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天津方标世纪规划建筑设计有限公司 天津 300220
摘要：当今世界由于人口、资源的压力，人们拓宽生存空间的思维逐渐从简单低层地面发展到超限高层，对于生活在大城市的人而言，高楼耸起，就明白超限高层建筑工程开发的重要性。随着人类对大城市住房需求不断增加，未来的建筑世界必定是一个“天空的世界”。超限高层建筑的施工不同于传统的地上工程，相比一般的地上工程其面临的情况更为复杂，对于安全性而言，抗震是最需要考虑的，还需要综合考虑成本、地质条件、方案选择与评价标准等多个因素，地质条件的考虑尤为重要。因此超限高层建筑工程抗震设计的制定必须经过一个严格而复杂的程序。本文分析了超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题，并针对某楼进行了系统的分析，供设计人员参考。
关键词：超限高层；建筑工程；抗震设计
超限高层建筑工程是指超出国家现行规范、规程所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程，体型特别不规则的高层建筑工程，以及有关政府管理机构文件中规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。随着城市建设的发展，高层建筑的数量越来越多，各种体型复杂的不规则高层结构时有出现。
一、超限高层建筑工程抗震设计中的一些问题
对于超限高层建筑的设计施工，会受到诸多因素的影响，而这都会对建筑物的整体安全性和稳定性产生影响。就抗震设计而言，在设计中会存在一些问题，这主要体现在一下几个方面：
1.资料的不足使得设计存在一定的缺陷。我国经济发展的过程中经历着经济体制的转变，而这反应在房地产领域则会使得建筑施工等会有急功近利等现象存在。在建筑中会有过于强调施工的工期而忽视设计和质量等问题，会在没有充分完整的建筑物周边资料的情况下进行设计，或者在设计尚未完成或者优化的情况下变开工建设。这种情况下的施工，没有关于建筑物施工地点地质条件及相邻建筑物等的资料和数据支持的情况下进行盲目的设计和施工，从而使得工程的安全性降低，也便无法保证超限高层建筑物抗震性能的要求。
2.超限高层建筑物的设计中其结构的平面布置会对其抗震设计产生影响。对于一些超限高层建筑物会存在形状上的不规则，而这样的结构设计会对施工带来一定的难度，平面上的不均衡多、长度长于设计等现象多有发生，而这些问题的存在对于建筑物整体的安全带来了较大的隐患。这体现在抗震的设计中，结构的不规则使其抗震结构的设计和施工无法找到均衡点，对于一些薄弱环节考虑不足，从而对整体的安全性产生影响。
3.受力体系影响着建筑物整体的设计。在超限高层建筑物设计方案中，由于其负重结构的不同会存在不同的受力体系，建筑物设计中充分考虑该种负重结构和受力体系时，便会产生受力体系建设与抗震性能的矛盾。该种受力结构的复杂化会使得建筑物的抗震性能相对降低，从而影响整体的稳定性和安全性。
二、加强超限高层建筑工程抗震设计的对策
针对上述超限高层建筑工程抗震设计中存在的一些问题，我们可以采取相应的措施来实现抗震设计的安全性，从而保证建筑物的整体安全。
1.保证超限高层建筑物设计前期工作的有效完成。该种前期工作包括建筑物地质条件、周围环境等相关资料和数据的搜集、整理和分析。当我们对所有的影响建筑物整体抗震性能和安全性因素充分合理分析的基础上再进行设计时，便能够有效的避免资料和数据缺陷所带来的设计和施工中的一些误差，从而保证建筑物的安全。
2.注重设计方案的选择和优化。超限高层建筑工程因其自身特点其设计和施工相对复杂、要求也相对较高，在这种情况下，我们进行抗震设计时便要充分考虑多种影响因素不断的优化设计方案。在抗震设计方案形成过程中，通过比较分析，确定相关的抗震指数和具体施工方式，并且针对不同的情况制定多种设计方案，并且通过方案见的比较选择最优方案。这种设计中的比较能够使我们在设计阶段发现一些安全隐患和问题，保证工程的安全性。
