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摘要：高层建筑具有其层数较高，垂直高度大，结构较为复杂，所以对其抗震性能有更严格的要求。现代高层建筑基于多功能、多变使用空间及立面丰富性的要求，其结构体系也越来越复杂。文章首先对高层建筑结构抗震性能产生影响的因素进行分析，然后探讨高层建筑结构抗震设计的要点内容。
关键词：高层建筑；建筑结构；抗震设计
中图分类号：TU208文献标识码： A
1、建筑结构抗震等级的规定和标准
根据地震等级的不同，对建筑物的抗震设防标准也有所不同，目前在我国根据地震的烈度表中8度的标准进行设计，在这个标准内的建筑物至少可以抵抗等级6级的地震。同时还可根据建筑物的分类和设防标准的不同，根据建筑物的具体高度和结构不同来采用不同的抗震等级，以钢筋混凝土结构为例，以一般、较为严重、严重和很严重四个级别为准。而高层建筑属于钢筋混凝土结构，所以在进行抗震设计时需要根据其高度、结构及设防的烈度来进行抗震等级的确定，同时还要保证计算和相应的措施都要符合相关的标准和要求。
2、高层建筑结构选型的取决因素
(1)环境条件：建筑所建地区的抗震设防烈度、设计地震分组、建筑场地、基本风压等因素；(2)建筑使用功能的要求：高层建筑的使用功能大致分为住宅、办公楼、宾馆、医院等。建筑功能的不同会影响结构形式的选择。对于住宅和酒店，由于其使用空间较小，分割墙体较多，且各层的平面布置基本相同，适合采用剪力墙或框架剪力墙结构；筒体结构的筒体可以采用剪力墙或密柱框架，也可根据建筑需求采用数量不同的筒，所以办公楼多采用筒体结构；(3)建筑外形特征，包括平面和立面。如建筑的高度、高宽比、长宽比等。结构的平面形状和平面刚度决定建筑的平面体型；结构立面收进、突出体型和结构的高宽比决定建筑的立体体型；(4)根据建筑的施工工期缓紧可以选择不同的结构形式。如果投资商对建筑结构的施工周期要求很紧，可以选择施工工期短的钢结构，一般多用于：钢架——支撑结构、筒体结构、巨型结构的多高层建筑。鉴于以上受限因素，高层建筑结构在做结构选型的时候应考虑以下设计原则：a.承载力、刚度及变形能力。b.避免大开洞所造成的局部破坏而导致整个结构的破坏。c.应对可能的薄弱部位采取有效的抗震构造措施。d.建筑形体及构件布置要合理，避免产生平面不规则、竖向不规则。
3、对高层建筑结构抗震性能产生影响的因素
3.1、地基因素
对任何建筑体而言，地基的重要性不言而喻。而对于高层建筑来说，如果地基选址不当，则会对其抗震能力产生直接影响。比如地基如果选在软弱冲积土层比较厚的场地，就会大大增强高层建筑的破坏率，因为地基土液化会导致地基发生不均匀沉降，直接影响到上部结构的稳定性，严重的可能会导致建筑整体倾斜。所以高层建筑最好选在密实均匀的硬土场地，或者开阔平坦地带的坚硬土场地，不得跨在两类土壤上，并且尽量与河岸保持较远距离，尤其是要避开抗震危险地段，比如断层、滑坡等。
3.2、建筑体的高度因素
根据我国相关技术规程的相关规定，在设防烈度及结构形式特定的情况下，钢筋混凝土高层建筑的高度是有一定范围要求的。受到地震力的作用后，高层建筑的形态受到破坏，变化也非常大。因为建筑体高度越高，一些参数就越会超出规范中要求的适宜范围，包括安全指标、延性要求、材料性能、力学模型的选择等等，这些因素发生质变后会导致高层建筑的抗震性能大幅下降。
3.3、建筑物所处地质环境因素
建筑物所处位置的地质情况对建筑抵抗各种自然灾害发生时的破坏性具有非常重要的意义。通常在地震发生时，如果建筑物位于岩石地带、山体附近、容易产生滑坡的地质情况下时，则一旦发生地震所造成的破坏是十分巨大的。所以为了有效的增强建筑的抗震性能，可以在进行建筑位置选择时即做好详细的勘测工作，尽量避开容易在地震中由于导致地表发生变化的不利地段，选择有利的地点进行建筑物建造。
4、高层建筑结构抗震设计要点分析
4.1、选取合理的建筑结构参数
对于复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时,应采用不少于两个不同的力学模型,目前主要有两种计算理论：剪摩理论和主拉应力理论, 它们有各自的适用范围：砖砌体一般采用主拉应力理论,而砌块结构可采用剪摩理论。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。其次是选择建筑场地时,应掌握地震活动情况,根据工程地质和地震地质的有关资料, 对抗震危险地段作出综合评价。对地震多发地段, 应提出避开要求,当无法避开时应采取积极有效的措施,仔细的划分高层建筑地段的岩石、半岩石和密实的地基土对房屋抗震最有利, 是最好的建筑场地，同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上。
