水平荷载产生的侧移则与高度成四次方变化，即在高层结构中水平荷载的影响远远大于竖向荷载的影响，因此水平荷载应为设计的主要控制因素，在设计过程中应需在满足建筑功能及抗震性能的前提下选择切实可行的结构类型，使其具有良好的结构性能。目前大多高层结构都采用钢混结构和钢结构，钢混结构具有刚度大、空间整体性好、材料资源丰富、可组成多种结构体系等优点而被广泛应用，但其同时具备自重大、抵抗塑性变形能力差、易发生共振等缺点；钢结构则具有自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短、具有较好延性等优点，但其造价相对较高，当场地土特征周期较长时易发生共振等缺点。
8 尽可能设置多道抗震防线
当发生强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。
9 结束语
高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的，我们需要在具体的实践中对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究，选用适合的抗震结构，注重建筑结构材料的选择，减小地震的作用力，增强地震的抵抗力，从而达到高层建筑抗震的目的。
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一、抗震结构设计的性能目标
结构抗震设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用，避免结构出现敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果仅集中在少数薄弱部位，必会导致结构过早破坏，目前各种抗震设计方法的前提之一就是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用，在此前提下才能以多遇地震（小震）作用进行结构计算、构件截面设计并辅以相应的构造措施，必要时采用弹性时程分析法进行补充计算，试图达到罕遇地震（大震）作用下结构不倒塌的目标。
它表明传统的地震危险性概率分析方法仍然是地震动性能划分的有力工具，但已不是单一用途的地震危险性分析方法，多种用途的危险性分析才能适应这种设计方法的要求。而对各种梁、柱、墙构件乃至整体结构实验结果及震害调查结果的定性定量分类，用强大的数据库进行综合非常必要，这种数据库甚至可提供构件及结构性能标准的图形形式。
二、例案
例1、地震区的底框房屋设计时应注意到上下是两类受力性质截然不同的结构，极限变形能力相差悬殊。在小震作用下是上部砖房起控制作用，当处于弹性阶段时，验算的重点是砖墙部分；当砖墙开裂时，验算的重点是框架部分。另一方面还要注意底框房屋其侧向变形协调是靠楼板有足够的水平刚度来实现的。因此，底层楼板不仅需要现浇来达到其应有的水平刚度，且还需要有一定的厚度。
例2、 1972年某区域地震，一幢15层的大厦其平面布置图见图1，结构严重破坏。分析其结构体系，存在许多概念设计的错误。平面、立面布置严重不均匀、不连续等，地震时产生较大的偏心扭转效应，最终导致柱子严重开裂，钢筋被压曲，电梯井、楼梯间也遭到严重破坏[6]。
例1、 某大厦其平面布置图
例3、一位著名结构设计大师在1963某年市设计的大厦其平面布置图见图2。这幢楼的设计是这位大师运用概念设计思想的早期代表之作，堪称概念设计之典范。在1972年莫市发生的强烈地震，多座楼房倒塌，而这座大厦虽位于震中，承受了比设计地震作用0.06 g大六倍的地震作用而未倒塌，墙体仅有很小裂缝。该建筑由四个柔性筒组成，对称地由连梁连接起来，在风荷载和多遇地震作用下，结构表现为刚性体系，在大震作用下，通过连梁的屈服，四个柔性筒相对独立，成为具有延性的结构体系，结构的地震作用明显减小，由于结构对称布置，防止了明显的扭转效应。
例2、某大厦其平面布置图
三、化准则及其保证措施
考虑地震作用时必须充分领会和灵活运用抗震概念设计的优化准则和采取相应的构造措施。
（1）优化准则“强节弱杆”――防止节点破坏先于构件；“强柱弱梁”――防止杆系发生楼层倾移破坏机制，要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力；“强剪弱弯”――防止构件剪力破坏，要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力；“强压弱拉”――对杆件截面而言，为避免杆件在弯曲时发生受压区混凝土破裂的脆性破坏，使受拉区钢筋承载力低于受压区混凝土受压承载力。