3.优化建筑物的结构及受力体系建设。超限高层建筑工程在满足一定外观要求的同时也应该考虑其结构和安全的因素，在抗震设计中，综合分析该种结构下的受力体系，通过力学分析寻得一个平衡的，并在此基础上科学设计抗震防线及其合理布局，使其能够满足建筑工程抗震要求，保证其整体的安全性。
三、实例分析
1.工程概况。本工程商务办公楼，地上42 层，地下4层。其中负4 层为平战结合的六级人防工程；负1-3层为停车场及设备房；1-5层为裙楼作商业用途；6层为架空层；7-8层及 10-24层为办公楼；26层以上均为客房。建筑高度为（165.34+0.3）=165.64m，属B级高度的高层建筑，采用框架- 筒体结构，楼面为钢筋混凝土结构。其结构模型如图1所示。
2.本工程高宽比取首层计算，H=165.64，B=43.2，H B=3.83；取 6 层计算，H=165.64，B=30.8，H B=5.38；核心筒高宽比 H=165.64，B=12.35，L=15.89，H B=13.4，H L=10.4。本工程为一类高层建筑，耐火等级为一级，按七度抗震设计。
3.超限处理措施
（1）本工程属 B 级高度的高层建筑，采用以下构造加强措施：第一，增大底部加强部位的剪力墙厚度；第二，连梁采用交叉暗撑的配筋形式；第三，底部加强部位采用型钢混凝土柱并加大其配箍特征值；第四，通过构造措施加强节点和加强锚固；第五，严格控制框支柱的轴压比。
（2）在结构平面和竖向布置方面，尽量减少扭转的影响，并使侧向刚度尽可能逐渐均匀变化。通过反复对结构构件布置进行调整和计算，使其在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不大于该楼层平均值的 1.4 倍，结构扭转为主的第 1 自振周期Tt与平动为主的第 1自振周期 T1之比不大于 0.85；转换层侧向刚度不小于相邻上部楼层刚度的 70%，其受剪承载力大于上层受剪承载力的 80%。
（3）针对梁式转换层结构采取了以下措施：第一，增大落地剪力墙的厚度；第二，调整结构布置，使转换层上、下部结构的侧向刚度比符合规范要求；第三，加强型钢混凝土转换梁的配筋及相应节点；第四，加强转换层相高剪力墙的配筋，底部加强部位取 0.5%；第五，严格控制框支柱的轴压比，采用型钢混凝土柱并加大柱的配箍特征值，为平缓过渡，将型钢柱由转换层向上延伸2层。
（4）针对 34 层、41 层立面内收采取了如下措施：由于 34 层的柱内收过大及 41 层的立面内收柱转换，结构整体计算表明，相应位置的楼层反应曲线出现拐点，因此在变化楼层及上下楼层拟适当加大楼板厚度，采用双层双向配筋和适当提高上下层柱的配箍率，以确保结构的安全性，降低高振型对上部结构的影响。
（5）计算时考虑了重力二阶效应，底部加强部位配筋计算时考虑双向地震的影响，该部位的柱考虑双偏压计算配筋。
4.专项审查意见及相应修改
（1）由于微风化基岩埋藏较深，可考虑将部分桩持力层设于中风化层，并适当提高桩端持力层承载力特征值的取值，裙楼部分可考虑采用天然地基上的浅基础。修改内容：提高桩端持力层承载力特征值的取值，按位置钻孔取值。
（2）34 层柱退缩处应设框梁以平衡柱底的弯矩。修改内容：设框架扁梁平衡柱底的弯矩。
（3）建议首层车道处换梁做成连续梁。修改内容：首层车道处的转换结构改为斜柱转换。
超限高层建筑设计要有可行性论证，明确超限的类型和程度，提出理论分析或试验研究等技术依据，采取有效的抗震设计措施。超限高层建筑的抗震审查是十分必要的，不仅可以确定工程的抗震薄弱部位和程度，还可以确保结构达到抗震设防要求。
参考文献：
[1]莫庸，金建民，杜永峰，等.高烈度地震区建筑结构选型问题的初步探讨[J].工程抗震与加固改造，2013，30（4）：50—55.
