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中图分类号：TU208文献标识码： A
随着经济的快速发展，城市用地日趋紧张，这使得高层建筑成为了目前阶段建筑设计的主要形式。高层建筑的广泛出现，既节约了建筑的占地面积，增加了使用空间，又丰富了城市的景观。但高层建筑美化城市的同时，也给建筑设计师们在安全设计性方面提供了诸多挑战。其中，结构安全设计就是一个十分重要的部分。
对于建筑抗震设计，至今仍然存在着一种误解，似乎建筑抗震只是结构工程师的事，与建筑师关系不大。因而，长期来只有对结构设计的抗震设计规范和规定，却没有一本专门谈建筑设计的抗震设计规范或规定。建筑抗震的实践表明，一个地震区的工业建设项目（建筑物），如果没有良好的建筑总体布置方案，单靠结构抗震计算和抗震构造措施，在较强烈地震作用下，仍是难以取得建筑抗震的较好效果，甚至减轻不了建筑物的震害程度。《建筑抗震设计规范》的新修订内容中，在抗震设计的基本要求一章里，增加了针对建筑师建筑设计应遵守的有关规定。有了这方面的规定，就可以使建筑设计与建筑抗震要求有机地结合起来，使建筑抗震设计水平达到一个新的比较完善的高度。
建筑设计中需重视的几个抗震问题
1.建筑构件（非结构构件）设计及建筑连接节点构造设计问题随着建筑立面和室内空间装饰标准的提高和发展，在建筑设计上采用的建筑构件品种、材料和形式越来越多。例如，立面上大量采用的外贴瓷砖，外贴、外挂大理石，花岗岩板材，还有外挂的玻璃幕墙等；室内装饰普遍采用的空中吊灯、吊顶，较高装饰标准采用的人工艺术造景，壁雕，悬挑的装饰画，竖立的雕塑制品等。所有这些立面和室内的装饰，都有一个其本身材料和构造是否能抗御住地震的震动而不坏的问题，同时还有与建筑物主体结构相牢固连接的问题。多次地震的震害表明，国外有不少高层建筑的外立面装饰玻璃幕墙在地震时出现了“玻璃雨”的破坏。其原因就是所采用的玻璃幕墙（包括材料性能及其与主体结构的连接构造）不能适应建筑物在地震中产生大变形的要求。所以，在采用玻璃幕墙时，在建筑设计要求上，必须使玻璃幕墙具有足够的强度和变形能力，在其与主体结构的连接构造上，要将连接节点设计成能沿水平向有相应变位能力的节点构造，使其与建筑物的地震变形脱开，不给外挂的玻璃幕墙造成变形破坏。
对于外挂的大型石材面板与主体结构的连接构造也应按上述要求考虑处理。对直接外贴的板材和瓷砖，则必须使其与主体结构能牢固锚拉和粘结，使其在地震时不脱开不坠落。我国则有的直贴得很高。需要重视其抗震的构造连接问题。对室内的各种装饰工程，尤其是悬吊的大型灯具，浮挂的雕塑，各种悬桃的人工艺术造景等，在建筑设计上，一定要重视其在地震发生时的抗震稳定性，在其与主体结构的连接构造上也宜考虑它有一定的相对于建筑物的变形能力和必要的节点连接强度，防止其在地震中发生坠落或倒塌伤人。在建筑设计中，还有相当多的属于建筑布置的非结构构件，保障其抗震稳定性，不发生倒塌破坏，或采用与主体结构脱开的保障自身稳定的抗震措施。
2.建筑上应满足的设计限值控制问题
根据大量震害的经验总结，现行《建筑抗震设计规范》（GBJ11-89）对房屋建筑在建筑设计中应考虑的一些抗震要求的限值控制提出了规定。这些规定，建筑设计应予遵守。一是房屋的建筑总高度和层数。例如，在设防烈度为8度时，粘土砖多层房屋的总高度不宜超过18m，层数不宜超过六层；底层框架多层砖房的总高度不超过16m，层数不超过五层；钢筋混凝土框架房屋总高度不超过45m，框架抗震墙的高层建筑的总高度不宜超过100m等的规定。而在目前实际设计中，有的总高度超过，有的层数超过；还有的在建筑设计中总高度虽未超过，但房屋的高宽比超过规定，如在8度地区有的超过2.2。所有这些超规，都可能对建筑物的抗震安全带来不利，特别是对于高宽比过大的多、高层建筑更是不利。因为在这种情况下，存在房屋的整体抗震稳定问题。应该说，这些限值的控制在建筑设计上只要重视抗震是完全可以做到的。而在某市的抗震设计审查中发现，建筑超高和高宽比过大的设计达14%之多。这说明在建筑设计中未能严格按照《规范》规定进行设计的问题不是个别的，应引起建筑设计的重视。二是对房屋抗震横墙间距和局部墙体尺寸的限值控制。这是根据多层砌体房屋和底层为框架的多层砌体房屋在历次地震中所出现的破坏特征所提出来的规定。对抗震横墙间距的最大限值控制，是因为当横墙间距过大时，使纵墙的侧向变形加大，抗震承载力降低，甚至导致纵墙的侧向失稳破坏倒塌。对房屋局部墙体尺寸最小限值的控制，是因为这些部位的墙体（包括承重和非承重外墙的尽端墙，内墙的阴角，高出屋面的女儿墙）在小于规定的最小限值时，墙体截面的抗震强度（抗弯、抗剪）就不能满足要求，就会导致墙体的开裂和倒塌破坏。所以，在建筑进行平立面布置设计时，要考虑这些来自实际震害经险的设计控制规定，使建筑设计为建筑抗震提供良好的基础。
中图分类号：TU198文献标识码： A
引言
抗震性能是建筑工程的一个重要内容，尤其是在地震频发区的建筑工程，要根据当地的实际情况提高建筑工程的抗震性能和级别。良好的抗震性能技术的设计应用可以使建筑物抵御地震带来的破坏，减少人身生命财产损失。设计者应该全面的认识到这一点，在设计中规避一些不利的因素，提高设计的水平，促进建筑的良好使用。
一、建筑工程设计与抗震性能技术的关系
建筑工程设计与抗震性能技术之间有着紧密的联系，只有在设计阶段充分考虑抗震因素，才能为建筑后期的抗震性能打好基础。建筑工程设计是抗震性能技术的设计应用的基础，在建筑结构设计中，对建筑工程设计的改动较小。在建筑工程设计方案中，设计师应充分考虑到建筑的抗震性能的要求，设计人员必须根据建筑方案合理、科学布置结构部件，保证建筑结构刚度的均匀分布，使建筑结构的受力与变形能相互协调，从而提高建筑结构的承载能力及抗震性能。在建筑工程设计若不考虑到建筑的抗震性能要求，就会导致建筑工程布局设计受到限制。通常情况下，为了提高建筑结构部件的承载能力与抗震性能，则要增加建筑结构的截面面积，但结果是会造成不必要的浪费。因此在提高建筑工程抗震性能技术时必须要对建筑的体型、平面布置、竖向布置及屋顶抗震性能等问题进行系统合理的研究分析。
二、现阶段我国建筑抗震存在的普遍问题
1、建筑结构设计不合理、抗震性能不足
现阶段，我国建筑的抗震设计目标还不明确，大多数房屋建筑的抗震性能还未能从设计方案上得到直观的体现。一旦建筑物的抗震性能无法达到，会在地震强度过大的情况下发生瞬间坍塌，无法给建筑物内的人们逃生预留足够的时间和空间。我国建筑结构的不合理设计，大多体现在农村建筑物上，部分农民自建房甚至根本不具备抗震性能，一旦遭遇地震灾害，这些先天性的设计缺陷会造成建筑结构的巨大改变，导致结构部件失衡。加之农村房屋楼间距设计的不合理，极易造成房屋的连续性垮塌，带来的破坏将是毁灭性的
2、建筑质量不达标
由于建筑材料市场价格的持续上涨和建筑行业竞争的加剧，部分企业不顾建筑质量，一味追求低价战略抢占市场，因此造成部分建筑质量大面积缩水，为人民群众的日常生产生活埋下了潜在的隐患。除此之外，建筑质量的不达标还有很大一部分原因是由于施工队伍的违规操作造成的，为了节省成本、加快施工进度，部分施工企业偷工减料、漠视抗震设计而施工，造成建筑物内部承重墙地基不牢、圈梁过细、箍筋间距过大等多个分项均不符合抗震减灾设计的相关要求。另一方面，建筑施工过程中的监管不力，也是导致钢筋混凝土质量不达标、施工技术不到位、随意改变建筑结构破坏抗震性能等质量问题的主要诱因。
三、建筑工程抗震设计的原则和基本内容
1、原则
在建筑物抗震设计上，我国遵循这样三条原则：“小震不坏、中震可修、大震不倒”。第一，小震不坏。当建筑物遇到多遇地震时，其结构没有遭受到损坏，无需修理就可以继续使用。在这个原则下，一般是对建筑结构的承载力进行验算，是建筑工程抗震设计第一阶段的弹性设计。第二，中震可修。当建筑物遇到设防地震时，建筑物可能发生一定程度的损坏，经过修补之后就可以继续投入使用。这要求建筑设计时考虑到建筑结构的非线性弹塑性变形和承载力，是第二阶段的弹塑性变形验算。第三，大震不倒。当遭受到罕遇地震影响时，建筑物不会发生倒坍等威胁人民生命财产安全的重大事故。这一阶段的设计是前面两个阶段验算和设计的分析过程，并采取相应的抗震措施和技术来提高建筑物的抗震性能。
2、基本内容
