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前言
随着高层建筑的迅猛发展，建筑的多功能要求，超高层建筑越来越多，许多建筑采用底部大裙房、上部多座塔楼的建筑形式。这些复杂的建筑形式的出现给其结构抗震分析以及抗震设计带来了许多新的问题。
一、超高层建筑设计基本要求
1、针对建筑物的整体稳定性、承载程度以及整体延伸性等多个方面进行综合考虑
在工程的设计中，对于结构的构建必须要符合安全的要求，还有对可能出现薄弱部分的进行建筑加强，采取必要的措施，提高建筑物整体的抗震能力，当然对于建筑物所要承受的竖向荷载来说，基本的构建不可以成为主要的耗能构件。
2、尽量的设置多层次的抗震防线
对于每一个建筑物来说，一个良好的抗震体系必须要由多个延伸性较好的分体构成，多个构件结合在一起工作，起到很好的配合作用也不会相互影响。在高层建筑中会设立很多的抗震防线，这主要是因为在一次强烈的地震过后必定会经历多次的余震，但是如果只有一道抗震防线，那必定很难保证建筑物的整体安全性和稳定性，所以必须要在建筑中设立多个抗震防线，当然对于建筑物内部中的构件之间的关系也不能忽视，对于每一个楼层来说，在使用的主要耗能构件发生屈服之后，必须要对其进行弹性检测，使其可以拥有时间较长的抗倒塌能力。
3、地震波的选择要求
对超高层建筑，必要时考虑长周期地震波对超高层结构的影响。输入地震加速度时程曲线应满足地震动三要素要求，即有效加速度峰值、频谱特性和持时要求。对超高层建筑，在波形的选择上，在符合有效加速度峰值、频谱特性和持时要求外，满足底部剪力及高阶振型的影响，如条件许可，地震波的选取，尚应考虑地震的震源机制。
二、超高层结构反应谱分析要点
反应谱理论是现阶段建筑抗震分析的基本理论。对于设计人员，反应谱分析主要是地震动参数的选取和结构基本信息的输入。反应谱分析的关键是对计算结果进行分析，判断计算结果是否合理。
1、两个不同力学模型的三维计算软件
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，(简称抗震规范)3．6．6条规定：复杂结构多遇地震下应采用不少于两个的不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力和位移计算：《高层混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)(简称高层规程)亦有相关规定。目前国内常用的计算软件如SATWE、PMSAP、ETABS、MIDAS均属于“不同力学模型的三维空间分析软件”，小震下的弹性反应谱分析可任选其中两个程序进行计算。
2、关于超长周期反应谱
超限高层建筑大多为高柔结构，周期较长，有些甚至超过6．0s。例如天津津塔项目，主楼总高度330m，结构第1周期达到7．60s。抗震规范5．1．4条规定，周期大于6．0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究。
3、层间位移角限值
超高层钢结构的层问位移角限值按照抗震规范要求取1／300。超高层混凝土结构层问侧移角限值在高层规程中规定：高度等于或大于250m的高层建筑，其层间位移角部不宜大于1／500；高度在150~250m之间的高层建筑，层间位移角限值可采用“表4．6．3数值”与1／500线性插值取用。要注意高层混凝土规程第4．6．3条小注：“楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响”。
4、剪重比调整
抗震规范5．2．5条和高层规程3．3．13条提出了“最小地震剪力系数”要求。由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3．5s的结构，计算得到的水平地震作用下的底部总剪力太小。换言之，就是结构 ‘柔”，受到的地震力太小，从偏于安全的角度考虑，人为地提高地震剪力以保证结构设计的安全性。最小剪力系数取值在3．5s开始减小，至5s后不再下降。考虑大于5s的结构多为超高超限的高柔结构，适当提高地震下的抗侧移刚度和承载力是合理的。
5、层刚度比和层抗剪承载力的控制
抗震规范、高层规程均有“楼层刚度不宜小于相邻上层70％ 或其上三层侧向刚度平均值的80％”的规定。《高层民用钢结构技术规程》(GJG99―98)(高钢规)3．3．1条规定，楼层刚度不小于相邻上层的70％，且连续三层总的刚度降低不超过50％。抗震规范规定结构楼层抗剪承载力不小于相邻上层的80％，高层规程规定A级高度层抗剪承载力不小于其上一层的80％、B级高度抗剪承载力不小于上层的75％。高钢规规定任一楼层抗侧力构件的总受剪承载力不小于其相邻上层的80％。
三、实例分析
1、工程概况
项目位于昆明市高新区前所村“城中村” 改造（联邦国际）项目A2、A3号地块。总用地面积140312m2。土地用途为商业、住宅用地，其中商业占10%，住宅占90%。裙房面积为1.4 万m2，办公楼面积约为12.6万m2，上部塔楼包括： 1、2、3、5栋住宅楼36 层，标准层层高3.6m，建筑总高度129.6m。本次针对较高的1、2、3、5栋住宅楼进行结构布置，计算并探讨各种布置方案的性能。下部裙房包括：五层商业面积1.4 万m2，首层层高5.2m，其余商业层高4.5m。设置两层地下室，根据地质报告拟采用桩基础。
2、计算软件
本工程设计计算所采用的计算程序：PMCAD、SATWE。
3 结构布置
根据建筑平面功能采用三种布置方案对比，建筑平面详见图1。
图1
为解决高烈度区多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用较大，针对矩形平面的短边分别采取加强措施如下：
（1）方案一：采取建筑物两侧全高设置支撑体系与型钢混凝土框架梁柱形成抗侧力体系与混凝土核心筒共同抵抗地震作用，详见图2。
（2）方案二：结合建筑功能在两侧布置开洞联肢剪力墙抗侧力构件与混凝土核心筒共同抵抗地震作用，详见图3。
（3）方案三：在21 层设置加强层，通过布置刚度较大的水平伸臂桁架和周边环带斜腹杆桁架，利用框架柱的轴力形成反向弯矩，减少内筒的倾覆力矩，进而减小结构在水平地震作用下的位移。详见图4。
4、结构小震作用下及风荷载作用下弹性计算分析如下表
5、结论分析
（1）风荷载作用下建筑结构均能满足规范要求的层间位移角。
（2）抗震设防烈度8 度（0.2g）区，一般地震作用下位移角较大，分别对比方案一（全高支撑方案）、方案二（两层剪力墙方案）、方案三（伸臂加强层方案）在小震作用下，方案一与方案二能满足规范对位移角要求，方案三不满足。
（3）本次计算结果对比表明，在高烈度去小震作用下，伸臂加强层方案提给抗侧刚度有限，且引起楼层受剪承载力严重突变，造成结构竖向产生薄弱层，对抗震十分不利。方案一和方案二在小震作用下弹性计算和多遇地震下弹性时程分析法进行补充计算，均表现出较好的抵抗水平力性能。方案一要求全楼设置钢构件侧向支撑，在造价成本上比较大，且仍然存在楼层受剪承载力突变，产生竖向薄弱层。
（4）方案二结合建筑方案，在弱侧适当布置剪力墙方案能较好的满足结构性能要求，且由于采用常规施工做法，从经济角度和方便施工角度考虑均为合适方案。
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一、对超限高层建筑工程抗震设计的基本要求
（一）在进行超限高层建筑工程的设计过程中，要严格的对建筑物本身的稳定性能、承载能力、整体延性等多个方面进行综合性研究和考虑。在工程的设计过程中，对于其结构的构建要严格的符合安全的具体要求，还要对可能出现的问题进行防治和加强，采取必要的措施进行加固，大力提高超限高层建筑本身的抗震能力。
（二）在进行建筑物的设计过程中，要采取措施尽量来设计出多层次的抗震防线。在我国超高层建筑物中，每一个建筑物如果具有良好的抗震体系，就必须有多个比较良好的延伸性分体构成，这些构建要结合在一起，能在起到整体的配合作用下也不会影响它们之间的相互作用。在进行超限高层建筑物设计中，会设计更多地抗震防线，这主要是由于在一起比较强烈的地震之后，一定会有更多地余震出现，如果只有一道抗震防线，那么建筑物的安全性和稳定性就会受到很大的冲击，很难保障建筑物和人民生命财产的安全。所以，扎起进行超限高层建筑物设计的过程中，要尽量的多设计一些抗震防线，保证其主要的耗能构建具有非常高的延伸性和刚柔性。这样，不仅能有效地保证超限超高层建筑物的结构不遭到破坏或者影响，而且还能对地震能量的有效减缓有很大的帮助作用，大大的提升超限高层建筑的整体性能。在这个过程中，也不能对超限高层建筑物内部的构件爱你之间的有效联系不能忽视，对于每一栋楼、一层楼来说，在对使用的耗能构件出现屈服后，要严格的对其进行弹性监测，能大大的提高其长久的使用能力和抗震能力。
（三）对于超限高层建筑物中的薄弱环节要密切的进行重视和控制，采取必要的措施来提高建筑物本身的整体抗震性，如果发生地震，超限高层建筑的主要构件可以很大的程度上承受较大的冲击力，这就需要大力的对超限高层建筑物的薄弱环节进行严格的检查、观察和研究工作，要严格的采取有效地措施对其进行加固，对所处于的承载力和弹性力的均衡点等进行严格的处理和控制，保证在地震发生的情况下能及时的发现问题，进行及时的处理。
二、超限高层建筑抗震设计的处理方式
在我国很多的超限高层建筑中，针对其整体的安全性和稳定性，要根据具体的实际情况采取必要的措施进行加固措施，防止在地震发生时出现不必要的隐患，对人民生命财产安全造成不必要的损害，这样能大大的保证超限高层建筑在遭受到地震冲击时更好地发挥其稳定性和安全性。
（一）构件的具体加强措施。一是要尽量的增加建筑物底部的剪力墙厚度；二是在底部大量的增加一些钢筋混凝土柱或者加大其的配箍特征值；三是对于连接梁之间的配筋来说，需要采取交叉暗掌的形式进行搭建；四是对于框架支柱的轴压比要进行比较严格的控制；五对于节点或者锚固的有效加强可以采取构造的措施来加以实现。
（二）梁式转换层的主要结构。一是要将梁的转换层向上加伸到两层，二是对于剪力墙的配筋强度要合理的进行提升；三是对于框支柱的压轴比要采取有效措施进行控制，使用钢筋混凝土梁柱；四是在进行配筋的使用时，在进行转换层的使用上可以利用双向或者双层配筋；五是对于建筑物的整体结构要进行严格的调整，满足在其设计上的刚度要求；六是要合理的对混凝土的梁结构的节点和配筋进行合理的设置。
（三）对于竖向湖或者结构进行平面布置过程中，要严格避免扭转所带来的严重影响，还要大力的保证侧向的刚度能在比较均匀的水平层次上发生变化。对于构件的整体布置，要严格的通过充分的分析、研究和计算，反复的、多层次的进行调整，最大的得到一个最佳的、最合理的位置，这样可有效地保证在地震发生情况下不会出现偏移现象。
三、超限高层建筑设计中应注意的问题
（一）强柱弱梁。今年来，我国的地震灾害频繁发生，所以在超限高层建筑框架的结构设计中，应该加强对房梁的设计，让梁端形成塑形铰，节点处于弹性状态，柱端处于非弹性状态。柱强梁弱是相对于梁端截面的相对弯曲能力而言的，一般来说柱端截面的抗弯曲能力越大其增强的幅度越大，是在出现地震的情况下，决定柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动的能力，保证柱能在意外发生时不造成破坏。梁端纵筋超配程度的大小是由柱强于梁的幅度大小决定的，在梁和柱端塑性铰的形成过程中，塑性内力分布和其动力特征都有一定的变化。在建筑条件允许的条件下，尽量将柱的截面尺寸扩大，使柱和梁的线刚度比值大于1，控制柱的轴压，增加延续性。在对截面进行承载力运算时，应该将柱的设计按照梁弱柱强的原则进行放大，将柱的配筋构造进行强化。梁端的纵向受拉钢筋不得过高，避免在地震中不能形成塑性铰，或者将塑性铰转移。在设计中注意节点的构造，把塑性铰向梁跨内移动。
（二）强剪弱弯。在建筑框架结构中采用强剪弱弯的设计，可以保证构件的延性，在建筑中有可能出现脆性破坏，就要求在建筑中加大各构件的抗弯曲能力和抗剪承载力，这能够有效的应对地震对建筑框架的破坏，一旦遇到地震等突况能够保证不出现脆性剪切失效的状况。对于建筑框架结构中应该加强对抗剪验算和构造的设计，使结构框架能够符合相关规范的要求。
（三）构造措施。1.在建筑框架结构中，要注意对大跨度的柱网进行框架设计，在楼梯间处的框架柱和平台梁相连接，楼梯间的柱可能为短柱，这就应该对柱箍筋进行全长加密的措施，有些工程设计中没有对此设计引起重视，往往忽略了其重要性；2.对框架的外立面进行设计的过程中，如果外立面为带形窗时，由于设置连续的窗过梁，这就说明外框架柱可能为短柱，应该对其构造采取一定的措施；3.在结构框架的设计中，有可能会出现框架结构长度超过一定的规范限值，某些建筑不需要留缝，为了减少裂缝，应该采用混凝土对裂缝进行浇注。在后浇带的设置中，应该采用细密的双向配筋，其构造间距应该小于150，对后浇带进行适当的加强。
四、结语
随着超限高层建筑的高度在逐渐的提高，难度在逐渐的增大，这样就对其的结构提出了更多地复杂性和更多地技术难题，抗震设计关系着超限高层建筑物本身的稳定性和安全性，想要真正的保证超限高建筑的安全使用能力，就要进一步加大对其抗震设计提出更多地措施，加大对其的重视力度。所以说，在进行超限高层建筑建设的过程中，要做好抗震设计，真正的反映出我国综合国力的提高。相信在未来我国建筑业的发展过程中，超限高层建筑的发展方向一定出朝着安全、环保和经济的发展方向前进。
参考文献：
[1] 黄志华， 吕西林. 上海市超限高层建筑工程的若干问题研究[J]. 结构工程师，2007，23（05）：1-18.
