引論：我們?yōu)槟砹?3篇超高層建筑抗震設(shè)計范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

前言

隨著高層建筑的迅猛發(fā)展，建筑的多功能要求，超高層建筑越來越多，許多建筑采用底部大裙房、上部多座塔樓的建筑形式。這些復(fù)雜的建筑形式的出現(xiàn)給其結(jié)構(gòu)抗震分析以及抗震設(shè)計帶來了許多新的問題。

一、超高層建筑設(shè)計基本要求

1、針對建筑物的整體穩(wěn)定性、承載程度以及整體延伸性等多個方面進(jìn)行綜合考慮

在工程的設(shè)計中，對于結(jié)構(gòu)的構(gòu)建必須要符合安全的要求，還有對可能出現(xiàn)薄弱部分的進(jìn)行建筑加強(qiáng)，采取必要的措施，提高建筑物整體的抗震能力，當(dāng)然對于建筑物所要承受的豎向荷載來說，基本的構(gòu)建不可以成為主要的耗能構(gòu)件。

2、盡量的設(shè)置多層次的抗震防線

對于每一個建筑物來說，一個良好的抗震體系必須要由多個延伸性較好的分體構(gòu)成，多個構(gòu)件結(jié)合在一起工作，起到很好的配合作用也不會相互影響。在高層建筑中會設(shè)立很多的抗震防線，這主要是因為在一次強(qiáng)烈的地震過后必定會經(jīng)歷多次的余震，但是如果只有一道抗震防線，那必定很難保證建筑物的整體安全性和穩(wěn)定性，所以必須要在建筑中設(shè)立多個抗震防線，當(dāng)然對于建筑物內(nèi)部中的構(gòu)件之間的關(guān)系也不能忽視，對于每一個樓層來說，在使用的主要耗能構(gòu)件發(fā)生屈服之后，必須要對其進(jìn)行彈性檢測，使其可以擁有時間較長的抗倒塌能力。

3、地震波的選擇要求

對超高層建筑，必要時考慮長周期地震波對超高層結(jié)構(gòu)的影響。輸入地震加速度時程曲線應(yīng)滿足地震動三要素要求，即有效加速度峰值、頻譜特性和持時要求。對超高層建筑，在波形的選擇上，在符合有效加速度峰值、頻譜特性和持時要求外，滿足底部剪力及高階振型的影響，如條件許可，地震波的選取，尚應(yīng)考慮地震的震源機(jī)制。

二、超高層結(jié)構(gòu)反應(yīng)譜分析要點

反應(yīng)譜理論是現(xiàn)階段建筑抗震分析的基本理論。對于設(shè)計人員，反應(yīng)譜分析主要是地震動參數(shù)的選取和結(jié)構(gòu)基本信息的輸入。反應(yīng)譜分析的關(guān)鍵是對計算結(jié)果進(jìn)行分析，判斷計算結(jié)果是否合理。

1、兩個不同力學(xué)模型的三維計算軟件

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)，(簡稱抗震規(guī)范)3．6．6條規(guī)定：復(fù)雜結(jié)構(gòu)多遇地震下應(yīng)采用不少于兩個的不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進(jìn)行整體內(nèi)力和位移計算：《高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3―2002)(簡稱高層規(guī)程)亦有相關(guān)規(guī)定。目前國內(nèi)常用的計算軟件如SATWE、PMSAP、ETABS、MIDAS均屬于“不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件”，小震下的彈性反應(yīng)譜分析可任選其中兩個程序進(jìn)行計算。

2、關(guān)于超長周期反應(yīng)譜

超限高層建筑大多為高柔結(jié)構(gòu)，周期較長，有些甚至超過6．0s。例如天津津塔項目，主樓總高度330m，結(jié)構(gòu)第1周期達(dá)到7．60s。抗震規(guī)范5．1．4條規(guī)定，周期大于6．0s的建筑結(jié)構(gòu)所采用的地震影響系數(shù)應(yīng)專門研究。

3、層間位移角限值

超高層鋼結(jié)構(gòu)的層問位移角限值按照抗震規(guī)范要求取1／300。超高層混凝土結(jié)構(gòu)層問側(cè)移角限值在高層規(guī)程中規(guī)定：高度等于或大于250m的高層建筑，其層間位移角部不宜大于1／500；高度在150~250m之間的高層建筑，層間位移角限值可采用“表4．6．3數(shù)值”與1／500線性插值取用。要注意高層混凝土規(guī)程第4．6．3條小注：“樓層位移計算不考慮偶然偏心的影響”。

4、剪重比調(diào)整

抗震規(guī)范5．2．5條和高層規(guī)程3．3．13條提出了“最小地震剪力系數(shù)”要求。由于地震影響系數(shù)在長周期段下降較快，對于基本周期大于3．5s的結(jié)構(gòu)，計算得到的水平地震作用下的底部總剪力太小。換言之，就是結(jié)構(gòu) ‘柔”，受到的地震力太小，從偏于安全的角度考慮，人為地提高地震剪力以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性。最小剪力系數(shù)取值在3．5s開始減小，至5s后不再下降?？紤]大于5s的結(jié)構(gòu)多為超高超限的高柔結(jié)構(gòu)，適當(dāng)提高地震下的抗側(cè)移剛度和承載力是合理的。

