摘要：随着现代城市的不断发展，超高层建筑逐渐成为城市经济发展的象征。当前我国超高层建筑数量不断的增加，一方面提高了有限的土地的使用效率，促进了我国建筑行业的发展，另一方面给建筑结构抗震设计工作带来极大的挑战。我国是一个地震多发国家，很多城市都位于地震带上，因此在超高层建筑结构设计过程当中一定要做好相应的结构设计工作，提高建筑的抗震性能。
关键词：超高层建筑；结构设计；抗震设计
1.超高层建筑与一般高层建筑结构设计的差异
超高层建筑主要是指40层以上（建筑高度在100米以上）的建筑物，其与一般高层建筑的结构主要存在以下差异：
1.1超高层建筑的结构类型选择上相对要广，除钢筋混凝土结构外，还有全钢结构和混合结构。而一般高层建筑结构除了特殊条件需要者外，多为钢筋混凝土结构。
1.2超高层建筑的基础形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面为框架-核心筒或筒中筒，基本没有一般高层建筑中所采用的梁板筏基。同时，由于基底压力大要求地基承载力很高，除了基岩埋藏较浅可选择天然地基外，通常采用桩基。
1.3房屋高度超过150m的超高层建筑结构应具有良好的使用条件，满足风荷作用下舒适度要求，结构顶点最大加速度的控制满足相关规定要求，而高层建筑设计不需要考虑。
1.4超高层建筑的平面形状多为方形或近似，对于矩形平面其长宽比也是在2以内，尤其抗震设防的高烈度地区更应采用规则对称平面。否则，在地震作用时由于扭转效应大，易受到损坏。而一般高层建筑平面形状选择余地要大。
2.超高层建筑结构的抗震设计
2.1进行合理的基础设计
同一结构单元不宜设置在性质不同的地基土上，不宜采用不同的基础形式。地基有软弱粘性土、液化土、新近填土或严重不均匀土层时，宜采取措施加强基础的整体性和刚性，对于部分地区的灌淤土和湿陷性黄土更应采用合理的基础形式和有效的地基加固措施，使其具有良好的承载能力和稳定性。或采用时应加强底层楼板的水平刚度或者采取其它有效措施以尽量协调上下不同性质结构的变形能力。
2.2谨慎选用结构材料
在超高层建筑的方案设计阶段，结构材料选用也很重要。可以对材料参数随机性的抗震模糊可靠度进行分析，改变了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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从抗震角度来说，结构体系的抗震等级，其实质就是在宏观上控制不同结构的廷性要求。这要求我们应根据建设工程的各方面条件，选用符合抗震要求又经济实用的结构类别。
2.3应具有预定必要的刚度
结构的刚度太大或太小，在结构计算结果中表现出周期的偏小或偏大，相应的主体结构的位移也偏小或偏大。此时可采用调整与结构刚度有关的参数，如构件的截面尺寸、混凝土的强度等级、剪力墙结构开洞大小等情况；或调整计算参数的设置，如调整梁的刚度放大系数，来满足规范合理的范围。正常使用条件下，限制建筑结构层间位移的主要目的为：
2.3.1保证主要结构基本处于弹性受力状态，对钢筋混凝土结构要避免混凝土墙或柱出现裂缝；将混凝土梁等楼面构件的裂缝数量、宽度限制在规范允许范围之内。
2.3.2保证填充墙、隔墙和幕墙等非结构构件的完好，避免产生明显损坏。
2.4应设置多道抗震防线
这样设置的作用就在于，当第一道防线的构件在强烈地震作用下遭到破坏后，后备的第二道乃至第三道防线能抵挡后续地震的冲击，使建筑物免于倒塌。
首先，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。例如框架一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。
其次，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。抗震结构体系应具备最大量的内部、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。
最后，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。
3.实例探讨某超高层住宅抗震结构设计
3.1工程概况
某超高层建筑住宅楼地下1层，地上层数为22层，二层以上为剪力墙结构，场地抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组第一组。
3.2地震作用及抗震措施
该超高层建筑住宅高度为154.8米，按照抗震规范规定，6度区框支剪力墙结构的B级超高层建筑的最大适用高度为140m。因此要采取更严格的抗震设计措施以及构造措施。
3.2.1抗侧力体系布置
该工程平面呈梭形，长宽比2.95。根据建筑布置，利用房间隔墙、楼梯间、电梯间布置剪力墙，受建筑限制，体型较薄方向（Y向）布置剪力墙较多，X向能布置的剪力墙较少。根据计算结果，由于该工程设防烈度为6度，地震作用下结构反应较小，易于满足规范要求。底层因建筑需要形成南北通畅空间，局部区域上部剪力墙无法落地，通过转换构件将上部竖向及水平荷载传递至框支柱。转换采用转换梁形式。由于上部剪力墙在端部有洞口，致使转换梁内剪力较大，而转换梁高度又受到限制，故通过在梁内设置型钢增加抗剪承载力。为增加延性，在转换梁两侧的框支柱内设置型钢。底层落地剪力墙加厚，增加底层侧向刚度。
3.2.2加强构件措施
由于该工程超高层结构的建筑高度为超B级，因此本结构采取加强措施以确保其受力安全合理。采取加强措施如下：
①对于高度超限的抗震加强措施：将底层剪力墙和框支柱抗震等级从一级提高至特一级。底部加强区剪力墙抗震等级从二级提高至一级。
②对于平面规则性超限的抗震加强措施：由于平面较长造成楼层位移比超过规范限制1.2，但小于1.3。增大端部剪力墙水平分布筋的配筋率，加厚端跨楼板厚度并双面双向配筋，使端墙承受的水平地震力能传递至相邻内部剪力墙。
建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的，该住宅工程中通过合理应用抗震结构设计，减小地震的作用力，增强地震的抵抗力，为人们的营造了一个安全、舒适的生活环境。
结束语
总而言之，要想提高超高层建筑结构的抗震性能，首先就要有一个合理的结构设计。因此，建筑设计人员应该对抗震设计进行不断的尝试和改进，进而提升我国建筑超高层抗震结构设计水平，确保其抗震性能，从而提高建筑的整体质量，为建筑行业的发展保驾护航。
参考文献
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[2]陈越锋.探析超高层建筑的隔震结构设计[J].城市建设理论研究.2014.
[3]吴炳傅承诚，超高层建筑结构抗震设计的讨论[J]科技与生活.2011.
论文作者:卢如华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/18
标签：结构论文; 高层建筑论文; 剪力墙论文; 结构设计论文; 刚度论文; 构件论文; 延性论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;