復雜高層是抗震設計概念重點內(nèi)容，可以把以前淺談概念的內(nèi)容進行綜合運用。
我們在思考和解決一個復雜問題時，一般應該分宏觀和微觀兩個層面，如果細分可以再加上中觀一個層面。對復雜高層概念的理解和設計更應該分兩個或三個層面去思考和處理。
下面對規(guī)范規(guī)定的復雜高層結構（轉(zhuǎn)換層、錯層、加強層、立面收進或懸挑等、大底盤的單塔和多塔結構）的淺談也是從這幾個層面來說的。
一：地下建筑結構的抗震概念
講復雜結構為什么先說地下結構呢？這是因為地上建筑定義的一些復雜建筑結構如果是放在地下，那就不能算是復雜結構了。比如位于地下的轉(zhuǎn)換、錯層，高層建筑的連片的地下車庫等。規(guī)范并沒有明說，所以造成很多人把位于地下的上述結構也按地上同等對待，概念是錯誤的，有些資料對這點已經(jīng)進行了明確。
地下結構地震作用的受力的概念和地上有什么根本的不同呢？
地下結構是四面圍土的，對于純地下建筑來說，相當于埋入地下的一個混凝土箱體。對于高層建筑的地下室來說，可以認為是四周圍土的結構，受地震下的圍土作用和地上結構的垂直及水平地震的作用。
我們先考慮純地下的埋入土中的結構的受力，來分析地下結構地震力與地上結構地震力的不同。
抗震淺談（十）說過，場地土的地震動加速度在大概地下室埋深約20米的范圍內(nèi)，距離地面越近地震動加速度越大,為了簡化概念，我們先假設圍土的加速度是相同的，見下圖（圖中下部是地上結構的對比圖）:
具有一個地震加速度的土體將對地下建筑的外圍結構產(chǎn)生水平地震動方向的土壓力（大于靜土壓力），通過結構構件的材料的壓力傳遞，整個結構將產(chǎn)生相同的一個加速度并且結構的各部分的之間的位移可以理解為相等的，或基本相等。這樣的加速度將會使結構材料之間產(chǎn)生內(nèi)力（壓力），類似于結構受到地球的重力作用產(chǎn)生的壓力，但因為樓層（豎向構件兩端之間）沒有位移差，構件不會產(chǎn)生上部建筑豎向構件那樣在水平力作用下的剪力、彎矩、扭矩等內(nèi)力。
因地震下圍土壓力結構產(chǎn)生的加速度大致和和土體本身的加速度相同，一個9度地震烈度的地面加速度約為0.4g,結構樓板受到的水平壓力約為重量的40%，這個壓力對結構混凝土的承載力來說幾乎可以忽略不計。
這就是為什么純地下建筑結構理論可以不考慮抗震的原因。
但抗震規(guī)范規(guī)定的純地下建筑的抗震又是如何理解呢？
（1）淺談十說過，場地土隨著深度地震加速度會越來越大，也就是說，圍土的壓力離地面越近地震下產(chǎn)生的作用力越大，故《抗規(guī)》14.2.3第2條說：地震作用的取值，應隨地面深度比地面相應減少，基巖處的地震加速度可其地面的一半，中間部位可以插值計算。
圍土隨深度的地震加速度的不同的圍土壓力（和四周相同靜土壓力是不一樣的）在不同樓層之間的壓力差造成側向構件層間位移形成的內(nèi)力，和地上雖然類似，但機理是大不相同的，前者是地震下不同土壓力，和結構質(zhì)量及結構剛度無關，而后者是地震下的結構質(zhì)量的反應造成的，和結構自身質(zhì)量和剛度有關，這個有本質(zhì)的區(qū)別。
顯然前者造成的樓層之間的錯動力一般要遠遠小于后者的地震下結構自身的反應的作用力。所以地下結構的地震效應（如果可以叫效應的話）數(shù)值上要遠遠小于上部結構，這是地下結構降低抗震要求的原因。