[2]黄武艺，邱开旺.超限高层建筑工程的抗震设计[J].城市建设理论研究（电子版），2013（12）
[3]陶霖华.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].建材与装饰，2012（36）
摘要：当今世界由于人口、资源的压力，人们拓宽生存空间的思维逐渐从简单低层地面发展到超限高层，对于生活在大城市的人而言，高楼耸起，就明白超限高层建筑工程开发的重要性。随着人类对大城市住房需求不断增加，未来的建筑世界必定是一个“天空的世界”。超限高层建筑的施工不同于传统的地上工程，相比一般的地上工程其面临的情况更为复杂，对于安全性而言，抗震是最需要考虑的，还需要综合考虑成本、地质条件、方案选择与评价标准等多个因素，地质条件的考虑尤为重要。因此超限高层建筑工程抗震设计的制定必须经过一个严格而复杂的程序。本文分析了超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题，并针对某楼进行了系统的分析，供设计人员参考。
关键词：超限高层；建筑工程；抗震设计
超限高层建筑工程是指超出国家现行规范、规程所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程，体型特别不规则的高层建筑工程，以及有关政府管理机构文件中规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。随着城市建设的发展，高层建筑的数量越来越多，各种体型复杂的不规则高层结构时有出现。
一、超限高层建筑工程抗震设计中的一些问题
对于超限高层建筑的设计施工，会受到诸多因素的影响，而这都会对建筑物的整体安全性和稳定性产生影响。就抗震设计而言，在设计中会存在一些问题，这主要体现在一下几个方面：
1.资料的不足使得设计存在一定的缺陷。我国经济发展的过程中经历着经济体制的转变，而这反应在房地产领域则会使得建筑施工等会有急功近利等现象存在。在建筑中会有过于强调施工的工期而忽视设计和质量等问题，会在没有充分完整的建筑物周边资料的情况下进行设计，或者在设计尚未完成或者优化的情况下变开工建设。这种情况下的施工，没有关于建筑物施工地点地质条件及相邻建筑物等的资料和数据支持的情况下进行盲目的设计和施工，从而使得工程的安全性降低，也便无法保证超限高层建筑物抗震性能的要求。
2.超限高层建筑物的设计中其结构的平面布置会对其抗震设计产生影响。对于一些超限高层建筑物会存在形状上的不规则，而这样的结构设计会对施工带来一定的难度，平面上的不均衡多、长度长于设计等现象多有发生，而这些问题的存在对于建筑物整体的安全带来了较大的隐患。这体现在抗震的设计中，结构的不规则使其抗震结构的设计和施工无法找到均衡点，对于一些薄弱环节考虑不足，从而对整体的安全性产生影响。
3.受力体系影响着建筑物整体的设计。在超限高层建筑物设计方案中，由于其负重结构的不同会存在不同的受力体系，建筑物设计中充分考虑该种负重结构和受力体系时，便会产生受力体系建设与抗震性能的矛盾。该种受力结构的复杂化会使得建筑物的抗震性能相对降低，从而影响整体的稳定性和安全性。
二、加强超限高层建筑工程抗震设计的对策
针对上述超限高层建筑工程抗震设计中存在的一些问题，我们可以采取相应的措施来实现抗震设计的安全性，从而保证建筑物的整体安全。
1.保证超限高层建筑物设计前期工作的有效完成。该种前期工作包括建筑物地质条件、周围环境等相关资料和数据的搜集、整理和分析。当我们对所有的影响建筑物整体抗震性能和安全性因素充分合理分析的基础上再进行设计时，便能够有效的避免资料和数据缺陷所带来的设计和施工中的一些误差，从而保证建筑物的安全。
2.注重设计方案的选择和优化。超限高层建筑工程因其自身特点其设计和施工相对复杂、要求也相对较高，在这种情况下，我们进行抗震设计时便要充分考虑多种影响因素不断的优化设计方案。在抗震设计方案形成过程中，通过比较分析，确定相关的抗震指数和具体施工方式，并且针对不同的情况制定多种设计方案，并且通过方案见的比较选择最优方案。这种设计中的比较能够使我们在设计阶段发现一些安全隐患和问题，保证工程的安全性。