4.2、基础选型
高层建筑的基础承担着建筑上部结构的全部荷载，所以选择经济、合理的基础形式尤为重要。根据建筑所在地区地质条件的不同，基礎结构形式可选择：桩基础、筏形基础、箱形基础、柱下独立基础等。
(1)桩基础：当上部结构荷载较大，地基上部土层软弱，合理的持力层埋置较深；当地基沉降很大或建筑物对不均匀沉降较敏感；当施工水位或地下水位较高时；当抗震地区可液化的地基需采用桩基础增加建筑物的抗震能力时；建筑物层数较多、荷载较大时，可采用桩基础；(2)筏形基础：当高层建筑上部荷载较大、地基承载力比较弱、结构的柱距较小时，必须将基础连成一整体，才能满足地基容许承载力时；风荷载或地震荷载起主要作用的高层建筑，基础需有足够的刚度和稳定性时，采用筏形基础。它整体性好、刚度大，能有效地分散上部结构荷载。(3)箱形基础：适用于上部荷载大而地基土又比较软弱的情况。它整体刚度好，对地基的不均匀沉降起到调节或减小的作用，能将上部结构荷载均匀传给基础，对上部结构起到很好的嵌固作用；(4)柱下独立基础：适用于上部结构为框架结构、无地下室、地基土质较好、荷载较小、柱网分布较均匀的建筑结构。
4.3、减少地震发生时能量的输入
在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时，还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值；并且更具建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值；根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑来讲，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的破坏程度。
4.4、采用加固设计
要结合建筑体结构的实际情况合理选择加固设计方案，以提高其抗震能力。具体而言适用加固设计方案的有以下几种情况：首先，机构设计存在缺陷。此时可以采用增加构件提高机构强度的加固方案，或者将原有构件替换为抗震性能较好的构件；其次，建筑结构的整体连接与相关抗震标准要求不符。这就要对结构做出合理调整，以起到分散地震力、减少破坏的作用；最后，要注意建筑体中有些构件与建筑结构并不存在直接关系，如果发生地震可能会造成更大危害，针对这种构件要做好加固处理。
4.5、运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用
在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当的空着建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物裂而不倒。
如日本某公司的一座号称日本最高(地上48层、高243米)的东京都都厅（如下图），其使用了与美国纽约世界贸易中心相同的钢管168根，确保了抗震强度。另外，该都厅还使用了刚性结构抗震体。如遇阪神大地震级别的地震发生时，柔性结构的建筑一般要摇动1米左右，而刚性结构建筑只摇动30厘米。
（古旧建筑独户建筑：东京都都厅( Metropolitian Government Building)）
5、结束语
在进行高层建筑的抗震设计时，要基于宏观整体的角度来进行，从工程建筑的各个方面加以控制。同时还要做好对建筑环境及地质的分析和研究工作，从而根据实际情况来选择适合的抗震结构，从而增强高层建筑结构的抗震能力，避免在地震发生时造成严重的伤亡和损失。
参考文献：
[1]建筑抗震设计规范(GB50011-2010).
[2]林涛,宋妍.SATWE结果文件的分析及应用——结合《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土结构技术规程》进行讨论[J].四川建筑,2012(4):181-182.
[3]王海翠.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].科技传播,2011(9).
