時間：2023-07-09 08:56:17
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關鍵詞：超限高層；建筑抗震設計；專項審查；樁基
中圖分類號：TU473文獻標識碼： A
1、超限高層建筑的概述
超限高層是指超過規范要求限制的高層建筑。 超限高層審查是在項目的初步設計階段，按國家建設部要求，申請全國超限高層審查委員會組織專家從技術角度進行多方論證，力求在抗震、消防等方面保證建筑物的質量安全。“小高層”和“超高層建筑”都是“民間說法”，不規范。超限高層的高度和層數并沒有統一的“定數”。對混凝土框架剪力墻結構的高層建筑，超過120米為超限高層；混合剪力墻結構為100米以上；有錯層的為80米以上；網架結構的為55米以上；而網架無蓋結構為28米以上。無論建筑物多高，超限高層都對工程技術質量提出了更高的挑戰。
建設部早在2002年就了111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》，明確了在各省、自治區、直轄市對此類工程的管理應由相應省級建設行政主管部門負責。并規定若在抗震設防區內進行超限高層建筑工程建設，建設單位應在初步設計階段向當地省級建設行政主管部門提出專項報告，可見政府對此工作的重視程度。
2、超限高層建筑工程抗震設計研究的作用和意義
在我國經濟的發展和全球經濟一體化的大趨勢下，我國基礎設施的建設發展也突飛猛進，出現了各個行業的流動資金開始往基礎設施建設匯集的現象。超高層建筑工程是在人們對空間成分利用的前提下應運而生的，這反映了人們對充滿時代感和現代感的城市生活的追求。但是問題也隨之而來，因為超限高層建筑工程自身的結構特點已經超出了我國對建筑工程的理解和規定，抗震也成為擺在超高建筑工程面前的重大難題。尤其是這幾年以來我國地震災害頻發，汶川、玉樹和雅安地震的發生造成建筑物的破壞更是讓我們觸目驚心。建筑物的抗震安全性是人民生命財產安全的重要保障。所以，我們要正確認識到在發展過程中存在的問題，提高超限高層建筑工程抗震設計的能力。完善超限高層建筑的抗震設計既與人民生命財產安全密不可分，又是社會發展的需要所在。
3、抗震設計的主要要點
針對建筑物懸挑過大的結構設計，應充分考慮其質量的大小，對質量較大的部位，應該避免由偏心所造成的扭轉，同時還要考慮豎向的地震作用。對于立面開大洞的結構設計，應注意加強洞口四角以及邊緣。而對于有轉換層的建筑，利用厚板轉換的不利的，一般采用的是梁式轉換，并且避免多級復雜的轉換。
超限高層建筑抗震設計的基本要求就是要對框架結構、普通剪力墻結構的高度進行超限的程度控制，應考慮現實的情況，遵守高規中結構的最大使用高度，并且控制好抗震措施，如材料強度等級、體型布置、抗震等級、配筋率、軸壓比等方面應采取比規范更嚴格的要求，以滿足提高結構延性的要求。對于筒體結構或者是框剪結構的建筑，要注意6度或者7度設防的時候，高度不得超過規范最大適用高度的30%，而8度則不能超過最大適用高度的20%。同時，在房屋高度，高寬比和體型規則方面，必須要有一點或者一點以上符合相關規范、規程的要求。
4、嚴格審查
首先，我們現在設計高層建筑的抗震分析方法與規范都是建立在目前的科學技術水平之上的。規范中所推薦的反應譜法與時程分析法等并不完善，它們都采用了一系列的假定，特別是反應譜法，它把整個高層建筑假定為一個質量串，認為它們的重心都在一條垂線上，而且分析時只考慮了峰值加速度，頻譜組成僅近似地考慮了振型耦合，對持續時間根本就不考慮，而這些恰恰是對結構輸入地震能大小影響十分關鍵的因素。由于以上原因，我們必須要求建筑非常規則，方能適用于我們現行規范的計算方法。如果規則性方面超出規范太多，則書本上的計算方法已不適用，電算輸出的結果的可靠性也就成了問題。而一般設計人員常常認為我們計算結果滿足規范就可以了，而忽略了計算方法本身的適用范圍，當然對超限高層控制的目的，就是要保證在現有的設計水平下，使被審查的工程都能在現有計算方法適用范圍之內，以保證其計算結果的可靠、安全。
其次，我們選用的結構類型都有一定的適用范圍，超過了這個范圍，我們采取的構造措施通常會缺乏實踐的經驗，而且會給可行性、技術合理性、經濟性帶來很大問題，因此對各種類型的結構，規范都限定了固有的適用高度。例如A級高層建筑超過了限值高度，那么就要按B級高度的高層建筑進行設計，其實質是要提高其結構的抗震等級。
最后，對高寬比的控制主要是為了保證結構的整體穩定性，并對總剛度、經濟合理性、承載能力進行宏觀控制，使主結構受力更加合理均衡、易滿足變位條件，以保證正常的使用與造價的控制。
5、高層建筑樁基的施工工藝
高層建筑樁基施工技術首先是（1）在施工的時候對于方案的編制；（2）在施工之前要制定好工程的進度再根據總進度確定樁基的施工計劃。（3）施工的時候要注意安全的保證、質量的保證以及文明的施工等。（4）為了保證施工工藝的合理性，在施工前應進行試樁，再在此基礎上提取確定參數。由于城市化進程的加快，目前對高層建筑樁基施工工藝有了更高的要求。
5.1、預制的混凝土樁與鋼制樁的沉樁
預制混凝土的形式包括管狀型的樁和方形的樁兩種，鋼制的樁包括有鋼管樁和H型的鋼制樁兩種。以上這些樁沉樁的方法最主要的是鐵錘擊打法、靜力壓樁法以及水流沖擊沉樁法，但有的時候也會才用振動式沉樁的辦法。這幾種沉樁的方法中用鐵錘擊打深入法、靜壓力沉樁和振動沉樁的辦法在所有沉樁過程中都會出現擠壓土壤，即擠土的現象出現。而在這種現象出現的時候一定要注意采取措施以減少擠壓土壤對周邊環境的破壞。
5.2、灌注泥樁的成樁法
灌注泥樁成孔的方法主要包括干作業成孔、泥漿護壁成孔以及沉管成孔這幾種成孔方法。而在成孔完成鋼筋籠、混凝土安置澆筑上之后才會形成灌注沉樁。泥漿護壁成孔一般有正反循環泥漿護壁成孔與沖擊成孔這兩種方法。前者特別適用于淤泥以及淤泥質土，但是在應用的時候也要注意泥漿的護壁，特別是防止護壁的倒塌；后者適用于碎石和粘土，也可以在沙質土以及粉質土中使用。
6、結語
本文主要是通過超限高層建筑抗震設計的主要作用和意義進行的，同時對抗震設計的基本思路和原則，主要要點和高層建筑樁基的施工工藝作了探討。這對提高我國超限高層建筑領域的水平和技能，都有著重要的作用和意義。
參考文獻：
[1]姜文輝,李智.超限高層建筑工程抗震設計中的若干問題[J].廣東土木與建筑,2008,01:14-16.
關鍵詞：超高層建筑；抗震設防；專項審查
Abstract: at present, the domestic and worldwide tall building more and more, tall building the seismic fortification special review not only can improve the reliability of the seismic design of high-rise building, avoid seismic safety concerns, but also can promote the development of the technology of high building. This paper mainly studies the tall building the seismic fortification special examination technology, can for tall building seismic fortification special review provide certain reference.
