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摘 要：随着城市化的发展，越来越多的超限高层建筑物，超限高层建筑物的抗震设计求越来越重要。本文着手于超限高层建筑物抗震设计的关键点，简单叙述了超限高层建筑抗震设计的基本原则和内容，从具体工程实例分析了超限高层设计的注意事项。
关键词：超限高层建筑；抗震设计；工程实例
一、引言
抗震设计在建筑工程设计中相当重要，特别地震频发地区，需按照当地的情况确定建工程的抗震等级及措施。超限高层建筑物如果在地震作用下破坏，会造成巨大的人身生命财产损失。
二、超限高层建筑工程抗震设计
我国在建筑物抗震设计上遵循“a：小震不坏；b：中震可修；c大震不倒。”的原则。小震不坏是指在多遇地震情况下，建筑物结构不会损坏，不需要修理，能够正常使用。在小震不坏原则下，是对建筑工程抗震的弹性设计，通常是验算建筑结构的承载力。中震可修是指建筑物遇到设防地震时，有可能会发生一些损坏，但是可以通过修补后正常使用。这要求建筑设计时进行弹塑性变形验算，考虑建筑结构的承载力外还要考虑非线性弹塑性变形。大震不倒是指建筑物遇到罕遇地震作用时，不会整体倒坍，造成重大事故。这要求建筑设计验算分析并采取有效的抗震措施。
采用钢筋混凝土框架结构或抗震墙结构的超限高层建筑物，不允许高于《建筑抗震设计规范》中规定的最大适用高度。抗震墙结构和筒体结构：在9 度设防地区，高度不允许高于《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度；在 8 度设防地区，不允许高于《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的1.2倍；7 度和6 度设防地区，不允许高于《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的1.3倍。设计超限高层建筑物时，高度、高宽比、体型规则性三项内容不能同时不满足《建筑抗震设计规范》要求。抗震设计计算是，需使用用两种或以上力学模型来计算分析，计算程序需符合相关要求。为了确保超限高层建筑能够安全使用，可以采用高于《建筑抗震设计规范》的抗震措施。对于有明显薄弱层的超限高层建筑物，还应对其进行弹塑性时程分析。
三、工程实例分析
1、工程概况
本项目建筑用地面积为7828.39平方米，总建筑面积为126560.42平方米， 其中地上部分建筑面积109564.72平方，地下部分建筑面积16995.70平方。设3层地下室，底板面标高为-14.9m；地面以上53层，下部设5层裙楼，裙楼层高为5.1m～6m，标准层层高为4.2m，地面以上总高度为234.7米，两向的高宽比分别为6.3、4.1。地下三层至地下二层为动车车库和设备用房，地下一层为商业、餐饮；地上1至2层为商业，3至5层为餐饮，7至53层为办公，11、26、41层为避难层。
2、结构体系
2.1 概述
由于本工程最大高宽比为6.2，略大于规范建议的适用高宽比6，故結构较容易达到合适的刚度；且基础采用竖向刚度及承载力均较高的桩筏基础，故结构类型无论是采用钢筋混凝土结构还是混合结构对基础造价的影响都甚小。经对多个结构方案的试算比对，并与业主共同协商后，拟采用技术成熟、造价合理的钢筋混凝土框架—核心筒结构体系。主要的抗侧力构件是中部的落地核心筒，考虑建筑的平立面造型，建筑外围采用了十六根首层直径为1600mm的钢筋混凝土圆柱，大间距的框架既能实现高级写字楼大面积，大开间，视野开阔的需求，并且裙楼也可以满足商业的功能需求。
2.2 结构体系分析
结构受力体系由外框架+核心筒组成，共同构成两道抗震防线，提供结构必要的重力荷载承载能力和抗侧刚度，水平荷载产生的剪力和倾覆弯矩由外框架和核心筒二道防线共同承受，其中核心筒承担了大部分剪力和弯矩。经对比分析设加强层与不设加强层的小震计算结果，发现不设加强层时结构仍能满足规范有关整体计算指标，且避免了加强层带来的刚度和内力突变，故最后决定采用不设加强层的外框架+核心筒体系。
2.2.1 外框柱
配合建筑平立面的功能和造型需要，布置了十六根框架圆柱在建筑外围，柱子形式为第二十三层及以下采用型钢混凝土，二十三层以上采用钢筋混凝土，圆柱直径从底部到顶部从1.6m渐变成1.4m。柱子的截面大小、混凝土强度等级沿高度的变化。
2.2.2 核心筒
建筑中部全高连续贯通布置钢筋混凝土核心筒，核心筒剪力墙厚度X向从底部到顶部由1300mm渐变为500mm，Y向从底部到顶部由1200mm渐变为400mm。剪力墙的墙身厚度、混凝土的强度等级沿高度变化。
2.2.3 楼盖体系
楼盖系统为普通钢筋混凝土梁板式，考虑到结构Y向的宽度小，Y向的框架柱、梁、核心筒Y向墙布置时尽量对齐，主要框架梁采用宽扁梁BxH=1000mmX700mm，周边框架梁采用梁截面BxH=400mmX900mm，以提供较大的Y向刚度和抗扭刚度。典型标准层的平面布置。全楼层梁板均采用C30混凝土。结构首层、二层因局部开洞，形成7条穿层柱。顶部楼层因造型需要，局部为斜柱。