关键词：高层建筑；建筑结构；抗震设计
中图分类号：TU208文献标识码： A
1、建筑结构抗震等级的规定和标准
根据地震等级的不同，对建筑物的抗震设防标准也有所不同，目前在我国根据地震的烈度表中8度的标准进行设计，在这个标准内的建筑物至少可以抵抗等级6级的地震。同时还可根据建筑物的分类和设防标准的不同，根据建筑物的具体高度和结构不同来采用不同的抗震等级，以钢筋混凝土结构为例，以一般、较为严重、严重和很严重四个级别为准。而高层建筑属于钢筋混凝土结构，所以在进行抗震设计时需要根据其高度、结构及设防的烈度来进行抗震等级的确定，同时还要保证计算和相应的措施都要符合相关的标准和要求。
2、高层建筑结构选型的取决因素
(1)环境条件：建筑所建地区的抗震设防烈度、设计地震分组、建筑场地、基本风压等因素；(2)建筑使用功能的要求：高层建筑的使用功能大致分为住宅、办公楼、宾馆、医院等。建筑功能的不同会影响结构形式的选择。对于住宅和酒店，由于其使用空间较小，分割墙体较多，且各层的平面布置基本相同，适合采用剪力墙或框架剪力墙结构；筒体结构的筒体可以采用剪力墙或密柱框架，也可根据建筑需求采用数量不同的筒，所以办公楼多采用筒体结构；(3)建筑外形特征，包括平面和立面。如建筑的高度、高宽比、长宽比等。结构的平面形状和平面刚度决定建筑的平面体型；结构立面收进、突出体型和结构的高宽比决定建筑的立体体型；(4)根据建筑的施工工期缓紧可以选择不同的结构形式。如果投资商对建筑结构的施工周期要求很紧，可以选择施工工期短的钢结构，一般多用于：钢架——支撑结构、筒体结构、巨型结构的多高层建筑。鉴于以上受限因素，高层建筑结构在做结构选型的时候应考虑以下设计原则：a.承载力、刚度及变形能力。b.避免大开洞所造成的局部破坏而导致整个结构的破坏。c.应对可能的薄弱部位采取有效的抗震构造措施。d.建筑形体及构件布置要合理，避免产生平面不规则、竖向不规则。
3、对高层建筑结构抗震性能产生影响的因素
3.1、地基因素
对任何建筑体而言，地基的重要性不言而喻。而对于高层建筑来说，如果地基选址不当，则会对其抗震能力产生直接影响。比如地基如果选在软弱冲积土层比较厚的场地，就会大大增强高层建筑的破坏率，因为地基土液化会导致地基发生不均匀沉降，直接影响到上部结构的稳定性，严重的可能会导致建筑整体倾斜。所以高层建筑最好选在密实均匀的硬土场地，或者开阔平坦地带的坚硬土场地，不得跨在两类土壤上，并且尽量与河岸保持较远距离，尤其是要避开抗震危险地段，比如断层、滑坡等。
3.2、建筑体的高度因素
根据我国相关技术规程的相关规定，在设防烈度及结构形式特定的情况下，钢筋混凝土高层建筑的高度是有一定范围要求的。受到地震力的作用后，高层建筑的形态受到破坏，变化也非常大。因为建筑体高度越高，一些参数就越会超出规范中要求的适宜范围，包括安全指标、延性要求、材料性能、力学模型的选择等等，这些因素发生质变后会导致高层建筑的抗震性能大幅下降。
3.3、建筑物所处地质环境因素
建筑物所处位置的地质情况对建筑抵抗各种自然灾害发生时的破坏性具有非常重要的意义。通常在地震发生时，如果建筑物位于岩石地带、山体附近、容易产生滑坡的地质情况下时，则一旦发生地震所造成的破坏是十分巨大的。所以为了有效的增强建筑的抗震性能，可以在进行建筑位置选择时即做好详细的勘测工作，尽量避开容易在地震中由于导致地表发生变化的不利地段，选择有利的地点进行建筑物建造。
4、高层建筑结构抗震设计要点分析
4.1、选取合理的建筑结构参数
对于复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时,应采用不少于两个不同的力学模型,目前主要有两种计算理论：剪摩理论和主拉应力理论, 它们有各自的适用范围：砖砌体一般采用主拉应力理论,而砌块结构可采用剪摩理论。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。其次是选择建筑场地时,应掌握地震活动情况,根据工程地质和地震地质的有关资料, 对抗震危险地段作出综合评价。对地震多发地段, 应提出避开要求,当无法避开时应采取积极有效的措施,仔细的划分高层建筑地段的岩石、半岩石和密实的地基土对房屋抗震最有利, 是最好的建筑场地，同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上。