[2]吕西林.高层建筑设计与分析中的力学问题[A].走向21 世纪的中国力学[C]，北京：清华大学出版社，1996：155-163.
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在高层建筑设计的过程中，抗震设计一直是一个非常重要的环节，其设计的水平直接影响到了建筑工程自身的安全性，当前随着相关技术的发展，平面规则性超限技术在不断的发展和应用，这种技术的应用使得高层建筑抗震的质量和水平得到了非常显著的提升，所以对其进行全面的研究也有着十分积极的现实意义。
2 基于性能的结构抗震设计基本原理
基于性能的抗震设计在当前的建筑抗震设计当中发挥着十分重要的作用，同时其在很多国家都得到了非常广泛的应用，它是一种相对比较先进的设计思想，这种设计方法是上个世纪末由美国的专家学者提出的，但是这个概念本身并不是一个创新，在20世纪70年代的时候，波兰的学者就提出了和这种概念十分类似的观点，在很多地区和国家发生了地震之后，当地建筑物的损伤现象并不是十分的严重，这样也在很大程度上保证了人们的生命和财产安全，但是在经济方面却造成了非常严重的损失，所以为了可以更好的对这种现象予以控制，在实际的工作中，很多学者也逐渐的意识到建筑结构抗震性能设计的重要性和必要性，在研究的过程中所树立的目标就是借助抗震设计使得整个建筑结构的安全性和稳定性都得到较好的保证，对建筑物自身的破坏程度也要进行有效的控制，将生命和财产损失控制在一个相对较为合理的水平，只有通过结构自身的抗震设计，才能更好的保证以上目标的顺利实现。
目前，很多国内外的专家和学者对于基于性能的抗震设计工作的关注程度越来越高，在实际的工作中也对其进行了非常积极的研究，取得了非常好的成果，对于这种设计方法的研究不断的加深，但是在对其定义进行描述的过程中，很多学者都有自己的看法，因此还没有形成统一的定义，虽然他们之间存在着一定的差异，但是这些描述当中的基本思想是相同的，在设计的过程中必须要考虑到建筑结构在使用期限之内，如果遇到了不同程度的地震作用的时候，其要按照事先设定好的抗震标准、结构发生的变化和损坏程度对其进行设计，这样就使其在安全性、可靠性和经济性上能够达到一种相对较为平衡的状态。在开展性能设计的过程中，业主可以根据其实际的经济状况提出一个比较科学合理的性能指标，同时设计人员也可以按照工程的实际情况对其进行设定处理，这样也就给设计人员对各个因素全面深入的分析提供了非常好的条件，此外在这一过程中也要针对不同形式的建筑采取不同的措施，制定一个更加贴合实际的目标。综上所述，基于性能的抗震方法在我国的高层建筑抗震设计工作中还是存在着非常强的科学性和合理性的。
3 钢筋混凝土结构基于性能的抗震设计方法
3.1 基于性能抗震设计的基本步骤
基于性能的抗震设计在实际实行的过程中，必须要按照工程实际的情况对其进行处理，比如设防烈度、建筑的高度和建筑立面的形式等等。此外在这一过程中还要充分的考虑到业主对建筑抗震性能的实际需要，以及自身的经济水平，之后才能设定一个相对比较科学合理的目标，并按照其设计的基本步骤逐步操作。基于性能抗震设计的基本步骤流程图如图1所示。
3.2 超限高层结构抗震性能目标的设定和选用
建筑物的抗震性能目标通常就是指在设定了地震作用等级的条件下，结构自身的预期性能水平。不同标准下抗震性能目标和性能水准示意图如图2所示。
实际工程中的超限高层建筑可根据具体建筑的场地条件、设防烈度、建筑高度及建筑不规则及建筑超限程度，综合业主对建筑的建造成本、建筑重要性及震后损失、修复等方面的考虑，参考图2选择合适该超限工程的性能目标。
需要注意的是：建筑的超限程度对结构的延性变形能力会产生直接的影响，而结构的延性变形能力与其承载力要求成反比关系，即：结构及构件的承载力较高，对其延性变形能力要求则较低；结构及构件的承载力较低，对其延性变形能力的要求则较高。超限高层建筑结构抗震设计应根据建筑高度的超高情况及结构不规则程度，在考虑提高结构承载力和延性变形能力时，应注意两者的协调从而选择既合理又能保证结构安全抗震性能手段。
4 建立在我国设计规范上的基于性能设计方法
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》3.11条规定，结构抗震性能设计有两项主要工作：首先，对结构工程进行分析判别，确定其采用抗震性能设计方法的必要性。结构分析与判别主要包括对建筑方案的高度、结构类型、结构规则性、场地条件及抗震设防标准等方面进行分析，并以此作为抗震性能目标选用的主要依据。其次，综合考虑建筑物的设防烈度、场地条件、重要性、造价、震后损坏和修复难易程度等各项因素，作为选定合适的抗震性能目标的主要依据。对结构进行抗震性能设计时，对抗震性能目标的选用需十分谨慎，同时应作深入的分析论证。由于地震地面运动难以预测，对结构在强烈地震作用下的非线性分析计算的模型及参数选用等方面也存在经验因素，实际工程也缺少实际震害的验证，因此对结构抗震性能作出准确判断难度很大，对超高层建筑由于其自振周期较长及结构自身的复杂性和不规则性，对其抗震性能作出准确判断就更困难了。因此在性能目标选用时，考虑到地震作用的不确定性，性能目标选择时适宜偏于安全、保守。
结束语
基于性能的抗震设计是一个相对比较新颖的设计思想，当前，对这种方法的研究在不断的深入，而且很多研究已经有了非常好的成果，但是要想在工程中应用这些研究成果，还需要一定的时间，必须要保证这种技术处于非常成熟的状态之后，才能对其予以应用。
参考文献
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1 工程概况
1.1 项目概况
本工程总建筑面积约为21.5万m2，建筑高度为217.20m。本项目塔楼标准层平面布置呈半椭圆形，顶部从屋面东侧悬挑出直升机救援平台，塔楼东侧有180m高的外凸玻璃中庭，从救援平台顺势倾斜而下，和底部裙楼玻璃天窗相接。本工程建成后将成为当地地标之一。
2 塔楼结构设计特点及抗震性能目标
2.1 设计特点
该塔楼结构主要设计特点有：高度超B级高度30%；平面布置不规则；东侧靠外凸幕墙部分楼板开口且各层不规则；二层受入口大堂通高布置影响，有效楼板宽度小于50%；局部钢桁架托柱转换等。同时，为增加外框架刚度，在塔楼东侧两个疏散楼梯边部通高设中心钢支撑。
2.2 抗震性能目标
结构构件抗震性能目标见表1。
表1 结构构件抗震性能目标
3 幕墙结构
幕墙结构以塔楼结构作为其支撑体系，根据塔楼结构特点，将幕墙结构分为顶部区块02和顶部区块03、底部区块01两部分。
顶部中庭部位幕墙包含顶部区块02和顶部区块03，采用钢板梁（钢板厚40mm）和竖向悬吊方钢管（120×200×12×12）体系，各区块幕墙的重力荷载由悬挂在主体结构避难层（42层和27层）的转换桁架上的方钢管承担，水平风荷载和地震荷载由铰接于塔楼中庭两侧钢管混凝土柱的水平钢板梁传递给主体结构。
底部区块01中庭结构采用了拉索式门式刚架和箱形次梁体系，幕墙的重力荷载由悬挂在12层的受拉杆件、拉索式门式刚架和箱形次梁共同承担，水平风荷载和地震荷载由拉索式门式刚架、连接于塔楼墙体的水平次梁共同承担。拉索式门式刚架南侧由主入口的空间桁架提供竖向和水平支撑，北侧连接在四层的裙楼结构上。
4 结构计算分析
4.1 塔楼结构
（1）结构整体计算指标
分别采用SATWE，ETABS软件对塔楼结构进行计算，分析时提取幕墙荷载，然后作用于塔楼以近似考虑幕墙结构对塔楼的影响。分析时考虑双向地震作用的扭转耦联效应，并考虑偶然偏心影响。结构阻尼比取0.04，水平地震影响系数最大值αmax取0.162（安评报告最大地面运动峰值加速度为0.072g×2.25=0.162g），特征周期Tg=0.35s，抗震等级为特一级（钢框架梁为一级）。小震作用下结构主要计算结果见表2。
表2 小震作用下结构主要计算结果
由表2可以看出，两种软件计算结果相近，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比小于0.85；小震作用下最大层间位移角小于高规限值1/637；剪力墙轴压比控制在0.4以内；X向剪重比基本满足规范要求，Y向剪重比不满足规范剪重比要求的楼层数小于总楼层数的15%；框架部分分配的楼层地震剪力标准值最大值大于结构基底剪力标准值的10%，因此按高规第9.1.11条第3款对框架部分进行剪力调整；楼层位移比在裙楼以上各层均小于1.2，仅在裙楼个别楼层大于1.2，但小于1.4；结构26层（27层避难层下层）为薄弱层，对其地震作用下的剪力标准值乘以1.25的放大系数；结构刚重比大于1.4和2.7，满足稳定性要求，计算时可不考虑重力二阶效应。结构顶点风振加速度小于0.25m/s2，满足舒适度要求。
（2） 中震不屈服、中震弹性承载力验算
剪力墙、钢框架梁按中震不屈服设计。水平地震影响系数最大值αmax取0.45，荷载分项系数和构件承载力抗震调整系数改为1，材料强度采用标准值，将与抗震等级相关的调整系数均改为1。采用SATWE，ETABS软件对结构进行分析设计。计算结果表明剪力墙的剪压比不大于0.20，钢框架梁应力比不大于0.95。
钢管混凝土框架柱、伸臂桁架、转换桁架按中震弹性设计。水平地震影响系数最大值αmax取0.45，与抗震等级相关的调整系数均改为1。计算结果表明伸臂桁架各构件应力比不大于1.0，钢管混凝土柱应力比不大于0.9。
4.2 幕墙结构
（1）整体分析
为确保幕墙结构计算的可靠性，对幕墙结构进行了独立分析设计，计算采用SAP2000（V14），其中玻璃幕墙自重取1.5kN/m2，活荷载取0.5kN/m2，风荷载、地震作用按照《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102―2003）相关规定取值，并参考风洞试验报告相关结果。此时，顶部区块02、顶部区块03的水平钢板梁与塔楼相接处近似按不动铰支座考虑，但42，27，12层的转换桁架按实际情况考虑。幕墙底部区块01与北侧裙楼的连接，竖向按不动铰支座考虑，水平向用线弹簧模拟实际楼层刚度；与南侧裙楼连接时，裙楼竖向、水平向按等效刚度折算的深梁模拟。
（2） 水平钢板梁屈曲分析
对顶部区块02、顶部区块03的水平钢板梁进行单榀屈曲分析，钢板梁用壳单元模拟，钢板梁两端用铰支座模拟，竖向吊杆用弹簧单元模拟，弹簧刚度按竖向钢管受拉轴向刚度计算。为确保收敛性，在竖向吊杆与钢板梁交接处设置刚域以减小应力集中。侧向风荷载、地震作用按楼层高度折算为线荷载，作用于钢板梁侧面，钢板梁计算模型及屈曲分析可以看出，风荷载、地震作用下屈曲因子均大于29，满足结构稳定要求。
