1导言

高层建筑结构抗震设计直接决定了高层建筑的抗震性能和效果，为保证用户生命财产安全，需将高层建筑结构的抗震设计现状作为关键的切入点，根据高层建筑的建设质量标准要求，合理地落实高层建筑结构抗震设计。与规则建筑相比，不规则高层建筑在地震作用下极易发生严重的结构破坏，由此对结构设计提出了更高的要求。

2高层建筑中不规则结构设计的相关特点

2.1竖向的不规则性

在建筑设计中常见的不规则结构是竖向不规则类型，关于竖向不规则的建筑结构具体包括以下之中类型：第一种情况是竖直方向向上的抗侧力以及竖向侧压力的不规则性产生的内力，通过水平方向的转换构建向下传递；第二种，楼层之间的相关质量突变，相邻两个楼层之间的质量大于下一个楼层质量的1.5倍，作为相应的判断标准[1]；第三种，侧向刚度不规则的情况以该楼层的侧向刚度值小于该楼层以上相邻三个楼层的侧向刚度平均值的80%，除掉顶层的相关楼层布局所收进的水平向尺度应该大于相邻下一楼层的25%，或者小于与其相邻的上一楼层侧向刚度的70%作为相应的判断依据。

2.2平面的不规则性

在现代的高层不规则建筑结构的设计中除了具有竖向不规则性之外，还有常见的平面不规则性的建筑结构。其中，凹凸不规则这一类型是根据建筑结构面凹进去的一侧尺寸，大于实际投影方向上总尺寸的百分之三十作为实际的判断标准。楼板局部的不规则也是平面不规则的一种类型，主要是根据楼板的尺寸大小以及平面刚度所发生的急剧变化作为相应的评判标准。而扭转不规则这一类型，主要是表现在每一层楼所产生的最大弹性水平移位是整栋楼层的两端层间移位平均值的1.2倍。

3超高层建筑结构设计概述

3.1超高层建筑结构体系的类型

超高层建筑结构体系分为不同的类型，包括混凝土结构体系、钢结构体系、钢组合结构体系和钢筋混凝土结构体系的设计等。目前常见的高层建筑结构体系为钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构体系中包括框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等。

3.2超高层建筑结构设计目标

超高层建筑结构在设计时应以满足实用需求为目标。一要满足安全要求，需要符合国家验收标准，具有一定的防震、防火、防风能力。二是满足使用需求，能够根据目标的层高设计出相应的建筑结构，并且能够让居民或企业顺利地进行生产生活。三是满足环境要求，设计的建筑结构能够在周围的环境下得以实现。

3.3超高层建筑结构的材料类型

在超高层建筑结构材料的选用上，钢筋混凝土以其诸多特点成为材料选择的首选。钢筋混凝土的特点是坚固性强、刚度大、防火性好、成本低、易于维护等，因此在各类建筑中都被广泛应用。为了在超高层建筑结构中将钢筋混凝土的优势发挥到最大，需要注意钢筋混凝土材料的设计应该以超高层建筑的整体设计为依据，根据超高层建筑结构的设计选择钢筋混凝土的结构厚度。

4高层建筑结构的不规则情况与抗震分析

4.1工程概况

本项目为某综合体建筑，由1栋塔楼与裙楼组成，塔楼地上46层，建筑高度为218.5m，分为大堂（1层）、酒店配套用房与商铺（2～5层）、办公用房（6～31层）、酒店客房（32～44层）、酒店健身房与顶层餐厅（45～46层）；裙楼为酒店配套，地上3层（局部4层），其与塔楼不设缝，塔楼与裙楼地下室连成一体，地下共计3层。

4.2结构设计参数

本项目结构设计基准期、设计使用年限均为50a，结构设计主要参数见表1。

表1本项目结构设计主要参数 

4.3结构性能目标

综合考虑抗震设防与场地条件诸多因素，本项目将结构性能目标设定为C～D。C级性能目标要求结构在中震、大震作用下分别满足第3、4抗震性能水准，结构中度损坏；D级性能目标是最低等级，要求结构在中震、大震作用下分别满足第4、5抗震性能水准，结构有较严重损坏，但不致倒塌或危及生命。

5在高层建筑不规则结构设计与抗震的相关应用措施

5.1平面楼板不规则结构中的抗震措施分析

在建筑施工过程中结构内部的非弹性性能可以在一定程度上降低地震对建筑的损害，但是在不规则结构中的非弹性行为主要集中在不规则的区域，导致结构内部很容易造成破坏进而引起一系列不好的影响。设计师在建筑设计中引进不规则特性时，由于进行准确的预估，导致在结构设计中所使用的弹性设计方法不能较好的预测出地震发生时不规则结构的相关受力情况，进而导致不规则结构部分在设计中存在着一定的缺陷。平面不规则结构在实际应用过程中的抗震效果较差，当地震发生时会因此受到损伤。

5.2 连梁采用剪力墙开洞和框架梁两种形式输入方式的区别

(1）通过在剪力墙上开设洞口，洞口顶部形成连梁，程序按单元模型模拟其刚度。连梁按框架梁输入的方式，程序按杆元模型考虑。从二者单元刚度方面看，两者在计算分析时对整体结构的整体刚度、位移、周期、及连梁自身的内力配筋会产生较大的差异。