（2）保证措施保证措施有两个方面：一是调整或限制构件的荷载效应，二是强制规定必要的构造措施。这两个方面在高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）有详细的规定，有的则是以强制性条文提出严格要求。如：高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）中第6.3.2条的第1点限制梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比，就是保证梁的变形能力，而它又决定于梁端塑性转动量，而塑性转动量又与截面混凝土受压区的相对高度密切相关；试验研究结果表明要使钢筋混凝土梁的位移延性系数达到3～4，混凝土受压区相对高度必须控制在0.25～0.35。又如：对钢筋混凝土杆件而言，杆件截面的平均剪应力过高，都会降低箍筋的抗剪效果，平均剪应力较小时，可以避免出现剪切破坏，所以建筑抗震设计规范（GB50011-2001）中第6.2.9条规定钢筋混凝土结构的梁、柱、抗震墙和连梁的截面组合剪力设计值应符合下式要求：
总之，高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）中许多条文以及强制性条文都是与这“四强四弱”密切相关，因此，必须在充分理解规范、规程中的具体条文的基础上加以运用相应的构造措施。
四、结论
（1）基于性能的建筑抗震设计的主要特点是由社会、公众选择结构性能目标，由设计人员尽可能地实现这些性能目标。与传统的基于承载力的抗震设计方法相比，它更加精细，更具可预测性。它赋予了社会、业主自由选择结构性能的权利，为结构工程师创造了展示才华的设计舞台，向更经济、更安全、更舒适的建筑结构设计理想迈出了坚实的一步。
（2）给出了实现基于性能的建筑抗震设计的总流程图，并展示了各个过程的分流程图。由此明确了建立基于性能的抗震设计理论的研究方向及应着重研究的关键技术问题。
参考文献：
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由于高层建筑中抗水平力成为设计的主要矛盾，因此采用何种抗侧力结构是结构设计的关键性问题。根据抗侧力结构的不同，钢筋砼结构主要可分为框架结构、框架――剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构等几种结构体系，这些体系的受力特点、抵抗水平力的能力，特别是抗震性能等有所不同，因此具有不同的适用范围。
框架结构由梁、柱构件通过节点连接构成，框架梁和柱既承受垂直荷载，又承受水平荷载，并可为建筑提供灵活布置的室内空间。当建筑物层数较少时，水平荷载对结构的影响较小，采用框架结构体系比较合理，当层数较多时，由于框架结构在水平力的作用下，内力分布很不均匀，并存在着层间屈服强度特别弱的楼层，且由于框架结构的构件截面惯性矩相对较小，导致侧向刚度较小，侧向变形较大，在强烈地震作用下，结构的薄弱层率先屈服，发生弹塑性变形，并形成弹塑性变形集中的现象，震害一般是梁轻柱重，柱顶重于柱底，尤其是角柱和边柱更容易发生破坏，除剪跨比较小的短柱易发生柱中剪切破坏外，一般柱是柱端的弯曲破坏。因此框架结构属于以剪切变形为主的柔性结构，使用高度受到限制，主要用于非抗震设计和层数相对较少的建筑中。剪力墙结构中，剪力墙沿横向、纵向正交布置或多轴线斜交布置，由钢筋砼墙体承受全部的水平荷载和竖向荷载，属于以弯曲变形为主的刚性结构。该种结构的抗侧力刚度比框架结构大的多，在水平力作用下侧向变形小，空间整体性好。剪力墙结构的工作状态可分为单肢墙、小开口墙、联肢墙，单肢墙和小开口墙的截面内力完全或接近于按材料力学公式成直线分布规律，其平衡地震力矩只靠截面内力偶负担。联肢墙则通过连系梁使许多墙肢共同工作，地震力矩可由多个墙肢的截面内力矩与连梁对墙肢的约束力矩共同负担，设计原则是梁先屈服，然后墙肢弯曲破坏丧失承载内力。当连梁钢筋屈服并且有延性时，即可吸收大量地震能量，又能继续传递，弯矩和剪力，对墙肢有一定的约束作用。由于剪力墙结构自重大，建筑平面布置局限性大，难以满足建筑内部大空间的要求。因此其更多地用于墙体布置较多，房间面积要求不太大的建筑物中，既减少了非承重隔墙的数量，也可使室内无外露梁柱，达到整体美观。
框架――剪力墙结构是指在框架结构中的适当部位增设一些剪力墙，是刚柔相结合的结构体系，能提供建筑大开间的使用空间，是由若干道单片剪力墙与框架组成。在这种结构体系中，框架和剪力墙共同承担水平力，但由于两者刚度相差很大，变形形状也不相同，必须通过各层楼板使其变形一致，达到框架和剪力墙的协同工作。从受力特点看，剪力墙是以弯曲变形为主，框架是以剪切变形为主，由于变位协调，在顶部框架协助剪力墙抗震，在底部剪力墙协助框架抗震，其抗震性能由于较好的的发挥了各自的优点而大为提高。因此可以适用于各种不同高度建筑物的要求而被广泛采用。
