摘要：随着经济发展，人口数量的增加，城市内人均生存空间缩小，造成了许多超高层建筑的出现。一方面超高层建筑不断在突破高度，满足于基本的建筑使用需求，另一方面超高层建筑成为了建筑师的艺术载体。现今有许多的自然灾害发生，像地震、台风等对建筑物，特别是超高层建筑有着巨大影响。由于超高层建筑的结构设计科技含量高，施工起来比较复杂，各种自然灾害都不可预测，所以还有相当大一部分难题仍待解决，其中特别是超高层建筑的抗震问题。本文通过对桐乡振石总部大楼抗震性设计经验进行总结，对超高层建筑的抗震性设计进行探讨，主要从超高层建筑的设计理念、设计原则、抗震计算、优化措施等方面进行深入分析。
关键词：超高层；建筑结构；抗震性；抗震性
经济快速发展推动着城市化的不断发展，城市人口不断增多，为了解决城市土地的承载压力，大量的超高层建筑拔地而起。超高层建筑的结构、材料、力学模型也就越来越复杂。这就对结构设计师的要求也越来越高，需要更专业的知识、清晰地分析、解决问题的能力，还需要不断探索的精神。本文在超高层建筑的基本概况、设计原则、结构优化等方面对超高层建筑的抗震性结构设计进行分析讨论，达到增强超高层建筑抗震能力的目的，为我国的建筑业添砖加瓦。
1、超高层建筑抗震设计
超高层建筑的高度与建筑的结构、抗震性能是有着非常密切的关系。超高层建筑的结构设计至少要进行两次上次以上的抗震核算，仅进行一次的话不能准确的检测建筑的抗震性能。国外的超高层建筑比如有迪拜哈法利塔、美国北达科塔州电视台等，国内有广州电视塔、上海金茂大楼等。超高层建筑相比于普通建筑要求的建筑材料、建筑结构都有着的更高的要求。尤其还有许多影响，如中立的荷载作用、施工工程影响、整体结构内力影响、空间整体工作影响等都对超高层建筑的抗震性能、安全性能有着影响。从建筑功能上来看，通常要求多功能高层建筑结构上部为小开间，下部为大空间，由于此类结构传力与结构布置机制相反，因此对上、下结构衔接需布置大跨度转换构件，转换形式包含以下几种，如图1。本文充分考虑了实用性，并结合了相关的行业规范，对超高层建筑的抗震性设计进行了分析，进而提高抗震性与安全性。
图1 转换层几种形式
2、超高层建筑抗震设计原则
几乎所有的超高层建筑都是由地上的竖向悬臂结构支撑起来的，由墙、框架、核心筒、筒式结构以及其他的竖向结构分体系。要想得到具有良好抗震性能、合理成本的结构方案，还需要遵守以下原则。（1）在设计结构分体系时，应该使构件之间达成最有效的构成方式。（2）有效手段之一就是增加抗弯结构体系的有效宽度。因为增加抗弯结构体系的有效宽度可以减少倾覆力，并且侧移随宽度的增加的三次方比例减少。（3）使主要的抗弯构件承受大部分的的竖向荷载，可以使抗倾覆构件受到预压，进而稳定受倾覆拉力作用的房屋。（4）将承受荷载的最有效构面的截面增大，如将较低楼层柱子的连接大梁的翼缘截面增大，就可以直接减少侧向位移、增加抵抗力拒，并且可以在不增大上层的质量下，稳定房屋。（5）将实心墙与斜撑构件在竖向结构分体系中合理布置，可以有效地将每层楼的局部剪力抵消，不仅可以提高建筑物的抗震效果，还可以有效的将建造成本降低。（6）将水平与大型竖向构件连接成大型的框架，可以提高超高层建筑的抗震性能。（7）将每层的楼盖都起到水平隔板的作用，使抵抗外力的构件联合起来工作。增加超高层建筑的抗震性能。
3、超高层建筑抗震计算
3.1地震作用计算