首先，当建筑物采用钢筋混凝土框架结构和抗震墙结构时，其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度。当采用的是抗震墙结构和筒体结构时，建筑工程为9度设防时，其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度；建筑工程为8度设防时，其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的120%；建筑工程为7度和6度设防时，其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的130%。第二，超限高层建筑物设计时，其高度、高宽比和体型规则性这三者中至少有一项需要满足《建筑抗震设计规范》的要求。第三，在进行建筑抗震设计时，至少要采用两种力学模型来计算分析建筑物的受力情况，其计算程序需要经过有关行政部门的鉴定许可。第四，为保证超限高层建筑的安全性，应采取比《建筑抗震设计规范》更严格的抗震措施。第五，当建筑物有明显薄弱层时，还应进行结构的弹塑性时程分析。
四、提高建筑工程抗震性能技术的措施
1、做好超限高层建筑设计的前期工作
众所周知，建筑材料对建筑工程抗震性能的影响及其的严重，因此在设计前要做好前期的准备工作，主要对设计中涉及到的材料质量、数量、规格等做好相应的规划设计，通过对材料的了解再进行相应的设计，尤其是材料的性能参数一定要做好详细的分析，因为有很多材料类型差不多，但是，还是有着细节上的差别。另外，还应对建筑地点的地质地貌、周边环境等进行详细的分析，这些因素对建筑抗震设计也有着一定的影响。因此，要做好前期的材料搜集、整理的工作，要确保相关数据材料收集的全面性和准确性。通过做好前期的准备工作，不管是在建筑的整体设计还是对建筑的抗震设计需要将这些数据作为设计的基础，进而确保设计过程中避免出现一些误差。
2、采用合理的结构形式
建筑结构抗震设计的原则我国建筑结构抗震设计应该遵循相应的原则，首先，建筑结构必须具备足够的延展性能，以便于在强度过大的地震作用下，建筑能够保证应有的安全性；其次，建筑结构必须具备足够的刚度，以防止地震灾害来袭时建筑产生大幅度的位置转移和形状扭曲；最后，建筑结构的相关构件必须具备一定的的承载能力，以便于地震作用下不会瞬间坍塌，因而为人们逃生预留足够的时间。其具体的方法首先，墙体砌筑的砌块要通过合理配比的砂浆和高标号水泥来确保强度，采用成组砌筑的方法保证砂浆到位，达到抗震设防的相关要求；其次，砖混结构的建筑，通常需要合理增设柱子和圈梁的实际数量，以确保建筑房屋的整体性；最后，墙体拉结筋必须按照相关规范布置、配筋最好一次性准备齐全、墙体内部预理钢筋的位置需要从轴线和标高等多种方面来确定，从而保证拉结筋设置处于最优状态。
3、明确建筑工程抗震设计中的受力体系
随着社会不断的发展，人们不仅对建筑的质量要求提高了，同时也对建筑物的外观有着一定的要求，美观、大气、上档次是建筑外观表现出来的典型特点，但是有很多建筑物只考虑到外观设计，却忽略了建筑的受力体系，对建筑物的抗震性能带来直接的影响，如果这种现象出现在超限高层建筑的设计中，势必会为建筑物带来更大的安全隐患，因此，在对超限高层建筑物抗震设计中一定要明确建筑物的受力体系。建筑的外观要求是要满足的，而在达到这个要求的同时，还需要设计者充分考虑到建筑整体的抗震设计，要尽量以后者为主，毕竟后者是关乎到建筑物使用的安全性。可以通过力学的知识来寻找建筑抗震设计受力体系中的平衡点，以此来实现建筑工程抗震性能的要求。
4、做好建筑屋顶的抗震设计
屋顶设计是建筑抗震性能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性能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。
结束语
总而言之，抗震性能设计作为建筑工程设计中的重要组成部分，与建筑设计之间有着密切的联系。良好的建筑抗震设计，必须要在建筑与结构设计相同配合、共同考虑的前提下完成的。因此，必须要重视抗震性能设计中建筑工程设计中的重要性，以充分发挥出抗震性能设计的优势，从而提高建筑的整体抗震性能。
Abstract: this paper discusses the architecture design in the building of the important role of aseismic design, points out that the architecture design is the foundation of the structure seismic design. Architectural design is considered good seismic requirements, will directly influence the seismic resistance of buildings. Good anti-seismic design must be building design and structure design of the good cooperation and work together to accomplish.
Keywords: architectural design; Building aseismic design; Building shape; Building layout
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
一、引言
对于建筑抗震设计,至今仍然存在着一种误解,似乎建筑抗震只是结构工程师的事,与建筑师关系不大。因而,长期来只有对结构设计的抗震设计规范和规定,却没有一本专门谈建筑设计的抗震设计规范或规定。建筑抗震的实践表明,一个地震区的工业建设项目(建筑物),如果没有良好的建筑总体布置方案,单靠结构抗震计算和抗震构造措施,在较强烈地震作用下,仍是难以取得建筑抗震的较好效果,甚至减轻不了建筑物的震害程度。正是鉴于此原因,在《建筑抗震设计规范》内容中,在抗震设计的基本要求一章里,针对建筑师建筑设计应遵守的有关规定。这是非常正确而必要的。有了这方面的规定,就可以使建筑设计与建筑抗震要求有机地结合起来,使建筑抗震设计水平达到一个新的比较完善的高度。
二、建筑设计在建筑抗震设计中的几个主要设计问题
1.建筑体型设计问题
建筑体型包括建筑的平面形状和立体的空间形状的设计。震害表明,许多平面形状复杂,例如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。海城地震和唐山地震中有不少这样的震例。而平面形状简单规则的建筑(包括单层和多层建筑)在地震中都未出现较重的破坏;有的甚至保持完好无损。沿高度立体空间形状上的复杂和不规则,例如相邻单元的高差过大、出屋面建筑部分的高度过高、有的建筑装饰悬伸过大过高,这些沿高度形状上的变化,在地震时都会造成震害,特别是在建筑结构刚度发生突变的部位更易产生破坏。在历次地震中工业与民用建筑都有此类震例。所以,在建筑体型的设计中,应尽可能的使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说,都是较好的体型。尽可能少做外凸和内凹的体形,尽可能少做不对称的侧翼和过长的伸翼,在体型布置上尽可能使建筑结构的质量和刚度比较均匀地分布,避免产生因体形不对称导致质量与刚度不对称而引起建筑物在地震时发生对抗震极不利的扭转反应。在建筑设计中,特别是高层建筑的建筑设计中,为了建筑立面美观和艺术上创意,复杂的建筑体型是难以避免的,但是,在设计时一定要把建筑艺术、建筑使用功能同结构抗震安全很好的地结合起来。
2.建筑平面布置设计问题
建筑物的平面布置在建筑设计中是十分重要的部分,它直接反映建筑的使用功能和要求。柱子的距离,内墙的布置,空间活动面积的大小,通道和楼梯的位置,电梯井的布置,房间的数量和布置等等,都要在建筑的平面布置图上明确下来;而且,由于建筑使用功能的不同,每个楼层的布置有可能差异很大。因此,这就带来一个建筑平面布置的多样化如何同时考虑结构抗震要求的问题。一个比较突出的问题是,建筑平面上的墙体(包括填充墙、内隔墙、有相应强度和刚度的非承重内隔墙)布置不对称;墙体与柱的分布不对称,不协调;造成建筑结构质量与刚度在平面上分布的不对称,不协调;使建筑物在地震时产生扭转地震作用,对抗震很不利。根据抗震设计审查结果统计,有的城市在建筑平面布置上不合理的达17%,在墙体设置上不符合抗震要求的达24%。
在对上海市高层建筑的抗震设计审查中,也发现有多栋建筑在平面内墙体和电梯井筒布置不利于抗震;有的剪力墙太少,有的墙体布置不对称,直接影响建筑物的抗震能力。从以上可知,建筑平面布置设计对建筑抗震关系很大,从概念上要解决的一个核心问题是,建筑平面布置设计上要尽可能作到使结构的质量和刚度分布均匀,对称协调,避免突变,防止产生扭转效应。在墙体布置上要均匀对称;在抗震墙(剪力墙)布置上尽量与结构抗震要求相结合;对刚度很大的楼、电梯井筒要居中布置,避免偏心和扭转地震作用的产生。在建筑平面布置的总体设计上要尽可能为结构抗侧力构件的合理布置创造条件,使建筑使用功能要求与建筑结构抗震要求融合成一体,充分发挥建筑设计在建筑抗震中的基础作用。