5、層剛度比和層抗剪承載力的控制

抗震規(guī)范、高層規(guī)程均有“樓層剛度不宜小于相鄰上層70％ 或其上三層側(cè)向剛度平均值的80％”的規(guī)定?！陡邔用裼娩摻Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(GJG99―98)(高鋼規(guī))3．3．1條規(guī)定，樓層剛度不小于相鄰上層的70％，且連續(xù)三層總的剛度降低不超過50％?？拐鹨?guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)樓層抗剪承載力不小于相鄰上層的80％，高層規(guī)程規(guī)定A級高度層抗剪承載力不小于其上一層的80％、B級高度抗剪承載力不小于上層的75％。高鋼規(guī)規(guī)定任一樓層抗側(cè)力構(gòu)件的總受剪承載力不小于其相鄰上層的80％。

三、實例分析

1、工程概況

項目位于昆明市高新區(qū)前所村“城中村” 改造（聯(lián)邦國際）項目A2、A3號地塊。總用地面積140312m2。土地用途為商業(yè)、住宅用地，其中商業(yè)占10%，住宅占90%。裙房面積為1.4 萬m2，辦公樓面積約為12.6萬m2，上部塔樓包括： 1、2、3、5棟住宅樓36 層，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.6m，建筑總高度129.6m。本次針對較高的1、2、3、5棟住宅樓進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，計算并探討各種布置方案的性能。下部裙房包括：五層商業(yè)面積1.4 萬m2，首層層高5.2m，其余商業(yè)層高4.5m。設(shè)置兩層地下室，根據(jù)地質(zhì)報告擬采用樁基礎(chǔ)。

2、計算軟件

本工程設(shè)計計算所采用的計算程序：PMCAD、SATWE。

3 結(jié)構(gòu)布置

根據(jù)建筑平面功能采用三種布置方案對比，建筑平面詳見圖1。

圖1

為解決高烈度區(qū)多遇地震、設(shè)防地震和罕遇地震的地震作用較大，針對矩形平面的短邊分別采取加強(qiáng)措施如下：

（1）方案一：采取建筑物兩側(cè)全高設(shè)置支撐體系與型鋼混凝土框架梁柱形成抗側(cè)力體系與混凝土核心筒共同抵抗地震作用，詳見圖2。

（2）方案二：結(jié)合建筑功能在兩側(cè)布置開洞聯(lián)肢剪力墻抗側(cè)力構(gòu)件與混凝土核心筒共同抵抗地震作用，詳見圖3。

（3）方案三：在21 層設(shè)置加強(qiáng)層，通過布置剛度較大的水平伸臂桁架和周邊環(huán)帶斜腹桿桁架，利用框架柱的軸力形成反向彎矩，減少內(nèi)筒的傾覆力矩，進(jìn)而減小結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的位移。詳見圖4。

4、結(jié)構(gòu)小震作用下及風(fēng)荷載作用下彈性計算分析如下表

5、結(jié)論分析

（1）風(fēng)荷載作用下建筑結(jié)構(gòu)均能滿足規(guī)范要求的層間位移角。

（2）抗震設(shè)防烈度8 度（0.2g）區(qū)，一般地震作用下位移角較大，分別對比方案一（全高支撐方案）、方案二（兩層剪力墻方案）、方案三（伸臂加強(qiáng)層方案）在小震作用下，方案一與方案二能滿足規(guī)范對位移角要求，方案三不滿足。

（3）本次計算結(jié)果對比表明，在高烈度去小震作用下，伸臂加強(qiáng)層方案提給抗側(cè)剛度有限，且引起樓層受剪承載力嚴(yán)重突變，造成結(jié)構(gòu)豎向產(chǎn)生薄弱層，對抗震十分不利。方案一和方案二在小震作用下彈性計算和多遇地震下彈性時程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計算，均表現(xiàn)出較好的抵抗水平力性能。方案一要求全樓設(shè)置鋼構(gòu)件側(cè)向支撐，在造價成本上比較大，且仍然存在樓層受剪承載力突變，產(chǎn)生豎向薄弱層。

（4）方案二結(jié)合建筑方案，在弱側(cè)適當(dāng)布置剪力墻方案能較好的滿足結(jié)構(gòu)性能要求，且由于采用常規(guī)施工做法，從經(jīng)濟(jì)角度和方便施工角度考慮均為合適方案。

篇2

一、對超限高層建筑工程抗震設(shè)計的基本要求

（一）在進(jìn)行超限高層建筑工程的設(shè)計過程中，要嚴(yán)格的對建筑物本身的穩(wěn)定性能、承載能力、整體延性等多個方面進(jìn)行綜合性研究和考慮。在工程的設(shè)計過程中，對于其結(jié)構(gòu)的構(gòu)建要嚴(yán)格的符合安全的具體要求，還要對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行防治和加強(qiáng)，采取必要的措施進(jìn)行加固，大力提高超限高層建筑本身的抗震能力。