地震作用对建筑物的破坏力主要与楼层的高度、震源地带与建筑物距离、震感强度等因素有关。对地震作用进行计算时一定要同时考虑地震的强度与建筑物结构承载能力，水平方向传播的震动对超高层建筑物结构损伤最大，竖向传播的振动对建筑物结构损伤较小。建筑物受到地震作用时，基层随着震动的幅度、频率一起震动，建筑物的最高处振动幅度最明显，振动幅度随着层数降低而降低。与此同理，坍塌现象、结构撕裂等现象都是从上到下依次递减。所以建筑物基层结构尤为重要，一定要提高基层的稳定性。建筑物顶层与基层所使用的建筑材料是不相同的，顶部材料要尽量使用能减轻结构自重的材料，但其性能一定要符合抗剪性能，对建筑结构减少压迫。
3.2抗震验算
3.2.1截面抗震验算
截面抗震主要是根据建筑结构的自身承载能力来进行计算，超高层建筑在设计过程中是会结合抗震措施的，但大部分结构的弹性能力仅仅只是针对于破坏力。但截面验算与之不同，截面验算需要在建筑物的不同使用阶段来进行验算的，地震来临时的应对能力是截面验算中首先要进行测试的，然后便是与建筑物结构材料自重相关的常规状态下的自身平衡系数。但其中值得注意的是使用设备对进行的压力，这些同样需要在计算机中进行模拟，共同分析。
3.2.2地震作用下的弹性变形验算
超高层建筑自身的弹性形能可以在地震发生时产生一定的缓冲效果，将在结构中的破坏力进行削弱。在抗震结构的设计中，不能忽略这一部分力的作用，要将其考虑进去，具体的可以通过对建筑材料的优化来实现。在设计过程中，设计者应同时将性能与成本考虑进去，确保方案的可实施性。
4、超高层建筑结构的抗震优化
对于超高层建筑结构抗震性能的优化，主要是对高层的结构规则掌握，保持几何中心与刚心重合，大大提高结构抗震性能。让整个高层建筑物都能抵抗地震的突然作用与余震的影响。
4.1建造地理位置选择
在高层建筑物建造地点的选择上，一定要尽量选择地理位置相对较好的地段，避免地理位置对建筑物的危害。当实在无法避开危险地段时，尽可能的远离易发生地震的位置。在施工之前，必须加大对建筑物选址周围的勘察，清楚周围的地理环境对高层建筑的影响，减小危险因素，增加安全性。
4.2超高层建筑的平面、立体设计
在对高层建筑的设计时，要遵守相关的建筑设计规范，保证设施结构的安全性。钢筋混凝土作为建筑抗震的第一层，一定要选择形状与抗侧力构件有规律的，避免选择轴压较大的钢筋混凝土。在建筑内均匀的分布刚度与强度，这样才会有性能与经济共存的设计方案。
4.3超高层建筑结构抗震体系
一个合理、有效的抗震结构体系是超高层建筑结构抗震的关键。设计时要充分考虑施工地点、最近、有可能出现的状况、地震的性质等，进而设计出一个最为有效、最为经济的结构抗震体系。结构设计中一定要保证建筑的结构设计是一个完整的体系，每个构件各司其职共同构成体系，但每个结构之间保证相对独立，受到破坏时不会影响到整个建筑。
5、结语
本文主要对超高层建筑结构抗震性设计进行研究，深入的对抗震设计概况、原则、计算、优化等进行了探讨。超高层建筑结构的抗震性能不仅关系着建筑的使用功能，还关乎着人们的生命财产。抗震结构方面的设计主要以概念性结论为主，具体的操作还要结合当地相关实际情况进行分析。不同的实际情况也影响着措施的实施效果，在地震多发地区超高层建筑防震设计将会成为主流。相关的设计人员应该将国外的先进技术与自身技术结合，根据实际情况走出自己的一条独特道路。如今在超高层建筑结构设计上有着相对严格的施工图审查制度，一方面可以有效地规范结构安全，但是也会限制设计师的思路，阻碍了抗震结构的设计。这就需要设计师在遵守规范的前提下，将自己的经验与灵感结合，促进我国超高层建筑的不断发展。
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论文作者:郑鸿
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：高层建筑论文; 结构论文; 抗震性论文; 建筑物论文; 性能论文; 构件论文; 截面论文; 《基层建设》2019年第2期论文;