(2）连梁在模拟中选取一维杆元模型，杆元模型要和两边剪力墙实现变形协调管控。主要是运用梁端节点实现，其属于单点连接，要运用附加约束，这样能对节点转角大小进行控制。因此程序在处理连接节点时，需要附加单元来近似模拟沿梁高方向的梁与剪力墙之间的变形协调。当采用剪力墙开洞形成的连梁，连梁采用壳元模型来处理，属于多点连接，连梁刚度大小及准确性与单元划分有关，程序自动将连梁加密划分，连梁与两端剪力墙的协调，直接通过出口节点进行协调性，连梁的单元划分也会影响到两侧剪力墙体单元的划分。两种模型从单元协调的方面看，存在较大差异。连梁的变形情况，直观区分，可以按跨高比来区分，当跨高比大于4，则接近杆单元变形，按框架梁处理，则按壳单元处理。因此我们应按照梁实际情况及跨高比选择合理的计算模型。

5.3强调建筑结构整体性

建筑结构的整体性是决定高层建筑结构抗震设计性能的关键，设计中要采取合理有效的措施，提高建筑内部的整体性设计效果，使建筑内部形成塑性铰，提高建筑结构的完整性和地震灾害防范能力。高层建筑结构的抗震设计需要考虑到破坏问题的防范，降低缺乏延性剪切的风险，合理地处理构件，采取强减弱弯的措施，提高设计水平。地震作用下产生的剪切破坏和非抗震抗剪破坏构件问题有所不同，高层建筑要强调延性，增强抗震性能，做好抗震设计，提高结构的延性效果。

5.4优化防风设计

要想提高超高层建筑结构设计中的防风设计，首先要具有较强的防风意识，将防风设计列为重要的设计。针对高层建筑顶部受到风力较大的问题，可以通过加强结构设计来解决。在设计梁柱结构和钢筋结构的时候，更多的考虑其稳定性及承受风力的能力。同时超高层建筑的防风指标应高于当地最大风力，因此需要在设计前就对当地最大风力进行测量。

5.5地下室底板建模采用防水板和筏板的区别

地下室底板建模在基础设计软件中有二种方式，一种是防水板，一种是采用筏板。二者区别如下:

(1）防水板计算是倒楼盖算法,以墙柱为固定支座，桩根据刚度设定为弹性支座，地基梁设定为弹性支座，承台桩可以选择固定支座或弹性支座。

(2）防水板内的独立基础、承台、筏板作为板的加厚区域，整个板按照变厚度板单元计算。防水板内不能处理柱墩、开洞、加厚区。防水板只计算板的内力，不计算承载力冲切、剪切、沉降、整体抗浮等计算。

(3）防水板板面荷载、自重在计算中可以与水浮力组合，最终弯矩是叠加的结果，比如1.3恒+1.5活高水。

(4）筏板是弹性地基梁算法,以桩弹簧、土弹簧作为支座，作为基础一部分，可以考虑面外刚度，可以计算冲切、剪切、沉降、整体抗浮等等。

(5）筏板板面荷载、自重在计算中是max(1.3恒+1.5活，高水），板面荷载、自重在前一项里面了，不能与水叠加。

(6）底板内独立基础、承台的计算在筏板里面是按有限元分析的，而在防水板里（无地基梁连接）是直接套用规范的简化计算公式。

(7）筏板高度对独立基础、承台的影响是整体计算体现的，更准确一些。防水板对独立基础、承台的影响是通过简化计算公式叠加的，结果偏大。

5.6对不规则部件进行合理布局

为了尽量减少施工过程中意外事故发生的可能性，在建筑设计这一环节需要对不规则部件进行合理的安排布置，从而避免由于不规则部件散乱排布而出现的较大幅度的扭转效应。除此之外，为了尽量保证建筑结构之间的稳定性，需要适时地对偏心距做出合理的调整，进而改变平面的整体分布情况以及机构的空间分布情况。相关设计人员还应该加强建筑边缘的相关结构的抗剪强度，从而最大程度上降低外力因素对建筑结构的破坏。当高层建筑在受到双向水平的地震作用后，在后续的弹性期间会导致建筑结构相应的形态因为回弹而不发生变化，但是在非弹性期间会发生形态变化而造成偏心的现象出现，使整个结构处于受力不均匀的状态下，为了实现更好的结构分布效果，应该适当的加强建筑边缘的结构强度，减少外力对其的不利影响。

结束语

综上所述，在设计工作中，应选择合理的处理方法，建立符合实际受力情况的模型，达到设计成果的经济性、安全性。相关设计人员应该仔细考虑各项因素，在设计过程中要考虑到结构的质量安全，尽量减少整体结构出现偏差的现象，进而推动建筑行业的进步。

参考文献

[1]林和根.高层建筑结构设计中的常见问题[J].江西建材,2021(10):178-179+181.

[2]江璐.超高层建筑结构设计的关键性问题探究[J].居舍,2021(30):105-106.