（2）淺談十也談過超長結構的多點激勵問題。對于地下鐵路、隧道等很長的結構，不同的水平位置受到的地震波的大小或著時間的相位是不同的，會產(chǎn)生水平方向的錯動力，這個不屬于我們建筑結構設計的范圍，概念上理解即可。
（3）實際上地震時地下結構受到的力還是非常復雜的，某個斷面上的受力示意如下圖：
（4）抗規(guī)給出的“土層-結構時程分析法（SSI soil-structure interaction)”“等效水平加速度法”“平面應變分析模型“等等，大概就是上述概念的具體的計算方法。但這計算到底準確度如何就很難講了，我覺的和上部結構的地震作用的計算相比，其結構更是不可信的多。
實際的一般的民用建筑用這種方法計算的很少，那些重點地下工程地震的復雜的計算一般結構工程師遇不到，不必深究，但不妨礙我們從概念上應該理解其原理。
（5）民用建筑的地下結構或地上建筑的地下部分設計應該按規(guī)范的抗震等級和構造的要求進行設計。如果保守一點可以加大約20%地下墻的靜止土壓力當成外荷載進行計算。
對于位于地下的轉(zhuǎn)換、錯層、大底盤等結構不能當做復雜結構考慮就是自然的了。
二：轉(zhuǎn)換層復雜結構
《高規(guī)》附錄E給出了轉(zhuǎn)換層上下層剛度比的具體要求和計算公式，這個是針對宏觀層面的剛度要求來說的。當然上下層的剛心的盡量重合也是宏觀的要求。
轉(zhuǎn)換層上下的豎向轉(zhuǎn)換構件的應該軸線上盡量一致，否側上部構件的水平力要通過樓板進行轉(zhuǎn)換傳遞，還有比如剪力墻的轉(zhuǎn)換次梁難以承受剪力墻的傾覆力矩造成的巨大的軸向力，宏觀上復雜程度多了一個量級。
轉(zhuǎn)換層結構的層間位移、位移比、扭轉(zhuǎn)、薄弱層軟弱層的計算是宏觀指標的控制。首先這些宏觀的指標要滿足規(guī)范的要求，對宜滿足的情況也要盡量滿足，否則從構件層面去補救將付出更大的代價。
樓層越高，地震反應越大（位移、扭轉(zhuǎn)等），所以高位轉(zhuǎn)換對整體抗震是不利的，這也是個宏觀概念。規(guī)范的規(guī)定是不宜，雖然可以通過精細設計補救，但代價是很大的，所以非必要盡量避免。
結構的轉(zhuǎn)換層部位是應力比較復雜的部位，宏觀指標難以表現(xiàn)出微觀的構件層面的受力情況，所以需要對構件進行更詳細的分析，用于構件的配筋是必要的。應力復雜的部位難以算的清楚，微觀上提高構件的抗震等級加大其承載能力是很有必要的，高規(guī)對此做了很多規(guī)定，很多構造規(guī)定也比一般的結構嚴格很多也是這個道理。
框支梁包含梁、及梁上部一定范圍的剪力墻的共同形成的，所以設計時不能破壞這種共同作用的完整性，規(guī)范因此做了很多具體的規(guī)定。
三：錯層結構
樓板的錯層會使一排或幾排柱子與其它柱子長度不同，極易形成短柱，或同層柱子的剛度差別巨大，對抗震及其不利。
這種不利對于純框架結構幾乎不能采用具體的設計方法進行彌補，所以地震區(qū)的框架結構即使多層結構幾乎也不能采用。高規(guī)第十章10.1.3條規(guī)定了框剪結構、剪力墻結構的適宜的高度，根本就沒提到框架結構，我理解是高層框架結構不能采用錯層結構。不要把規(guī)范用修辭學的思維來分析，沒有規(guī)定就是沒限制，與規(guī)范的本意就背道而馳了。