以上分析了三种常用的钢筋砼结构体系的特点，通过分析比较看出，选择高层建筑结构抗侧力体系通常需要考虑的两个主要原因是建筑物的高度和用途。
2 正确认识高层建筑的受力特点，选择合理的结构类型
高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构，垂直荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系；水平荷载使结构产生弯矩。从受力特性看，垂直荷载方向不变，随建筑物的增高仅引起量的增加；而水平荷载可来自任何方向，当为均布荷载时，弯矩与建筑物高度呈二次方变化。从侧移特性看，竖向荷载引起的侧移很小，而水平荷载当为均布荷载时，侧移与高度成四次方变化。由此可以看出，在高层结构中，水平荷载的影响要远远大于垂直荷载的影响，水平荷载是结构设计的控制因素，结构抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力应有较大的强度外，同时要求结构要有足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。
高层建筑有上述的受力特点，因此设计中在满足建筑功能要求和抗震性能的前提下，选择切实可行的结构类型，使之在特定的物资和技术条件下，具有良好的结构性能、经济效果和建筑速度是非常必要的。高层建筑上常用的结构类型主要有钢结构和钢筋砼结构。钢结构具有整体自重轻，强度高、抗震性能好、施工工期短等优点，并且钢结构构件截面相对较小，具有很好的延性，适合采用柔性方案的结构。其缺点是造价相对较高，当场地土特征周期较长时，易发生共振。与钢结构相比，现浇钢筋砼结构具有结构刚度大，空间整体性好，造价低及材料来源丰富等优点，可以组成多种结构体系，以适应各类建筑的要求，在高层建筑中得到广泛应用，比较适用于提供承载力，控制塑性变形的刚性方案结构。其突出缺点是结构自重大，抵抗塑性变形能力差，施工工期长，当场地土特征周期较短时，易发生共振。因此，高层建筑采用何种结构形式，应取决于所有结构体系和材料特性，同时取决于场地土的类型，避免场地土和建筑物发生共振，而使震害更加严重。
3 选择合理的结构布置，协调好建筑与结构的关系
在高层建筑的设计中，结构布置一般应考虑以下几点：
1.应满足建筑功能要求，做到经济合理，便于施工。建筑物的开间、进深、层高、层数等平面关系和体型除满足使用要求外，还应尽量减少类型，尽可能统一柱网布置和层高，重复使用标准层。
2.高层建筑控制位移是主要矛盾，除应从平面体型和立面变化等方面考虑提高结构的总体刚度以减少结构的位移。在结构布置时，应加强结构的整体性及刚度，加强构件的连接，使结构各部分以最有效的方式共同作用；加强基础的整体性，以减少由于基础平移或扭转对结构的侧移影响，同时应注意加强结构的薄弱部位和应力复杂部位的强度。此外增强结构整体宽度也可减少侧向位移，在其它条件不变时，变形与宽度的三次方成正比。因此宜对建筑物的高宽比加以限制，体型扁而重的建筑是不合适的，宜采用刚度较大的平面形状，如方形、接近方形的矩形、圆形、Y形和#形等塔式建筑，即把使用要求及建筑体型多样化和结构的要求有机地结合起来，又可形成侧向稳定的体系。
3.在地震区为了减少地震作用对建筑结构的整体和局部的不利影响，如扭转和应力集中效应，建筑平面形状宜规正，避免过大的外伸或内收，沿高度的层间刚度和层间屈服强度的分部要均匀，主要抗侧力竖向构件，其截面尺寸、砼强度等级和配筋量的改变不宜集中在同一楼层内，应纠正“增加构件强度总是有利无害”的非抗震设计概念，在设计和施工中不宜盲目改变砼强度等级和钢筋等级以及配筋量。简单地说就是使结构各部分刚度对称均匀，各结构单元的平面形状应力求简单规则,立面体型应避免伸出和收进,避免结构垂直方向刚度突变等。平面的长宽比不宜过大，以避免两端相距太远，振动不同步，应使荷载合力作用线通过结构刚度中心，以减少扭转的影响。尤其是布置楼电梯间时不宜设在平面凹角部位或端部角区，它对结构刚度的对称性有显著的影响。
4 提高结构的抗震性能
由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑，因此在地震区进行高层建筑结构设计时，除应保证结构具有足够的强度和刚度外，还应具有良好的抗震性能。通过合理的抗震设计，使建筑物达到小震不坏，中震可修，大震不倒。为了达到这一要求，结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量，减弱地震破坏的影响。
