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摘要：目前，国内及世界范围内超高层建筑越来越多，超高层建筑的抗震设防专项审查不仅可以提高高层建筑抗震设计的可靠性，避免抗震安全隐患，而且还能促进超高层建筑技术的发展。本文主要研究了超高层建筑抗震设防的专项审查技术，可为超高层建筑抗震设防专项审查提供一定的参考意见。
关键词：超高层建筑；抗震设防；专项审查
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
中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
1前言
随着我国经济建设的发展，超高层建筑越来越多[1]。据不完全统计，5年之后，中国的超高层建筑总数将超过800座，约为现今美国总数的4倍。目前，已建成的全球十大超高层建筑中，中国已经占据6席。台北101大厦以508米楼高位居世界第三，上海环球金融中心主体高度492米排名第四，南京紫峰大厦高450米位居第七，金茂大厦高420.5米排名第八，香港国际金融中心二期420米排名第九，广州中信广场大厦以391米高度排名第十。而超高层建筑不仅总高度超过现有规程规范，而且结构形式也越来越多，需要进行专门的抗震设防专项审查，避免抗震安全隐患。本文简要地分析了不同结构形式的超高层建筑抗震设防专项审查技术，供相关超高层建筑参考。
2超高层建筑抗震设防的专项审查
由于近年来超高层建筑总高度超过规范、规程的最大适用范围很多，抗震设防审查时，需着重于以下几个方面：（1）对不同结构体系进行对比,尽量采用适用高度更大的结构类型。（2）仔细论证超高层建筑中加强层的数量、位置和构造。（3）严格控制混凝土剪力墙的剪应力应。（4）要保证关键部位的细部构造在大震下的安全。
3转换结构抗震设防的专项审查
超高层建筑的转换结构一般有两类：墙体转换及柱或斜撑转换。墙体及其转换大梁形成拱，对框支柱有向外推力，轴柱的转换梁是空腹桁架的下弦杆，次内力较大，有时不考虑空腹桁架的空间作用。不同的转换要有不同的设计方法，框支转换大梁的设计和空腹桁架下弦杆的设计有明显的不同，不可相混。有时，结构在两个主轴方向的转换类型不同，在一个方向为框支转换，另一个方向为轴柱转换，此時需分别处理；在一个方向为框支柱，另一个方向为落地墙的端柱，计算框支柱数量时，两个方向应区别对待。
底部带转换层结构抗震设计时，应避免底部结构破坏，结构的延性耗能机制宜在上部结构中呈现。底部结构包括：落地墙、框支柱、转换构件、转换层以上二层的楼板、柱和墙体。转换层以下必须布置足够的上下连续的落地墙。当主体结构底部楼层侧向刚度比上部楼层侧向刚度减少较多时，宜通过增加落地墙刚度或减少上部墙体刚度等措施加以调整。
对高位转换，如8度区底部5层为商业建筑，上部的抗侧力墙体在五层顶转换，需要考虑高位转换与低位转换的不同：低位转换主要按相邻层的侧向刚度比控制，高位转换不仅要控制相邻层的刚度比，而且要对不转换的结构与转换结构在转换高度处的总体刚度进行比较，使二者的总体刚度比较接近。这里，侧向刚度计算时，需要注意转换大梁的正确模拟：将大梁作为线性杆件计算时，其轴线位置应按截面的抗弯中心确定，相邻上下层的竖向构件，需要考虑对应的刚域。当在裙房顶板处进行高位转换时，还需考虑转换层以下裙房参与主楼整体工作的程度，分别处理，使侧向刚度比的计算能反映结构实际工作状态。
4连体结构抗震设防的专项审查
连体结构大致可有四类：（1）两个主塔间用刚性连接的结构体相连，连接体可以是一个或多个，每个连接体可以是一层或多层；（2）两个主塔间采用人行通廊相连，一般按支座可滑动的结构处理；（3）平面为开口很大的槽形，不满足刚性楼盖假定，在开口处每隔若干楼层设置连接构件加强楼盖的整体性，减少扭转位移比；（4）房屋立面开设大洞口，在洞口顶部设转换构件将洞口两侧相连。不同的连体，设计方法不同。