3.优化建筑物的结构及受力体系建设。超限高层建筑工程在满足一定外观要求的同时也应该考虑其结构和安全的因素，在抗震设计中，综合分析该种结构下的受力体系，通过力学分析寻得一个平衡的，并在此基础上科学设计抗震防线及其合理布局，使其能够满足建筑工程抗震要求，保证其整体的安全性。
三、实例分析
1.工程概况。本工程商务办公楼，地上42 层，地下4层。其中负4 层为平战结合的六级人防工程；负1-3层为停车场及设备房；1-5层为裙楼作商业用途；6层为架空层；7-8层及 10-24层为办公楼；26层以上均为客房。建筑高度为（165.34+0.3）=165.64m，属B级高度的高层建筑，采用框架- 筒体结构，楼面为钢筋混凝土结构。其结构模型如图1所示。
2.本工程高宽比取首层计算，H=165.64，B=43.2，H B=3.83；取 6 层计算，H=165.64，B=30.8，H B=5.38；核心筒高宽比 H=165.64，B=12.35，L=15.89，H B=13.4，H L=10.4。本工程为一类高层建筑，耐火等级为一级，按七度抗震设计。
3.超限处理措施
（1）本工程属 B 级高度的高层建筑，采用以下构造加强措施：第一，增大底部加强部位的剪力墙厚度；第二，连梁采用交叉暗撑的配筋形式；第三，底部加强部位采用型钢混凝土柱并加大其配箍特征值；第四，通过构造措施加强节点和加强锚固；第五，严格控制框支柱的轴压比。
（2）在结构平面和竖向布置方面，尽量减少扭转的影响，并使侧向刚度尽可能逐渐均匀变化。通过反复对结构构件布置进行调整和计算，使其在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不大于该楼层平均值的 1.4 倍，结构扭转为主的第 1 自振周期Tt与平动为主的第 1自振周期 T1之比不大于 0.85；转换层侧向刚度不小于相邻上部楼层刚度的 70%，其受剪承载力大于上层受剪承载力的 80%。
（3）针对梁式转换层结构采取了以下措施：第一，增大落地剪力墙的厚度；第二，调整结构布置，使转换层上、下部结构的侧向刚度比符合规范要求；第三，加强型钢混凝土转换梁的配筋及相应节点；第四，加强转换层相高剪力墙的配筋，底部加强部位取 0.5%；第五，严格控制框支柱的轴压比，采用型钢混凝土柱并加大柱的配箍特征值，为平缓过渡，将型钢柱由转换层向上延伸2层。
（4）针对 34 层、41 层立面内收采取了如下措施：由于 34 层的柱内收过大及 41 层的立面内收柱转换，结构整体计算表明，相应位置的楼层反应曲线出现拐点，因此在变化楼层及上下楼层拟适当加大楼板厚度，采用双层双向配筋和适当提高上下层柱的配箍率，以确保结构的安全性，降低高振型对上部结构的影响。
（5）计算时考虑了重力二阶效应，底部加强部位配筋计算时考虑双向地震的影响，该部位的柱考虑双偏压计算配筋。
4.专项审查意见及相应修改
（1）由于微风化基岩埋藏较深，可考虑将部分桩持力层设于中风化层，并适当提高桩端持力层承载力特征值的取值，裙楼部分可考虑采用天然地基上的浅基础。修改内容：提高桩端持力层承载力特征值的取值，按位置钻孔取值。
（2）34 层柱退缩处应设框梁以平衡柱底的弯矩。修改内容：设框架扁梁平衡柱底的弯矩。
（3）建议首层车道处换梁做成连续梁。修改内容：首层车道处的转换结构改为斜柱转换。
超限高层建筑设计要有可行性论证，明确超限的类型和程度，提出理论分析或试验研究等技术依据，采取有效的抗震设计措施。超限高层建筑的抗震审查是十分必要的，不仅可以确定工程的抗震薄弱部位和程度，还可以确保结构达到抗震设防要求。
参考文献：
[1]莫庸，金建民，杜永峰，等.高烈度地震区建筑结构选型问题的初步探讨[J].工程抗震与加固改造，2013，30（4）：50—55.
[2]黄武艺，邱开旺.超限高层建筑工程的抗震设计[J].城市建设理论研究（电子版），2013（12）
[3]陶霖华.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].建材与装饰，2012（36）