3·建筑竖向布置设计问题
建筑的竖向布置设计问题在建筑设计中主要反映在建筑物沿高度(沿楼层)建筑结构的质量和刚度分布设计上。在工业和民用建筑中,无论单层和多层都存在此问题。在大量的高层建筑和超高层建筑中,此问题更突出。存在的主要问题是,由于建筑使用功能的不同要求,如:底层或下面几层是商场、购物中心,建筑上要求的是大柱距、大空间;而上面的楼层则是开间较大的写字楼或布置多样化的公寓楼居室,前者主要是设柱,墙很少,而后者则是以墙为主,柱很少。有的建筑在布置上还设有面积很大的公用天井大厅;在不同楼层上设有大会议厅、展厅、报告厅;还有健身房,游泳池等等。建筑使用功能的不同,形成了建筑物沿高度(楼层)分布的质量和刚度的严重不均匀、不协调。突出的问题是沿上下相邻楼层的质量和刚度相差过大,形成突变。在刚度最差的楼层形成了对抗震极为不利的抗震承载力不足和变形很大的薄弱层。这是在建筑设计中必须高度重视的问题。
在实际设计中,在建筑使用功能不同的情况下,很可能出现上下相邻楼层的墙体不对齐;柱子不对齐;墙体不连续,不到底;上层墙多,下层墙少;上层有柱,下层无柱等,使地震力的传递受阻或不通。抗震用的剪力墙设置也受到限制,有的剪力墙(因下层大空间的限制)不能直通到底层(基础层);有的则是剪力墙布置严重不对称或数量太少。所有这些布置,都将给建筑物带来地震作用分布的不均匀、不对称和对建筑物很不利的扭转作用。导致刚度发生突变的薄弱层的严重破坏。多次大地震的震害表明,建筑竖向布置设计上带来的上下楼层刚度的过大变化(突变),给建筑物造成很多破坏,甚至是整个楼层的倒塌。分析研究认为,其主要原因就是该倒塌的楼层的侧移刚度远低于其上下楼层的刚度,在刚度突变的相邻部位产生了极大的应力集中和塑性变形,使该楼层失去了抗震承载能力而产生大变形倒塌。所以,要在建筑设计中,尽可能使沿竖向的刚度分布比较接近些,特别是在结构上不设刚度很大的刚度转换层的情况下,更要注意此点。应特别重视的是,尽可能使剪力墙布置比较均匀并使其能沿竖向贯通到建筑底部,不宜中断或不到底。尽量避免某一楼层刚度的过小;尽量避免产生地震时的扭转效应。
建筑的抗震设计以及抗震性能的高低与人民群众的生命财产安全有着直接联系，而建筑抗震设计又是以建筑设计为基础的。这是由于建筑结构是基于建筑设计的，当建筑设计完成后建筑结构就难以改变。因此建筑设计师在建筑设计前期就应该充分考虑到建筑抗震设计的需求。
二、基于建筑抗震设计的建筑设计措施
（一）建筑结构设计的对称原则
我国出台的建筑抗震设计规范中指出，我国建筑抗震的设计目标是小震不坏，中震可修，大震不倒。对于建筑师和结构工程设计师来说，在进行建筑工程设计师应该秉持着简单、规则的建筑结构原则。一般方形、圆形、为主。建筑的竖向形态的变化要规则，一般可以选择矩形、梯形等变化均匀的形状。对称结构建筑在地震地面平动作用下一般只会出现平移震动，建筑内部构件出现测位移量，内部构件受力均衡；而非对称结构的建筑则会由于刚心和质心不重合，在地面平动的过程中也会出现扭转振动。如建筑内部的构建离刚心较远就会由于超出变形极限而出现损坏，进而导致结构一侧失效而倒塌。
（二）注重建筑构件与连接点处质量
在建筑工程设计和施工过程中建筑构件的合理配置以及连接点处的质量与建筑施工安全质量存在直接的联系。并且在新型建筑材料问世的同时建筑物的外部设计大都汇采用新型建筑材料，例如大理石、瓷砖等。而建筑室内装饰也会使用到吊顶等技术。这些室内以及立面装饰本身存在抗震性能的问题，并且其与建筑主体的牢固连接也是抗震设计的关键。近几年有部分国外高层建筑在发生地震时下起了“玻璃雨”，建筑的玻璃幕墙由于地震导致破损。这是由于当前所使用的玻璃幕墙还无法适应地震中产生变形和扭转。因此建筑如要采用玻璃幕墙则必须保证玻璃幕墙的强度与变形能力。在其与建筑主体连接处要设计为能够在水平向实现变位能力的构造，从而在地震时玻璃幕墙能够与建筑物地震变形脱离，减少玻璃幕墙的损坏。另外，在建筑设计中内隔墙、玻璃隔断等结构件的设计中也要充分考虑其与建筑主体连接点的牢固性，保证其抗震性能。
（三）关注建筑顶部抗震
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。
（四）建筑竖向布置
建筑竖向布置主要体现在建筑物的高度结构质量以及刚度的设计中，特别是在高层或超高层建筑中建筑的竖向布置对于建筑抗震设计来说更加重要。建筑楼层的使用功能差异导致建筑物楼层分布的质量和刚度均不一致，例如楼层包括游泳池、会议室、健身房等。楼层的功能需求导致楼层上下之间的刚度差异过大。高层建筑中刚度最差的楼层的抗震性能最为薄弱，在出现地震时即为变形严重的薄弱层。在建筑设计中由于楼层功能不同导致的墙体不连续，柱子不对称等极大的限制了抗震性能。因此在建筑抗震设计中应该尽量保证竖向的刚度分布靠近，尤其是在结构上刚度转换层更加要着重注意。
引言
我国是一个多地震国家，VII度以上的高烈度区覆盖了1／2的国土，其中包括23个省会城市和2／3的百万以上人口大城市。目前我国正处在经济和社会迅速发展的时期，高层建筑工程的建筑规模已经位居世界之前列，而且可以预测：今后若干年，我国仍将是世界上高层建筑建设最多的国家。高层建筑是属于柔性建筑一类，风和地震作用是高层结构设计的主要侧向荷载，起着几乎是决定性的作用。而地震又是一种常见且具有较大危害的自然灾害，进行结构的抗震设计，减小建筑结构在地震作用下的生命和财产损失，一直是建筑结构设计人员和研究人员所关心和不懈努力去解决的问题。
结构工程师按抗震设计要求进行结构分析与设计，其目标是希望使所设计的结构在强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，从而经济地实现“小震不坏，中震可修，大震不倒”的目的。但是，由于地震作用是一种随机性很强的循环、往复荷载，建筑物的地震破坏机理又十分复杂，存在着许多模糊和不确定因素，在结构内力分析方面，由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素，计算方法还很不完善，单靠微观的数学力学计算还很难使建筑结构在遭遇地震时真正确保具有良好的抗震能力。
一、建筑抗震设防目标
在2001年版的《建筑抗震规范》(GB50011-2001)中，我国对建筑的抗震设防提出“三水准、两阶段”的要求,“三水准”即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。在新版的《建筑抗震规范》(GB50011-2010)中也有相同的提法，它说明对于建筑的抗震设计，这样的要求应该是不变的。它传达出了以下三个方面的含义：
（1）当遭遇第一设防烈度地震即低于本地区抗震设防烈度的多遇地震时,结构处于弹性变形阶段,建筑物处于正常使用状态。建筑物一般不受损坏或不需修理仍可继续使用。因此,要求建筑结构满足多遇地震作用下的承载力极限状态验算,要求建筑的弹性变形不超过规定的弹性变形限值。
（2）当遭遇第二设防烈度地震即相当于本地区抗震设防烈度的基本烈度地震时,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。但经一般修理或不需修理仍可继续使用。因此,要求结构具有相当的延性能力(变形能力)不发生不可修复的脆性破坏。
（3）当遭遇第三设防烈度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。不致倒塌或者发生危及生命的严重破坏,从而保障了人员的安全。因此,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。
三个水准烈度的地震作用水平,是按三个不同超越概率(或重现期)来区分的:多遇地震:50年超越概率63.2%,重现期50年；设防烈度地震(基本地震):50年超越概率10%,重现期475年；罕遇地震:50年超越概率2%-3%,重现期1641-2475年,平均约为2000年。
对建筑抗震的三个水准设防要求,是通过“两阶段”设计来实现的,其方法步骤如下:
（1）第一阶段:第一步采用与第一水准烈度相应的地震动参数,先计算出结构在弹性状态下的地震作用效应,与风、重力荷载效应组合,并引入承载力抗震调整系数,进行构件截面设计,从而满足第一水准的强度要求；第二步是采用同一地震动参数计算出结构的层间位移角,使其不超过抗震规范所规定的限值;同时采用相应的抗震构造措施,保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能,从而自动满足第二水准的变形要求。