当连体与两端铰接时，至少一端应采用可滑动连接，根据震害经验，设计时应保证大震下不坠落，应考虑支座处两个主塔沿连体的两个主轴方向在大震下的弹塑性位移，然后按位移设计。当两个主塔高低不同，主轴方向正交或斜交时，需要考虑双向水平地震同时作用。当连体为多层时，不仅要考虑支座处的位移，还需考虑相关楼层的位移。
当连体与两端刚接时，要算出两端支座在大震下的内力和变形，确保连体本身和连接部位的安全。对高低的主塔、主轴方向不一致的情况，同样要仔细的分析计算。
对开口处的连接构件，可按中震下不屈服设计，并提高连接部位的抗震等级。
9度设防时不应采用连体结构。连体本身在8度时应考虑竖向地震，此时，支座处的竖向地震可能比地面加大，可通过考虑竖向地震输人的弹性时程分析，计算连体的竖向振动。
对大跨度的连体，其竖向振动问题是否影响正常使用，也需要予以考虑。对于连体与主塔的连接，有条件时可采用隔震支座和消能阻尼器等技术。此时，应进行专门的计算分析和支座的构造设计。
5特殊体型结构抗震设防的专项审查
近来，某些建筑设计，由于使用功能和美观要求，导致体型特别不规则，平面扭转效应很大或楼板内被大洞口严重削弱，竖向刚度突变，上下构件不连续，上部构件超长悬挑，动力特性不同的多塔彼此相连等等。尤其是多项不规则性同时并存，结构计算分析模型难以正确反映实际情况，需要借助各种简化手段。
这种特殊复杂结构，可根据具体情况详细研究其地震下的受力特点，按基于性能设计的要求，提出结构设计方案，对薄弱部位从抗震承载力和延性两方面采取措施提高抗震能力。
针对结构的复杂情况，抗震设防审查时要求所有钢柱按设防烈度不屈服设计，四片巨型衍架在结构屋面要形成封闭圈，出屋面的单片大桁架利用屋盖围护结构的斜杆加强，应考虑四个L形框架筒横截面的翘曲，并在错层的连接处设置钢板剪力墙，还要求进行模型试验，根据试验结果调整细部构造。
6结论
本文对对超高层建筑抗震设防专项审查技术进行了研究，有关高度超限、高位转换、连体结构以及特殊体型结构的超高层建筑的一些概念设计方法及关键技术可供参考。
参考文献
汪大绥，周建龙.我国高层建筑钢-混凝土混合结构发展与展望[J].建筑结构学报，2010,31（6）：009-017.
中华人民共和国住房和城乡建设不.建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社.
关键词：超高层建筑；抗震设防；专项审查
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
中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
1前言
随着我国经济建设的发展，超高层建筑越来越多[1]。据不完全统计，5年之后，中国的超高层建筑总数将超过800座，约为现今美国总数的4倍。目前，已建成的全球十大超高层建筑中，中国已经占据6席。台北101大厦以508米楼高位居世界第三，上海环球金融中心主体高度492米排名第四，南京紫峰大厦高450米位居第七，金茂大厦高420.5米排名第八，香港国际金融中心二期420米排名第九，广州中信广场大厦以391米高度排名第十。而超高层建筑不仅总高度超过现有规程规范，而且结构形式也越来越多，需要进行专门的抗震设防专项审查，避免抗震安全隐患。本文简要地分析了不同结构形式的超高层建筑抗震设防专项审查技术，供相关超高层建筑参考。
2超高层建筑抗震设防的专项审查
由于近年来超高层建筑总高度超过规范、规程的最大适用范围很多，抗震设防审查时，需着重于以下几个方面：（1）对不同结构体系进行对比,尽量采用适用高度更大的结构类型。（2）仔细论证超高层建筑中加强层的数量、位置和构造。（3）严格控制混凝土剪力墙的剪应力应。（4）要保证关键部位的细部构造在大震下的安全。
3转换结构抗震设防的专项审查
超高层建筑的转换结构一般有两类：墙体转换及柱或斜撑转换。墙体及其转换大梁形成拱，对框支柱有向外推力，轴柱的转换梁是空腹桁架的下弦杆，次内力较大，有时不考虑空腹桁架的空间作用。不同的转换要有不同的设计方法，框支转换大梁的设计和空腹桁架下弦杆的设计有明显的不同，不可相混。有时，结构在两个主轴方向的转换类型不同，在一个方向为框支转换，另一个方向为轴柱转换，此時需分别处理；在一个方向为框支柱，另一个方向为落地墙的端柱，计算框支柱数量时，两个方向应区别对待。