Keywords: tall building; Seismic fortification; Special review
中圖分類號：TU97文獻標識碼：A 文章編號：
1前言
隨著我國經濟建設的發展，超高層建筑越來越多[1]。據不完全統計，5年之后，中國的超高層建筑總數將超過800座，約為現今美國總數的4倍。目前，已建成的全球十大超高層建筑中，中國已經占據6席。臺北101大廈以508米樓高位居世界第三，上海環球金融中心主體高度492米排名第四，南京紫峰大廈高450米位居第七，金茂大廈高420.5米排名第八，香港國際金融中心二期420米排名第九，廣州中信廣場大廈以391米高度排名第十。而超高層建筑不僅總高度超過現有規程規范，而且結構形式也越來越多，需要進行專門的抗震設防專項審查，避免抗震安全隱患。本文簡要地分析了不同結構形式的超高層建筑抗震設防專項審查技術，供相關超高層建筑參考。
2超高層建筑抗震設防的專項審查
由于近年來超高層建筑總高度超過規范、規程的最大適用范圍很多，抗震設防審查時，需著重于以下幾個方面：（1）對不同結構體系進行對比,盡量采用適用高度更大的結構類型。（2）仔細論證超高層建筑中加強層的數量、位置和構造。（3）嚴格控制混凝土剪力墻的剪應力應。（4）要保證關鍵部位的細部構造在大震下的安全。
3轉換結構抗震設防的專項審查
超高層建筑的轉換結構一般有兩類：墻體轉換及柱或斜撐轉換。墻體及其轉換大梁形成拱，對框支柱有向外推力，軸柱的轉換梁是空腹桁架的下弦桿，次內力較大，有時不考慮空腹桁架的空間作用。不同的轉換要有不同的設計方法，框支轉換大梁的設計和空腹桁架下弦桿的設計有明顯的不同，不可相混。有時，結構在兩個主軸方向的轉換類型不同，在一個方向為框支轉換，另一個方向為軸柱轉換，此時需分別處理；在一個方向為框支柱，另一個方向為落地墻的端柱，計算框支柱數量時，兩個方向應區別對待。
底部帶轉換層結構抗震設計時，應避免底部結構破壞，結構的延性耗能機制宜在上部結構中呈現。底部結構包括：落地墻、框支柱、轉換構件、轉換層以上二層的樓板、柱和墻體。轉換層以下必須布置足夠的上下連續的落地墻。當主體結構底部樓層側向剛度比上部樓層側向剛度減少較多時，宜通過增加落地墻剛度或減少上部墻體剛度等措施加以調整。
對高位轉換，如8度區底部5層為商業建筑，上部的抗側力墻體在五層頂轉換，需要考慮高位轉換與低位轉換的不同：低位轉換主要按相鄰層的側向剛度比控制，高位轉換不僅要控制相鄰層的剛度比，而且要對不轉換的結構與轉換結構在轉換高度處的總體剛度進行比較，使二者的總體剛度比較接近。這里，側向剛度計算時，需要注意轉換大梁的正確模擬：將大梁作為線性桿件計算時，其軸線位置應按截面的抗彎中心確定，相鄰上下層的豎向構件，需要考慮對應的剛域。當在裙房頂板處進行高位轉換時，還需考慮轉換層以下裙房參與主樓整體工作的程度，分別處理，使側向剛度比的計算能反映結構實際工作狀態。
4連體結構抗震設防的專項審查
連體結構大致可有四類：（1）兩個主塔間用剛性連接的結構體相連，連接體可以是一個或多個，每個連接體可以是一層或多層；（2）兩個主塔間采用人行通廊相連，一般按支座可滑動的結構處理；（3）平面為開口很大的槽形，不滿足剛性樓蓋假定，在開口處每隔若干樓層設置連接構件加強樓蓋的整體性，減少扭轉位移比；（4）房屋立面開設大洞口，在洞口頂部設轉換構件將洞口兩側相連。不同的連體，設計方法不同。
當連體與兩端鉸接時，至少一端應采用可滑動連接，根據震害經驗，設計時應保證大震下不墜落，應考慮支座處兩個主塔沿連體的兩個主軸方向在大震下的彈塑性位移，然后按位移設計。當兩個主塔高低不同，主軸方向正交或斜交時，需要考慮雙向水平地震同時作用。當連體為多層時，不僅要考慮支座處的位移，還需考慮相關樓層的位移。
當連體與兩端剛接時，要算出兩端支座在大震下的內力和變形，確保連體本身和連接部位的安全。對高低的主塔、主軸方向不一致的情況，同樣要仔細的分析計算。
對開口處的連接構件，可按中震下不屈服設計，并提高連接部位的抗震等級。
9度設防時不應采用連體結構。連體本身在8度時應考慮豎向地震，此時，支座處的豎向地震可能比地面加大，可通過考慮豎向地震輸人的彈性時程分析，計算連體的豎向振動。
對大跨度的連體，其豎向振動問題是否影響正常使用，也需要予以考慮。對于連體與主塔的連接，有條件時可采用隔震支座和消能阻尼器等技術。此時，應進行專門的計算分析和支座的構造設計。
5特殊體型結構抗震設防的專項審查
近來，某些建筑設計，由于使用功能和美觀要求，導致體型特別不規則，平面扭轉效應很大或樓板內被大洞口嚴重削弱，豎向剛度突變，上下構件不連續，上部構件超長懸挑，動力特性不同的多塔彼此相連等等。尤其是多項不規則性同時并存，結構計算分析模型難以正確反映實際情況，需要借助各種簡化手段。
這種特殊復雜結構，可根據具體情況詳細研究其地震下的受力特點，按基于性能設計的要求，提出結構設計方案，對薄弱部位從抗震承載力和延性兩方面采取措施提高抗震能力。
針對結構的復雜情況，抗震設防審查時要求所有鋼柱按設防烈度不屈服設計，四片巨型衍架在結構屋面要形成封閉圈，出屋面的單片大桁架利用屋蓋圍護結構的斜桿加強，應考慮四個L形框架筒橫截面的翹曲，并在錯層的連接處設置鋼板剪力墻，還要求進行模型試驗，根據試驗結果調整細部構造。
6結論
本文對對超高層建筑抗震設防專項審查技術進行了研究，有關高度超限、高位轉換、連體結構以及特殊體型結構的超高層建筑的一些概念設計方法及關鍵技術可供參考。
參考文獻
【關鍵詞】：靜力彈塑性分析；動力彈塑性分析；超限高層建筑結構 ；抗震設計
中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A
【前言】
近些年來，社會經濟實力的上升，促使我國高層建筑的規模得到了較大幅度的提升，使得房屋的數量不斷的增加，不少較為復雜的結構及形體得以出現。對于這些高層建筑結構來說，其中有一部分都超出了抗震設計的規范范圍及相關的抗震設計的規定之外。怎樣能夠對這些建筑在地震中產生的可靠性進行分析與評估，受到研究者們的關注。靜力彈塑性分析方法能夠有效的來對結構彈塑性下的強度、變形需求及探測結構的設計進行分析。特別是在對一些不規則結構進行分析時，其可以彌除彈性分析過程中不能做到的一些環節，動力彈塑性分析方法能夠有效的來對結構的屈服機制及相關的薄弱環節進行判斷，這是結構彈塑性分析過程中一種最為有效的方法。