4.2、基础选型
高层建筑的基础承担着建筑上部结构的全部荷载，所以选择经济、合理的基础形式尤为重要。根据建筑所在地区地质条件的不同，基礎结构形式可选择：桩基础、筏形基础、箱形基础、柱下独立基础等。
(1)桩基础：当上部结构荷载较大，地基上部土层软弱，合理的持力层埋置较深；当地基沉降很大或建筑物对不均匀沉降较敏感；当施工水位或地下水位较高时；当抗震地区可液化的地基需采用桩基础增加建筑物的抗震能力时；建筑物层数较多、荷载较大时，可采用桩基础；(2)筏形基础：当高层建筑上部荷载较大、地基承载力比较弱、结构的柱距较小时，必须将基础连成一整体，才能满足地基容许承载力时；风荷载或地震荷载起主要作用的高层建筑，基础需有足够的刚度和稳定性时，采用筏形基础。它整体性好、刚度大，能有效地分散上部结构荷载。(3)箱形基础：适用于上部荷载大而地基土又比较软弱的情况。它整体刚度好，对地基的不均匀沉降起到调节或减小的作用，能将上部结构荷载均匀传给基础，对上部结构起到很好的嵌固作用；(4)柱下独立基础：适用于上部结构为框架结构、无地下室、地基土质较好、荷载较小、柱网分布较均匀的建筑结构。
4.3、减少地震发生时能量的输入
在具体的设计中，积极采用基于位移的结构抗震方法，对具体的方案进行定量分析，使结构的变形弹性满足预期地震作用力下的变形需求。对建筑构件的承载力进行验收的同时，还要控制建筑结构在地震作用下的层间位移限值；并且更具建筑构件的变形和建筑结构的位移之间的关系，确定构件的变形值；根据建筑界面的应变分布以及大小，来确定建筑构件的构造需求。对于高层建筑来讲，在坚固的场地上进行建筑施工，可以有效减少地震发生作用时能量的输入，从而减弱地震对高层建筑的破坏程度。
4.4、采用加固设计
要结合建筑体结构的实际情况合理选择加固设计方案，以提高其抗震能力。具体而言适用加固设计方案的有以下几种情况：首先，机构设计存在缺陷。此时可以采用增加构件提高机构强度的加固方案，或者将原有构件替换为抗震性能较好的构件；其次，建筑结构的整体连接与相关抗震标准要求不符。这就要对结构做出合理调整，以起到分散地震力、减少破坏的作用；最后，要注意建筑体中有些构件与建筑结构并不存在直接关系，如果发生地震可能会造成更大危害，针对这种构件要做好加固处理。
4.5、运用高延性设计、推广消震和隔震措施的运用
在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当的空着建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏和重大损失。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使结构物裂而不倒。
如日本某公司的一座号称日本最高(地上48层、高243米)的东京都都厅（如下图），其使用了与美国纽约世界贸易中心相同的钢管168根，确保了抗震强度。另外，该都厅还使用了刚性结构抗震体。如遇阪神大地震级别的地震发生时，柔性结构的建筑一般要摇动1米左右，而刚性结构建筑只摇动30厘米。
（古旧建筑独户建筑：东京都都厅( Metropolitian Government Building)）
5、结束语
在进行高层建筑的抗震设计时，要基于宏观整体的角度来进行，从工程建筑的各个方面加以控制。同时还要做好对建筑环境及地质的分析和研究工作，从而根据实际情况来选择适合的抗震结构，从而增强高层建筑结构的抗震能力，避免在地震发生时造成严重的伤亡和损失。
参考文献：
[1]建筑抗震设计规范(GB50011-2010).
[2]林涛,宋妍.SATWE结果文件的分析及应用——结合《建筑抗震设计规范》及《高层建筑混凝土结构技术规程》进行讨论[J].四川建筑,2012(4):181-182.
[3]王海翠.我国高层建筑抗震结构设计初探[J].科技传播,2011(9).