6 结语
综上所述，由于中庭幕墙结构依附在塔楼结构上，所以在进行塔楼设计时只需要考虑幕墙结构的附加荷载。我们在设计幕墙结构时，不仅要达到幕墙自身承载力的要求，也要考虑到其与塔楼交接部位位移协调产生的次应力影响。这种设计方法有着减小幕墙结构构件尺寸同时令建筑效果更好的优点。
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为了提高超高层建筑的抗震性，其足够的结构侧向刚度必不可少。足够的结构侧向刚度不仅可以保障建筑物的安全性、抗震性，还可在一定程度上有效抵抗建筑结构构件的不利受力情况及极限承载力下的安全稳定性。设计超高层建筑的结构抗震侧向刚度，应重点从其结构体系和刚度需求进行。
2.1结构设计。结构初步设计根据建筑高度和抗震烈度确定高度级别和防火级别。超高层结构设计首先满足规范要求的高宽比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭转不规则发生：在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，扭转位移比不大于1.4；最大层间位移角不大于规范限值的0.4倍时，扭转位移比不大于1.6；混凝土结构扭转周期比不大于0.9，混合结构及复杂结构扭转周期比大于0.85。最后设计过程中严格控制偏心、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、承载力突变、刚度突变等现象。满足结构设计规范的同时，还应考虑建筑师的设计意图和功能需求，同时满足设备专业设计要求。结构平面的规整程度直接影响着抗震设计的强弱，尽量采用筒体结构，以使得承受倾覆弯矩的结构构件呈现为轴压状态，且其中的竖向构件应最大程度的安置在建筑结构的外侧。各竖向构件和连接构件的受力合理、传力明确，降低剪力滞后效应，杜绝抗震薄弱层产生。
2.2结构侧向刚度控制。超高层建筑的抗震性能设计主要与结构侧向刚度的最大层间位移角和最小剪力限制相关。对于层间位移角限值，其是衡量建筑抗震性的刚度指标之一，地震作用应使得建筑主体结构具有基本的弹性，保证结构的竖向和水平构件的开裂不会过大。同时，因超高层建筑的底部楼层、伸臂加强层等特殊区域的弯曲变形难以起主导作用，所以应采取剪切层间位移或有害层间位移对其变形进行详细的分析与判断。对于最小地震剪力，其最重要的两个影响因素是建筑结构的刚度和质量，当超高层建筑难以达到最小地震剪力要求时，设计人员应该结合具体情况适度的增加设计内力，提高其抗震能力和稳定性，然而，当不能满足最小地震剪力时，还需通过重新设计或调整建筑结构的具体布置或提高刚度来提高建筑物在地震作用下的安全性，而非单纯增高地震力的调整系数。
3超高层建筑的性能化抗震设计
超高层建筑的抗震性能设计，国内主要根据“三个水准，两个阶段”，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。超高层建筑来说，其建筑工程复杂、高度极高、面积大、成本高，一旦受到地震损害，其损失程度会更高，因此，必须充分考虑各方理论、实际情况和专家意见，兼顾经济、安全原则，定量化的展开超高层建筑的性能化抗震设计。同时，相关文件虽针对超高层建筑结构的性能化设计制定了较具体且系统的指导理念，涉及宏观与微观两个层面。但是，由于结构构件会受到损坏，且损坏与整体形变情况的分析计算都需进行专业的弹塑性静力或动力时程计算，而目前我国尚未形成相关的定量化的评价体系，因此，设计人员应在积极参考ATC-40和FEMA273/274等规范。此外，对于弯曲变形为主导的建筑结构，在大震作用后应尤其注重构件承载力的复核。
4超高层建筑多道设防抗震设计
除了上述注意事项外，针对超高层建筑进行抗震性设计时，还因注重设计多道的抗震防线。多道抗震防线是指一个由一些相对独立的自成抗侧力体系的部分共同组成的抗震结构系统，各部分相互协同、相互配合，一同工作。当遭遇地震时，若第一道防线的抗侧移构件受到损害，其后的第二道和第三道防线的抗侧力构件即会进行内力的重新调整和分布，以抵御余震，保护建筑物。目前，我国超高层建筑主要依靠内筒和外框的协同工作来达到提供抗侧刚度的目的，包含两种受力状态：首先，建筑的内外结构通过楼板和伸臂析架来协调作用，进而使得外部结构承受了较多的倾覆弯矩和较少的剪力，而内筒则承受了较大的剪力和一些倾覆弯矩，广州东塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉网格筒或巨型支撑框架为代表的建筑外部结构，其十分强大，依靠楼板的面内刚度，外部结构即可同时承受较大的倾覆弯矩和剪力，如广州西塔。
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广州琶洲香格里拉酒店项目位于广州市海珠区，广州国际会议展览中心东侧，在建的黄洲大桥西侧，北临珠江，南靠新港东路，长约240米，宽约200米。整个项目包括一座37层的酒店（塔楼高32层，裙楼5层）和宴会大厅，以及2层地下车库。
2抗震设防标准
（1）抗震设防烈度：7度。
（2）本工程属丙类建筑，按本地区设防烈度采取抗震措施。
3基本数据
（1）场地类别：Ⅱ类。
（2）土层等效剪切波速为168.4m/s-173.8m/s,场地覆盖层厚度约13.5m-17.4m，砂土液化等级综合评定为严重，属于抗震不利地段。
（3）持力层名称：微风化岩层，埋深约10.90m-23.70m，地基承载力特征值fak=4500KPa，岩石天然湿度下单轴抗压强度的标准值fr=13.5Mpa。
（4）桩型为冲孔/钻孔灌注桩，桩端埋深约15-20m。
4建筑结构布置和选型
（1）主楼高度（±0.00以上）140.7m，地面以上结构层为38层，其中出屋面一层，高度为4.7m。
（2）裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上结构层为4层。
（3）塔楼主体部分、裙楼和宴会厅之间设两道110mm宽抗震缝分开。建筑物总高度为136.0m，总平面尺寸为195m×122m。其中塔楼部分（转换层以上）平面尺寸为72米×18米，长宽比L/B＝4<［6］，高宽比H/B＝6.0<［7］；裙楼部分平面尺寸110m×45m，长宽比L/B=2.4，高宽比H/B=0.5；宴会大厅平面尺寸65m×53m，长宽比L/B＝1.2，高宽比H/B=0.3。
（4）塔楼质心有微小的向上偏心（以底端为原点）。
（5）结构形式简单、平面形状规则、布置均匀；结构层第5层为转换层，竖向构件布置不连续。
（6）本工程为现浇钢筋混凝土结构，楼盖整体性好。
（7）结构类型：框架—剪力墙结构，属于复杂类型。
（8）抗震等级：本工程塔楼的框架和核心筒为一级抗震。由于地下室顶板作为上部结构的嵌固部位，地下一层的抗震等级与上部结构相同。其余部分裙楼及其地下一层与主楼相连，一级抗震。
（9）结构概况：
整个大楼的设计采用框架—剪力墙结构形式，分为两级结构，转换层以下布置了21根巨型框支柱，剪力墙及承重柱均落地直至基础，由剪力墙、的框架柱和框架梁形成第一级结构，承受水平力和竖向荷载，而楼面及次梁作为第二级结构，只承受竖向荷载并传递到第一级结构上。5结构分析主要结果
（1）计算软件：PKPM系列结构分析软件SATWE模块（2002规范版本）中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制。
（2）楼层自由度为3（刚性楼板）。
（3）周期调整系数：0.8。
（4）主楼结构总重：2291152.81KN（SATWE）。
（5）基底地震总剪力：32581KN（X向）36421KN（Y向）（SATWE）。
（6）扭转位移比：1.3。
（7）转换层的上下刚度比：0.6027。
（8）最大轴压比：n=0.85。
（9）最大层位移角为1/941，在17层（SATWE）。
（10）时程分析采用人工模拟的加速度时程曲线，选用了两组实测波和一组场地人工波进行弹性动力时程分析。弹性阶段的时程分析，构件内力，侧向位移小于采用振型分解反应谱法的构件内力和侧向位移。
6计算结果小结（与规范要求对比）：
（1）在风荷载及地震作用下各构件的强度和变形均满足有关规范的要求。
（2）墙、柱的轴压比均符合《建筑抗震设计规范》和《高规》的要求，转换层以上柱子轴压比小于［0.85］，框支柱轴压比小于［0.6］。
（3）按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比Δμ/h=1/941满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第4.6.3条要求的1/800。
（4）塔楼满足（JGJ3-2002）关于复杂高层建筑结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比最大值为0.729，不大于0.85的规定。
（5）塔楼满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于复杂高层建筑各楼层的最大层间位移不应大于该楼层两端层间位移平均值的1.4倍的规定。
（6）除转换层外，塔楼各层均满足（GB50011-2001）第3.4.2条关于各楼层的侧向刚度不小于相邻上一层的70%，并不小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%的规定。
（7）塔楼满足（JGJ3-2002）第E.0.2条关于转换层上部结构与下部结构的等效侧向刚度不应大于1.3的规定。
（8）除转换层外，塔楼各层均满足（JGJ3-2002）第4.4.3条关于楼层层间受剪承载力不宜小于相邻上一层的80%的规定。
（9）塔楼满足（JGJ3-2002）第5.4.4条关于结构稳定性的规定。
（10）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.13条关于各楼层对应于地震作用标准值的楼层水平地震剪力系数不小于表3.3.13的规定。