一、工程概況的反應
1、對外框筒具有情況的分析
外框筒在工程實施的過程中是依據建筑的外形來進行設置進行。在本座大樓中，其存在的四個面均是呈現出外凸弧形，四個角的局部具有凹進部分。其存在的外框筒的基本柱的距離為5.5m左右，這是為了底部出入口大門凈空的設置。并且因為大柱距處于外框筒的中部，進行對外框筒造成的影響比較小，為了對結構的延性做到提高，就需要對構建的截面進行減小，在大樓的14層之下的距離使用型鋼混凝土柱來進行實施。
2、對內筒具有情況的分析
在研究的大樓中，其主塔樓的內筒是經過四個相關的小筒來進行聯系在一起的。并且每一個小筒都是使用多道的剪力墻來組成的，因為明確的受力，使其具有較好的抗震效果。在內筒墻體的厚度從上到下來進行減小的時候，其混凝土的也從C60變化為C40，這樣就可以實現對結構具有的自身重量做到有效的減小。
3、計算模型及假定條件的分析
在工程實施過程中，需要將其方烈度調置為七度作用，將其加速度也進行降低，因為在工程實施過程中使用的為鋼筋混凝土筒的中筒結構，內筒為混凝土剪力墻核心筒的結構設置，并將外筒設置為外筒，把其距離設置為四米上下，并將樓層的20層以下都使用鋼筋混凝土結構來進行設置，另外還需要在相關規定中表示出來。把鋼筋混凝土的最大高度設置為230米作用。但就次樓來說，超出了幾十米，因此就屬于一種超限高層建筑。對于高層建筑來說，其結構中具有梁及柱等結構。梁、支撐及柱都屬于一維構建，并且可以使用空間桿單元來做到對承受狀態的模擬，并且可以根據受力條件的不同，需要把兩端進行連接起來，分為一端固定連接，一端鉸接及兩端鉸接的幾種情況。并且當柱截面過大的時候，需要對剪切變形的影響進行考慮。剪力墻為高層建筑的主要抗側力構件，在有限元理論的基礎上，用殼元來模擬剪力墻的受力狀態是比較切合實際的。樓板可采用平面板元和殼元來模擬其受力狀態。
4、對靜力彈性分析的采用
我們在分析的過程主要是對SATWE及ETABS這兩個程序的使用，從而能夠做到對眾值烈度下地震作用進行反應譜分析。根據相關程序反應的結果顯示，一個工程周期所使用的時間大約是在四點五秒上下。另外分析軟件分析的結果，這種最大層間所具有的位移角為1/1583，而是這是在對四十五層樓進行模擬所得到的結果。另外通過另一種軟件分析顯示，其出現的位移角為1/1551。并且這是在對第三十八層樓進行模擬所得到結果。這兩種軟件所得到的結果均能夠滿足相關的規定與標準。都把中筒結構層的最大位移角控制在1/1500之中。因此所得到的結果就表示了這種方法能夠起到對七級地震進行抵抗的效果。
5、對彈性時程的相關分析‘
在分析的過程中，根據場地的特征來選擇兩條天然波，并且將其所對應的峰值調到與設防烈度相適應的位置之上。通過對多條時程曲線所得到的結果顯示，其得到的平均值都大于振型分解反應譜法的80%，并將其作為控制條件。經過相關的計算可以得出，使用人工波過程中，當采用最大的速度來對其進行時程進行分析的時候，就會得到結構底部所具有的剪力剛剛超出反應譜的60%上。是喲兩條天然波的過程中，采用最大加速度來進行的時候，其得到的結構底部剪力不能滿足相關規定所給出的要求。
二、使用靜力與動力彈塑性分析來對超限高層結構的抗震性研究過程
1、使用靜力彈塑性分析的應用過程
當使用ETABS這種非線性有限元計算分析軟件來進行分析的時候，就可以建立起三維有限元模型，從而做到對建筑結構的彈塑性分析。根據分析的結果表明了，結構在7度的時候，當遇到較大地震的時候，其層間所發生的位移為1/156，這樣得到的結果是小于相關規定中所設置的1/120限值標準。因此在發生這樣7度地震的時候，建筑也不會受到影響。并且在對其塑性鉸的分布問題進行分析之后，就會知道建筑物的部分柱子的腳部及頂部會有塑性鉸的形成，其主要發生的原因是因為角柱的形狀為異形柱，對其進行計算的過程中并沒有加入型鋼，并且對于混凝土的鋼筋并沒有進行改變，因此導致塑性鉸在其上部的大量存在。
2、使用動力彈塑性分析的應用過程
在這種分析方面的實行過程中，需要兩組真實的強震來進行選擇，并且做好記錄工作，與此同時，還人工進行模擬一組，以便于能夠使用加速度時程曲線來對人工波進行分析，從而做到對地震波分析結果的了解。另外采用樓層位移的計算方法所得到的最大間位移結果是非常安全的。而且經過對相關分析結果對比顯示，當層間彈塑性的位移較小，并且低于規定標準的時候，此時的結構就是屬于比較安全的。另外根據對動力及靜力的彈塑性結果分析得出，這種塑性鉸的分布形式還是較為符合的，因此在對其進行時程分析的過程中，能夠得到較為廣泛的應用。
三、靜力與動力彈塑性分析所展現出來的效果
1、分析過程較為合理
因為建筑結構的周期為4.5秒左右，并且根據振型分解反應所得出的最大層間位移角為1/1583及1/1551，其得到的結果都是在相關的規定之中。并且因為外框筒所占據的比例為50%左右，因此表明了外筒對地震的承擔效果較為良好，并且受力程度也較為合理。
2、分析方法是具有較強的安全性的
在使用彈性時程進行分析的時候，按照相關的地震的情況來獲得最大彈性間層位移角進行時，得到結果為1/1890。并且得到結構地震剪力也小于振型分解反應譜法。因
此，在彈性狀態，按照振型分解反應譜法計算所得的內力進行設計是安全的。
3、這種分析方法還需要得到進一步的提高
使用彈塑性時程分析方法及Push-Over分析方法對超限高層結構地震作用的評價具有較大的影響。使用Push-Over方法還可以找出結構體系中存在的不足部分，從而找出結構的破壞順序，并且具有較為明顯的效果。
在實際的運用過程中，怎樣來做到對加載模式、高階振型及目標移位所造成影響的確定，以及在需求譜及能力譜計算方法選擇上，還有很多工作要完成。時程分析這種方法雖然運用的較為成熟，但是在對構件及對地震波的選擇過程中，還需要做到進一步的研究。
總結：
雖然在對超限高層建筑結構抗震設計的研究過程中，靜力與動力彈塑性研究方法還存在著較多的不足之處，其中在計算的過程中會消耗大量的時間來用于計算。但是從整體所祈起到的效果來看，在這種分析方法中，選用較多的地震波和采用不同的恢復力模型對超高層建筑結構進行分析是目前較好的選擇。
參考文獻：
[1] 門進杰,史慶軒,周 琦.鋼筋混凝土框架結構模型振動臺試驗及抗震性能對比[J].建筑結構,2008,5(38):45～48.
[2] 程紹革,王 理,張允順.彈塑性時程分析方法及其應用[J].建筑結構學報,2000,2(21)1:52～56.