（2）第二阶段:采用与第三水准相对应的地震动参数,计算出结构(特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节)的弹塑性层间位移角,使之小于抗震规范的限值。并采用必要的抗震构造措施,从而满足第三水准的防倒塌要求。
二、高层建筑结构的抗震计算方法
新规范《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对各类建筑结构的抗震计算应采用的方法作了以下规定:高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法；少数类型的建筑结构,宜采用振型分解反应谱方法；特别不规则的建筑、甲类建筑和限制高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。
三、建筑结构抗震能力评估方法
3.1 弹塑性计量法
目前，弹塑性分析已经成为结构抗震设计的一个重要组成部分，国内外大量地震震害教训表明，建于强震区的早期结构，具有较高的地震易损伤性。如何评定这些已建结构的抗震性能，并据此进行合理的抗震加固，对最大限度的降低地震震害损失以及保护人民生命财产安全，都具有重要意义。
弹塑性分析法主要用于对现有结构或设计方案进行抗侧力能力的计算，从而估计其抗震能力，自从基于性能的抗震设计理论提出之后，该方法的应用范围逐渐扩大到新建建筑结构的弹塑性抗震分析。这种方法与传统的抗震静力方法区别主要在于它考虑了结构的弹塑性性能并将设计反应谱引入了计算过程和计算结果的解释。基本原理是：在结构上施加竖向荷载并保持不变，同时施加某种分布的水平荷载，该水平荷载单调增加，构件逐步屈服，从而得到结构在横向静力作用下的弹塑性性能。正因为弹塑性计量法的这种特点，已经在建筑结构抗震能力评估领域发挥越来越重要的作用，而其中弹塑性静力分析作为结构弹塑性变形分析方法之一，以其实用性较强的优点正受到越来越多的关注，已经被列入我国《建筑抗震设计规范》。
3.2 反应谱法
反应谱法是用动力方法计算质点体系地震反应，建立反应谱；再用加速度反应谱计算结构的最大惯性力作为结构的等效地震荷载；然后按静力方法进行结构计算设计的方法，因此，它是一种拟静力方法。我国抗震规范及高层规范都要求在高层建筑中用反应谱方法计算等效地震力，一般有两种方法 ：①反应谱底部剪力法，主要适用于当结构高度小于40m，沿高度方向质量刚度分布比较均匀， 以第一振型为主的高层建筑；②反应谱振型叠加法，当把结构简化为平面结构进行分析时，采用平方和的平方根法(SRS方法) ；当采用空间协同分析或空间分析方法时，考虑空间各振型的相互影响，采用完全二次方程法（CQC）方法，地震反应完全平方组合)。当然关于建筑结构抗震能力评估方法还有很多， 本文只是展示了这两种比较基本而且使用几率比较大的方法。
四、高层建筑结构设计中需要注意的问题
结合对新的抗震设计规范（GB50011―2010）的理解及自己的工作实践，个人认为目前高层建筑抗震在结构设计上设计需要注意以下几个方面的问题：
1)结构整体计算的软件选择。 目前比较通用的计算软件有:SATWE、TAT、TBSA等,但是,由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异,因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以,在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件,并从不同软件相差较大的计算结果中,判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的,哪个又是意义不大的,这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。
否则,如果选择了不合适的计算软件,不但会浪费大量的时间和精力,而且有可能使结构有不安全的隐患存在。
2)是否需要地震力放大,考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。 该部分内容实际上在新老规范中都有提及,只是,在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。
3)振型数目是否足够。 在新规范中增加一个振型参与系数的概念,并明确提出了该参数的限值。 由于在旧规范设计中,并未提出振型参与系数的概念,或即使有该概念,该参数的限值也未必一定符合新规范的要求,因此,在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。
五、提高我国建筑结构抗震能力的建议
5.1 研究开发更为合理的结构形式
随着科技日益高速发展，自重轻、跨度大、功能多样、施工周期短成为现代建筑结构的发展方向。因而，研制出轻质高强的新型建筑材料，研究开发合理的结构形式成为各种新型结构体系应运而生的前提和基础。
5.2 材料的选用和结构体系问题
在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系更为合理的问题应该得到人们的重视。我国高层建筑中常采用的结构体系有：框架、框架―剪力墙、剪力墙和筒体等几种体系，这也是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外，特别是地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构却占了90％，如此高比例的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受地震较大的考验。
钢结构同混凝土结构相比，具有优越的强度、韧性和延性以及强度重量比， 总体上看抗震性能好，抗震能力强。震害调查表明，钢结构较少出现倒塌破坏情况。在高层建筑中采用框架――核心筒体系，因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱子断面，故常被业主所看中。钢与混凝土的混合结构中钢筋混凝土构件内往往要承受80％以上的地震层剪力，有的高达90％以上，由于结构以钢筋混凝土结构的位移值为基准，但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增加了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒体的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值的要求。
在结构体系或柱距变化时，常常需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成很大的刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的墙柱构件的剪力突然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。
参考文献
Abstract: based on the newly issued three canonical-" the concrete structure design codes GB50010-2010 ", "technical specification for concrete structures of tall buildings JGJ3-2010" and "building the standard aseismatic design GB50011-2010-to concrete shear wall in the seismic structural measures related provisions to carry on the analysis, it also summarizes the three this specification for concrete shear wall structure the similarities and differences of seismic measures, facilitate structure design personnel structure design.
