摘要：随着我国城市化进程的加快和人们对居住环境要求的提高，高层建筑逐渐成为城市发展的重要组成部分。然而，高层建筑在抗震性能方面存在较大的挑战，地震灾害对人们的生命财产造成的威胁不容小觑。本文分析了复杂地质条件对高层建筑结构设计的影响因素，提出了基础形式优选与设计优化、地下室结构设计优化、高层结构体系优化选型等设计优化策略，并探讨了复杂地质条件下高层建筑的抗震性能，以期为复杂地质条件下的高层建筑结构设计提供参考。

关键词：复杂地质；高层建筑；结构设计；抗震性能

引言：高层建筑的设计理念必须从整体结构和系统的角度进行分析，从而设计出合理科学的高层建筑，对于高层建筑来说，建筑设计是高层建筑规划的重要组成部分。复杂地质条件主要包括软土、液化土、膨胀土、岩溶、湿陷性土以及特殊岩土等，这些不良地质对基础和上部结构都产生较大影响。因此，在复杂地质条件下进行高层建筑结构设计时，必须充分考虑各种影响因素，优化设计方案，并对建筑抗震性能进行分析验算，以确保高层建筑的安全和适用性。

一、复杂地质条件下高层建筑结构设计的影响因素

地质条件是影响建筑结构设计的重要因素之一，复杂地质条件主要体现在以下几个方面：软土地基的承载力较低，变形量大，高层建筑荷载大，易引起不均匀沉降；存在液化土时，地震发生时土体强度会显著降低，引起基础失效；膨胀土遇水膨胀，脱水收缩，容易造成地基变形；岩溶地质时，溶洞发育不均匀，易引起建筑沉降；湿陷性土遇水湿陷，产生较大变形；特殊岩土如淤泥、泥炭、冻土等对建筑结构都有较大影响。除了以上不良地质，高层建筑结构设计还应考虑建筑区域的地震影响、气候条件、周围建筑物状况等因素，地震作用会引起建筑结构产生附加应力，影响结构安全。不同气候条件如大风、暴雨等，会给建筑外围护结构和屋面系统带来较大荷载，周围建筑物情况如邻近建筑的高度、间距等，也会影响本建筑结构布置，因此在复杂地质条件下进行高层建筑结构设计时，应对以上因素进行全面考虑。

二、复杂地质条件下高层建筑结构设计优化策略

（一）基础形式优选与设计优化

基础作为上部结构的支撑，选择合理的基础形式是保证高层建筑安全的前提。针对不同复杂地质条件，应优选基础形式并进行设计优化，当地质条件以软土为主时，应采用桩基或桩筏基础，可有效减小基础沉降，对于液化土地基，应设置抗液化桩，并可采用复合地基处理等方式提高地基承载力。针对膨胀土，应对基础进行隔水和排水设计，也可采用桩基穿越膨胀土，当存在岩溶地质时，应对溶洞或岩溶发育带进行处理，如采用注浆加固、设置桩基或岩锚等，对于湿陷性黄土，应对基础进行隔水和排水处理，避免地基受水湿陷。针对特殊岩土，应根据岩土性质采取相应的地基处理措施，如换填、夯实等，在基础设计时，应对基础埋深、截面尺寸等进行优化，确保基础的整体性和安全性。

（二）地下室结构设计优化

高层建筑为满足使用要求，往往会设置地下室，复杂地质条件下的地下室结构设计尤为重要，应做好地下室周边的防水设计，包括顶板、底板和外墙的防水，必要时可设置永久降水系统，避免地下水对基础和地下室结构造成不利影响，应合理确定地下室外墙厚度，当侧向土压力大时，外墙厚度应适当加大，并配置构造柱加强，确保外墙稳定性和安全性，应优化地下室平面布置，尽量减少地下室跨度，适当增加柱数，提高整体刚度，减小地下室结构变形，地下室顶板作为下部结构向上部结构过渡的重要环节，应加强顶板配筋，增大板厚，提高顶板刚度，有效传递上部荷载，应合理设置地下室外墙洞口和预埋件，避免对主体结构造成削弱，应优化地下室结构与基础的连接方式，保证传力路径顺畅，采取以上措施可提高地下室结构整体性，减小差异沉降，为上部结构提供可靠支撑，地下室结构还应考虑抗浮设计，尤其是当地下水位较高时，应采取配置锚杆等措施保证地下室的抗浮稳定性。

（三）高层结构体系优化选型

高层建筑上部结构是建筑的主体，选择合适的结构体系能够最大限度地发挥建筑材料的性能，保证建筑的安全性和使用性能，目前高层建筑普遍采用钢筋混凝土结构，钢结构和钢－混组合结构也逐渐增多。钢筋混凝土结构强度高、刚度大，施工方便，在抗震设计时可采用框架－核心筒、框架-剪力墙等结构体系，通过合理布置抗侧力构件，提高建筑整体刚度，减小层间位移，钢结构自重轻、强度高，受力明确，在抗震设计时可采用偏心支撑、屈曲约束支撑等提高结构延性，实现“强柱弱梁”，钢－混组合结构兼具钢结构和混凝土结构的优点，在抗震设计时可充分利用型钢混凝土构件提高结构承载力和延性。除了结构体系选型，还应对楼层平面进行优化，如将建筑分为几个独立的区段，减小平面尺度，控制扭转效应，合理确定结构布置及构件截面尺寸，提高结构整体刚度，减小位移和变形，优化后的高层结构体系能够满足复杂地质条件下的受力需求[1]。

三、复杂地质条件下高层建筑抗震性能分析

高层建筑抗震设计的目标是保证建筑在遭受设防地震时不倒塌，设防烈度高的地震发生时人员能够安全撤离，设防烈度低的地震发生后建筑仍能继续使用，复杂地质条件会对高层建筑的抗震性能产生不同程度影响，应采用合理方法对建筑抗震性能进行分析。常用的分析方法有振型分解反应谱法、时程分析法等，利用计算机软件建立结构模型，考虑复杂地质条件的影响，如土的液化、基础的非线性等，进行结构响应分析，通过分析结构在罕遇地震下的变形、位移、层间位移角等，判断主体结构是否满足抗倒塌要求，通过分析多遇地震下结构构件的应力应变，判断结构是否满足延性要求。在分析的基础上，还可对不满足要求的部位进行优化，如加大柱、墙截面，配置耗能构件等，经过抗震设防，复杂地质条件下的高层建筑可以获得良好的抗震性能[2]。

结语

复杂地质条件给高层建筑结构设计带来诸多挑战，设计时应全面考虑各种影响因素，因地制宜优化基础形式与地下室结构，合理选择上部结构体系，并综合使用计算分析方法，以保证高层建筑的安全性与适用性。在工程实践中，还应加强地质勘察，做好地基处理，严格施工监管和质量控制，完善运营维护和监测措施等，最大限度地发挥出建筑的综合性能。采取科学合理的优化设计策略，建造出安全适用、经济合理、满足使用要求的高层建筑，能更好地服务于经济社会发展。

参考文献：

[1] 肖雄，毛土明.湖南省岩溶地质条件下高层建筑基础设计研究与实践[J].建筑结构， 2022（S1）：2321-2324.

[2] 倪昭远.基于高层建筑超长地下室的结构设计[J].中国建筑金属结构， 2023， 22（11）：109-111.