中圖分類號： TU97文獻標識碼： A 文章編號：
前言風荷載是各類建筑物的重要設計荷載之一。對大跨空間結構、高層建筑而言，風荷載常常起主要甚至決定性作用，復雜的動力風效應影響成為結構設計的控制因素之一。隨著新技術、新材料、新型式、新設計方法的應用，工程結構日趨多樣化、大型化、復雜化，對風敏感程度越來越強。然而，在現行的建筑結構規范中，上述結構的抗風設計參數并不完善，風與結構間復雜的相互作用對結構抗風設計、防災減災分析提出了巨大挑戰。因此重大工程結構在風荷載作用下的動力響應特性研究越來越受到學術界和工程界的關注與重視。
一、風荷載特點及其效應
隨著高強輕質材料的應用和設計水平的不斷提高，現代建筑不斷向高層和超高層的方向發展，結構的阻尼更小，柔度更大。高層建筑的特點是長細比較大，在動力荷載作用下易產生振動和變形，長期的、頻繁的中低風作用使高層建筑某些局部構件產生疲勞破壞，從而使整個結構失穩。當高層建筑的自振頻率接近風的卓越頻率時，結構響應進一步加劇，風振的影響非常顯著。據統計，結構由于風災產生的破壞占結構破壞總數的大部分。風荷載已成為高層、超高層結構的主要設計荷載之一，已成為結構設計中不容忽視的內容。
根據大量實測的風速時程記錄，可將風看作由平均風(長周期的穩定風)和脈動風(短周期的波動風)組成。平均風是在給定的時間間隔內，把風對建筑物的作用力的速度、方向以及其他物理量都看成不隨時間而改變的量。由于風的長周期遠遠大于結構的自振周期，可等效為靜態作用處理，應用結構靜力計算。脈動風的強度是隨時間按隨機規律變化的，由于周期較短，應用隨機振動理論進行分析。
由于氣流的慣性和粘性，風流經非流線型的高層建筑時，會產生復雜的流固相互作用效應，主要表現為氣流的分離、再附著、渦的形成和脫落以及尾流的發展；同時產生氣動力。風荷載對高層建筑有明顯的三維荷載效應，按照氣動力的合力方向，風荷載對建筑的作用主要分為順風向荷載，橫風向荷載，扭轉風荷載。
在三維氣流流動中，順風向有平均風和脈動風的共同作用；而在與平均風垂直的水平方向，即橫風向以及豎直方向僅有脈動風作用。因此，對于建筑結構，其風效應主要包括：順風向效應、橫風向效應，風致扭轉效應及結構的自激振動反應。
二、風振控制的設防目標
為了使高層建筑在風荷載作用下不會發生局部破壞、結構開裂和變形過大等現象，以保證結構的安全，結構的抗風設計必須保證強度、剛度和舒適性的要求。
影響人體感覺不舒適的主要因素是振動頻率、振動加速度和振動持續時間。由于持續時間取決于陣風本身，而結構振動頻率的調整又十分困難，因此一般使用限制結構振動加速度的方法來滿足舒適度的要求。
三、降低結構風振相應的措施
目前超高層建筑抗風措施主要有氣動措施、結構措施與機械措施三種方法。
3.1 氣動控制法
氣動措施可分為被動控制，半主動控制與主動控制。
半主動控制與主動控制需要外界能量，通過改變氣動措施的狀態或向風場中吹氣來改善結構周圍的流場，特別是控制流動分離，從而減小流體作用在結構上的風力。但由于流體分布的隨機性，導致這類措施很難用于工程實際。
被動氣動控制，即通過改變建筑的外形以減小建筑的風荷載與風致效應，是一種常用并且十分有效的措施，并且可以與建筑設計相結合。氣動措施用于建筑的方案設計階段，基于風對超高層建筑的作用機理，能從根源上減小結構的風荷載與風致效應。
3.2結構控制法
通過增強結構本身的抗風性能來抵抗風荷載的作用，即通過提高結構本身的強度和剛度，由結構本身儲存和消耗風振能量來抵御風荷載。這種傳統的抗風設計方法，不一定安全，也很不經濟，失去了輕質高強材料本身的優勢。僅用于結構設計階段。
3.3機械控制法
機械措施是通過在主體結構上添加輔助阻尼系統來減小結構的風致響應，比如臺北101大廈與上海環球金融中心都在其頂部設置調諧質量阻尼器來控制結構頂部的位移與加速度，以滿足結構強度、剛度與舒適度的要求。機械措施也可以用來提高建筑的抗震性能。
調諧質量阻尼器系統是結構被動減振控制體系的一類，它由主結構和附加在主結構上的子結構組成。其中子結構包括固體質量、彈簧減振器和阻尼器等，具有質量、剛度和阻尼，由于這種系統是利用調整子結構的動力特性來減小結構的動力特性的，而不是靠提供外部能量，故稱為“被動調頻減振控制體系”。
TMD在控制結構振動方面是一種有效的減振裝置。它具有簡潔、可靠、有效以及低成本等優點，倍廣泛的應用到高層結構以及的土木工程結構的振動控制中，尤其是高層建筑，電視塔以及橋梁結構的抗風設計。
四、設置TMD的結構抗風設計的實用方法
項海帆等提出了一種基于我國 《建筑結構荷載規范》的高層建筑風振控制的實用化設計方法。由于不論何種減振裝置(主動，被動，半主動)，其減振的效果都可認為是相當于增加了結構的阻尼。
4. 1 強度和剛度的抗風設計方法
對于高層建筑結構強度和剛度的抗風設計，一般考慮結構順風向的平均風和脈動風的共同作用。根據高層建筑結構設計規范，作用在高層建筑任意高度處順風向的等效靜力風荷載標準值可按下述公式計算:
式中，為基本風壓，為風荷載體型系數，為風壓高度變化系數，為重現期調整系數，為順風向Z高度處的風振系數。顯然，公式(1)中只有風振系數與結構阻尼比有關。考慮到設置被動的減振裝置的作用是將高層建筑結構的阻尼比提高到，因此，根據《建筑結構荷載規范》，受控結構的風振系數應為：
式中脈動增大系數可表示成：
式中：
由此可知，在求得設置被動減振裝置的高層建筑結構控制效果的結構等效阻尼比和有效阻尼比后，就可按式(2)和(3)求得受控結構降低了的風振系數，并最終由(1)計算得到受控結構上降低了的等效設計風荷載的標準值。依此等效設計風荷載的標準值就可如同常規的抗風設計一樣，用靜力計算的方法求得受控高層建筑結構在風荷載和其它荷載組合下的結構構件內力和結構層與層間位移，并最終驗算它們的強度和剛度的抗風設計要求。
4. 2 舒適度的抗風設計方法
由于舒適度主要取決于結構的風振層加速度，因此設置被動減振裝置的高層建筑結構舒適度的抗風設計只需考慮受控結構風振層加速度的計算方法。根據高層建筑結構設計規程，結構頂部順風向脈動風振加速度的設計計算值為：
其中A為高層建筑總的迎風面積，mtot為建筑物總質量。顯然，對于設置被動減振裝置的高層建筑，只需依其有效阻尼比，按公式(3)求得降低了的脈動增大系數后，就可由式(4)得到αw。并最終驗算舒適度的抗風設計要求。
參考文獻
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關鍵詞：超限高層建筑、抗震設計、超限審查
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著國民經濟發展，高層建筑除了滿足建筑使用功能的要求，對建筑個性化的體現越來越重視，使高層建筑的平面、立面均極其特殊，各種新的復雜體形結構（如連體結構、主裙樓整體連接結構、大底盤多塔樓結構、立面多次收進退層結構及大懸挑結構等）、復雜結構體系（如各種類型的結構轉換層、多重組合結構和巨型結構等）出現。
1超限高層的設計方法
復雜結構設計分析，采用多個相應恰當的、合適的力學模型進行抗震驗算分析，不是用所謂截然不同的、不合理的模型進行比較分析。“抗規”要求的不同力學模型，還應屬于不同的計算分析程序。分析結果具體體現在：結構與結構構件在地震作用下，抵抗地震作用的承載力具有客觀存在性，在相應設計階段主要振動周期、振型和地震作用最大受剪承載力（底部總剪力 V0）應出入不大。整體結構應進行彈性時程分析補充計算 （應注意地震波采集須符合規范要求）；宜按彈塑性靜力或彈塑性動力分析方法補充計算；受力復雜的結構構件，宜按應力分析結果校核配筋設計。