3、结构超限的抗震加强措施
3.1 计算分析措施
1、分别采用不同的两个力学模型SATWE和ETABS对结构进行计算对比分析，确定结构计算模型的准确性。
2、小震计算分析的参数取安评反应谱和规范反应谱中的不利值。
3、结构小震作用下的弹性时程补充分析，选取五组实际地震记录波和两组人工地震波的CQC法与平均值两者间的大值。
4、抗震性能设计通过对结构进行小中大震作用的计算分析，确保结构抗震性能达到性能C的目标。
5、中震作用下的抗震性能采用SATWE进行近似分析。
6、采用Perform-3D软件对结构进行罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析，分析结构大震阶段的抗震性能目标是否满足，检验是否存在薄弱楼层或构件，并采用有效的措施加强薄弱部位。
7、楼板应力采用ETABS建立弹性楼板模型来进行分析，加强楼板的薄弱部位。
8、采用MIDAS/Gen软件，可以模拟在实际施工过程中的结构的逐层搭建及加载，能够充分考虑到钢筋混凝土的徐变收缩，分析混凝土的徐变收缩变形对结构造成的影响。
3.2 抗震加强措施
1、核心筒剪力墙、框架的抗震等级均按特一级。
2、二十三层以下的柱子采用型钢混凝土，增加框架柱的延性。
3、负二～五层剪力墙筒体采用型钢混凝土，增加剪力墙底部加强区的延性。
4、对剪力墙的构造配筋进行加强，确保在罕遇地震作用下剪力墙不会率先出现剪切破坏，增加剪力墙的延性。
四、结束语
随着快速发展抗震技术和理念，抗震设计越来越重要，超限高层建筑工程由于其结构比较复杂，抗震要求较高，需要设计者提高自身的知识，借鉴他人的经验，充分使用最新的抗震技术来强化抗震设计。通过思想观念的转变，多方面多途径的借鉴，努力创新抗震设计理念，为社会带来更大的经济效益，为人民带来更安全的保障。■
参考文献
[1] 黄立志.超限高层建筑抗震设计的基本方法研究[J].城市建设理论研究（电子版），2012（30）.
[2] 唐佳卫.超限高层建筑抗震设计浅析[J].城市建设理论研究（电子版），2013（2）.
[3] 徐培福，戴国莹.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].土木工程学报，2005，38（1）.
[4] 聂辉.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].城市建设理论研究（电子版），2013（21）.
关键词：超限高层建筑；抗震设计；工程实例
一、引言
抗震设计在建筑工程设计中相当重要，特别地震频发地区，需按照当地的情况确定建工程的抗震等级及措施。超限高层建筑物如果在地震作用下破坏，会造成巨大的人身生命财产损失。
二、超限高层建筑工程抗震设计
我国在建筑物抗震设计上遵循“a：小震不坏；b：中震可修；c大震不倒。”的原则。小震不坏是指在多遇地震情况下，建筑物结构不会损坏，不需要修理，能够正常使用。在小震不坏原则下，是对建筑工程抗震的弹性设计，通常是验算建筑结构的承载力。中震可修是指建筑物遇到设防地震时，有可能会发生一些损坏，但是可以通过修补后正常使用。这要求建筑设计时进行弹塑性变形验算，考虑建筑结构的承载力外还要考虑非线性弹塑性变形。大震不倒是指建筑物遇到罕遇地震作用时，不会整体倒坍，造成重大事故。这要求建筑设计验算分析并采取有效的抗震措施。
采用钢筋混凝土框架结构或抗震墙结构的超限高层建筑物，不允许高于《建筑抗震设计规范》中规定的最大适用高度。抗震墙结构和筒体结构：在9 度设防地区，高度不允许高于《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度；在 8 度设防地区，不允许高于《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的1.2倍；7 度和6 度设防地区，不允许高于《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的1.3倍。设计超限高层建筑物时，高度、高宽比、体型规则性三项内容不能同时不满足《建筑抗震设计规范》要求。抗震设计计算是，需使用用两种或以上力学模型来计算分析，计算程序需符合相关要求。为了确保超限高层建筑能够安全使用，可以采用高于《建筑抗震设计规范》的抗震措施。对于有明显薄弱层的超限高层建筑物，还应对其进行弹塑性时程分析。
三、工程实例分析
1、工程概况