底部带转换层结构抗震设计时，应避免底部结构破坏，结构的延性耗能机制宜在上部结构中呈现。底部结构包括：落地墙、框支柱、转换构件、转换层以上二层的楼板、柱和墙体。转换层以下必须布置足够的上下连续的落地墙。当主体结构底部楼层侧向刚度比上部楼层侧向刚度减少较多时，宜通过增加落地墙刚度或减少上部墙体刚度等措施加以调整。
对高位转换，如8度区底部5层为商业建筑，上部的抗侧力墙体在五层顶转换，需要考虑高位转换与低位转换的不同：低位转换主要按相邻层的侧向刚度比控制，高位转换不仅要控制相邻层的刚度比，而且要对不转换的结构与转换结构在转换高度处的总体刚度进行比较，使二者的总体刚度比较接近。这里，侧向刚度计算时，需要注意转换大梁的正确模拟：将大梁作为线性杆件计算时，其轴线位置应按截面的抗弯中心确定，相邻上下层的竖向构件，需要考虑对应的刚域。当在裙房顶板处进行高位转换时，还需考虑转换层以下裙房参与主楼整体工作的程度，分别处理，使侧向刚度比的计算能反映结构实际工作状态。
4连体结构抗震设防的专项审查
连体结构大致可有四类：（1）两个主塔间用刚性连接的结构体相连，连接体可以是一个或多个，每个连接体可以是一层或多层；（2）两个主塔间采用人行通廊相连，一般按支座可滑动的结构处理；（3）平面为开口很大的槽形，不满足刚性楼盖假定，在开口处每隔若干楼层设置连接构件加强楼盖的整体性，减少扭转位移比；（4）房屋立面开设大洞口，在洞口顶部设转换构件将洞口两侧相连。不同的连体，设计方法不同。
当连体与两端铰接时，至少一端应采用可滑动连接，根据震害经验，设计时应保证大震下不坠落，应考虑支座处两个主塔沿连体的两个主轴方向在大震下的弹塑性位移，然后按位移设计。当两个主塔高低不同，主轴方向正交或斜交时，需要考虑双向水平地震同时作用。当连体为多层时，不仅要考虑支座处的位移，还需考虑相关楼层的位移。
当连体与两端刚接时，要算出两端支座在大震下的内力和变形，确保连体本身和连接部位的安全。对高低的主塔、主轴方向不一致的情况，同样要仔细的分析计算。
对开口处的连接构件，可按中震下不屈服设计，并提高连接部位的抗震等级。
9度设防时不应采用连体结构。连体本身在8度时应考虑竖向地震，此时，支座处的竖向地震可能比地面加大，可通过考虑竖向地震输人的弹性时程分析，计算连体的竖向振动。
对大跨度的连体，其竖向振动问题是否影响正常使用，也需要予以考虑。对于连体与主塔的连接，有条件时可采用隔震支座和消能阻尼器等技术。此时，应进行专门的计算分析和支座的构造设计。
5特殊体型结构抗震设防的专项审查
近来，某些建筑设计，由于使用功能和美观要求，导致体型特别不规则，平面扭转效应很大或楼板内被大洞口严重削弱，竖向刚度突变，上下构件不连续，上部构件超长悬挑，动力特性不同的多塔彼此相连等等。尤其是多项不规则性同时并存，结构计算分析模型难以正确反映实际情况，需要借助各种简化手段。
这种特殊复杂结构，可根据具体情况详细研究其地震下的受力特点，按基于性能设计的要求，提出结构设计方案，对薄弱部位从抗震承载力和延性两方面采取措施提高抗震能力。
针对结构的复杂情况，抗震设防审查时要求所有钢柱按设防烈度不屈服设计，四片巨型衍架在结构屋面要形成封闭圈，出屋面的单片大桁架利用屋盖围护结构的斜杆加强，应考虑四个L形框架筒横截面的翘曲，并在错层的连接处设置钢板剪力墙，还要求进行模型试验，根据试验结果调整细部构造。
6结论
本文对对超高层建筑抗震设防专项审查技术进行了研究，有关高度超限、高位转换、连体结构以及特殊体型结构的超高层建筑的一些概念设计方法及关键技术可供参考。
参考文献
汪大绥，周建龙.我国高层建筑钢-混凝土混合结构发展与展望[J].建筑结构学报，2010,31（6）：009-017.
中华人民共和国住房和城乡建设不.建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社.