超限高層根據結構抗震性能設計，選擇性能目標控制，選定性能設計指標。第一性能水準的結構應滿足彈性設計要求（多遇地震），結構的層間位移、結構構件的承載力及結構整體穩定等均應滿足規范規定；按設防烈度（中震）的結構，構件承載力在不計入風荷載作用、不考慮與抗震等級要求相關的內力增大系數時需要滿足彈性設計和抗震承載力要求。第二性能水準的結構，在中震或預估罕遇地震作用下，與第一性能水準的結構的差別是，框架梁、連梁等耗能構件正截面承載力只需要滿足“屈服承載力”設計，即采用構件材料標準值和重力、 地震作用組合標準值工況下的驗算。第三性能水準的結構，在中震或預估罕遇地震作用下，允許部分框架梁、連梁等耗能構件正截面承載力進入屈服階段，受剪承載力宜按“屈服承載力”設計，豎向構件及關鍵構件正截面承載力應滿足“屈服承載力”設計的要求；整體結構進入彈塑性階段，應進行彈塑性分析。第四性能水準的結構，應進行結構彈塑性計算分析，在中震或預估罕遇地震作用下，關鍵構件抗震承載力應滿足“屈服承載力”設計的要求；允許部分豎向構件及大部分框架梁、連梁等耗能構件進入屈服階段，但構件受剪截面應滿足界面限制條件要求；結構的抗震性能必須通過結構彈塑性計算分析，在預估的罕遇地震作用下找出彈塑性層間位移角、屈服構件的次序和塑性鉸分布、塑性鉸部位的材料受損程度。第五性能水準的結構，應進行結構彈塑性計算分析，在預估罕遇地震作用下，關鍵構件抗震承載力宜滿足“屈服承載力”設計的要求；應注意同一樓層的豎向構件不宜全部進入屈服并控制整體結構承載力下降的幅度不超過10%。
隔震與消能減震設計，是一種有效地減輕地震災害的技術，在提高結構抗震性能上具有優勢（即抗震設防目標能力有所提高）。隔震技術一般可使延長整個結構體系的自振周期達到使水平地震加速度反應降低60%左右（相當于常規抗震設計設防烈度降低1.0度~1.5度），從而達到大大降低地震作用，并能獲得很好的經濟效益。隔震設計計算分析方法一般為時程分析法， 強調隔震層設計與構造措施的重要性。消能減震通過消能器（分為速度型和位移型阻尼器）設置控制預期的結構變形、 增加結構阻尼達到減少地震反應，較好地發揮出經濟效益。 設計計算分析方法一般為非線性時程分析法，與常規抗震設計設防烈度約降低 1.0 度設計。因此在部分樓層增設粘滯阻尼消能支撐（設計往往布置在計算分析層間位移角較大的部位，并注意兩個主軸方向的均勻布置），通過提高結構的附加阻尼比來降低結構的位移反應。整體結構的非線性時程分析結果表明，在框架－抗震墻結構中增設消能支撐，可以較為經濟地控制結構的樓層位移，提高結構的抗震安全儲備。
建筑抗震性能化設計，根據設防目標立足于結構承載力與變形能力的綜合考慮，具有針對性和靈活性（或對整個結構、或對某些具體部位或關鍵構件）設計分析方法達到預期的性能目標，分為構件或結構彈性分析、彈塑性分析，基于提高建筑抗震安全性（承載力、變形、構件延性）或滿足使用功能的專門要求。
“小震不壞，中震可修，大震不倒”三水準目標，即第一水準按眾值烈度或多遇地震影響時，結構抗震分析采用彈性反應譜進行彈性分析設計，主要是承載力驗算，又稱第一階段線彈性設計；第二水準按基本烈度或設防地震影響時，考慮非線性彈塑性變形及承載力略有提高，屬于第二階段彈塑性變形驗算；第三水準按最大預估烈度或罕遇地震影響時，主要通過概念設計和抗震措施滿足結構設計要求，即第一階段和第二階段分析（通過靜力非線性分析、又稱靜力推覆分析和動力非線性分析、又稱彈塑性時程分析）過程，并采取相應的抗震措施。
2超限高層的抗震設計審查
根據《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》（建設部111 號令）、《超限高層建筑抗震設防專項審查技術要點》（建質[2010]109 號通知），建設工程施工圖設計審點應放在抗震概念設計上，是否符合現行工程設計標準、規范要求的基礎上，施工圖設計文件編制深度是否滿足要求，認真分析結構計算模型及計算分析與實際情況的相符性、合理性，結構超限判斷、抗震設防目標及抗震設防措施的準確性，力求審查過程以提高施工圖設計質量為目的，不拘泥于傳統的形式，應有前瞻性，跟進專業技術的新發展和趨勢，專研技術疑難問題，認識新的結構體系、運用新的結構分析手段，設計方法和施工技術得到發展，推動了建筑行業科技進步的現實， 注重設計的合理性、經濟性，促進建筑工程設計對公眾安全、公共利益質量監督作用。通過工程超限高層審查專家組的審查意見，設計能夠掌握和切中要點，反應全面和關鍵部位（如薄弱層、軟弱層）采取結構抗震加強綜合措施，提高結構能力水準。
工程設計送審審查資料一般從幾個步驟入手，即工程概況、工程設計、結構計算結果及分析、結構不規則類型及超限的描述和判別、結構超限應考慮的問題及解決辦法應對的加強措施，即內容應翔實，針對性強。《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》詳細規定了相關內容。
目前，視工程抗震專項審查項目的超限程度具體情況，超限工程專家組技術審查意見包括了省住房和城鄉建設廳抗震辦委托全國或省抗震專家提出的意見，不僅肯定了超限高層設計判別，同時進一步調整和補充了計算分析和采取抗震加強措施的要求的必要性，也是對工程設計的指導性意見、第二階段施工圖審查的審查依據參考之一。
3結語
總之，建筑結構抗震概念設計的不斷發展，指導工程抗震設計重要性日趨顯示出來。我們還可從文獻[1]、文獻[2]、文獻[3]中關于建筑結構抗震設防審查工程看出 ，超限及不規則建筑工程結構的研究分析思路、設計與計算方法，對建筑超限判斷、超限部分所采取更為嚴格的措施等，提高工程結構的防震救災綜合能力；文獻[1]還強調了在內在的設計技術發展和創新、推進、完善和補充現行規范方面提出操作性較好的說明。這一切，恰好說明了建筑結構抗震概念設計作為基本設計和審查思路的必要性。
參考文獻:
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SATWE和MIDAS彈性動力時程分析結果
在小震作用下樓板的3條地震波作用下于樓板最大拉應力為3MPa，但最大應力僅出現在個別應力集中的角點。大部分樓板的應力都在2MPa以下，略大于C30混凝土的抗拉應力，再考慮樓板鋼筋的作用可以判定在小震作用下樓板基本處于彈性狀態。鋼筋混凝土結構單元參照小震CQC法計算構件配筋結果。地震波按彈性時程分析時所選地震波按中震輸入。中震階段結構彈塑動力時程分析時，構件抗震承載力按強度標準值計算（作用分項系數、材料分項系數和抗震承載力調整系數均取1）。中震地震影響系數最大值αmax=0.12，地震波地震加速度時程曲線最大值：50cm/s2。連梁剛度折減系數取為0.5，同時不考慮風荷載的作用，驗算構件承載力是否滿足要求。中震階段結構彈塑動力時程分析軟件采用EPDA進行，通過調整以上分析參數，求出結構構件的內力，并進行構件承載力驗算。結果顯示，結構豎向構件及關鍵部位構件均滿足承載力驗算保持完好無損壞，僅在個別樓層個別耗能構件（連梁）出現輕微損壞，震后稍加修理即可繼續使用。從以上分析可知本結構在中震地震作用下，結構基本保持彈性，僅個別剪力墻及耗能構件輕微損壞稍加修理即可繼續使用，達到了預期的抗震性能目標：即設防地震作用下結構輕微損壞。通過對結構在中震作用下的彈塑性動力時程分析得出結構在中震作用下仍然保持彈性狀態，所以對結構可以通過MI－DAS軟件按照中震CQC法進行設計，然后對結構進行中震彈性時程分析，考察樓板在中震下的反應來近似模擬按小震設計的結構在中震作用下的樓板應力分布狀況。作用分項系數、材料分項系數和抗震承載力調整系數均取1。中震地震影響系數最大值αmax=0.12。根據以上分析結果，樓層平面在中震作用水平地震時程激勵下，樓層平面開洞后存在一定的應力集中現象。經計算樓板大部分拉應力為4.0MPa，大于C30混凝土的抗拉應力。采用鋼筋抗拉強度設計值作為樓板承載能力的指標，保證中震時樓板鋼筋網不屈服，核心混凝土能有效工作，計算公式如下：σ中震≤fyASγREhs式中：γRE=0.85為抗震承載力調整系數；s為鋼筋間距；h為板厚。對于圖示位置部分樓層的連接區域樓板大部分拉應力為6.0MPa，采用上述計算公式，根據樓板應力的計算結果，120mm厚連接板內配三級鋼，直徑8mm，間距120mm，雙向雙層。而對于電梯間與樓梯間之間的連接板樓板應力較大，則采用150mm厚板，配置三級鋼，直徑10mm，間距120mm，雙層雙向。通過以上構造和計算分析可知，結構樓板的平面凸凹、開洞等平面不規則部位，在中震作用下仍處于彈性階段，能夠滿足抗震設防概念設計的要求。該結構為平面不規則結構，相對于靜力彈塑性分析，采用動力彈塑性分析能更為真實地反應結構在大震作用下各結構構件的安全性能。