（11）塔楼满足（JGJ3-2002）第3.3.5条关于按时程曲线计算所得的结构底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的规定。
（12）结构薄弱层弹塑性层间位移符合《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）第5.5.5条关于弹塑性层间位移角（1/164）小于1/100的规定。
7其它需要说明的问题
本工程在三种超限条件（高度、高宽比、体型规则性）中，高度超限13.3%，高宽比满足规范及规程的有关要求，结构平面形状规则，竖向不规则。
主要超限抗震措施包括：
（1）为避免大楼整体结构之间形状的不规则，引起不利于抗震的情况，在主楼和裙楼之间设置110mm宽抗震缝两道，缝的两侧设置双柱，地下室、基础不用设缝。
（2）转换层位于第5层，框架柱和剪力墙的抗震等级根据《高规》表4.8.2和表4.8.3规定提高一级，为特一级。
（3）首层、设备夹层、避难层、屋面层楼板加强,板厚为180mm，中央核心筒板厚加强为150mm,配筋相应加强，设双向双层钢筋网。
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1引文
当今社会，城市在发展，高层建筑也成为衡量城市发展的主要指标。在高层建筑上，建筑物的高度不断增加，设计结构也越来越有要求，尤其是针对超限高层建筑上，也提到了抗震设计的必要性。对于超限高层建筑来说，确保抗震设计的完成是直接关系到建筑物的稳定性，也影响到人民群众的直接利益，更影响到社会主义市场经济发展的最终成果。所以，加强超限高层建筑工程的抗震设计是很重要的，这对于提高国家的综合实力来说有重要的战略含义。
2分析超限高层建筑工程抗震设计的必要性
21世纪之后，中国的经济在不断的发展和改革中走上了高速发展之路，也与国际市场融为一体，当今世界有一些国家与我国开始了商务交流。在当前的全球经济一体化的形势下，我国的经济发展也有了超快的进步。不少行业也拿出很多资金用来完善基础建设，不少的大型高层建筑结构不断出现，这些建筑形状千变万化，这里面也包括不少超限高层建筑，它的出现更好的实现人们对空间的充分利用【1】。不过对于这些形状奇特的超限高层建筑工程来说，它们在结构方面也超出了我国在建筑工程上的有关规定和要求，这直接影响到建筑工程结构的抗震需求。当前在超限高层建筑的设防要求上是有规定的，这也是为了高层建筑的抗震设计得到更好的保障。不过由于我国城市化进程加快，不少城市开始崛起，很多经济发达的城市容纳愈来愈多的人口和社会资源。再加上近年来我国发生了多起地震，比如汶川地震、玉树地震都带来了一定的人员伤亡，影响了经济发展，而且地震对建筑的破坏程度也是非常大的，地震的出现对建筑物及市民的生命造成很大的威胁，也给我们带来惨痛的教训。所以，要重视经济发展中出现的问题，针对当前超限高层建筑工程抗震设计出现的缺陷，要意识到抗震设计在超限高层建筑工程设计及施工当中的必要性，才能够更好的加强超限高层建筑结构抗震设计的措施分析，推动社会发展与进步。
3超限高层建筑的特点
超限高层建筑工程是指在高度和结构上超过了国家规定的适用高度及规定范围，它的建筑造成奇特不规范。当今社会城市发展越来越快，出现的超限高层建筑工程量也越大，很多高层建筑的外形较复杂、奇特，目前在我国不少地区也出现了一些标志性高层建筑，比如深圳地王大厦（81层，325m）、上海金茂大厦（91层，420m）、广州中信大厦（80层，320m）等等。超限高层建筑结构主要分析点在平面、竖向不规则、抗风及高位转换等问题【2】。
4 抗震设计的基本构思和分析总结
目前，各国在抗震设计上，都符合“小震不坏、中震可修、大震不倒”的要求，这个要求也被称为当前解决地震作用下建筑高度不确定的最好方法，在现实生活中，这种设计要求也得到了社会的认同。像在西方国家，也有不少现代化城市，由于很多建筑物都是按照这个抗震标准进行设计，因此在出现一些大型地震的时候，造成的人员伤亡和经济损失都有明显的降低，不过这种设计要求主要是为了确保生命安全，虽然在大型地震中不会出现建筑物倒塌，确保了生命安全，但在一些中小地震中也会影响建筑物的基本结构，从而出现更大的经济损失。尤其是在人民生活水平提高的同时，更多的人希望改善居住环境，所以在建筑物的装修、非结构布局及高新技术装备方面的花费较高，那么造成这样的损失也非常大。
5.超限高层建筑工程的抗震设计标准
5.1要考虑建筑物的稳定性、承重力和整体的延展性等需求
对于建筑物的安全性，要确保设计结果达到安全标准，另外对一些薄弱环节针对性加固，采用一些补充方法来提升建筑物的稳定性和安全度。要重视建筑物的抗震设计，全面考虑布局类型，避免建筑物出现纵向负重的出现，确保结构稳定。
5.2在设计中要提高抗震防线的级别
建筑物高标准的抗震系统要由许多延伸性好的分体组成，所以，对每个构建进行更完善的组合才可以达到目。在设计高层建筑抗震防线中，要分析地震的情况，设计防线要考虑合理性和多重性，这样才可达到防震及确保安全的目的。在具体环节，要重视建筑物防震构件的刚柔性与延伸性等特点，确保更好的达到建筑物结构在发生地震时避免遭受破坏的可能。另外，增强建筑物防震耗件也可降低地震能量的冲击，更有效的确保建筑物的稳定。设计中要考虑各个构建的关系，逐一对构件及其之间的作用进行检查，使其确保抗震能力，达到建筑物的稳定。
5.3也要对薄弱环节进行抗震处理
在高层建筑物设计中，如确保了整体的安全性，那么就会出现一些薄弱环节，因此要重视薄弱环节的抗震设计，在设计中可利用多种方法更好的提升建筑物抗震力度。在发生地震时，建筑物构件承受的冲击力大，因此要对薄弱环节进行检查，采用建筑学及力学方法综合分析承载力和弹性受力等情况，可针对性加固，对受力点进行综合解决，确保建筑物的稳定，而且也要注意使用中出现的安全隐患应及时解决【3】。
6 超限高层建筑工程抗震设计中出现的问题
在进行超限高层建筑工程施工当中，也会碰到很多影响建筑物整体稳定和安全的因素。就拿抗震设计来说，设计中也会出现一些问题，一般表现在一下几个方面：
6.1资料缺乏造成设计不足
我国经济发展也会出现体制的变革，这能在房地产领域反映出来，比如在建筑施工中会出现急功近利的情况。在施工中过分强调施工期限而忽略了施工质量，在没有收集周边建筑信息的情况下进行设计，或在设计没有结束或者完善时提前开工。这种情况，不能更好的搜集施工现场的地质条件及周边临近建筑物的资料，就会导致施工工程的安全性受到威胁，同时也不能达到超限高层建筑物抗震性能的标准。
6.2设计中建筑物结构的平面布置会抗震设计造成影响
由于超限高度建筑物在形状上不规则，所以结构设计及施工都有难度，平面不均衡、长度高于设计要求等情况很常见，这直接影响建筑物整体的稳定及安全。这种情况在抗震设计中可以看到，如结构不规则那么在进行抗震设计及施工中无法找出平衡点，就无法顾及到薄弱环节的加固，那么就会对安全造成威胁。
6.3受力体系对建筑物设计造成影响
在超限高层建筑物设计中，不同的承载结构会出现不同的受力体系，在设计时如考虑到这种承载结构和受力体系的需求，那么就会让受力体系与抗震性能产生冲突【4】。受力结构越复杂，那么建筑物的抗震性能就会降低，直接影响建筑物整体的稳定与安全。
7 加强超限高层建筑工程抗震设计的解决方法
7.1确保超限高层建筑物设计前期工作顺利完成
在建筑物设计前期的工作当中，要针对建筑物地质条件、周边环境进行了解，搜索有关数据和资料。在我们对所有影响建筑物稳定及抗震性能的原因进行统一研究后，再开展设计，就可更好的避免因资料不足导致设计或施工缺陷，更好确保建筑物的稳定。
7.2重视设计方案的选择与完善
超限高层建筑工程形状复杂，施工难度大，在抗震设计中要综合分析所有影响因素，不断完善设计方案。在设计中，要进行对比，明确抗震指数与施工方案，考虑多种情况，分类制定设计方案，从中选择最佳方案。这种方法可以在设计中找到一些不足和隐患，更好确保安全性。
7.3完善建筑物结构及受力体系建设
在超限高层建筑工程达到一定的外观要求时，也应该分析结构和安全需求，在抗震设计中，需考虑这种受力体系，利用力学原理找到平衡点，并在此进行抗震防线设计及完善布局，确保建筑工工程达到抗震要求，保证整体稳定性【5】。
8小结
以上分析，加强超限高层建筑工程的抗震设计分析是非常关键的。所以，为确保建筑物的有关防震设防管理更完善，要不断加强建筑物抗震设计的安全性与可靠性，务必要确保建筑物抗震设防的质量。同时，积极探讨国际上的先进知识和技术，针对性制定出适合我国的发展方案，不断加强超限高层建筑工程抗震设计的技能，为人民群众安居乐业创作好的条件，并推动我国的经济体制健康发展。
参考文献：
[1] 吕西林.某复杂高层建筑结构弹塑性时程分析及抗震性能评估[J]. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[2] 张元坤.高层建筑超限工程及超限审查――高层建筑抗震设防概念设计述评之一[J]. 南方建筑. 2013(01)
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一、概述
什么是超限高层？超限高层是指超过规范要求限制的高层建筑。超限高层建筑在项目的初步设计阶段进行审查，按照我国建设部的要求，全国超限高层审查委员会组织专家从技术角度进行多方论证，力求在抗震、消防等方面保证建筑物的质量安全。一般对于超限高层的理解是：混凝土框架剪力墙结构的高层建筑，超过120米为超限高层；混合剪力墙结构为100米以上；有错层的为80米以上；网架结构的为55米以上；而网架无盖结构为28米以上。无论建筑有多高，超限高层的存在都对工程技术质量提出了更高的挑战。建设部第111号令（《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》）明确指出，属于超限高层建筑的工程，在结构扩初结束后，需进行抗震设防专项审查。
新时期，经过多方努力，我们对于高层建筑的抗震性研究越来越深入。尤其是现在非常流行也很实用的基于性能的抗震研究，取得很大的成就。基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初由美国学者提出，按此理论设计的结构在未来的地震灾害下能够维持所要求的性能水平。基于性能的抗震设计代表了未来高层结构抗震设计的发展方向，是一种更先进、科学、合理的设计理念。这一研究理论已引起了各国广泛的重视。美国联邦紧急管理厅资助的国家地震减灾项目NEHRP提出了在用结构基于位移的抗震评估及加固方法，于1997年出版了《房屋抗震加固指南》(FEMA273/274)；