Keywords: aseismic walls; Wall thick; The axial compression ratio; Edge structures; and Level distribution reinforced; Vertical distribution reinforced
中图分类号： S611 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着社会经济的发展，人口的扩涨，土地资源的相对减少以及地价的高速上浮，剪力墙结构在各地大中小城市中正越来越普遍的被应用于住宅中。本文就2010年就的三本新规范——《混凝土结构设计规范GB50010-2010》、《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010》和《建筑抗震设计规范GB50011-2010》——进行综合分析，总结阐述了在三本新的规范中，混凝土剪力墙的抗震构造措施的异同。以下《混凝土结构设计规范》简称《混规》，《高层建筑混凝土结构技术规程》简称《高规》，《建筑抗震设计规范》简称《抗规》。从三本规范总体来说，绝大部分的规定是一致。下面从几个方面来进行详细分析。
1. 抗震墙的最小厚度规定
抗震设计时，三本规范中都规定了一、二级一般部位不应小于160mm，底部加强部位不应小于200mm；三、四级一般部位不应小于140mm。不同的是，对一、二级一般部位，《混规》还要求墙厚不宜小于层高或无支长度的1/20，《抗规》则除了要求不宜小于层高或无支长度的1/20外，还要求无端柱或翼墙时，一、二级不宜小于层高或无支长度的1/16；对于一、二级底部加强部位，《混规》和《抗规》还规定了不宜小于层高或无支长度的1/16和无端柱或翼墙时不宜小于层高或无支长度的1/12；对于三、四级的一般部位，《混规》还规定了不小于层高或无支长度的1/25，《抗规》除了规定了不小于层高或无支长度的1/25还规定无端柱或翼墙时，不宜小于层高或无支长度的1/20；而对以上几项，《高规》则统统要求墙体满足稳定和一字形独立剪力墙不小于180mm。此外，《抗规》还规定了三、四级底部加强部位墙厚不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的1/20和无端柱或翼墙时，不宜小于层高或无支长度的1/16，而《混规》和《高规》三、四级底部加强部位的墙厚则无规定。
2. 抗震墙的轴压比限值
三本规范是一致的：一、二、三级抗震墙在重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比，一级时，9度不宜大于0.4，7、8度不宜大于0.5；二、三级时不宜大于0.6。
3 抗震墙设置约束边缘构件的轴压比限值
三本规范是一致的：一级抗震等级（9度）不大于0.1，一级抗震等级（7、8度）不大于0.2，二、三级抗震等级不大于0.3。不同的是，《高规》中一级抗震等级（7、8度）还包括6度。
4.抗震墙的竖向、横向分布钢筋
三本规范是一致要求一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%．四级抗震墙分布钢筋最小配筋率不应小于0.20%，钢筋的间距不宜大于300mm，直径，均不宜大于墙厚的1/10且不应小于8mm；竖向钢筋直径不宜小于lOmm。不同的是，《混规》和《抗规》注释中提出高度小于24m且剪压比很小的四级抗震墙，其竖向分布筋的最小配筋率应允许按0.15%采用，《高规》因为高度不小于24m，故无此注释；但《高规》7.2.19中要求房屋顶层剪力墙、长矩形平面房屋的楼梯间和电梯间剪力墙、端开间纵向剪力墙及短山墙的水平和竖向分布钢筋的配筋率均不应小于0.25%，间距均不应大于200mm。
5.剪力墙分布钢筋的排数
《混规》和《抗规》都要求抗震墙厚度大于140mm时，其竖向和横向分布钢筋应双排布置，双排分布钢筋间拉筋的间距不宜大于600mm，直径不应小于6mm。《高规》中要求高层剪力墙结构的竖向和水平分布钢筋不应单排配置，剪力墙截面厚度不大于400mm时，可采用双排配筋；大于400mm、但不大于700mm时，可采用三排配筋；大于700mm时，宜采用四排配筋。双排分布钢筋间拉筋的间距不宜大于600mm，直径不应小于6mm。多排分布钢筋间拉筋的间距不宜大于600mm，直径不应小于6mm。
6.约束边缘构件
三本规范中约束边缘构件的范围及配筋除了《高规》一级里面包含了6级外其他的都是一致的，不同的是，在计算箍筋体积配箍率时，《高规》中规定可计入箍筋、拉筋以及符合构造要求的水平分布钢筋，计入的水平分布钢筋的体积配股率不应大于总体积配箍率的30%。而《混规》和《抗规》则无涉及。
7.构造边缘构件
对于构造边缘构件的配筋，三本规范的规定是一致的。边缘构件的范围，端柱和暗柱也是一致的，就是翼墙和转角墙的范围的规定有所不同，详细见图1。
综上所述，三本规范对剪力墙的抗震构造措施规定基本一致。设计人员在具体做结构时，多层混凝土剪力墙结构应尽量按《混规》和《抗规》来，而高层混凝土剪力墙结构则应该满足《高规》要求。
参考文献
1. 《混凝土结构设计规范GB50010-2010》
中图分类号：TU97文献标识码： A
一、前言
改革开放以来,我国经济快速增长,城市化进程明显加快,大量农村人口迅速向城市集中,由此造成城市人口数量的不断膨胀,对房屋的需求也急剧增加。为了缓解城市人口对房屋需求的压力,越来越多的高层、超高层建筑如雨后春笋般出现在各大、中城市。超高层建筑,除了具有充分利用有限的土地面积,最大限度利用地上建筑使用空间外,还具有强烈的标志性及展示性作用,从而往往能成为区域性、地标性建筑或成为城市“名片”。
然而，尽管城市中的超高建筑越来越多,但目前却没有统一的方法和明确的依据来对超限工程进行抗震设计,多数情况下还是要依靠工程师和专家们的结构概念和经验来把握,而其可靠程度,限于现今的技术水平一般只能作出定性结论,还很难作出定量的描述。以下本文就超限高层建筑工程抗震设计方面内容作出简要分析，供广大同行参考。
二、超限高层建筑工程抗震设计研究的作用和意义
随着我国经济的快速发展，在全球经济一体化的趋势下，我国基础设施的建设发展有了突破性进展，出现了各个行业的流动资金开始往基础设施建设汇集的现象。超高层建筑工程是在人们对空间的成分充分利用的前提下应运而生的，这反映了人们对充满现代感和时代感的城市生活的追求。但是，问题也随之而来，因为超限高层建筑工程自身的结构特点已经超出了我国对建筑工程的规定，抗震也是摆在超高建筑工程面前的重大难题。尤其是这几年以来我国地震灾害频发，汶川和玉树地震的发生造成对建筑物的破坏，更是让我们触目惊心。建筑物的抗震安全性和人民的生命财产安全密不可分。所以，我们要正确认识到在发展过程中存在的问题，认识到超限高层建筑工程抗震设计的重要性。完善超限高层建筑的抗震设计是人民生命财产安全的重要保证，也是社会发展的需要所在。
三、超限高层建筑工程抗震设计的原则和基本内容
1、超限高层建筑工程抗震设计的原则
在建筑物抗震设计上，我国遵循这样三条原则“：小震不坏、中震可修、大震不倒”。 第一，小震不坏。当建筑物遇到多遇地震时，其结构没有遭受到损坏，无需修理就可以继续使用。在这个原则下，一般是对建筑结构的承载力进行验算，是建筑工程抗震设计第一阶段的弹性设计。第二，中震可修。当建筑物遇到设防地震时，建筑物可能发生一定程度的损坏，经过修补之后就可以继续投入使用。这要求建筑设计时考虑到建筑结构的非线性弹塑性变形和承载力，是第二阶段的弹塑性变形验算。第三，大震不倒。当遭受到罕遇地震影响时，建筑物不会发生倒坍等威胁人民生命财产安全的重大事故。这一阶段的设计是前面两个阶段验算和设计的分析过程，并采取相应的抗震措施和技术来提高建筑物的抗震性能。
2、基本内容
第一，当超限高层建筑物采用钢筋混凝土框架结构和抗震墙结构时，其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度。当采用的是抗震墙结构和筒体结构时，建筑工程为 9 度设防时，其高度不得超过《建筑抗震设计规范》规定的最大适用高度；建筑工程为 8 度设防时，其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的120%；建筑工程为 7 度和 6 度设防时，其最大高度应是《建筑抗震设计规范》规定最大适用高度的 130%。第二，超限高层建筑物设计时，其高度、高宽比和体型规则性这三者中至少有一项需要满足《建筑
抗震设计规范》的要求。第三，在进行抗震设计时，至少要采用两种力学模型来计算分析建筑物的受力情况，其计算程序需要经过有关行政部门的鉴定许可。第四，为保证超限高层建筑的安全性，应采取比《建筑抗震设计规范》更严格的抗震措施。第五，当超限高层建筑物有明显薄弱层时，还应进行结构的弹塑性时程分析。
四、超限结构抗震设计要点
1、高度和高宽比超限建筑
a. 尽可能采用适用高度较高的结构类型, 如钢筋混凝土框架结构房屋高度超限时, 可改用框架-剪力墙结构。
b. 验算结构整体抗倾覆稳定性, 验算在侧向力最不利组合情况下桩身是否会出现拉力或过大的压力, 并进行风荷载或地震作用下的舒适度验算, 控制顶点位移及层间侧移, 当侧移无法满足要求时, 可考虑利用建筑设备层和避难层空间, 沿竖向设置若干层伸臂桁架或腰桁架。