本工層選用EPDA結構軟件的PUSH程序對結構進行動力彈塑性分析。通過對結構大震下彈塑性靜力push-over計算及分析，得出以下結論：（1）本計算選用參數時相對保守。材料強度為標準值，不考慮箍筋增強作用，僅計入1倍梁寬的翼緣作用，塑性鉸判斷準則為剛度退化50%。因此，分析所得結果仍具有相當的裕量。（2）能力、需求曲線及抗倒塌驗算表明，性能點需求層間位移值小于《建筑抗震設計規范》限值且有較大裕量，具有結構在罕遇地震作用下具有良好抗側能力和抗倒塌性能，能夠實現預期的性能目標。（3）性能點層間位移最大值均發生在結構彎曲變形和剪切變形都較大的中下部且層間位移值曲線沿層高變化連續平滑，無明顯變形集中的薄弱層，有利于結構整體耗能性的充分發揮。（4）從位移荷載曲線可以看出，結構在逐漸進入屈服狀態之后呈現出明顯的延性特征，可以推斷，在罕遇地震作用下，結構具有良好的耗能性能。（5）本結構設計中，樓層的抗側剛度和抗剪承載力自下而上逐漸減小，與分析中性能點彎矩剪力較好吻合，提高了結構的經濟性及合理性。（6）結構的塑性狀態分析表明，結構在作用不太大時，連梁將首先出鉸耗能，而隨荷載增加結構頂部和底部也將成為主要塑性區域。因此，結構設計中也對該區域作為重點設防區域，確保其延性。（7）經過分析結構在大震作用下具備良好的抗傾覆能力，能達到大震不倒的抗震性能。
針對超限的設計措施
【關鍵詞】超限高層建筑;抗震設計;建議;問題
引 言
當今世界人口密集，資源壓力大。人們的生存空間逐漸從簡單的低層地面發展到了超限的高層建筑。在大城市中，高樓林立。而由于大城市具有比較多的工作機會，越來越多的人涌入進來，也更加促使超限高層建筑工程的發展，未來將會成為“天空的世界”。超限高層建筑工程與地面工程相比，施工難度和強度都比較大，要考慮地質條件，方案標準和成本等諸多因素的影響。超限高層建筑工程的抗震能力是最需要考慮的，它關系著整個超限高層建筑工程的安全性。因此，對超限高層建筑工程抗震設計是一個復雜而且嚴格的過程。
一、抗震設計的基本思路和原則
從世界范圍來看，各國的抗震的主要原則是“小震不壞，中震可修，大震不倒”，這也是處理地震作用高度不確定的最優途徑。在實踐過程中，此原則得到了廣泛的認可和一定程度上的效益。參照此原則嚴格執行的西方發達國家和地區，大部分建筑物符合了抗震規范設計，重大地震過程中所造成的人員傷亡已呈下降趨勢。但是在中小地震過程中，依舊可能造成建筑物的某些結構正常使用功能的喪失，從而影響了人們對人居環境的更高追求和實現。
超限結構抗震的設計環節主要分為兩個階段。第一是彈性反應譜的采用，主要是針對多遇地震地區。用這兩種方法主要是能夠根據詳細的結果和數據粗略估算出結構層的薄弱位置。第二階段是Pu shove彈塑性時程分析方法的采用，此方法主要是分析判定結構構件塑性鉸出現的分布和順序。
二、超限高層建筑工程抗震設計的要求
1設置建筑物的抗震防線
建筑物的抗震防線體系都是由許多延伸性比較好的分體系構成的。這些延伸性比較好的分體系，能夠互相聯系，共同工作。雖然每一個建筑物都有自身的抗震防線，但是不能只設置一道，因為一旦地震發生，強震之后必將伴隨著余震。只有一道抗震防線，就會被接二連三的余震所影響，導致建筑物的坍塌。超限高層建筑工程抗震設計要建立一系列的屈服度，并在內外部具有豐富的余度。組成抗震的分體部件，要有一定的延伸性和適當的剛柔性，這樣的結構能夠減緩比較多的地震能量，提高超限高層建筑工程的抗震能力。另外。要對樓層內的結構構件進行處理，主要的耗能結構屈服以后，就檢測一下彈性階段的構件，保證結構的延伸性和抵抗坍塌的能力。
2保證建筑物的穩定承載能力
工程設計中，首先要保證的就是建筑物的延伸性、穩定性和承載度。工程設計構建結構要加固底層的墻柱、節點，弱化橫梁和構建。對建筑物中可能出現薄弱的地方或者是已經出現了薄弱的地方，要采取相應的科學合理的辦法，提高總體的抗震能力。超限高層建筑承擔的豎向荷載的構件不應該是主要耗能的構件。
3 采取多項措施提高抗震能力
在大地震中，真正起抗震作用的是建筑物本身的主要構件。構件能在大地震中承受地震所帶來的危害，就要仔細的檢查高層建筑物中的薄弱部位。對高層建筑物的彈性受力和承載能力的均衡位置點要合理的處置，在樓層的比值發生變化時，要及時發現和處理，并采取加號的辦法進行解決。
三、超限高層建筑工程抗震設計出現的一些問題
1缺乏評測周邊環境和地質條件的資料
雖然我國早已步入了市場經濟體制，但是在建筑建設中依然存在著計劃經濟體制急功近利的思想。許多的工程建設因為追求眼前的經濟效益以及工程的進度，就直接按照規劃好的圖紙進行施工建設，而沒有仔細的對地域的周邊環境和地質條件進行勘探和評測。沒有地質資料，就失去了施工的準備和依據，容易出現許多的事故，造成不利的影響。
2解決結構上的平面布置
超限高層建筑結構有的為了追求美觀，也有的是因為地質構成和周邊環境的影響，導致外形不是很規則、均勻，凹凸的變化大。這就使得一個結構內的單元內，受結構平面上的形狀的影響，剛度發生了不均勻的現象，導致平面的長度變長。
3結構單元內存在不同的受力結構體系
超限高層建筑施工方案中常會出現這樣的現象。一個單元內用砌體來承受重量，而另一個單元內，用排架或者全框式的承受重量。這就使得原本的建筑物出現受力不均勻的現象，容易造成房屋倒塌。
四、對加強超限高層建筑工程抗震設計的建議
1加強構造構件抗震性能的措施
對超限高層建筑的底部，要加強部位的剪力墻厚度。用型鋼混凝土柱來加大底部加強的部位，并加大其配箍的特征值。交叉暗撐式來組成連梁配筋形式。嚴格控制框支柱的軸壓比，并運用相關的構造措施來加強節點和錨固。
2 梁式轉換層結構設計
首先要增大落地剪力墻的厚度，對型鋼結構模型混凝土轉換粱的主要節點和配筋進行強化，調整結構的布置，使上下部機構的轉換層的側向剛度符合標準的規范 對轉換層臨近的上下層樓板的配筋，用雙層雙向配筋處理，嚴格控制框支柱的軸壓比，運用型鋼混凝土柱，并控制好柱的配箍特征值。適當的將剪力墻的配筋提高，柱由轉換層延伸2層左右。
3 結構的平面布置
降低扭轉的直接影響，側向剛度逐漸均勻的發生變化。對結構構件布置要反復的考慮，并充分的調整和計算。在考慮好偶然的偏心影響地震作用之下，樓層豎向構件的水平位移和最大層間位移和樓層平均值相比，要小于該樓層平均值的1.4倍，轉換層側向剛度與相鄰上部樓層剛度相比，要大于70%左右，受剪承載力與上層受剪承載力相比，要大于上層的80%左右。
4 制定一項嚴格程序
超限高層建筑工程制定旋工方案和實施是一個長期且比較復雜的過程，要考慮好經濟投入的成本和施工風險，注意施工以及工期的條件。根據不同的地質環境和周邊環境的影響，制定一個滿足地震設計、周邊環境的要求以及具有經濟效益的工程制定施工方案。而制定程序是保證施工方案質量的最佳制定的辦法。制定的程序主要有這兩個階段：① 對周邊環境和地質條件進行勘探和評測，將施工對象的地質條件摸清楚，測量好固巖的穩定，預測好各項風險的因素，并設計出最好最佳的方案，評估工程對周邊環境的總體社會影響。②對各個因素進行取舍，在無法兼顧工程的成本和進程，以及方案的選擇問題時，要明確整個工程的目標價值，考慮工程中每個因素的作用，做出正確的判斷。
