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摘要：近年来，我国的城市化进程有了很大进展，高层建筑越来越多。近些年来，由于建筑设计技术以及施工技术的发展，超限高层建筑逐步发展起来。虽然这大大缓解了城市发展人口过量的问题，但是由于高度非常高，结构相对也比较复杂，因此对设计提出了非常高的要求。本文正是从设计角度对超限高层建筑进行了研究。
关键词：高层建筑；超限结构；设计
引言
近20年来，我国高层建筑工程的建设数量大幅增加，尤其是A级高度的高层居住建筑的数量剧增，居世界前列。由于建筑使用功能、土地利用率、美观等要求导致建筑平面不规则、使得建筑结构更加复杂化。
1结构超限情况判别及设计难点
为了尽量减小扭转不规则带来的不利影响，在设计阶段，通过加大结构单体周圈框架柱和框架梁的截面尺寸来增加结构的抗扭刚度，尽量减小偏心，使位移比和周期比能够满足规范的基本要求。针对楼板不连续和连接薄弱部位，通过将楼板定义为弹性膜来真实计算楼板的平面内刚度，从而使计算模型能够考虑到楼板变形的影响，较为真实的反映出楼板在较大地震作用下的内力和变形，便于有针对性的采取加强措施。
2研究超限高层建筑结构抗震性能设计的现实意义
目前，我国所有地区基本均处于需要抗震设防的地区，部分地区还处于高烈度地区，在此环境下的城市现代化建设会受到一定影响。这里的影响主要体现在建筑方面，即当地震灾害发生时，建筑物的抗震性能无法满足建筑结构安全或使用要求，将大幅降低人民的生命和财产安全。此工程建设背景下，抗震性能设计的概念被提出来，尤其对超限高层建筑，更应注重性能设计。为此，工程建设人员应问题角度出发，即在明确超限高层建筑结构抗震设计局限的基础上，对设计控制措施进行有针对性的调整，以保证结构抗震设计效果满足工程建设所处地震区的安全可靠性需求。
3实施超限高层建筑结构设计的方法
3.1建筑物的基础设计
基础设计决定了建筑物的质量，因此在超限高层简述结构的设计过程中，必须加强基础的设计，尤其是在抗震设计的过程中，保证基础设计的稳定性有助于抵抗外部力量，注意建筑物的每个单元都要设置性质与之相同的地基基础，包含这两者的结构形式相同具有重要的意义。
3.2结构超高相关控制措施
a.采用性能化设计方法，将主体结构底部加强部位剪力墙定义为关键构件，要求承载力满足中震弹性和大震抗剪截面控制设计要求。b.采用性能化设计方法，将主体结构底部加强部位框架柱定义为关键构件，要求承载力满足中震弹性和大震抗剪截面控制设计要求。c.严控中震不屈服（考虑双向地震）工况下，底部墙肢和底部框架柱拉应力。
3.3使用有效的防震措施
在选择防震措施的过程中，要注意选择效果较好的延性结构体系，可以有效地削弱地震能力，降低地震的破坏力后，对建筑物的影响也会随之减小，利用震源能量吸收的方法可以有效地降低地震破坏性。超限高层建筑的楼层数量较多，与一般的楼层存在明显的区别，因此在设计的过程中，要提升其抗震性能，保证可以满足建筑物抗震的基本需求。
3.4各相邻单体碰撞验算
根据现行抗震设计规范中对防震缝最小宽度的规定，商办塔楼与综合体间的防震缝缝宽取为160mm。鉴于本项目防震缝两侧的建筑体型和结构形式相差太大，建议通过计算楼层最大相对位移的方法对防震缝宽度的合理性进行验证。在强烈地震下，相邻建筑仍然存在局部碰撞的可能，但防震缝宽度过大会给立面处理带来困难。
综合考虑后，以设防烈度地震作用下结构位移来判断防震缝宽度的合理性。
3.5超限判别措施
①提高转换桁架及与其相连的框架梁的抗震性能目标，验算转换桁架及与其相连框架梁承载力时考虑竖向地震作用；②针对楼板局部缺失楼层，适当加厚楼板厚度，采用双层双向配筋，并适当提高楼板配筋率；③适当加强跃层柱两端约束作用，确保跃层柱的稳定性，可通过增加柱顶钢梁截面刚度，增加楼板厚度。
3.6各相邻单体碰撞验算
根据现行抗震设计规范中对防震缝最小宽度的规定，商办塔楼与综合体间的防震缝缝宽取为160mm。鉴于本项目防震缝两侧的建筑体型和结构形式相差太大，建议通过计算楼层最大相对位移的方法对防震缝宽度的合理性进行验证。在强烈地震下，相邻建筑仍然存在局部碰撞的可能，但防震缝宽度过大会给立面处理带来困难。综合考虑后，以设防烈度地震作用下结构位移来判断防震缝宽度的合理性。
3.7严格控制建筑物的刚度
由于超限高层建筑的刚度会从结构计算表中体现出来，因此在分析其刚度的过程中，要考虑到其周期性的特点。要注意从建筑物的主体结构出发，分析其位移受到的影响。建筑设计人员在进行抗震设计的过程中，要注意将刚度与其相关的参数进行调整，可以有效地调整建筑物整体结构的刚度。
4工程案例
某多头形凹凸不规则平面高层住宅，剪力墙结构地上33层，总高度99.6m，抗震设防烈度为7度，场地土类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组。建筑物周边非窗口处均布置200mm厚剪力墙、依据轴压比确定墙肢的长度，建筑物内部在满足建筑功能要求的前提下，合理布置剪力墙，试算阶段出现位移比、剪重比超限较多。采取了4项措施：①建筑物周边剪力墙肢适当加长；②建筑物周边外阳角框梁截面200mm×600mm调整为200mm×1050mm截面；③建筑平面细腰位置楼边厚度由100mm加大至150mm；④适当加强下部竖向约束边缘构件的箍筋配置。本结构经过调整后，计算结果如下：结构总重量为364917kN；计算取15个振型，有效质量系数99.50%。X方向最大层间位移角1/1117（第15层），Y方向最大层间位移角1/975（第19层），远小于文献3.7.5条1/120的规定。结构平动周期T1=3.2641s，T2=3.1684s，结构扭转周期Tt=2.7166s、扭转系数0.94；X方向最大层间位移比1.12（第3层），Y方向最大位移比1.30（第4层）大于1.2、小于1.4，Y方向其它层位移比均小于1.2。该结构刚重比=2.27>1.4，通过文献5.4.4条的整体稳定验算，但是小于2.7，计算考虑重力二阶效应。X向各层剪重比在1.22%~3.97%之间（下小上大），Y向各层剪重比在1.17%~4.73%之间（下小上大），文献5.2.5条要求的楼层最小剪重比=1.60%，部分楼层剪重比不满足规范要求；结构计算软件设置调整要求，调整系数在1~1.15之间，将全部楼层剪重比进行调整，满足要求。本建筑平面虽属于凹凸不规则平面，合计超限指标仅1项，不需要做超限审查。计算结果显示，Y向位移比仍有一层大于1.2；剪重比经过放大剪力调整后，方可达到规范要求。在设计试算过程中，试图通过加厚剪力墙至400、600mm厚的办法，但计算数据显示对位移比、剪重比的影响不大，效果甚微。其结论与文献一致。
结语
综上所述，由于超高限高层结构更为复杂，因此设计者要多加注意，避免出现安全隐患。而要做到这一点，设计人员必须统筹安全，全面考虑，对超限高层建筑各个部位具体受力情况加以分析，选择适宜的参数，以此确保建筑结构受力合理。
参考文献：
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