c. 适当降低底部竖向构件在最不利荷载组合下的轴压比并加强配筋, 当轴压比不满足要求且构件截面再增大有困难时, 可采用钢或其它组合构件与混凝同组成的结构。
d. 要有足够的埋置深度, 考虑重力二阶效应, 并进行风荷载作用下的舒适度验算。
2、平面规则性超限建筑
a. 采用弹性楼盖模型, 或按分块刚性楼板+局部弹性板进行计算, 并考虑扭转耦联效应。
b. 对于凹凸不规则和楼板局部不连续的情况,采取符合楼板平面内实际刚度变化的弹性楼板计算模型。
c. 对于楼板应力集中部位( 凹凸部位及洞口四角) 和弱连接的楼板, 应采用加大楼板厚度、增加板内配筋、配置集中配筋的边梁、配置 45°斜向钢筋等方法予以加强。凹口部位可增设部分拉梁或拉板, 以改善这些薄弱部位的刚度和延性, 提高其抗震性能。
d. 当平面过于不规则、楼板连系过弱或建筑物超长时, 可通过设置变形缝将结构分成若干个子结构。对结构扭转效应明显的超限高层建筑, 应尽量使抗侧力构件在平面布置中对称、均匀, 避免过大偏心,并尽量加大竖向构件的抗侧刚度和强度。
3、竖向规则性超限建筑
a. 立面收进引起超限, 如有可能则宜采用台阶形多次内收的立面, 确保结构位移沿竖向没有突变,并使结构扭转效应控制在合理范围内； 宜加强收进部位的竖向构件及楼板； 立面收进若造成偏心, 则底部结构会因扭转而产生较大内力, 故应加强底部周边构件的配筋, 并补充进行静力非线性分析和时程分析, 验证结构的抗震性能, 确定结构的薄弱部位。
b. 连体建筑的连体部位及其周边应采用弹性楼板计算, 并控制连接部位的层数, 且两塔楼层刚度差异不宜过大, 连接体与主体宜用弱连接，如铰接等；连接体结构自身重量应尽量减小, 故应优先采用钢结构或型钢混凝土结构等。
c. 对于立面开大洞的建筑, 应加强洞口四角及洞边, 避免在小震时洞角开裂。
d. 对于悬挑建筑, 应考虑竖向地震作用； 当悬挑质量较大时, 应避免偏心造成的扭转。
e. 对于带转换层的高层建筑, 尽量避免多级复杂转换, 优先采用梁式转换, 慎用厚板转换。尽量强化和提高转换层下部结构侧向刚度、抗震承载能力和延性, 并控制转换层的设置高度； 结构分析时除检查结构位移和刚度有无突变外, 还应重点检查框支柱所承受的地震剪力和轴压比； 采取有效措施减少转换层上、下结构等效剪切刚度和承载能力的突变；加强转换层楼板、转换构件、框支梁、框支柱、框支层上部剪力墙(包含筒体)及落地剪力墙(包含筒体)的抗震构造措施。
五、结束语
随着抗震技术和理念的快速发展，抗震设计的重要性也日益凸显出来，而超限高层建筑工程结构复杂，抗震设计要求高，这也就要求设计者必须不断提高自身知识修养，借鉴他人抗震设计经验，运用最新抗震技术和措施提高建筑物的抗震性能。转变思想观念，多方面借鉴相关知识和概念，从其他地方激发设计灵感，转变刚性为主的抗震模式，努力实现抗震设计理念的创新，开创超限高层建筑工程抗震设计的新局面，为老百姓打造更加安全的建筑物。
参考文献：
[1] 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》，《土木工程学报》，2005年01期
中图分类号：U442.5+5 文献标识码：A
1 工程概况
小高层商住楼位于上海市，该地块地处市中心繁华区域。该公寓为地上11层的小高层商住楼，主楼一层和裙房为商店，二层以上为住宅。总建筑面积6351.26 平方米，建筑覆盖率
主楼为地上11层现浇钢筋混凝土剪力墙结构，平面形状大致呈L型，由于高层商住楼平面布置凹进尺寸超出《建筑抗震设计规范》的规定，属平面凹凸不规则类型，外伸尺寸超出《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定，确定该公寓属平面规则性超限高层建筑，根据建设部和上海市有关规定，须经过上海市建筑工程抗震设防审查专家委员会审查批准后方可进行施工图的设计，本工程已于2003-2-27通过了上海市工程抗震办公室组织有关专家进行的结构抗震专项审查。
2结构超限
2.1超限准则
现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)针对建筑结构的高度、高宽比及平面和竖向规则性做有具体规定，主要相关内容如下：
.平面凹进的一侧尺寸不大于相应投影方向总尺寸的30％，楼板有效宽度不小于该层楼板典型宽度的50％，楼板开洞面积不大于该层面积的30％，不能有较大的错层。抗震设防烈度6,7度时，突出长度不大于相应投影方向总尺寸的35％ 即l/Bmax≤35%。
.在考虑偶然偏心影响的地震作用下，A级高度建筑楼层最大弹性水平位移与楼层两端弹性水平位移平均值之比及楼层竖向构件的最大水平位移与相应楼层平均位移之比不宜大于1.2倍，不应大于1.5倍。
.结构以扭转为主的最大周期与以平动为主的最大周期之比，A级高度高层建筑不应大于0.9。
.楼层侧向刚度不小于相邻上一层的70％，不小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80％。局部收进的水平向尺寸不大于相邻下一层的25％。
2.2本工程超限情况
该公寓建筑平面中间部位最大凹进尺寸为4.5m,与相应投影方向总尺寸10.95m之比为41%，大于《建筑抗震规范》GB50011-2001第3.4.2规定的30%的限值;西北角平面局部外伸，其外伸长度6.3m与房屋总宽之比37%,大于《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002第4.3.3规定的35%的限值。故本楼属平面规则性超限的高层建筑。
3针对超限采取相应措施
建筑设计和建筑结构的平立面规则性是建筑抗震设计的一个重要控制指标，结构平面不规则、不对称、不连续易造成结构扭转脆性破坏，主要表现在变形受力较大薄弱的边缘竖向构件先受到冲击损坏，地震效应不断积聚，造成边缘竖向构件破坏，严重时可使局部甚至整体结构破坏倒塌。这种破坏不能实现结构耗能延性，对抗震十分不利，需严格控制结构的扭转不规则。扭转不规则，是结构平面不规则中最重要的控制指标。规范从限制结构平面布置的不规则性来避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应，防止结构扭转破坏。
控制结构扭转效应应从两个方面加以控制：
.扭转变形指标ε。
控制ε实质就是控制θL/2U，就是控制扭转变形与平动变形之比。《高层建筑混凝土结构技术规程》第4.3.5条的位移比限制：楼层最大弹性水平位移与楼层两端弹性水平位移平均值之比及楼层竖向构件的最大水平位移与相应楼层平均位移之比不宜大于1.2倍，不应大于1.5倍。
.扭转刚度指标。结构扭转振型及周期是其扭转刚度、扭转惯量分布大小的综合反映。《高层建筑混凝土结构技术规程》第4.3.5规定限制结构以扭转为主的最大周期与以平动为主的最大周期之比Tt/Tl，A级高度高层建筑不应大于0.9。
注意结构的合理布置，提高抗扭刚度Kt与侧向刚度Kl的比值，就可减少Tt/Tl的值。
高层建筑扭转不规则结构控制，关键是通过调整结构布置尽量满足规范位移比和刚度比的要求，再通过抗震加强构造措施，设置多道抗震防线，满足抗震要求。对一些特殊的复杂高层建筑，无法避免突破规范扭转不规则指标时，结构可进行基于性能的抗震设计，但不能突破下列强制指标：
ε=Umax/U ≤1.8；Tt/T1
以下通过对高层商住楼结构的抗震计算及采取抗震加强构造措施的分析，来阐述超限高层商住楼结构设计的过程。
3.1结构计算
根据我国建设部《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》要求，超限高层结构要进行至少两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体计算。
.本工程结构分析采用中国建研院PKPM工程部的高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE及复杂多、高层建筑结构分析与设计软件PMSAP进行分析、比较。对于扭转不规则，采用考虑扭转耦联的振型分解反应谱法，计及扭转影响。反映结构整体扭转效应的主要控制指标的扭转位移比和结构周期比应符合相应的规定。严格控制楼层最大的弹性水平位移和层间位移的分别不大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍；针对凹凸不规则，采取符合楼板平面内实际刚度变化的弹性楼板计算模型，在楼电梯间及中间凹口等开大洞的部位附近设置能真实计算楼板平面内与平面外刚度的“弹性楼板”计算模式，真实反应出相应部位的内力结果及截面配筋。
.计算结果分析
1).结构刚度分析。由结构的最大层间位移角X方向为1/1499, Y方向为1/1891满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)的1/1000的舒适度的要求，此时不应考虑偶然偏心的影响。结构的剪重比X方向为5.94%, Y方向为5.67%，均在较合适的范围内。
2).结构扭转效应分析
a.扭转变形指标ε即位移比
最大层间位移与平均层间位移比值X方向为εx=1.18, Y方向为εy=1.34。结构的上述数值均小于《建筑抗震设计规范》GB50011-2001规定的1.5倍。
b.扭转刚度指标
扭转周期出现在第三周期Tt/T1=0.71