框架结构设计应使节点基本不破坏，梁比柱的屈服易早发生，同一层中各柱两端的屈服历程越长越好，底层柱底的塑性铰宜晚形成，应使梁!柱端的塑性铰出现得尽可能分散，充分发挥整体结构的抗震能力。为了保证钢筋砼结构在地震作用下具有足够的延性和承载力，应按照“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的原则进行设计，合理地选择柱截面尺寸，控制柱的轴压比，注意构造配筋要求，特别是要加强节点的构造措施。
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80 年代，是我国高层建筑在设计计算及施工技术各方面迅速发展的阶段。各大中城市普遍兴建高度在 100m 左右或 100m 以上的以钢筋为主的建筑，建筑层数和高度不断增加，功能和类型越来越复杂，结构体系日趋多样化。比较有代表性的高层建筑有上海锦江饭店，它是一座现代化的高级宾馆，总高 153.52m，全部采用框架一芯墙全钢结构体系，深圳发展中心大厦43 层高 165.3m，加上天线的高度共 185.3m，这是我国第一幢大型高层钢结构建筑。进入 90 年代我国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段。不仅结构体系及建筑材料出现多样化而且在高度上长幅很大有一个飞跃。深圳于1995 年 6 月封顶的地王大厦，81 层高，385.95m为钢结构，它居目前世界建筑的第四位。本文在此谈了谈自己的一些观点和看法。
一、概述建筑结构抗震理论
1、建筑结构抗震规范。建筑结构抗震规范实际上是各国建筑抗震经验带有权威性的总结，是指导建筑抗震设计（包括结构动力计算，结构抗震措施以及地基抗震分析等主要内容） 的法定性文件它既反映了各个国家经济与建设的时代水平，又反映了各个国家的具体抗震实践经验。它虽然受抗震有关科学理论的引导，向技术经济合理性的方向发展，但它更要有坚定的工程实践基础，把建筑工程的安全性放在首位，容不得半点冒险和不实。正是基于这种认识，现代规范中的条文有的被列为强制性条文，有的条文中用了“严禁，不得，不许，不宜”等体现不同程度限制性和“必须，应该，宜于，可以”等体现不同程度灵活性的用词。
2、抗震设计的理论。拟静力理论。拟静力理论是 20世纪10～40年展起来的一种理论，它在估计地震对结构的作用时，仅假定结构为刚性，地震力水平作用在结构或构件的质量中心上。地震力的大小当于结构的重量乘以一个比例常数（地震系数）。反应谱理论。反应谱理论是在加世纪40～60 年展起来的，它以强地震动加速度观测记录的增多和对地震地面运动特性的进一步了解，以及结构动力反应特性的研究为基础，是加理工学院的一些研究学者对地震动加速度记录的特性进行分析后取得的一个重要成果。动力理论。动力理论是 20世纪70-80 年广为应用的地震动力理论。它的发展除了基于 60 年代以来电子计算机技术和试验技术的发展外，人们对各类结构在地震作用下的线性与非线性反应过程有了较多的了解，同时随着强震观测台站的不断增多，各种受损结构的地震反应记录也不断增多。进一步动力理论也称地震时程分析理论，它把地震作为一个时间过程，选择有代表性的地震动加速度时程作为地震动输入，建筑物简化为多自由度体系，计算得到每一时刻建筑物的地震反应，从而完成抗震设计工作。
二、高层建筑结构抗震设计问题分析
1、抗震措施。在对结构的抗震设计中，除要考虑概念设计、结构抗震验算外，历次地震后人们在限制建筑高度，提高结构延性（限制结构类型和结构材料使用） 等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。当前，在抗震设计中，从概念设计，抗震验算及构造措施等三方面入手，在将抗震与消震（结构延性）结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法，直至进一步通过一些结构措施（隔震措施，消能减震措施）来减震，即减小结构上的地震作用使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。而且，强柱弱梁，强剪弱弯和强节点弱构件在提高结构延性方面的作用已得到普遍的认可。