框剪結構和剪力墻結構，地震力主要由剪力墻承受相對于框架來說要好很多。但規(guī)范還是對框剪結構的框架柱和剪力墻的設計進行了很嚴格的規(guī)定。
對于剪力墻的錯層結構一般都是住宅，對于烈度不高層數(shù)不高的住宅的錯層結構的抗震應該問題不大，但其性能肯定大大低于同樣的平層結構。
四：帶加強層的高層結構
框架核心筒的伸臂、腰桁架和帽桁架、環(huán)向桁架、都屬于加強層。但作用有所不同，當然有的會同時兼顧幾種功能。
伸臂桁架橫跨外部的框架和內(nèi)部的核心筒，通過其巨大的剛度，使二者共同作用，加大外框架的整體抗傾覆作用，淺談（十三）已有詳述。
腰桁架和帽桁架也是和伸臂同樣的設置，目的是減少內(nèi)筒和外柱的豎向變形差。和伸臂桁架形式一樣，所以就兼有兩種功能作用。
環(huán)向桁架相當于在結構外圍加了一圈箍，可以提高外圍柱的整體性、減少剪力滯后的不利影響、減少柱之間的豎向變形差。
實際上三種構件都是統(tǒng)一起來使用，三種作用都能體現(xiàn)出來。
從宏觀上，上述加強層的設計一定可以提高結構的整體性能，改善結構側向位移等宏觀指標，只是性價比是否好。比如在筒中筒結構中設置加強層就沒有框筒結構的效果好。
中觀上看，加強層相對于上下樓層剛度太強了，容易使下部樓層產(chǎn)生薄弱層。
微觀上，加強層的巨大的桁架結構與上下樓層的豎向構件連接處、與內(nèi)筒剪力墻的連接處就是應力集中的部位，需要采用很多措施進行加強，高規(guī)要求的伸臂桁架的構件貫通內(nèi)筒，10.3.3的強條規(guī)定的柱子鋼筋加大，增加抗震等級、增加內(nèi)力調(diào)整系數(shù)等具體條款的道理就在這里。
五：連體結構
兩個獨立的結構，可以自由振動互不影響，但用一個連廊連接起來，情況一下子變的復雜起來。
連體結構中連接體和主體是采用剛性連接還是采用滑動連接是一個關鍵的且有時是難以抉擇的問題。
如果采用滑動連接，連接體僅僅增加了主體連接處的質(zhì)量，對主體的振動形式影響較小，但兩個主體在大震下的位移差很大時，很難保證連接體的墜落、與主體的撞擊等問題，所以滑動支座的連接體只能用在底部的樓層，上部結構樓層一般是不允許采用的。
剛性連接連接體會使兩個主體的振動形態(tài)非常復雜，所以要首先滿足宏觀上的各種指標如層間位移、位移比、扭轉(zhuǎn)、周期比等，有連接體的結構扭轉(zhuǎn)效應會大幅度加大，需要調(diào)整連接一側的構件剛度和強度，采用彈性和彈塑性時程分析計算補充計算是很有必要的
中觀上，連接體本身的受力很復雜，如有可能采用鋼結構比較好，避免復雜應力下的脆性破壞。
微觀上連接體與主體相連的部位的應力集中明顯，需要采取具體的措施來加強，比如連接體鋼構件深入主體一跨（與加強層桁架穿越內(nèi)筒剪力墻是一個道理），高規(guī)10.5.6的強條的具體規(guī)定就是要滿足微觀層面的構件的設計要求。
六：大底盤多塔結構、豎向體型收進、懸挑結構等
對于大底盤結構，高規(guī)10.6.3第1條規(guī)定，各塔樓的層數(shù)、平面和剛度宜對稱布置；上部塔樓的綜合質(zhì)心與底盤結構質(zhì)心的距離不應大于底盤邊長的20%。
上部塔樓彼此之間并無聯(lián)系，規(guī)定各塔樓結構相類似很難做到，也無必要。塔樓的質(zhì)心與大底盤的平面位置關系主要是建筑功能確定的，規(guī)定20% 意義不大。