本项目建筑用地面积为7828.39平方米，总建筑面积为126560.42平方米， 其中地上部分建筑面积109564.72平方，地下部分建筑面积16995.70平方。设3层地下室，底板面标高为-14.9m；地面以上53层，下部设5层裙楼，裙楼层高为5.1m～6m，标准层层高为4.2m，地面以上总高度为234.7米，两向的高宽比分别为6.3、4.1。地下三层至地下二层为动车车库和设备用房，地下一层为商业、餐饮；地上1至2层为商业，3至5层为餐饮，7至53层为办公，11、26、41层为避难层。
2、结构体系
2.1 概述
由于本工程最大高宽比为6.2，略大于规范建议的适用高宽比6，故結构较容易达到合适的刚度；且基础采用竖向刚度及承载力均较高的桩筏基础，故结构类型无论是采用钢筋混凝土结构还是混合结构对基础造价的影响都甚小。经对多个结构方案的试算比对，并与业主共同协商后，拟采用技术成熟、造价合理的钢筋混凝土框架—核心筒结构体系。主要的抗侧力构件是中部的落地核心筒，考虑建筑的平立面造型，建筑外围采用了十六根首层直径为1600mm的钢筋混凝土圆柱，大间距的框架既能实现高级写字楼大面积，大开间，视野开阔的需求，并且裙楼也可以满足商业的功能需求。
2.2 结构体系分析
结构受力体系由外框架+核心筒组成，共同构成两道抗震防线，提供结构必要的重力荷载承载能力和抗侧刚度，水平荷载产生的剪力和倾覆弯矩由外框架和核心筒二道防线共同承受，其中核心筒承担了大部分剪力和弯矩。经对比分析设加强层与不设加强层的小震计算结果，发现不设加强层时结构仍能满足规范有关整体计算指标，且避免了加强层带来的刚度和内力突变，故最后决定采用不设加强层的外框架+核心筒体系。
2.2.1 外框柱
配合建筑平立面的功能和造型需要，布置了十六根框架圆柱在建筑外围，柱子形式为第二十三层及以下采用型钢混凝土，二十三层以上采用钢筋混凝土，圆柱直径从底部到顶部从1.6m渐变成1.4m。柱子的截面大小、混凝土强度等级沿高度的变化。
2.2.2 核心筒
建筑中部全高连续贯通布置钢筋混凝土核心筒，核心筒剪力墙厚度X向从底部到顶部由1300mm渐变为500mm，Y向从底部到顶部由1200mm渐变为400mm。剪力墙的墙身厚度、混凝土的强度等级沿高度变化。
2.2.3 楼盖体系
楼盖系统为普通钢筋混凝土梁板式，考虑到结构Y向的宽度小，Y向的框架柱、梁、核心筒Y向墙布置时尽量对齐，主要框架梁采用宽扁梁BxH=1000mmX700mm，周边框架梁采用梁截面BxH=400mmX900mm，以提供较大的Y向刚度和抗扭刚度。典型标准层的平面布置。全楼层梁板均采用C30混凝土。结构首层、二层因局部开洞，形成7条穿层柱。顶部楼层因造型需要，局部为斜柱。
3、结构超限的抗震加强措施
3.1 计算分析措施
1、分别采用不同的两个力学模型SATWE和ETABS对结构进行计算对比分析，确定结构计算模型的准确性。
2、小震计算分析的参数取安评反应谱和规范反应谱中的不利值。
3、结构小震作用下的弹性时程补充分析，选取五组实际地震记录波和两组人工地震波的CQC法与平均值两者间的大值。
4、抗震性能设计通过对结构进行小中大震作用的计算分析，确保结构抗震性能达到性能C的目标。
5、中震作用下的抗震性能采用SATWE进行近似分析。
6、采用Perform-3D软件对结构进行罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析，分析结构大震阶段的抗震性能目标是否满足，检验是否存在薄弱楼层或构件，并采用有效的措施加强薄弱部位。
7、楼板应力采用ETABS建立弹性楼板模型来进行分析，加强楼板的薄弱部位。
8、采用MIDAS/Gen软件，可以模拟在实际施工过程中的结构的逐层搭建及加载，能够充分考虑到钢筋混凝土的徐变收缩，分析混凝土的徐变收缩变形对结构造成的影响。
3.2 抗震加强措施
1、核心筒剪力墙、框架的抗震等级均按特一级。
2、二十三层以下的柱子采用型钢混凝土，增加框架柱的延性。
3、负二～五层剪力墙筒体采用型钢混凝土，增加剪力墙底部加强区的延性。
4、对剪力墙的构造配筋进行加强，确保在罕遇地震作用下剪力墙不会率先出现剪切破坏，增加剪力墙的延性。
四、结束语
随着快速发展抗震技术和理念，抗震设计越来越重要，超限高层建筑工程由于其结构比较复杂，抗震要求较高，需要设计者提高自身的知识，借鉴他人的经验，充分使用最新的抗震技术来强化抗震设计。通过思想观念的转变，多方面多途径的借鉴，努力创新抗震设计理念，为社会带来更大的经济效益，为人民带来更安全的保障。■
参考文献
[1] 黄立志.超限高层建筑抗震设计的基本方法研究[J].城市建设理论研究（电子版），2012（30）.
[2] 唐佳卫.超限高层建筑抗震设计浅析[J].城市建设理论研究（电子版），2013（2）.
[3] 徐培福，戴国莹.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].土木工程学报，2005，38（1）.
[4] 聂辉.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].城市建设理论研究（电子版），2013（21）.