2、高层建筑的抗震设计理念。我国《建筑抗震规范》（GB50011-2001）对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求，“三水准”即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时，结构处于弹性变形阶段，建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此，要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算，要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，结构屈服进入非弹性变形阶段，建筑物可能出现一定程度的破坏。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此，要求结构具有相当的延性能力（变形能力）不发生不可修复的脆性破坏。当遭遇第三设防烈度地震即高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震时，结构虽然破坏较重，但结构的非弹性变形离结构的倒塌尚有一段距离。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏，从而保障了人员的安全。因此，要求建筑具有足够的变形能力，其弹塑性变形不超过规定的弹塑性变形限值。三个水准烈度的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分的：多遇地震：50年超越概率 63.2%，重现期 50 年；设防烈度地震（基本地震）：50 年超越概率 10%，重现期 475年；罕遇地震：50年超越概率 2%-3%，重现期1641-2475 年，平均约为 2000 年。对建筑抗震的三个水准设防要求，是通过“两阶段”设计来实现的，其方法步骤如下：第一阶段：第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数，先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应，与风、重力荷载效应组合，并引入承载力抗震调整系数，进行构件截面设计，从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角，使其不超过抗震规范所规定的限值；同时采用相应的抗震构造措施，保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，从而自动满足第二水准的变形要求。第二阶段：采用与第三水准相对应的地震动参数，计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施，从而满足第三水准的防倒塌要求。
3、高层建筑结构的抗震设计方法。我国的《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定：高度不超过40m，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法；除 1 款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱方法；特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
三、结语
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随着地震学、地理学不断发展以及建筑结构设计水平的不断提升，我国高层建筑抗震结构设计越来越为建筑单位所重视。如何因时因地完成高水平的抗震结构设计从而有效提高高层建筑抗震能力已经成为当前建筑领域相关设计人员工作的重心。在本文中，笔者将根据自己的理论知识及实践经验就高层建筑抗震结构设计的相关问题进行探讨。
1.高层建筑抗震结构设计时需注意的相关问题
在高层建筑抗震结构设计时，设计部门以及设计人员不能毫无目的盲目地进行设计，必须对抗震结构设计时需注意的相关问题进行具体分析及研究，在研究与分析的基础上再进行抗震结构设计，现笔者就这些问题进行具体阐述：
1.1高层建筑抗震结构设计时对建筑场地的选择问题
设计人员在进行高层建筑抗震结构设计时，必须审慎选择建筑场地，以对高层建筑抗震有益的场地为佳，尤其是地基密实度较高的地段[1]。一旦对建筑场地选择有误，当地震灾害出现时，有很大可能会对高层建筑结构产生破坏。这是因为地震发生时往往会导致地表发生错动，地表上的建筑则会受到不同程度的损坏，诸多建筑中高层建筑可能受损情况最为严重。因此，在高层建筑抗震结构设计时对于不利抗震的场地应该首先予以排除，例如土地较为松软的场地、砂土较为容易液化的场地等等。如果别无它法必须在此类场地上进行高层建筑项目施工，那么施工单位在确定该地段的地震设防类别以后应该对该地段地基采取一定的措施，从而增强其刚度，最终增强高层建筑结构整体抗震能力。