日本也在1995年开始进行了为期3年的“建筑结构的新设计框架开发”研究项目，并在研究报告《基于性能的建筑结构设计》中总结了研究成果。日本又在2000年6月实行了新的基于性能的建筑基准法(Building Standard Law)。欧洲混凝土协会(CEB) 于2003年出版了《钢筋混凝土建筑结构基于位移的抗震设计》报告。目前我国正在修订的国家标准《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》也打算把基于性能的抗震设计方法纳入进去。
我国目前已批准的《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土结构设计规程》在近几年科学研究及工程实践的基础上，已吸收了性能目标设计的内容，由于该项技术尚处于起步阶段，在地震作用的不确定性、结构分析模型和参数的选用方面存在不少经验因素、模型试验和震害资料较少等问题还有待进一步研究，相信随着超限高层建筑在工程中的不断应用，这一研究方法将会逐渐完善成熟。
二、 超限高层建筑基于性能的抗震设计的内容、特点和方法的研究
1．基于性能的抗震设计包含的主要内容
（1）对于地震风险水平的确定；
（2）对结构性能水平和目标性能的选择；
（3）超限高层建筑场地的确定；
（4）概念设计、初步设计、最终设计中的可行性检查、设计方案确定及设计审核、实验验证等；
（5）高层建筑结构施工中的质量保证和使用过程中的检测维护。
2.基于性能的抗震设计的特点
现行的抗震设计规范主要是以保障生命安全为基本目标的，按照这一理念设计和建造的建筑物，在地震中虽然可以避免倒塌，但其破坏程度仍旧会造成严重的经济损失。这些破坏程度和损失远远超过了设计者、建造者以及业主的最初估计。
根据结构抗震的安全目标和结构抗震的功能要求，我们提出了基于性能的抗震设计思想和方法。基于性能的抗震设计具有以下特点：（1）着眼于单体抗震设防的同时考虑单体工程和说相关系统的的抗震；（2）在不同风险水平的地震作用下满足不同的性能目标，即将统一的设防标准改变为满足不同性能要求的更为合理的设防目标的标准；（3）设计人员可根据业主的要求，通过费用——效益的工程决策分析确定最优的设防标准和设计方案，以满足不同业主、不同建筑物的不同抗震要求；（4）抗震设计中更强调实施性能目标的深入分析和论证，有利于建筑结构的创新，经过论证(包括试验)可以采用现行标准规范中还未规定的新的结构体系、新技术、新材料；（5）有利于针对不同设防烈度、场地条件及建筑的重要性采用不同的性能目标和抗震措施。
这里有必要对我国的抗震知识做一介绍。
中国抗震设计规范GB50011-2001——三水准设防
中国地震风险水平
地震作用
水平 50年超越概率 重现期（年）
小震 63.2% 50
中震 10% 475
大震 2~3% 2495~1642
我国抗震设计规范GB50011-2001
小震不坏基本完好[θ] =1/550
中震可修中等破坏
大震不倒严重破坏[θ] =1/50
所谓小震不坏，就是高层建筑物遇到较低等级的地震时，高层建筑物处于弹性变形阶段，建筑物一般不受损坏或受损很轻，不需修理可以继续使用。中震可修是指相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时，高层建筑物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。但这种破坏经一般修理或不需修理仍可继续使用。这一层次要求建筑物的结构具有相当的延性能力不发生不可修复的脆性破坏。大震不倒，是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，不至于建筑物倒塌从而保障了人员的安全。这一层次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。
3.基于性能的抗震设计方法
把基于性能的抗震设计应用于实际设计中，主要有两种方法。第一种是：基于传统的设计方法。这种方法基于的设防目标主要是：小震不坏、中震可修、大震不倒；小震有明确的性能指标，大震有位移指标，其余是宏观的性能要求；按使用功能重要性分甲、乙、丙、丁四类，其防倒塌的宏观控制有所区别。在方法上是：按指令性、处方形式的规定进行设计；通过结构布置的概念设计、小震弹性设计、经验性的内力调整、放大和结构以及部分结构大震变形验算，即认为可实现预期的宏观的设防目标。第二种是直接基于位移进行设计。此方法基于的设防目标是：按使用功能类别及遭遇地震影响的程度、提出对个预期的性能目标，包括结构的、非结构的、设施的各种具体性能自白哦；由业主选择具体工程的预期目标。这种设计方法采用结构位移作为结构性能指标，与传统设计方法想比较，它从根本上改变了设计过程，直接以目标位移作为设计变量，通过设计位移普得出在此位移时的结构有效周期，从而得出结构的有效刚度，求出结构此时的基底剪力，进行结构分析，具体配筋设计。
第一种方法基于传统的抗震设计，目前广泛应用，设计人员已经熟悉。对适用高度和规则性等有明确的限制，有局限性，有时不能适应新技术，新资料，新结构体系的发展。
第二种方法即基于性能抗震设计，目前较少采用，设计人员不易掌握，所承担的风险较大。为实现高层结构的设计提供了可行的方法，有利于技术进步和创新。技术上还有些问题有待研究改进
基于性能的抗震设计与现有常规方法相比，其优点是使三水准设防要求有具体量化的性能目标、水准，设计中更强调实施性能水准的判别准则、性能目标的选用和深入仔细的分析、论证。超限高层建筑结构基于性能的抗震设计将是今后较长时期高层结构抗震的研究和发展方向。虽然基于性能的抗震设计仍存在一些有待研究和解决的问题，尤其是地震作用大小的不确定性以及计算模型和参数的准确性等问题，但可以肯定的是，随着技术的进步和研究的深入，高层建筑的抗震性会越来越好，超限高层建筑也越来越安全。
【参考文献】
1.建筑抗震设计规范（GB50011-2001）.北京：中国建筑工业出版社
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1、工程概况
本项目位于广州市中山一路，建筑用地面积4930m2，总建筑面积为16687m2，地上11层，地下2层，建筑总高度为42.00米。本工程为框架-抗震墙结构，设计基准期50年，抗震设防类别为丙类，设防烈度7度，设计基本地震加速度0.10g，地震分组为第一组，Ⅱ类场地，特征周期0.35s。结构整体模型见图1。
2、超限情况
2.1 如图2所示，建筑首层与二层之间存在局部的夹层，形成大部分跨层墙柱，使首层嵌固端侧向刚度比不满足规范[1]要求。
2.2 如图3所示，建筑二层位置存在局部的大梁转换，致使竖向构件不连续。
图2 夹层（建筑首层与二层之间）图3 大梁转换（建筑二层）
2.3 如图4所示，建筑四层左边大开洞，开洞面积大于30%，造成楼板不连续[1]。
图4 大开洞（建筑四层）图5 尺寸突变及错层（建筑六层）
2.4 如图5所示，建筑六层位置左边竖向构件收进尺寸大于25%，造成尺寸突变[1]；右边整体错层1.5m，超过普通梁高。
2.5 如图6所示，建筑九~十一层位置由于竖向收进后造成上部长宽比较大，呈现狭长条状，容易形成鞭梢作用，很难控制其位移比[1]。
2.6 从平面图可以看出，建筑平面呈双矩形角部重叠形[1]，同时使重叠位置形成了细腰部位[2]
根据《广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则》（粤建市函[2011]580号）要求，本工程超限情况如表1。
本工程高度未超过规定限值，结构类型符合现行规范的适用范围，不属于复杂高层建筑，但存在扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续、尺寸突变及竖向构件不连续等4项不规则，属于超限高层建筑。
3、超限设计要求
根据规范[3]要求，建筑结构以“三个水准”为抗震设防目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。本工程总体按性能目标C要求设计，即在多遇地震（小震）下满足第1抗震性能水准的要求，在设防地震（中震）下满足第3抗震性能水准的要求，在罕遇地震（大震）下满足第4抗震性能水准的要求。不同抗震性能水准的结构构件承载力设计要求见下表2。
4、超限设计分析
本工程采用两个不同力学模型的空间分析程序进行计算对比分析，选用SATWE软件（简化墙元模型，2010版）和GSSAP软件（细分墙元模型，15.0版）。
4.1针对结构存在局部跨度16.8m转换梁柱情况，采用振型分解反应谱方法计算竖向地震作用效应。结果表明在竖向地震作用下，转换柱轴压比及梁柱配筋均满足要求。
4.2为了提高框架作为第二道防线的抗震承载力及性能，框架抗震等级提高一级，轴压比限值也相应提高。
4.3采用弹性时程分析法对结构进行多遇地震下的补充计算，根据要求选择图7三条地震波，结果三组加速度时程的各楼层剪力和层间位移角的结果小于或接近于规范反应谱结果，反应谱结果在
TH1TG035（天然波） TH2TG035（天然波）RH2TG035（人工波）
弹性阶段对结构起控制作用。只有Y向存在12层（即建筑9层）以上楼层的剪力比振型分解法稍大的情况，如图8所示。对这些楼层施工图设计时，将振型分解法的地震作用适当放大，使其能基本包络时程分析的结果。
4.4对除普通楼板、次梁以外所有结构构件的承载力进行中震设计，根据其抗震性能目标，结合《高规》相关公式，进行性能计算分析。本工程关键构件的受剪承载力按中震弹性的计算方法计算，即不考虑地震组合内力调整系数，但考虑荷载作用分项系数，考虑材料分项系数和抗震承载力调整系数。关键构件正截面承载力以及
其他构件的承载力验算按中震不屈服的计算方法计算，即计算中不考虑地震组合内力调整，荷载作用分项系数、材料分项系数和抗震承载力调整系数均取为1.0[4]。
4.5本工程存在凹凸不规则，细腰平面及楼板不连续等不规则情况，为了满足抗震性能目标的要求，并确保在地震作用下楼板能可靠地传递水平力，采用GSSAP进行了中震和小震作用下的弹性楼板应力分析。结果显示，除了剪力墙筒与板交接的地方以及楼板拐角处出现应力集中外，各工况下板正应力与剪切应力均满足要求。