下部大底盤因為剛度很大，如果設計得當會減少上部結構的地震反應，但排列無規(guī)律的上部塔樓對裙房的不利影響肯定很大，尤其增加裙房的扭轉(zhuǎn)的不規(guī)則，需要通過裙房的抗側力構件的合理布置來解決。
對于框架結構的大底盤裙房來說，大底盤整體的作用的有利或不利的影向難以判斷，所以規(guī)范規(guī)定應該進行單塔樓和整體的包絡設計。
從微觀層面看，與裙房相連的樓層及構件一定是應力復雜的部位，需要進行構造和計算內(nèi)力增大系數(shù)、抗震等級等的加強，規(guī)范對此進行了具體規(guī)定。
懸挑結構的最大的問題是在抗側剛度基本沒變化的情況下，上部樓層的質(zhì)量急劇增大，并且質(zhì)心嚴重偏離。造成結構地震力的加大和扭轉(zhuǎn)大幅度增加。應該從構件的合理布置上去解決。體型收進結構是結構的抗側力剛度和質(zhì)量同時變小，如果是對稱收進，一般情況下問題不大，驗算是否出現(xiàn)薄弱層即可。但對于單側收進，意味著上下樓層的質(zhì)心不重合，會造成下部樓層的扭轉(zhuǎn)，需要從抗側力構件的布置上去解決，當然減少上部結構的質(zhì)量是顯然的道理。
懸挑結構受到的垂直地震的影響不能忽略，需要按規(guī)范的要求進行驗算。
微觀層面是變化部位的樓層構件的應力集中，需要從構造措施、內(nèi)力增大系數(shù)、抗震等級幾個方面去加強。
上述的幾種復雜結構都可以從宏觀、中觀、微觀三個層面去理解規(guī)范的規(guī)定，性質(zhì)差不多。
七：混合結構設計
混合結構不是規(guī)范規(guī)定的復雜結構，但和高層混凝土結構有很多不同之處，本文也簡單談談。
一個建筑結構根據(jù)情況在不同樓層或不同構件分別采用混凝土構件、鋼構件或鋼與混凝土組合構件，本身就是先進的設計理念。
樓板及樓板次梁的組合構件因為對結構的抗震性能影響不大，不談。
混合結構比如地下采用混凝土結構，地上采用鋼結構；下面樓層采用混凝土結構，頂層采用抽掉中間柱的大空間的輕鋼結構；個別重載柱和梁采用勁性混凝土構件，都是值得提倡的結構形式。
規(guī)范往往對這些沒有具體的規(guī)定，需要設計師自己從宏觀的力學整體分析、中觀的構件受力和微觀的構造上三個層面去把握設計，不能說規(guī)范沒有這種結構形式就認為不能做。
高層混合結構規(guī)范只規(guī)定了框筒結構和筒中筒結構，是因為這兩種結構形式顯而易見是利用了鋼與混凝土各自的優(yōu)勢組合起來并已有大量成熟案例，其適宜建造的高度高于同類型的混凝土結構形式。
宏觀上混合結構和混凝土結構的計算并無大的不同，只是構件采用鋼與混凝土不同的EI值。
混凝土筒先于外圍鋼結構施工，可以加快施工進度，但應該考慮是施工階段單筒的穩(wěn)定性。內(nèi)筒采用鋼骨型鋼鋼芯是一種不錯的選擇，便于施工支撐腳手架，也便于與水平鋼構件及加強層鋼桁架構件的連接。
外鋼框架或外框筒與內(nèi)混凝土筒的豎向的變形差將更加明顯，應該采取措施。
加強層采用鋼桁架更便于與豎向的鋼框架進行連接。
鋼骨混凝土構件的設計和構造完全不同于單純的鋼構件和混凝土構件，有很多的設計計算要求和構造，這個應該在中觀層面的構件計算和微觀上的構造措施上按規(guī)范的要求進行設計。