五、結束語
總體而言，對于超限高層建筑工程的抗震設計，是當今社會建筑工程中一個比較重要的研究話題。如何讓更好的對超限高層建筑工程的抗震設計進行加強管理，需要從周邊環境和地質條件的評測、結構的平面布置以及單元內的受力體系等方面綜合考慮，設置全面的抗震防線，加強建筑物的穩定承載和抗震能力。保證超限高層建筑工程抗震設計的最終質量，就要組織全體的知識和力量，學習國際上的先進技術和理論，總結我國的基本國情，因地制宜的研究出適合我國大城市超限高層建筑的抗震體系，拿出經濟實際的最佳方案。最終為居民的生命財產安全提供保障，促使我國的社會經濟安全可持續的發展。
參考文獻
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關鍵詞：超限高層；空間結構振型分解法；抗震性能目標；彈塑性分析；構造措施
1.工程概況
某住宅綜合樓，地上32層，地下2層，標準層平面布置為L形（見圖1），總建筑面積為20680.800O。地上1層為商鋪，2層為社區健身中心，3～32層為住宅；結構主體高度為99.600米，高寬比為4.5。主樓地下1層為管道夾層，地下2層戰時為甲類核6級防空地下室，平時為戊類庫房；裙樓為地下1層車庫，板頂有2.100m的覆土。結構嵌固端的位置為主樓地下1層樓面（±0.000m）處；主樓地下2層樓面（-2.100m，裙樓頂板）與裙樓樓板連為一體（見圖2）。結構主體采用全現澆鋼筋混凝土剪力墻結構。
2.結構設計等級及設計參數（詳見表1）
3.結構主體設計
3.1結構平面規則性分析
根據建設單位對建筑造型、功能的要求及規劃場地的現狀，結構平面呈L型，屬于《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ 3--2010）第3.4.3條中圖3.4.3（c）類情況。
3.1.1根據《高規》表3.4.3的規定，可知：本建筑物平面中
（1）L/B=33.6m/13.4m=2.5
（2）l/Bmax=10.8m/24.2m=0.45>0.30，2≥[（L-b）/b=20.4m/13.2m=1.5]>1，（L-b）/L=20.4m/33.6m=0.61≥0.3，不滿足要求；
（3）l/b=10.8m/13.2m=0.8
3.1.2根據《高規》第3.4.6條中“有效樓板寬度不宜小于該層樓面寬度的50%”的規定及《建筑抗震設計規范》（GB 50011--2010）表3.4.3-1中第三種類型的定義和參考指標，本建筑平面中1-4～1-10/1G～1F部位，樓面總寬度為13.4m，總的開洞尺寸為4.45m+3.40m=7.85m，有效樓板寬度為13.4m-7.85m=5.55m，而5.55m /13.4m=41%
有上述兩條可知，建筑平面布置有不規則的情況，造成樓板平面內剛度降低，樓蓋整體性較差，對結構抗震產生不利影響。
3.2結構豎向規則性分析
本工程結構采用全現澆鋼筋混凝土剪力墻體系，建筑的豎向體型規則、均勻，無過大的外挑和收緊（見圖2）。為使結構的側向剛度按照下大上小的規律均勻變化，剪力墻截面尺寸等均沿豎向逐漸減少，混凝土強度等級也逐漸減少。
根據2010年版《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》及相關規范、規程的中的規定，本工程屬于平面一般不規則，豎向規則的結構體系。
4.基礎設計
根據場地的地層結構及物理力學性質，并結合上部結構的特點，綜合分析后采用整體性好的平板式筏型基礎。主體筏板的厚度為1.500m，地下二層的層面標高為-7.800m，基礎的埋深為9.300m，埋置深度為結構主體高度的1/10.7，大于1/15。
5.結構分析
5.1分析軟件及主要計算參數
根據《高規》第5.1.12條及《抗規》第3.6.6.3條的規定，本工程應采用不少于兩個的不同力學模型，并對其計算結果進行分析比較。
本工程因現場地形等建筑要求而造成平面一般不規則，根據上述現行規范的要求，采用中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部編制的結構分析程序（高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件）SATWE（2010網絡版）進行結構分析，并采用PMSAP軟件進行補充分析，對計算結果進行對比。
在以空間結構振型分解法進行計算時，計算振型數為18個，周期折減系數為0.95，考慮5%的偶然偏心和雙向水平地震作用。中梁剛度增大系數為2.00，梁端彎矩調幅系數為0.85，連梁剛度折減系數為0.55，梁扭矩折減系數為0.40。
5.2計算分析內容
計算分析主要包括以下幾方面：
（1）整體結構多遇地震及風荷載作用下的彈性分析
進行整體結構多遇地震及風荷載作用下的彈性分析，并對SATWE和PMSAP兩種軟件的結果進行對比，目的在于確定結構的構件尺寸，保證整體結構具備必要的承載力、合適的剛度、良好的變形能力和消耗地震能量的的能力，各項指標滿足規范的要求。
（2）整體機構的彈性時程分析
根據規范要求，對結構進行整體的彈性時程分析，與振型分解反應譜法的計算結果進行比較，以確保結構分析的全面性，保證結構受力安全可靠。
（3）罕遇地震作用下彈塑性靜力分析
5.3計算模型及基本假定
在使用SATWE和PMSAP程序進行分析時，均按照實際結構建立的準確的模型，包括屋面的構架。結構計算分析的過程中，考慮了以下的設計假定，以模擬結構真實的受力狀態：
（1）地下1層抗側剛度大于地上1層抗側剛度的2倍，計算時假定結構嵌固端在地下1層頂板處。
（2）結構整體的施工模擬，依照施工順序，分層加載。
（3）開洞較大的樓層洞口周邊樓板設置為彈性樓板。
5.4主要結構計算結果及分析
5.4.1多遇地震作用下的彈性分析
（1）周期等指標計算結果詳見表2：
（2）內力與位移計算結果詳見表3。
結果分析：
（1）計算結果表明，兩種軟件分析的結構周期基本接近，結構周期合理。
（2）結構具有良好的抗扭剛度，第一扭轉周期（T3）與第一平動周期（T1）的比值均小于0.90，滿足規范要求；剪重比均大于規范限值3.200%；剛重比均大于2.7；有效質量系數均大于規范限值90%。
（3）結構在兩個主軸方向的動力特征相近，第二平動周期（T2）與第一平動周期（T1）的比值不小于0.80。
（4）根據《高規》第3.7.3.1條，高度不大于150m的高層建筑，當采用剪力墻結構時，其樓層層間最大位移與層高之比Δu/h的限值為1/1000，計算結果均滿足要求。
（5）層間位移均符合規范、規程限值要求，平面扭轉規則。
（6）根據計算結果，剪力墻軸壓比最大值為0.46（0.47），滿足規范要求。
（7）結構計算的有效質量系數均大于90%，振型數已經選夠。
經比較：兩種程序的電算結果非常接近，各類參數反應出PMSAP模型僅僅比SATWE的剛度有所變化，是因為PMSAP開發了樓板用的多邊形樓板單元，計算時進入整體結構分析，嚴格考慮了樓層之間構件之間的耦合作用，使得結構整體剛度有所不同。但SATWE中考慮全樓彈性樓板時，也可以計算樓板平面內、外剛度，故計算結果相差甚微。
5.4.2整體機構的彈性時程結果分析計算結果
計算結果表明，彈性動力時程分析每條時程曲線計算所得結構底部剪力大于振型分解反應譜法計算結果的65%，七條時程分析曲線計算所得結構底部剪力的平均值大于振型分解反應譜法計算結果的80%，且振型分解反應譜法計算結果曲線均能包絡時程分析曲線的平均反應曲線。
5.4.3罕遇地震作用下的彈塑性靜力分析