1.2高层建筑抗震结构设计时对建筑材料的选择问题
建筑单位在进行高层建筑抗震结构设计时，必须对影响建筑抗震能力的材料进行选择。由于建筑材料的优劣在相当程度上影响着高层建筑在面对地震灾害时的稳固性的高低，因此做好建筑材料的优选工作十分重要。就实质而言，高层建筑结构抗震设计将诸多的构件进行最优化整合，并适度地调整，从而增强整个高层建筑实体抵御地震灾害的能力。在诸多建材选择中，钢筋的选择是一个需要注意的问题，在实践中，最好选择那些具有比较高韧性的钢筋[2]。针对在垂直方向受力的钢筋，最好选择热轧钢筋，通常以HRB400 级与HRB335级为佳。因此，在进行材料选择时，建筑单位不仅要考虑造价控制，同时也要考虑其抗震性能，在成本与性能二者间寻找到平衡点，最终实现最少材料达到最佳抗震性能的目的。
1.3高层建筑抗震结构设计时对建筑结构体系的选择问题
建筑结构体系的选择问题也是当前高层建筑抗震结构设计过程中需要关注的一大问题。由于建筑结构方案的不同往往会导致高层建筑各方面性能的不同，从而使得高层建筑抗震效果出现差异，因此在进行建筑结构方案设计时必须审慎对待。在进行建筑结构方案设计选择时，必须坚持几个原则从而保证高层建筑整体的抗震性能，具体而言：第一，在建筑结构设计时不能出现由于个别结构受损而使整栋高层建筑抗震性能大幅度降低。个别构件损坏而使得整栋高层建筑安全性与稳固性大范围受损，这在高层建筑抗震结构设计中是不允许出现的。第二，设计人员在进行高层建筑抗震设计工作时必须保证建筑结构体系有足够的承载能力以及良好的消耗地震能量的能力，而在具体设计施工时钢筋混凝土结构体系就能较好地做到这一点。第三，在对建筑结构方案进行设计选择时要合理分配整个高层建筑结构的刚度以及强度，确保各个建筑构件刚度、强度科学合理。
1.4高层建筑抗震结构设计时建筑平面布置的规则性问题
除了上文笔者所述的诸多需要注意的问题之外，建筑平面布置的规则性问题也是高层建筑抗震结构设计时设计人员不能忽视的一个问题。在具体设计时，设计人员应该充分运用专业知识及实践经验，设计出一些规则的方案。
2．高层建筑抗震结构设计时提高抗震性能的举措
相比于普通建筑，高层建筑抗震能力高低更为大众所关注，因此设计人员在抗震结构设计时必须以具体分析研究为基础制定出高质量抗震结构方案。有鉴于此，笔者就高层建筑抗震结构设计时如何提高抗震性能提出相应建议，包括对高层建筑抗震结构方案进行总体设计、合理布局地震外力能量的传递吸收途径、确保柱墙和梁达到适当的抗震等级以及设置多重抗震防线等。
2.1 对高层建筑抗震结构方案进行总体设计
为了提高高层建筑抗震能力，设计人员在进行抗震结构整体方案选择时必须优选那些建筑主体刚度较高的方案，以此达到保障高层建筑稳定、减少建筑变形的目的。此外，设计部门或设计人员在进行总体设计时需要将非结构构件纳入抗震设计的整体布局中，分析研究其对建筑主体的影响，补强可能会出现的短柱部位。要言之，在进行抗震结构设计时必须做到对总体与部分的兼顾。
2.2 在高层建筑抗震结构设计时合理布局地震外力能量的传递吸收途径
对地震外力能量的传递吸收途径合理布局是高层建筑抗震结构设计过程中提高建筑抗震能力的一大重要举措，它将整栋建筑物支柱、墙和梁的轴线置于同一平面，形成了一套构件双向抗侧力体系。这就大大提高了梁柱和墙的承载力以及抗变形的能力，有效提高建筑物抗震能力及抗毁损能力。
2.3 在高层建筑抗震结构设计时确保柱、墙和梁达到适当的抗震等级
在进行高层建筑抗震结构设计时，设计人员需要精确计算及选择柱截面尺寸，采取相应措施适当补强施梁、柱以及墙的节点承载力，从而保障建筑钢筋砼结构能够具有良好的延展性，达到相应的抗震标准及抗震等级，从而避免在地震侵袭时受损严重。
2.4 在高层建筑抗震结构设计时设置多重抗震防线
高层建筑不同于一般建筑，它更需要设置多重抗震防线以抵抗地震侵害。由于不同高层建筑其使用功能会有所不同，因此其所要求的抗震设计也会有所差异，因此在具体设计时，设计人员可以将延性好的构件设计为抗震第一道防线，从而起到隔震、消能的作用，大大减小地震带来的破坏力，之后将其他构件设置为抗震第二道甚至第三道防线，同时可以具体情况具体对待，在适当地方设置隔震支座，最终保障高层建筑的安全。
3.结语
随着建筑业蓬勃的发展，我国设计人员在高层建筑抗震结构设计领域的水平愈加成熟，面对地震带来的巨大破坏力，设计人员在进行抗震结构设计时还需要不断创新，积极探索出更多的优良抗震方案，保障人民群众人身财产安全。
参考文献：