4.6按规范要求的“大震不倒”的抗震设防目标，采用PUSH&EPDA程序对建筑物在罕遇地震作用下进行静力弹塑性推覆分析。X、Y方向推覆，关键构件均未出现屈服，只有底部在推覆方向受拉一侧的个别剪力墙出现损坏的情况，经查看可知均为面外拉弯损坏，受剪承载力满足规范要求。
5、超限优化措施
5.1通过提高关键部位及底部剪力墙墙肢的延性，使抗侧刚度和结构延性更好地匹配，达到有效地协同抗震。首先，通过提高约束边缘构件的配箍率、竖向分布筋配筋率等措施提高第一道防线的承载能力，其次，框架部分的抗震等级和轴压比限值按框架结构的规定取用，以提高第二道防线的承载能力[5~7]。
5.2根据计算结果对楼板边缘、转角等应力集中的地方进行加强，特别是平面细腰部位楼板加厚为150mm，配置45度斜向钢筋，并适当加强边梁配筋。
5.3针对本工程尺寸突变等竖向不规则的情况，适当增加结构的振型数，以考虑高阶振型的影响，并适当加大收进处上下层的竖向构件和水平构件的最小配筋率，相关竖向构件箍筋全长加密。
5.4扭转不规则使主体结构薄弱部位通常出现在整体结构边缘区域，设计时采取减小边缘结构竖向构件轴压比、剪压比及提高配箍率、配筋率等措施，提高结构延性，避免脆性破坏[8]。特殊情况下，还可以增设芯柱，以提高柱子的延性。
5.5转换构件范围内楼板厚度取180mm，通过考虑竖向地震和全楼弹性的模型对转换柱与转换梁进行分析，同时确保中震下其满足抗弯不屈服，抗剪弹性，大震下处于不屈服状态。
5.6跨层柱考虑二阶效应的影响，确保中震下抗弯不屈服，抗剪弹性。
5.7采用中震和小震作用下弹性楼板应力分析，以考虑跨层及错层墙柱的实际受力情况。
6、结语
本工程采用两个空间结构分析程序SATWE和GSSAP进行计算，对关键构件采用两个计算程序的包络值进行设计。按规范要求，选用两组天然地震波和一组场地人工波，对结构作弹性时程分析，并将结果与反应谱分析结果相比较。对关键构件进行中震验算，了解其抗震性能，并采取相应加强措施。对整体结构进行罕遇地震下的PUSHOVER分析，以确定结构能否满足第二阶段抗震设防水准要求，并对薄弱构件制定相应的加强措施。从多方面多途径进行结构分析与设计，并采取相应的优化措施，最终分析表明结构的工作状态和抗震性能均能达到设计的预期目标和规范要求。该工程已通过结构超限审查，并完成了初步设计及施工图设计。
参 考 文 献
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[5] 赵耀普, 卫文. 招商酒店抗震设计[J]. 建筑科学, 2011
[6] 吕西林, 李学平. 超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J]. 建筑结构学报, 2002（4）
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随着我国社会经济的不断发展，我国的建筑业得到迅猛发展，超高层、超高层建筑越来越多，建筑结构造型和功能也越来越美观与先进，许多建筑采用底部大裙房、上部多座塔楼的建筑形式。然而这些复杂的建筑形式的出现也会带来一些问题，其中最重要的就是其结构造型给抗震分析以及抗震设计带来诸多新的问题。国外对钢筋混凝土超高层建筑结构抗震设计有了较为成熟的研究，也有许多建筑案例（如图1）。国内虽然经过数十年的研究分析，也已经出现包括分析软件TBSA和TAT等在内的超高层建筑设计分析软件，这些软件能够帮助建筑设计师或工作人员对建筑的抗震性能进行一定的研究，但设计中还经常会遇到许多程序、规范不能解决的问题，存在一定的局限性。这就需要结构工程师依据概念设计把复杂的问题通过科学分析简化。以适应社会发展的需要，同时也为结构工程师提供更多关于抗震设计的有参考价值的设计依据。
1超高层建筑结构抗震设计要点
1.1平面规则性超高层建筑结构抗震设计特点
平面规则性超高层建筑具有以下的特征：楼板的形状不规则且凹凸不平，楼板之间没有较强的联系、楼板的局部之间断断续续，结构扭转效应明显等。针对上述特点，这类的建筑结构的抗震设计需要注意以下几点：（1）如果楼板的形状凹凸不规则或楼板局部断断续续，则可以采用弹性楼盖模型，使其符合楼板平面内的实际刚度变化，或者按照分块刚性楼板与局部弹性板的原则进行计算，当然，扭转藕联效应也需要考虑进去。（2）对于楼板中应力集中部位以及连接较弱的楼板，可以适当加大楼板的厚度，具体的方法有双层双向配筋、配置45°斜向钢筋、配置集中配筋的边梁。（3）如果楼板之间没有较强的联系或者平面过于不规则，或建筑物过长，则可以通过调整变形缝来把其结构切成若干个子结构。如果一些超限高层的建筑物有明显的结构扭转效应，则应该尽量保证抗侧力构件在平面布置中的对称性，同时应该尽量加大竖向构件的抗侧刚度和强度。
1.2竖向规则性超高层建筑结构抗震设计特点
竖向规则性超高层建筑具有以下的特征：在立体上建筑呈现收进的状态，其主要存在形式为连体建筑，建筑内部转换层结构，大底盘多搭楼等，针对上述特点，这类的建筑结构的抗震设计需要注意以下几点：（1）当超高层建筑的立面收进超过一定限度时，应该保证结构的层受剪承载力大于相邻上一楼层的80%，并且合理控制结构的扭转效应。同时应该加强收进部位、竖向构件以及建筑内部的楼板。一旦立面收进产生偏差，建筑底部的结构就会因为扭转而产生较大内力，这就要求建筑底部结构的周边构件的配筋强度足够大。通常情况下，建筑设计师会采用台阶形多次内收的立面来改善这一困难。（2）对于连体建筑来说，其周边以及连接部位应该按照弹性板来计算，连接体与主体宜采用弱连接，并尽可能减少其重量，同时，钢结构可以优先考虑。连接体及与主体相邻的结构构件的抗震等级应尽量提高其等级。（3）对于带转换层结构的超高层建筑，应该尽量保持其上下主体的竖向结构连续贯通，并对其下部主体结构的刚度进行加强，而对其上部主体结构的刚度进行弱化，通过相应的措施来对转换层上下的等效刚度比进行合理的控制，同时，为了提高框支层的抗震能力与延展性，应该将框支柱承担地震剪力的比例进行增大。而为了减少转换层上下的等效刚度比，可以将上部各层刚度适当减小。一般来说，高振型影响与转换层的高度呈正比关系，即转换层越高，高振型影响越大，转换层上下层间位移角及内力突变也越明显，因此，需要合理控制转换层的高度。（4）在设计大底盘多塔楼的时候，应该尽量提高其底盘的承载力，其目的是防止结构在底部首先屈服。对于连接各塔楼的裙房屋面来说，要适当加大其刚度，其目的是使底部的裙房与上部的塔楼共同振动。然而，当底部加强时，薄弱层会发生上移，从而增大上部结构的位移，因此底盘承载力的的提高需要掌握好其度。在设计塔楼的薄弱部位的时候，应该全高加密该层柱箍筋，并增大箍筋的直径与剪力墙的水平钢筋。
2超高层混凝土建筑抗震影响因素
2．1建筑扭转效应
在对超高层混凝土建筑结构进行抗震设计过程中，为保证混凝土整移一致，同时得到最小和最大的位移结构刚度，应该对建筑物垂直向力及横向力进行防护，提高扭转力作用。因为地震的发生具有突发性和随机性，所以对地震发生的时间、强度难以预测准确，因此在分析建筑整体的抗震性能同时，要及时检查出建筑物内部的抗震隐患，科学分析，及时纠正，保证超高层混凝土建筑的抗震性能。
2．2建筑物建设位置
合理选定超高层混凝土建筑的建设位置是极其重要的，因为我国地处地震频发地带，所以在选址之前，要合理科学对建筑项目所在地的地质情况进行彻底的综合性分析，减少超高层混凝土建筑遭受地震的危害的几率，同时良好的建筑土质也能提高超高层混凝土建筑具有较强的抗震性能。所以为避免建筑位置为松软土质，也应该尽量远离电厂、变电所等工厂。
2.3抗震加固环节
超高层混凝土建筑结构在设计过程中，对建筑物进行抗震加固是非常有必要的，因为这样的设计可以满足建筑延伸性及刚度的要求。在实际的建筑施工过程中，由于超高层建筑物的钢筋混凝土重量大，所以底部柱轴力应该与建筑的高度呈正比关系，只有这样建筑主要构件才能有很好延伸性，在遇到强震时可以减少剪切性对墙体的破坏，这体现了对超高层混凝土建筑结构进行抗震加固设计的重要性。在实际设计过程中，建筑设计师会以强柱弱梁限值为依据，综合考虑框架柱的强剪弱弯和剪压比，才能使设计的柱子顶端的抗弯能力达到合格的质量标准。与此同时，螺旋复合箍筋的使用可以提高柱子的抗冲剪能力和短柱抗震性能，在地震强度不是很强时，保证短柱不对地震剪切力破坏。因为建筑的短柱具备的抗剪性能力低于抗弯能力，所以设计过程中要保障短柱承受抗弯的屈服强度。
3隔振、减振在超高层建筑结构抗震设计中的应用
隔振、减振是在超高层建筑工程上防止振动危害的主要手段。其中减振可分为主动减振和被动减振。在实际的生产生活中，相关设计工作人员会根据隔振、减振的原理，采用以下几种办法实现超高层建筑结构的有效抗震。
3.1粘弹性阻尼结构
通过大量试验和数据分析表明，粘弹性阻尼结构可以有效的将超高层建筑的地震反应减小40～80％，这在很大程度上可以保证建筑主体结构强震中的安全性，是高层结构的舒适度控制在科学合理的范围之内。粘弹性阻尼结构见图2。
3.2吸能减震
吸震减震是隔振减振在超高层建筑结构抗震的又一方法，这种方法的最大特点是，使建筑结构的震动在合理的范围内，发生一定的位移，从物理学角度来讲，就是使建筑结构的振动能量在原结构与子结构之间重新分配，以此达到减小结构震动的效果。当前，有许多吸震减震的装置运用于超高层建筑的抗震设计中：调谐质量阻尼器，调液（柱）阻尼器、悬吊质量摆阻尼器记忆质量放大器等。
3.3金属阻尼器
金属阻尼器能够起到抗震效果，主要是通过在框架中加屈曲约束支撑，在合理的荷载力下，对建筑物实现支撑的作用，当地震发生时，金属支撑能以自身的塑性变形来消耗地震的能量，从而对超高层建筑主体结构起到良好的作用。
4总结
在经济高速发展的今天，人们的居住水平不断提高，超高层建筑越来越多，而在对超高层混凝土建筑结构设计时，其抗震结构的设计就显得尤为重要。要以科学合理的方式增强建筑的抗震能力，切实保障公民的生命与财产安全。本文从我国目前钢筋混凝土结构抗震设计存在的问题与现状入手，简要概述超高层建筑结构抗震设计要点，并重点对隔振、减振在超高层建筑结构抗震设计中的应用进行分析，希望对钢筋混凝土超高层建筑结构抗震设计研究有一定的借鉴作用。
参考文献
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[3]魏国.超高层建筑结构抗震设计要点探究[J].工业，2017（2）：00137.