此时应考虑单向偶然偏心及双向水平地震作用的影响。原因如下：由于地震作用不确定性，结构计算手段局限和计算模型与实际工作状态有差别，实际施工、使用会引起质量刚度偏心，因此应计入偶然偏心的影响。
当不计入偶然偏心的影响时，最大层间位移与平均层间位移比值ε>1.2时，表明结构质量、刚度明显不均匀，其平动振型与扭转振型耦联震动反应较大，双向水平地震作用将进一步增大结构扭转变形，为更好地控制结构的抗扭能力，此时要计入双向水平地震作用。在设计中，按不计入偶然偏心的影响验算过ε>1.2，按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001第5.1.1规定应计入双向水平地震作用。
3）.SATWE与PMSAP计算结构的比较。
结构自振周期相当接近，扭转周期均出现在第三周期，且Tt/T1均小于0.85；结构顶点位移与层间相对位移相差较小；总质量、地震总剪力、剪重比等相当接近。
通过以上计算与分析，可以看出本工程高层住宅用两种程序计算的结果相差不大，总体上保持一致，均在规范规定的合理范围之内。总体说结构刚度较合理，虽然主楼Y方向存在扭转不规则εy=1.34，但其结构扭转效应能满足规范要求。楼板基本连续，具有良好的整体性；竖向抗侧力构件连续，侧向刚度沿高度变化均匀，无明显的结构薄弱层；结构变形上从顶点最大位移到楼层最大层间位移均满足规范要两种不同力学模型计算结果较吻合，在对结构薄弱部位采取一定的抗震加强措施后，可以认为结构满足规范要求安全合理。
3.2抗震概念设计及抗震加强措施
.增强建筑物周围刚度。由于建筑平面较为复杂，平面凹口深度较大，外伸较长，扭转效应明显。为了加强结构的抗扭刚度，对建筑物护墙体采取少开结构洞甚至不开结构洞的做法，适当弱化内部主体结构，用以增加结构抗扭转刚度，有利于缩短扭转周期，调整整个结构第一、二、三周期中扭转分量所占比例至合理范围，同时调整抗侧力构件布置使之均匀对称，减少结构质心与刚心之间的偏心，以减少结构的扭转效应。
.增强底部侧向刚度。对于楼底部一层由于建筑设置商场而增加层高，因此特意将底部一层剪力墙厚度增加为300mm，以加强其侧向刚度，使侧向刚度变化均匀。
.加强结构延性设计。通过对连梁等耗能构件加强其合理性配筋的设计，对剪力墙底部加强区增加配筋率、提高暗柱配箍率，限制剪力墙在重力荷载代表值作用下的轴压比，以及对结构位移较大部位加强其构件的延性等措施，以增加结构在地震下耗能能力。
.加强楼板的整体刚度。楼板是传递整个地震水平力的重要构件，因此我们对楼电梯间以及中间凹口部位附近的楼板均增加其板厚为120mm，并提高其配筋率。另外对纵向两端的楼板也增加其板厚、提高配筋率，以提高整体刚度，保证楼层水平地震力的正常传递。
.在楼层凹口处根据需要增设拉梁以及拉结板，并加强配筋，以改善此薄弱部位的刚度及延性，从构造上加强平面的连续性。
4结论
.在高层建筑设计早期方案阶段，运用抗震概念设计的理念，通过与建筑师、业主协调，调整结构布置，尽量做到平面及竖向不超限，使结构体系、结构体型的规则性及整体性满足规范的规定。
.如平面超限不可避免，应调整抗侧力结构布置，用加强周边弱化内部结构的方法，提高结构抗扭刚度，满足规范规定的扭转不规则指标即位移角和周期比的最大要求。
.通过改变剪力墙厚度的方法，避免结构竖向刚度的突变。
.抗震计算各项指标满足规范要求后，再对结构抗震薄弱环节进行抗震构造加强。
参 考 文 献
中图分类号：TU318+.1 文献标识码：A
现代高层建筑出现在19世纪，1960年以后，建筑材料、结构体系和施工技术的不断发展，进入了大量建造50层以上高层建筑的时代。高层建筑结构的材料主要是钢筋混凝土和钢。除了全部采用钢材的钢结构和全部采用钢筋混凝土材料的钢筋混凝土结构外，同时采用两种材料做成的混合体结构和组合结构在近年来也得到了广泛应用。但考虑到建设成本、维护成本、可模性等因素，钢筋混凝土结构在未来很长一段时间内仍然会作为高层建筑的主要结构类型。
一、高层建筑的特点
何谓高层建筑，其高度测量起始位置和终止位置在何处，世界上均无统一规定。在我国，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（下简称《高规》）规定：10层及10层以上或总高度超过28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他民用建筑混凝土结构为高层建筑。
相较于低层结构以竖向荷载为控制因素，在高层结构中，水平荷载往往成为了设计中的控制因素，建筑物的高度与荷载效应的关系一般为：N=f（H），M=f（H2），=f（H4）。由此可知，随着高度的增大，位移增大最快，矩次之，轴力再次之。构件截面层次的强度、结构层次的刚度和稳定性是高层建筑设计的核心控制指标。
在地震区，要求高层建筑有良好的抗震性能。在地震作用下结构具有良好的塑性变形能力。具体应使高层建筑达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。
高层建筑的设计是一个系统工程，包括概念设计、构件设计、构造措施、维护保养手段等。如果将其与人做对比，那么概念设计无疑是高层建筑的DNA，决定了建筑物先天条件；构件设计和构造措施，类似人的后天成长和学习；与人类一样，维护保养可以使建筑物更长久更安全地服役。
二、抗震概念设计的含义
因其丰富内涵，概念设计对高层建筑结构设计具有相当重要的作用，尽管多年以来在高层建筑结构的教育和培训中受到普遍重视，但当前结构工程师对结构设计软件的依赖和面向应用的高等教育模式又往往将其淡化了。结构概念设计并非强调计算方法和计算的准确性，它强调的是一种抗震设防理念在结构设计每一步骤中具有体现，包括方案设计阶段、初步设计阶段和施工图设计阶段等，它是结构工程师水平的体现。
概念设计是根据试验数据、震害现象和工程经验提炼、总结出的基本设计原则和理念，是一种定性设计。
三、概念设计的目的和重要作用
在进行建筑抗震设计时，原则上应满足二阶段三水准的设计原则。第一阶段的设计，通过计算保证强度要求和变形要求。第二阶段的设计，通过弹塑性层间侧移验算结构的弹塑性变形，实现“大震不倒”的第三水准抗震设防要求。我国设计规范主要通过良好的抗震构造措施来实现“中震可修”的第二水准要求。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则，以满足抗震设防要求。概念设计的重要性还在于现行建筑抗震设计方法存在以下问题：（1）地震影响的不确定性；（2）地震作用计算方法的近似性；（3）结构内力分析方法的近似性。
四、抗震概念设计的基本内容
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（下简称《抗规》）对抗震概念设计作了全面具体的规定，使概念设计更容易理解，也使更多的设计人员便于掌握和运用概念设计。规范明确了概念设计包含的3个基本内容：（1）重视结构的规则性；（2）选择合理的结构体系；（3）结构构件的延性设计。
五、概念设计的核心准则及其保证措施
（一）核心准则
“强节点弱构件”――防止节点核心区破坏先于构件；“强柱弱梁”――防止结构塑性铰先在柱内出现，要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力；“强剪弱弯”――防止构件发生剪切破坏，要求构件受剪承载力高于受弯承载力。
（二）保证措施
保证措施有两个方面：一是合理选择确定结构屈服水准（也可以说承载能力）的地震作用。这个地震作用通常小于或明显小于设防烈度地震，但它必须与结构的延性能力相协调。二是制定有效的抗震构造措施使结构确实具备所需要的保持竖向承载力条件的非弹性变形能力。这两个方面在《高规》中有详细的规定。如：《高规》第3.9节（抗震等级）的要求，我国规范对钢筋混凝土延性等级的划分以烈度区为主要依据，但还要考虑各类结构构件以及同一类结构中不同组成部分对延性的不同需求，因此《高规》建立了“抗震等级”（即抗震措施的等级）的概念，并将其划分为一、二、三、四级。这样，只需规定各抗震等级对应的内力调整和构造措施，所有不同类型结构在不同抗震设防标准下的对应抗震手段就都清楚了。总之，《高规》中许多条文都是概念设计的内容，都与“三强三弱”密切相关。
六、加强抗震概念设计的建议
（1）结构工程师不应被设计软件束缚，应该对概念设计有清晰认识，通过概念设计使建筑结构更合理；对《高规》及《抗规》应加强学习理解，对各条规范内涵应注意把握，对规范条文的逻辑联系应加强体会。在实践中，保证对各条概念设计条文的正确执行；（2）结构工程师应当善于模仿、学习、创新，善于从别人的结构方案中获得新的灵感；（3）建筑师也应加强结构专业知识的学习，掌握基本的建筑力学和结构设计概念，在方案阶段就尽力保证建筑结构布局和造型的美观合理，并注意与结构工程师配合沟通，避免出现因沟通不畅导致的项目进展阻滞。
结语
高层建筑结构设计遵循如下的流程：方案选择、概念设计荷载水平计算各种工况下结构内力及变形计算第一次内力调整荷载组合第二次内力调整构件设计及刚度验算。概念设计贯穿了整个设计流程，尤其是在结构选型和布置阶段，严格执行概念设计足以帮助建筑结构拥有良好的先天安全与稳定优势，在后续构件设计及刚度验算时更容易满足和通过。概念设计也是体现一个结构工程师水平高低的重要方面。无论是教学、科研还是工程实践，概念设计都应该是重点和核心内容。
参考文献
