超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究

超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究

蒲 灿

温岭银泰购物中心开发有限公司，浙江 温岭 317500

摘要：超限高层建筑的抗震设计一直都是人们研究的热点，随着抗震设计的不断发展，目前采用基于性能要求的抗震设计方法已经得到广泛的应用，此法不仅能够增加建筑结构抗震的性能，有效避免抗震安全隐患，还能促进高层抗震研究的发展。本文首先分析了常规抗震设计与基于性能抗震设计的区别，并且针对超限高层的结构的特点，指出了基于性能要求的性能水准、抗震目标以及实施方法，以期为超限高层建筑结构的抗震设计提供一定的技术参考。 关键词：超限高层建筑结构；抗震设计；性能 中图分类号：TU973.31 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）53-0114-01

引言

因为建筑结构难以进行变形验算，因此无法得知大震作用下，建筑结构所能承受的变形，再加之，对于小地震，目前我国的计算方法都比较简单，粗糙，计算结果难以服众。因此要想真正的完全按照现有的抗震设计原则来进行设计难以实现。但是为了能够满足建筑工程抗震设计要求，世界各国都从性能结构抗震设计出发，进行详细的研究。我国对此研究并不多，由于研究时间比较短，因此绝大部分研究内容都是针对如何更好的消化国外的成果方面。

1 超限高层建筑基于性能抗震设计的要求

为确保建筑的安全可靠性，我国针对超限高层建筑基于性能的抗震设计提出了以下几点要求：其一，如果超限高层建筑的抗震墙体结构主要由钢筋混凝土组成，修建的建筑高度就不可以超出国家颁布并实施的《抗规》中的规定要求。只有超限高层建筑结合应用了钢筋混凝土结构与筒体结构，同时确保结构抗震的强度达到九级或以上，建筑才能达到《抗规》、《高规》等文件中规定的最高修建高度；在实际建设过程中，如果抗震设防烈度为8度，那么超限高层建筑只能修建至规定高度的30%；如果抗震设防烈度仅为6至7度，那么只能修建至规定最高范围的20%。其二，为确保超限高层建筑的抗震性能，就必须使建筑物自身高度、高宽比，以及体型规则性中的一项数值充分达到《抗规》、《高规》中规定的要求。其三，超限高层建筑在抗震设计过程中，采取的措施需严于文件规定的要求。

2 基于性能的结构抗震设计的性能目标

所谓性能目标简单的说就是指，社会以及广大业主希望能够从该设计理论中希望的建筑结构性能。其包含两大类性能指标，分别为地震动性能指标、结构抗震性能指标。目前世界先进规国家已经给出了这两大性能指标的标准。这两大性能指标的明确，对建筑结构抗震设计的影响非常大。因为传统的性能指标对抗震设计并没有多大的益处，而基于性能的结构抗震设计的性能目标的明确则可以对地震危险性进行详细的分析，还可以对其他种类的危险进行详细分分析，只有如此，才能够满足现代建筑抗震设计要求。每种性能指标都有一个强大的数据库，当现实设计中出现问题时，设计人员可以直接查找数据库，数据库中会给出相应的解释。另外，数据库还能够提供更加科学合理的构件性能图形。

3 结构抗震计算和试验的要求 3.1 建筑结构的模型设计分析

对高层建筑结构，尤其是在性能设计方面的计算要特别严格，不仅要对构件的承载力，还有变形进行计算，还要考虑构件在屈服之后其性能发生的变化。对这些方面的正确计算，对分析建筑的抗震性能，还有结构的实际所受应力情况都能够直观表现出来。但是这些计算都是要在合理的力学模型上来计算，而且结果不能脱离实际，否则没有任何参考价值的，在对结构抗震性能在弹性方面的计算，还有非线性方面的计算中，一定要分析结构的整体模型状况，还有构件以

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及节点的各种数据参数，必须保证其正确合理。如果建筑结构中拥有水平转换的构件，同时在区分这些问题的时候，还要对楼层的层数和层高进行计算。在涉及到剪力墙的计算方面，一定要关注对非线性的计算和分析，这对计算出模型的相关参数方面至关重要。如果建筑设计中选用了滑动的支座结构，必须对支座两侧的结构，以及它们之间的相互作用关系进行考虑，否则会对整体的计算模型产生严重的影响。

3.2 电算结果的分析确认

首先是应该严格控制最小地震作用的影响，当计算得出的总地震剪力小于有关规定值时，表明建筑结构的刚度不够，此时需要对地震作用调整系数和周期折减系数进行调整，主要考虑到地面运动的位移作用，当总地震剪力小于规定值较多时，应考虑增加构建的刚度。其次是应该慎重对待通过次梁转换得到的不落地构件的计算结果。在进行不落地竖向抗侧力构件时应该需要有明确的计算简图以及主梁、次梁之间有效的转换传递图。最后是在进行斜向地震计算时，应该加入地震扭转效应的计算，在双向水平地震作用下则可以不用考虑扭转效应的影响。

3.3 结构性能的抗震安全评价

结构性能的抗震安全评价是指在确定的地震动性能指标下， 结构在刚度、强度、最大及累积变形能力方面所具备的抗震安全程度的估计。从目前的工程应用情况来看，确定性结构性能评价更为可行，性能评价准则应依据结构体系的不同而有所选择。由于地震发生在时间、地点和强度方面的随机性，从理论上说，采用概率可靠度性能评价是更为合理的，但对于高层建筑结构体系，概率可靠度性能评价方法难以有效地实施，这不仅是因为性能评价指标的随机性难以界定， 更重要的是高层建筑结构的随机地震反应分析计算存在巨大的技术困难。可以肯定地说，结构的抗震性能评价应当是一个多层次的综合评价。

4 结束语

综上所述，作为人们居住、工作的重要场所，建筑住宅的工程质量与人们的生命财产安全有着直接联系。如果建筑结构不具备强有力的抗震性能，那么一旦发生地震灾害，就极有可能导致严重的经济损失及人员伤亡情况。在此种情况下，建筑工程人员纷纷对基于性能的抗震设计报以了高度重视，并展开大量研究，为我国的建筑事业的长远发展提供充分保障。

参考文献

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