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超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平，也是建设部门财力雄厚的象征。
一、我国的高层与超高层钢结构建筑的发展
我国的高层与超高层钢结构建筑自改革开放以来已有20年的历史，并在设计和施工中积累了不少经验，已有我国自行编制的《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98。
1、钢材的国产化
国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求，制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》( YB4104-2000)，比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/T 1591-94) 又前进了一步，其性能指标优于国外同类产品。
2、钢结构设计国产化
截止2003年3月，我国已建和在建的高层建筑钢结构有60 余幢，按其结构类型划分，钢框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合计6011%；钢框架-支撑体系占1813%；巨型框架占813%；纯钢框架占617%，筒体和钢管混凝土结构各占313%。统计表明，目前我国高层建筑钢结构以混合结构为主。
鉴于我国对混合结构尚未进行系统的研究，所以《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)暂不列入这种结构类型是合理的。
国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定，在一般情况下，应遵守规范的规定，否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》，对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大，具有可操作性。
钢结构设计分两个阶段，即设计图阶段和施工详图阶段。现在有的设计院完全采取国外设计模式，无构件图、节点图和钢材表等，对工程招投标和施工详图设计带来不便。因此，建议有关部门对此做出具体规定。关于节点设计问题，国内应多做一些理论和试验研究工作，比如柱梁刚性节点塑性铰外移和防止焊接节点的层状撕裂等。由于钢结构的阻尼比较低，在研发各种耗能支撑和节点的减震消能体系方面，国际上研究和应用较多，国内应加快进行此方面的研究。
二、高层及超高层结构体系
对于高层及超高层建筑的划分，建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定，一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑，建筑总高度超过60m为超高层建筑。
对于结构设计来讲，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则，选择相应的结构体系，一般分为六大类：框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、框—筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
三、钢结构制作与安装
1、钢柱的安装
钢柱是高层、超高层建筑决定层高和建筑总高度的主要竖向构件，在加工制造中必须满足现行规范的验收标准。
100m高的超高层钢柱一般分为8～12节构件，钢柱在翻样下料制作过程中应考虑焊缝的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形，所以钢柱的翻样下料长度不等于设计长度，即使只有几毫米也不能忽略不计。而且上下两节钢柱截面完全相等时也不允许互换，要求对每节钢柱应编号予以区别，正确安装就位。
矩形或方形钢柱内的加劲板的焊接应按现行规范要求采用熔嘴电渣焊，不允许采用其他如在箱板上开孔、槽塞焊等形式。
钢柱标高的控制一般有二种方式：
(1)按相对标高制作安装。钢柱的长度误差不得超过3mm，不考虑焊缝收缩变形和竖向荷载引起的压缩变形，建筑物的总高度只要达到各节柱子制作允许偏差总和及钢柱压缩变形总和就算合格，这种制作安装一般在12层以下，层高控制不十分严格的建筑物。
(2)按设计标高制作安装。一般在12层以上，精度要求较高的层高，应按土建的标高安装第一节钢柱底面标高，每节钢柱的累加尺寸总和应符合设计要求的总尺寸。每一节柱子的接头产生的收缩变形和竖向荷载作用下引起的压缩变形应加到每节钢柱加工长度中去。
2、框架梁的制作与安装
高层、超高层框架梁一般采用H型钢，框架梁与钢柱宜采用刚性连接，钢柱为贯通型，在框架梁的上下翼缘处在钢柱内设置横向加劲肋。
框架梁应按设计编号正确就位。
为保证框架梁与钢柱连接处的节点域有较好的延性以及连接可靠性和楼层层高的精确性，在工厂制造时，在框架梁所在位置设置悬臂梁(短牛腿)，悬臂梁上下翼缘与钢柱的连接采用剖口熔透焊缝，腹板采用贴角焊缝。框架梁与钢柱的悬臂梁（短牛腿）连接，上下翼缘的连接采用衬板(兼引弧板)全熔透焊缝，腹板采用高强螺栓连接。
由于钢筋混凝土施工允许偏差远远大于钢结构的精度要求，当框架梁与钢筋混凝土剪力墙或钢筋混凝土筒壁连接时，腹板的连接板可开椭圆孔，椭圆孔的长向尺寸不得大于2d0（d0为螺栓孔径），并应保证孔边距的要求。
框架梁的翻样下料长度同样不等于设计长度，需考虑焊接收缩变形。焊接收缩变形可用经验公式计算再按实际加工之后校核，确定其翻样下料的精确长度。
篇12
在项目建设过程中，建筑设计是抗震设计的基础和前提，设计方案是否能够抵抗地震的侵袭，是否能够满足人们的需要，是施工单位要重点解决的问题。但是，从技术层面来看，我国建筑行业现有的抗震技术很难满足实际需求，仅仅依靠构架的合理装设，很难达到抗震的最佳效果，仍然很难避免地震带来的伤害，因此，我们对建筑设计和抗震设计之间的关系进行分析研究，具有非常重要的实际意义，是研发出抗震技术的开端。这篇文章将简要叙述建筑设计和抗震设计之间的关系，并将几个关键问题拿出来分析，来提高我国建筑行业的整体抗震水平。
2.建筑抗震设计的方法与目的
2.1建筑抗震设计的内容
建筑抗震设计主要包含概念设计、计算设计与构造设计三个方面。针对地震区的建筑工程，在考虑非地震设计的准则的基础上，还需要考虑特定的地震设计准则，由于对于场地的选择、建筑的造型与结构的体系需要进行详细的规定。
2.2建筑抗震设计的目的
抗震设计的目的是进行建筑设计首先需要进行考虑的问题。通常情况下，相关规范有如下要求：
①地震发生后，经过一般修理或者不进行修理建筑物仍然可以继续使用;
②地震发生后，建筑物并不要求完整无损可以具备一定程度的损坏;
③建筑物的损坏程度不会危机人与生产设备的安全，不需要进行修理，即使需要修理，规模也不能很大。
3. 建筑设计在抗震设计中的主要设计问题
3. 1 体型设计
建筑体型设计主要涉及到建筑平面形状与主体空间形状两个方面的设计。建筑的平面形状较为复杂，若平面上的凹进、外凸、伸悬及不对称的侧翼布置等情况在地震中最容易出现破坏。而平面形状简单的建筑在地震中的破坏程度较轻。因此在建筑体型设计时，应尽量保证简洁、规则的平面与空间形状，如矩形、圆形、方形、扇形的体型。尽可能减少内凹或外凸体型，也需尽量减少不对称的侧翼及过长的伸翼。在建筑体型设计中应使结构的质量与刚度均匀分布，以防出现因体型不对称引起的扭转反应。
3. 2 平面布置设计
作为建筑设计中的重要组成部分，建筑平面布置能直接反映出建筑的使用功能。而且，建筑平面布置与建筑的抗震性能之间的关系密切。在建筑平面设计过程中，必须要保证建筑结构的质量与刚度的分布均匀，以防建筑出现扭转效应。建筑墙体的布置必须要均匀对称，且抗震墙的布置也要与结构抗震要求之间相一致。对于刚度较大的楼层，电梯井的布置应居中、简要，以防产生偏心扭转地震效应。建筑平面布置要为建筑结构抗侧力构件的布置提供基础，使建筑的使用功能和抗震性能要求能融合一体，从而充分发挥建筑抗震设计中建筑设计的基础作用。
3. 3 竖向布置设计
建筑设计中的竖向布置设计能直接反映出建筑高度结构的质量及刚度分布。由于建筑使用功能的要求并不完全相同，若较低的楼层主要是商场、购物中心，在建筑设计上要求大柱距、大空间; 而较高的楼层主要是写字楼、公寓楼等，其低层设柱、墙均比较少。由于建筑使用功能各异，使建筑物沿高度分布的质量与刚度均出现一定程度的不协调、不均匀状态，主要的问题为沿上下相邻楼层的质量与刚度之间的分布不均，容易产生突发变形。在质量与刚度最差的楼层容易产生变形量较大或抗震承载力不足的薄弱层，从而影响建筑的抗震性能。在建筑设计中，由于建筑的使用功能不同，容易出现上下相邻楼层的墙体不对齐、柱子、齐墙体不连续、上层墙多有柱、下层墙少无柱等请情况，从而导致地震力的传递受阻，使剪力墙设置无法直通到底层，再加上剪力墙布置不对称，都会导致建筑物的抗震作用产生不均匀、不对称的情况，容易产生扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。因此在建筑竖向布置设计中，应尽量使剪力墙均匀分布，以使其能沿竖向直通到底部，且具有连续性与到底性，以防地震时产生扭转效应。
3. 4 建筑设计的限值控制
根据我国近年来地震灾害经验，现行的《建筑抗震设计规范》对建筑设计中一些必须考虑抗震要求的限值控制提出了明确的规定。因此在建筑设计过程中必须要遵守以下两点： （ 1） 建筑的层数及总高度; （ 2） 对建筑抗震的横墙问题及局部墙体尺寸的限值控制问题。
3. 5 建筑屋顶的抗震设计
屋顶设计是建筑设计中的一项重要设计内容，尤其是在现代高层与超高层建筑设计中，屋顶设计问题更为重要。根据近年来高层建筑抗震设计的审查结果可以看出，在建筑屋顶设计中主要存在过高或过重两个问题。当建筑屋顶设计过高或过重时，不仅会使建筑的变形量较大，还会使地震作用加大，都会影响建筑屋顶及其下建筑物的抗震性能。当屋顶建筑与下部建筑的重心不处于同一条线时，尤其是当屋顶建筑的抗侧力墙和下部建筑的抗侧力墙体不连续时，就容易产生地震的扭转作用，从而影响建筑的抗震性能。因此在屋顶建筑设计过程中，应尽可能降低其高度，并采用一些高强轻质材料，通过保证建筑结构刚度的均匀分布，使屋顶与下部建筑的重心点相一致，从而减少屋顶建筑的变形量及地震作用，提高建筑的整体抗震性能。在高层或超高层的建筑设计过程中，建筑的顶部抗震设计是十分关键的。当前高层或超高层建筑的屋顶普遍存在过高和过重的问题。屋顶过高或过重会导致建筑变形加重，进而强化了地震的破坏作用。对于屋顶建筑以及下层建筑物的安全性能有着极大的负面影响。如建筑的屋顶与下层建筑的重心没有位于同一条直线上，那么建筑屋顶的抗侧力墙也会与下层建筑的抗侧力墙出现分离，当地震出现时则会加剧损坏。因此在高层或超高层建筑设计中应该使用新型高强度轻质的建筑材料，尽可能保证屋顶的重心与下层建筑的重心位于通一条直线。当建筑屋顶的较高时要保证其抗震定性，缓解地震带来的变形作用。
3.6 建筑的整体布局设计