[1] JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
1 高层建筑抗震设计的必要性
自上世纪世纪70年代以来，从唐山地震到汶川地震及玉树地震的发生，结构工程师在总结历次地震灾害的经验中逐渐认识到宏观的“概念设计”比以往的“数值设计”对工程结构抗震来说，更为重要，因此，人们对于概念设计愈来愈重视。抗震概念设计就是从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震已有的正确知识去处理好结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等问题，从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施，从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。概念设计要求下程师运用思维和判断力，根据从大量震害经验得出的结构抗震原则，从宏观上确定结构设计中的基奉问题。因此，工程师必须从主体上了解结构抗震特点，振动中结构的受力特征，抓住要点，突出主要矛盾，用正确的概念来指导概念设计，才会获得成功。
2 我国高层建筑抗震设计中的一些问题
2．1 高度问题
按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3―2002)规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施下技术水平下。较为稳妥的，也是与目前整个土建规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要有专家论证，二要有模型振动台试验。在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏形态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影响因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
2．2 材料的选用和结构体系问题
在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。我国150m以上的建筑，采用的何种主要结构体系(框一筒、筒中筒和框架一支撑体系)，都是其他国家高层建筑采用的主要体系。在高层建筑中，应注意结构体系及材料的优选。现在我国钢材生产数量已较大，建筑钢材的类型及品种也在逐步增多，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，弗改善结构的抗震性能。在超过一定高度后，由于钢结构质量较小而且较柔，为减小风振需要采用混凝土材料，钢骨(钢管)混凝土，通常作为首选。
2．3 抗震设防烈度较低
许多专家学者提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，认为我国“取用了可能是世界上最低的结构设计安全度”，并主张“建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高”。此外，对于“小震不坏，中震可修，大震不倒”这个抗震设计原则，在新形势下也有重新审核的必要。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内 (50a)超越概率为10％的地震烈度。我围建筑结构抗震设计除了设防烈度较低外，具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外，在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性的要求上远不如国外严格。随着社会财富的增长，结构失效带来的损失愈来愈大，加之结构造价在整个投资中的比例下降，因而有人主张结构在设防烈度下应该采用弹性设计。
3我国高层建筑结构抗震的具体设计
3．1 高层建筑结构抗震设计应重视建筑结构的规则性
在高层建筑中，结构的均匀性主要体现在以下几个方面：
(1)高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度要比较接近、变形特性要比较相近。这是因为实际的高层建筑结构都是三维的，实际的地震作用、风荷载具有任意的方向性，高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度比较均匀，就能具有比较良好的抗震、抗风性。
(2)高层建筑主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化比较均匀，不要突变。这里主要是指主体结构的层剪切刚度不要突变，这种均匀的高层建筑结构可以避免因薄弱层的破坏而引起的结构整体破坏，尤以强震区的高层建筑结构需特别注意。
(3)高层建筑主体抗侧力结构的平面布置，应注意同一主轴方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀，应避免在主体结构的布置中设置一、二片刚度特别大而延性较差的结构，如长窄的实体剪力墙。此时，即使结构仍满足对称性和刚度的要求，但由于个别结构刚度巨大，地震发生时，将首先吸收极大的能量，应力特别集中，容易首先招致破坏，从而引起整体结构的破坏。同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度均匀，水平荷载作用下应力分布将比较均匀，有利于结构抗震延性的实现。
3．2合理的建筑结构体系选择
高层建筑结构体系选择是结构设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定的作用。
3．2．1结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径
①高层建筑楼屋盖梁系的布置，应尽量使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去。②竖向构件的布置，应尽量使竖向构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平按近均匀，以避免竖向构件之间压应力的二次转移。而垂直重力荷载下竖向构件压应力水平接近均匀是最合理优化的结构选择。③)转换结构的布置，应尽量做到使卜部结构竖向构件传来的垂直重力荷载通过转换层1次至多2次转换，即能传递到下部结构的竖向构件上去。④整体抗侧力结构必须体系明确，传力直接。抗侧力结构一般由框架、剪力墙、简体、支撑等组成，它们宜尽量贯通连续，若它们沿竖向要有变化，则变化要缓慢均匀。
3．2．2结构体系宜有多道抗震防线
框架一剪力墙结构是具有良好性能的多道防线的抗震结构，其中剪力墙既是主要抗侧力构件，又是第一道抗震防线。因此，剪力墙应有相当数量，其承受的结构底部地震倾覆力矩不应小于底部总地震倾覆力矩的50％。同时，为承受剪力墙开裂后重分配的地震作用，任一层框架部分按框架和墙协同工作分配的地震剪力，不应小于结构底部总地震剪力的20％和框架各层地震剪力最大值的1．5倍两者的较小值。剪力墙结构中剪力墙可以通过合理设置连梁(包括非建筑功能需要的开洞)组成多肢联肢墙，使其具有优良的多道抗震防线性能。连梁的刚度、承载力和变形能力应与墙肢相匹配，避免连梁过强而使墙肢产生较大拉力而过早出现刚度和承载力退化。一般情况下，联肢墙宜采用弱连梁。
3．2．3结构体系宜具有合理的刚度
高层建筑结构设计的重要指标之一是主体抗侧力结构的刚度合理。首先，主体抗侧力结构的刚度要满足规范规定的水平位移、整体稳定、强度延性的要求，保证高层建筑结构能正常工作，这是高层建筑主体抗侧力结构刚度的下限值，必须满足。但是，总结工程设计经验，高层建筑主体抗侧力结构的刚度不宜过大，应该合理，这是因为：①合理的高层建筑主体抗侧力结构刚度以满足和略大于规范限值即可，结构的延性和安全储备主要依靠合理的结构构造和精心的设计。②主体抗侧力结构刚度过大，结构的基本自振周期较短，地震作用加大，结构承受的水平力、倾覆弯矩加大，地基基础的负担加大，此时结构的截面和相应的构造配筋增加较大，不经济。
4抗侧力结构和构件的延性设计
为提高结构和构件的延性水平，避免脆性破坏，应注意以下几点：
(1)钢筋混凝士框架结构应设置为“强柱弱梁”。
(2)剪压比限制。现行的钢筋混凝土构件斜截面受剪承载力的设计表达式，是基于斜截面上箍筋基本能达到抗拉屈服强度，其受剪承载力随配箍特征值的增长呈线性关系。试验表明，配箍特征值过大时箍筋不能充分发挥其强度，构件将呈腹部混凝土斜压破坏；同时剪压比对构件变形性能也有显著影响，因此限制剪压比，实质上也是对构件最小截面的要求。
(3)钢筋混凝土框架的梁、柱应避免剪切破坏，即形成“强剪弱弯”。
(4)轴压比限制。轴压比是控制偏心受拉边钢筋先到抗拉强度，还是受压区混凝土边缘失达到其极限压应变的主要指标。试验研究表明，柱的变形能力随轴压比增大而急剧降低，尤其在高轴压比下，增加箍筋对改善柱变形能力的作用并不共明显。所以，抗震结构应限制偏心受乐构件的轴压比。
(5)注意其他影响构件延性的因素，如剪跨比、纵向钢筋配筋率、配箍率和箍筋型式、混凝土和钢筋材料、钢筋连接和锚同方式等，均应满足抗震设计规范要求。
参考文献：