與需求點對用的頂點位移為145.89mm，層間彈塑性位移角最大為1/229，小于規范限值1/120，滿足規范要求；該樓層在持續加載下變形平滑，具有充足的強度和變形能力安全儲備，可保證大震不倒。
6.本工程采取的結構抗震加強措施
根據結構平面不規則的情況，本工程采用了如下的抗震加強措施：
6.1構件布置在滿足建筑專業的要求下，采用將外邊緣梁加寬及加高的做法，增強結構的整體性和抗扭剛度（抗扭縱筋及箍筋沿梁長加密），較少地震作用下的扭轉效應。
6.2在外伸端及結構的細腰處均增加板厚，樓板配筋率適當增大以減少樓板較窄對結構抗震不利的影響，使外伸端與主體及細腰兩側結構能變形調諧。
6.3在二層層頂，擴大樓板加厚的部位，并采用雙層雙向配筋，使二層成為加強層，起套箍的作用，加強結構的整體性。
6.4在樓板有較大開洞的部位兩側采用雙層雙向配筋，以抵抗該部位的應力集中，增強其抵抗變形的能力。建筑平面有較大凹槽處設置拉梁，并且適當增大周邊梁板剛度（圖1陰影部分為加強區）。
6.5為了加強地下室梁、墻的協同工作，使一層的地震力通過地下室頂板很好的擴散至周邊的梁、墻上，增加了地下室頂現澆板的厚度，并采取雙層雙向配筋，每層每向配筋率不小于0.25%。
6.6在地下車庫的主裙樓間增設了沉降后澆帶，減小基礎的不均勻沉降對主體的影響。
6.7要求設備預留洞在管線安裝完畢后均用混凝土封堵，加強樓板的整體性。
7.總結
本工程為豎向規則，平面有兩項超限不規則的超限高層。依據《高規》要求進行了兩個不同程序軟件計算對比，計算結果無異常。各項重要指標的計算結果均滿足高規及抗震的相關要求。
7.1.1為體現抗震設防目標三水準（小震不壞，中震可修，大震不倒）的要求，本工程進行了在多遇地震（超越概率63%）下采用彈性反應譜法進行結構承載力及彈性側移驗算，可以滿足第一、第二水準的抗震要求；并進行了罕遇地震作用下的彈塑性靜力分析，達到了第三水準的要求。
主要比較分析了超限高層建筑中基于性能抗震設計方法與常規抗震設計方法，并就目前我國的超限高層建筑結構的特點，詳細的分析了超限高層結構基于性能抗震設計中的抗震性能水準以及性能目標的組成，希望能夠為我國超限高層建筑的性能抗震設計有些幫助。
關鍵詞:
超限高層建筑;常規抗震設計;性能抗震設計;性能水準;性能目標
引言
近年來，隨著我國改革開放的逐步深入以及經濟的高速發展，我國建筑行業的發展也是日新月異，最為典型的便是超限高層建筑工程開始廣泛的出現，超限高層建筑工程不同于其他普通的建筑工程，其在房屋高度和復雜程度等都超出我國普通建筑工程現行的規定，且在工程最重要的部分－結構抗震方面也出現了明顯的不同。就目前來看，我國超限高層建筑工程的結構抗震主要還是按照我國建設部第111號部長令《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》以及《全國超限高層建筑工程抗震設防審查專家委員會抗震設防專項審查辦法》等的要求。但是在具體的結構抗震的設計方面卻沒有明確的規定，就建筑行業的研究來看，普通的結構抗震已經難以滿足超限高層建筑結構，而基于性能的抗震設計已經開始被廣泛的運用于超限高層建筑機構，因此，對于超限高層建筑的結構基于性能的抗震設計的研究討論時有利提高超限高層建筑工程抗震可靠性以及促進我國的高層建筑技術發展。
1超限高層建筑結構基于性能抗震設計與常規抗震設計的比較
1．1基于性能的抗震設計的概念
基于性能的建筑結構抗震設計是我國建筑技術發展的標志，總體來說基于性能的建筑結構抗震設計方法使建筑結構的抗震設計從建筑的宏觀定性的目標實現了向具體量化的多重目標過渡，也即是工程建筑的設計人員可以選擇建筑所需的性能目標。不僅如此。基于性能的建筑結構抗震設計，在實際中強調的是深入分析和論證建筑抗震的性能目標，這有利于工程建筑的結構創新。此外，基于性能的抗震設計可以通過論證和試驗后，采取新的建筑結構體系、新的技術以及新材料來針對不同建筑采用不同的性能目標和抗震措施。
1．2我國常規抗震設計方法
我國建筑結構的抗震設計體系發展主要是始自20世紀80年代，在我國政府及建筑相關部門正式的工業與民用建筑的抗震設計規范修訂中，提出了建筑結構抗震設計的“小震不壞、中震可修和大震不倒”的抗震設計目標，且在實際的抗震設計中采用了“三水準2階段設計”的抗震設計方法，該設計方法具有性能抗震設計的影子。1989年，我國政府及建設部正式頒布了國家標準的《建筑抗震設計規范》(GBJ11－89)，這也是我國建筑結構的常規抗震設計原則，下面對常規抗震設計特點進行簡單的分析。抗震設計規范詳細的明確了小、中和大的3個地震水準以及通過對我國的主要地震區域的地震發生概率進行統計，以及通過地震對地區的影響進行分析，從而將我國衡量強烈地震后房屋建筑的破壞程度分為不壞、可修和不倒等多種破壞程度，而按照國家標準《建筑地震破壞等級劃分標準》(1990建抗字第377號)，則明確的規定了震害概念見表1，表1中要求基本都屬于抗震方面宏觀的性能控制，這也是性能抗震發展的基礎。常規的抗震設計主要是為了實現三水準的設防目標，在建筑設計規范中采用2階段抗震設計的簡化方法:在第1階段，抗震設計的主要工作是計算建筑結構構件承載力，也即是以內力和變形的方式對地震作用效應的建筑結構構件抗震承載力進行驗算;在第2階段，抗震設計的主要工作則是對建筑結構彈塑性變形進行驗算，并采取相應的抗震構造措施。用現代的眼光來看，抗震規范設計的方法和步驟已經初步具有性能設計的雛形。
1．3常規抗震設計方法與基于性能抗震設計方法的比較
從上述的分析闡述可知:基于性能抗震設計方法的基本特點以及常規抗震設計方法的特點。下面就以表格的形式見表2，對建筑結構常現抗震設計與基于性能抗震設計進行簡單的比較，通過比較證明:在超限高層建筑的結構設計中，基于性能抗震設計是科學可行的，但在所有的工程建筑中應用，則還需進一步的分析與探討。
2超限高層建筑結構的抗震性能目標
在基于性能建筑結構的抗震設計中，性能目標是整個設計較為重要的1個部分，其具體指是對某一地震地面運動下建筑的預期性能水準。該性能的水準主要包括了結構，非結構以及建筑物的附屬設施等。下面就對超限高層建筑結構的的結構性能及水準進行簡單的分析。
2．1結構的抗震性能水準
在超限高層建筑結構中，不同水準地震下的性能水準及性能目標是不同的，如圖1所示。超限高層結構抗震性能可分為以下水準:(1a)震后結構完好，不需修理，直接使用;(1b)震后結構基本完好，個別修理，直接使用;(2)震后結構關鍵部件完好，其他部位有明顯裂縫，需要修理，才能使用;(3)震后關鍵部件輕微損壞，其他部位出現明顯裂縫，需要采取安全措施，方能使用;(4)震后結構關鍵部位出現中等損壞，其他部位進入屈服階段，需要修理及加固，方能使用;(5)震后關鍵部位出現明顯損壞，其他部位嚴重損壞，結構未倒塌。
2．2建筑結構的性能目標
在超限高層建筑中，抗震設計的新根能夠目標是根據建筑的實際情況決定的，也即是根據性能水準決定性能目標，下面見表3，簡單討論性能目標的選擇。由上述分析可知:在基于性能抗震的超限層結構抗震來說，其主要是在常規抗震的基礎桑發展而來，是具體量化的實際體現，因此，在設計中應該注意的是結構性能水準與性能目標的結合，且設計人員應該根據建筑結構的地震水準進行具體的分析計算，合理科學的設計超限高層的抗震設計。
3結語
我國的超限高層建筑結構設計的抗震設計是我國建筑工程的重要組成部分，也是我國超限高層建筑安全應用的基礎。因此，在我國的建筑工程的結構設計中，必須嚴格遵守國家在建筑上的相關規定的要求，利用現代先進計算機技術對建筑的結構以及數據認真進行設計計算，以及盡可能采用目前先進的基于性能的超限高層建筑結構抗震設計，提高我國的超限高層建筑的安全性以及高層建筑的質量，為我國高層建筑技術的應用和發展奠定基礎。
參考文獻
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