建筑的整体布局设计，主要是指建筑的平面和立体空间上的设计。在建筑的整体布局中，要使建筑平面和建筑空间在形状上，既规则又简洁。建筑的平面形状可以是圆形、矩形、方形等，这样的形状能够提高建筑抗震的水平。在建筑的整体布局设计中，要避免凹凸行的设计，这样的设计对建筑抗震起到了一定的制约作用。严重是还会出现扭转效应。要设计出具有立体美和具有艺术性的建筑，就一定要将建筑艺术和建筑所具备的功能，与建筑抗震设计结构结合到一起。例如：南昌绿地紫峰大厦，该建筑的高位268m，其框架是核心筒结构，对该建筑的抗震设计，在建筑三分之二出，东西里面内凹，其内凹部分的荷载通过结构柱支撑在41层与43层之间的跨悬臂转换墙上。其整体结构设计融入了新年功能化设计的思想，并对建筑结构进行小震下的反谱计算，以及中震弹性复核。
4.结束语
地震是常见的自然灾害，地震所导致的灾害非常严重，只有提高建筑物的抗震设计才能提高建筑物的抗震能力。本文从建筑设计的角度分析，使用理论与案例相结合的方法进行了建筑设计与抗震设计的讨论分析。在给出建筑抗震设计影响因素的前提下，结合实际的案例，即该市某大学高层建筑物，进行了建筑设计与抗震分析，并提出了相应的抗震设计改进方案。
参考文献
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1. 工程概况
春城时光花园9-2#地块位于昆明市官渡区金源路北侧。用地面积为55143.17，总建筑面积322441.89。地上建筑为8栋住宅塔楼（含二层商铺裙楼）和一座18班幼儿园，地下设两层地下室以满足机动车及非机动车停车需求。
现以第5座为例介绍超限设计情况。5座地上40层，±0.000以上高度为116.15m，嵌固端位于地下室顶板（标高为-2.450m，局部标高为-3.050），嵌固端以上结构计算高度为118.60m。两向高宽比分别为3.32、4.55。地下室顶板至3层功能为商铺，4层以上层高2.9m，功能为住宅。地下室为停车库。
图1建筑效果图
2. 结构主受力体系
5座为超高层住宅，采用剪力墙结构体系。结构高度为118.60m，为提供足够的刚度，采用剪力墙作为主要的抗侧力体系。设置较大尺度的联肢剪力墙以提供有效的抗侧刚度，同时为保证合理的抗扭刚度，沿建筑周边布置墙肢。结构平面刚度匀称，结构核心筒置于平面中心，各种抗侧力构件均可对称布置，结构传力清晰明确。
3. 结构超限的抗震加强措施
（1）计算分析措施
1) 分别采用SATWE和 ETABS 2个不同力学模型的空间结构分析程序计算，对2种程序计算的结果加以判断后用于构件设计。
2）选取2组场地人工地震波和5组实际地震记录波对结构作小震作用下的弹性时程分析，取其平均值与CQC法两者间的大者用于构件设计。
图2标准层结构布置图
3）采用抗震性能设计，通过对结构进行小震、中震和大震作用下的计算分析，保证结构能达到预定性能的抗震性能目标。
4）中震分析采用等效塑性方法用SATWE程序进行近似模拟，可适当考虑结构阻尼比的增加和连梁刚度的进一步折减，以反映结构一定程度的弹塑性发展。
5）罕遇地震作用下，对结构采用PKPM进行静力塑性分析(Pushover)，验证结构能否满足大震阶段的抗震性能目标，并寻找薄弱楼层与薄弱构件，对薄弱部位制定相应的加强措施。
6）采用ETABS建立弹性楼板模型分析楼板应力，对楼板薄弱部位进行加强。
表1 分类参数
（2）抗震加强措施
1）抗震等级负二层为二级，负一层及地上部分为一级。
2）加强剪力墙的构造配筋，如表2所示，以保证剪力墙在罕遇地震作用下不率先出现剪切破坏，并具有良好的延性。
3）首层和三层为夹层。为减少夹层对结构的影响，首层及三层梁板均采用牛腿滑动支座连接，与主体结构完全脱离开。计算模型中把夹层作为荷载输入。
表2剪力墙构造配筋加强表
4. 抗震性能设计
针对本工程的超限情况、结构特点，对结构采用抗震性能设计，通过分析验算和措施加强，使结构在小、中、大震下分别能到达设定的抗震性能目标。
(1) 抗震性能目标
根据本工程的抗震设防类别、设防烈度、结构类型、超限情况和不规则性，按照《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第3.11节的相关内容。其中层间位移角的限值参照《抗规》的相关规定取用。不同地震水准下的计算分析
1）小震：采用SATWE程序按规范方法进行计算和设计，结果满足现行规范标准的相关规定，则可保证结构在小震作用下“完好、无损坏”的性能目标。
2）中震：采用SATWE程序进行分析，不考虑与抗震等级有关的增大系数，构件设计按以下标准：
a）关键构件的抗震剪承载力满足式（标准值）：
b）部分普通竖向构件进入屈服阶段，但其受剪截面应满足截面限制条件（标准值）：
3）大震：采用PKPM进行静力弹塑性分析（Pushover）进行弹塑性时程分析，不考虑与抗震等级有关的增大系数，构件设计按以下标准：
a）部分普通竖向构件进入屈服阶段，但其受剪截面应满足截面限制条件（标准值）：
b）允许部分耗能构件发生较为严重的破坏。
(2)弹性静力分析
采用中国建筑科学研究院编制的SATWE软件进行弹性整体计算分析，并用ETABS软件进行校核对比分析。计算模型的基本假定及主要输入参数如下表3：
表3计算基本假定和主要输入参数表
整体指标计算结果表明： 结构的第一扭转与平动周期比、基底剪重比、层间位移角、楼层侧向刚度比、楼层受剪承载力比、刚重比和楼层质量比均满足《高规》中相应规范要求。而扭转位移比超过了《高规》第3.4.5条规定的“不宜”值1.2，但小于“不应”值1.4。故该建筑属于扭转不规则，高度超限。
(3)弹性动力时程分析
根据《高规》第4.3.4条，本工程需采用弹性时程分析方法进行多遇地震下的补充计算，主要对计算的底部剪力、楼层剪力和层间位移角进行比较，当时程分析结果大于振型分解反应谱法分析结果时，相关部位的构件内力和配筋作相应的调整。
按照频谱特性、有效峰值和持续时间的地震动三要素需符合规定的原则，根据建筑场地类别和设计地震分组，采用2条多遇地震人工波（user1、user2）以及5条III类场地的实际记录地震波（TH1、TH2、TH3、TH4、TH5）。根据《建筑抗震设计规范》第5.1.2条，为保证所选地震波与规范反应谱在统计意义上相符，其谱曲线与规范反应谱相比，在对应结构主要振型的周期点上相差不大于20%。经计算各条波的频谱特性均能满足要求。地震作用效应取时程法计算结果平均值与CQC法计算结果的较大值。
时程作用下的结构底部剪力与规范反应谱作用下的底部剪力对比见表4，可见每条波的底部剪力均不小于反应谱法的65%且不大于135%，7条波的底部剪力平均值不小于反应谱法的80%且不大于120%，满足《高规》第4.3.5条的要求。
经计算，在地震波时程分析中除顶部少数楼层外，剪力平均值均小于CQC法；7条波时程分析结果除顶部少数楼层外，平均值均小于CQC法。进行构件设计时，按CQC法的计算结果进行配筋，顶部若干楼层则作相应放大处理。
以上考虑小震组合的弹性计算分析结果表明，本工程的各项整体计算指标、竖向构件的轴压比和各构件的强度及变形等均能满足规范要求，小震作用下能达到“完好、无损坏”的第1水准的抗震性能目标。
（4）中震性能分析
《高规》第3.11.3条及条文说明中的规定：对第4性能水准，整体结构进入弹塑性状态，可按等效弹性方法计算构件组合内力，计算中可适当考虑结构阻尼比的增加（增加值不大于0.02）以及剪力墙连梁刚度的折减（刚度折减系数一般不小于0.3）。
表4 时程作用下的结构底部剪力与规范反应谱作用下的底部剪力对比
根据以上规定，综合考虑抗震设防烈度、结构体型规则性、超限程度等因素，本工程采用相对简化的等效弹性方法（中震不屈服）进行中震下的性能分析，考虑到实际中连梁等部分耗能构件会进入弹塑性，连梁刚度折减系数减小至0.3进行相应模拟。采用SATWE软件计算，荷载及承载力均用标准值，不考虑与抗震等级有关的最大系数和承载力抗震调整系数。中震分析的地震动参数按规范取值：。
中震验算结果表明，底部加强区框架梁、连梁出现大部分受弯屈服，局部受剪屈服，进入“中度损坏，部分严重损坏”，剪力墙受弯局部屈服，受剪不屈服，满足“轻度损坏”的要求；标准层除框架梁、连梁出现大部分受弯屈服，局部受剪屈服，进入“中度损坏，部分严重破换”外，剪力墙受弯局部屈服，进入“中度损坏”。
综上所述，中震下结构能满足“中度损坏”的抗震性能目标。
（5）罕遇地震作用下的弹塑性分析
对于罕遇地震下结构的弹塑性计算，根据《高规》第3.11.4条规定，本工程高度为118.6m
对结构整体进行性能评估。考察结构的最大弹塑性层间位移角是否大于1/120，验证整体结构是否不超过“比较严重损坏”的宏观损坏程度。
对抗震构件进行性能分析和评估。分析剪力墙的轴弯和剪切损伤程度、连梁和框架梁的塑性铰发展程度、柱铰的发展程度等主要抗侧力构件的损伤程度，以判断是否达到“满足截面限制条件”和”比较严重破坏”的抗震性能目标。
静力弹塑性Pushover方法是弹塑性分析的一种简化方法，本质上是近似地采用静力分析方法来模拟地震的动力荷载和往复变形。由于其理论上和反应谱法一样是基于单质点的，故当结构的地震响应是以基本振型为主导时，采用Pushover方法才可具有相应的精度，而对高度较大和复杂的结构，Pushover方法则会出现精度不足的情况。但由于其对比弹塑性时程法具有模型简单、计算耗时少的明显优势，故对于高度不超过150m的常规高层建筑，规范还是允许采用Pushover方法的。
Pushover分析所得的需求能力谱曲线详见图3图4，性能控制点处（对应于结构遭受罕遇地震状态）层间位移角曲线及结构位移曲线详见表5。
表5性能控制点处的相关指标
图3 X向分析结果
由表5可知，Pushover分析主要整体指标中最大弹塑性层间位移角满足小于1/120的预设目标。
通过对构件裂缝塑性发展及塑性铰发展情况的考察，分析得到各抗侧力构件的损伤状态如下：
底部加强部位主抗侧未出现交叉状裂缝。个别小墙肢出现钢筋屈服，呈剪切破坏特征的交叉状裂缝。拟增加该部分的墙肢暗柱配筋。因此剪力墙基本满足“中度损坏”的性能目标。较多的连梁和部分框架梁出现塑性铰，局部短连梁的塑性铰达到了比较严重损坏的程度，部分出现剪切铰，故能满足“比较严重损坏”抗震性能目标。
Pushover分析结果表明，在罕遇地震作用下，结构能满足 “比较严重损坏”的要求。
本工程依据Pushover分析结果，在大震作用下所有竖向构件的受剪截面均能满足相关要求。
图4Y向分析结果
5. 楼板应力分析
现采用ETABS建立弹性膜楼板模型分析楼板应力，有限元分析结果表明各层楼板应力均在核心筒附近集中，这是因核心筒侧向刚度较大而表现出来的正常的规律，对于节点处的应力集中，考虑混凝土楼板的塑性进行了应力平均化。
中震参考小震应力分析结果，对相关板带的内力做平均化处理，并叠加正常使用竖向荷载作用下的内力，按板中震抗剪弹性、受拉不屈服，板大震受剪不屈服进行设计。
本工程典型标准层的楼板应力在常遇地震作用作用下，标准层楼板拉应力平均值为0.4MPa，剪应力平均值为0.3MPa。可见小震情况下大部分楼板拉应力设计值均小于ft=1.43MPa,楼板处于弹性状态；偏于安全的以小震应力分别乘上放大系数0.45/0.16＝2.81和0.9/0.16＝5.63作为中震和大震的应力，并取最大应力点附近区域的平均应力计算，则0.4MPa对应平均值为0.4MPa，0.3MPa对应平均值为0.3MPa，相应中震的拉应力和剪应力分别为1.124MPa、0.843MPa，相应大震的剪应力为1.69Mpa，该处楼板配双层双向10@200，抗拉力为2.35MPa可满足上述设定的抗震性能目标。
6. 总结
本工程的高宽比较大，最大达到4.55，未超过规范建议值。经验算，在风荷载和小震作用下，没有出现零应力区；在中震作用下，个别墙肢出现拉应力，拟增加该部分的墙肢暗柱配筋以抵卸拉应力。
综上所述，本工程经过一定的抗震加强措施，结构在小、中、大震下分别能到达设定的抗震性能目标。
参考文献
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）
