ANSYS高层建筑主体结构地震响应分析及优化(2)
近十多年来，国内外高层建筑发展的很快，层数日益增多，高度日益增高，体型越来越复杂，体系越来越新颖，新材料的应用也日益增多。可以说在如今的土木工程领域中，高层建筑是世界各国在城市建设中的主要形式。
在现代化大都市中，过度的人口和建筑密度，城市用地的日趋紧张，使得人们不得不向空间发展。而高层建筑具有占地面积少、建筑面积大、集中化程度高等特点，不仅可以大量的节省土地的投资，而且具有良好的日照、采光和通风效果。同时，高层建筑结构向高空延伸，可以缩小城市的平面规模，缩短城市交通和各种公共管线的长度，从而节省城市建设与管理的投资。
1.1.1 高层建筑概况
我国原JGJ3-91《钢筋混凝土高层建筑设计与施工规程》曾规定8层及8层以上的民用建筑为高层建筑。但是此后的近十年中，我国高层建筑得到迅速发展，建造数量变大，发展速度变快，建筑高度变高。为此，我国在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中，就将高层建筑结构的判别标准修改为10层及10层以上，或房屋高度大于28m。而在国际社会中则普遍认可于1972年召开的国际高层建筑会议对高层建筑制定了划分标准，详见表1.1。我国的这一修改也是为了与国际标准相接轨。
表1.1 国际高层建筑划分标准
划分类别 层数限制 高度限制
第一类 9~16层 ≤50m
第二类 17~25层 ≤75m
第三类 25~40层 ≤100m
超高层建筑 ＞40层 ＞100m
在高层建筑快速发展的几十年中，采用的建筑材料一直以钢材和混凝土为主。根据结构材料的不同，高层建筑结构可分为钢结构、钢筋混凝土结构和钢-混凝土组合结构三种形式[1]：
钢结构主要优点是钢材强度高、韧性大、易于加工。钢结构构件可以在工厂加工，缩短了现场施工工期，便于施工。高层钢结构具有结构断面小、自重轻、抗震性能好等优点。但是，高层钢结构的钢材使用量大，造价高，而且钢材的防火、防腐性能不好，需要完成大量的防火涂料和防腐处理，增加了工程工期和造价。
钢筋混凝土结构则是因为造价低，材料来源丰富，可以浇筑成各种复杂的断面形式，节省钢材，承载能力也较大而成为主要的设计材料。现浇钢筋混凝土结构具有较好的整体性和抗震性能，尤其是在防火和耐久性方面。其缺点是自重较大，抗裂性较差，抗震性能和建造高度不如钢结构。由于钢筋混凝土材料的发展和施工技术的不断进步，钢筋混凝土结构仍将是今后高层建筑的主要结构形式。
此外，钢-混凝土组合结构则是将型钢布置在构件内部，外部由钢筋混凝土做成，或者是在钢管内部填充混凝土，做成钢-混凝土组合结构。此种形式使上述两种结构材料优势互补，结构具有良好的抗震性能，建造高度可与钢结构相当。与全钢结构和钢筋混凝土结构相比，钢-混凝土组合结构具有良好的抗震性能和耐腐蚀、耐火等性能。因此，经济合理、技术性能优良的钢-混凝土组合结构，是目前的发展趋势。
1.1.2 高层建筑设计
高层建筑在结构选型和平面布置确定后，以电算为主、手算为辅进行设计和校核的计算速度很快。其设计关键就在于初步设计阶段的选型和布置，这一步要花费大量的时间。在高层建筑结构的初步设计阶段，一定要恰当地选择建筑物的平面剖面形状和总体型，这不仅需要综合考虑使用要求、建筑美观、结构合理及便于施工等各种因素，还要保证结构安全、经济合理。所以一定要重视结构布置及选型，择优选用抗震性能良好的经济合理的结构体系，加强构造措施，保证结构整体性能。在《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）[2]中，也对高层建筑结构体系有下列要求。
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