（二）在進(jìn)行建筑物的設(shè)計過程中，要采取措施盡量來設(shè)計出多層次的抗震防線。在我國超高層建筑物中，每一個建筑物如果具有良好的抗震體系，就必須有多個比較良好的延伸性分體構(gòu)成，這些構(gòu)建要結(jié)合在一起，能在起到整體的配合作用下也不會影響它們之間的相互作用。在進(jìn)行超限高層建筑物設(shè)計中，會設(shè)計更多地抗震防線，這主要是由于在一起比較強(qiáng)烈的地震之后，一定會有更多地余震出現(xiàn)，如果只有一道抗震防線，那么建筑物的安全性和穩(wěn)定性就會受到很大的沖擊，很難保障建筑物和人民生命財產(chǎn)的安全。所以，扎起進(jìn)行超限高層建筑物設(shè)計的過程中，要盡量的多設(shè)計一些抗震防線，保證其主要的耗能構(gòu)建具有非常高的延伸性和剛?cè)嵝浴＿@樣，不僅能有效地保證超限超高層建筑物的結(jié)構(gòu)不遭到破壞或者影響，而且還能對地震能量的有效減緩有很大的幫助作用，大大的提升超限高層建筑的整體性能。在這個過程中，也不能對超限高層建筑物內(nèi)部的構(gòu)件愛你之間的有效聯(lián)系不能忽視，對于每一棟樓、一層樓來說，在對使用的耗能構(gòu)件出現(xiàn)屈服后，要嚴(yán)格的對其進(jìn)行彈性監(jiān)測，能大大的提高其長久的使用能力和抗震能力。

（三）對于超限高層建筑物中的薄弱環(huán)節(jié)要密切的進(jìn)行重視和控制，采取必要的措施來提高建筑物本身的整體抗震性，如果發(fā)生地震，超限高層建筑的主要構(gòu)件可以很大的程度上承受較大的沖擊力，這就需要大力的對超限高層建筑物的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、觀察和研究工作，要嚴(yán)格的采取有效地措施對其進(jìn)行加固，對所處于的承載力和彈性力的均衡點等進(jìn)行嚴(yán)格的處理和控制，保證在地震發(fā)生的情況下能及時的發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行及時的處理。

二、超限高層建筑抗震設(shè)計的處理方式

在我國很多的超限高層建筑中，針對其整體的安全性和穩(wěn)定性，要根據(jù)具體的實際情況采取必要的措施進(jìn)行加固措施，防止在地震發(fā)生時出現(xiàn)不必要的隱患，對人民生命財產(chǎn)安全造成不必要的損害，這樣能大大的保證超限高層建筑在遭受到地震沖擊時更好地發(fā)揮其穩(wěn)定性和安全性。

（一）構(gòu)件的具體加強(qiáng)措施。一是要盡量的增加建筑物底部的剪力墻厚度；二是在底部大量的增加一些鋼筋混凝土柱或者加大其的配箍特征值；三是對于連接梁之間的配筋來說，需要采取交叉暗掌的形式進(jìn)行搭建；四是對于框架支柱的軸壓比要進(jìn)行比較嚴(yán)格的控制；五對于節(jié)點或者錨固的有效加強(qiáng)可以采取構(gòu)造的措施來加以實現(xiàn)。

（二）梁式轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)。一是要將梁的轉(zhuǎn)換層向上加伸到兩層，二是對于剪力墻的配筋強(qiáng)度要合理的進(jìn)行提升；三是對于框支柱的壓軸比要采取有效措施進(jìn)行控制，使用鋼筋混凝土梁柱；四是在進(jìn)行配筋的使用時，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層的使用上可以利用雙向或者雙層配筋；五是對于建筑物的整體結(jié)構(gòu)要進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)整，滿足在其設(shè)計上的剛度要求；六是要合理的對混凝土的梁結(jié)構(gòu)的節(jié)點和配筋進(jìn)行合理的設(shè)置。

（三）對于豎向湖或者結(jié)構(gòu)進(jìn)行平面布置過程中，要嚴(yán)格避免扭轉(zhuǎn)所帶來的嚴(yán)重影響，還要大力的保證側(cè)向的剛度能在比較均勻的水平層次上發(fā)生變化。對于構(gòu)件的整體布置，要嚴(yán)格的通過充分的分析、研究和計算，反復(fù)的、多層次的進(jìn)行調(diào)整，最大的得到一個最佳的、最合理的位置，這樣可有效地保證在地震發(fā)生情況下不會出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。

三、超限高層建筑設(shè)計中應(yīng)注意的問題

（一）強(qiáng)柱弱梁。今年來，我國的地震災(zāi)害頻繁發(fā)生，所以在超限高層建筑框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該加強(qiáng)對房梁的設(shè)計，讓梁端形成塑形鉸，節(jié)點處于彈性狀態(tài)，柱端處于非彈性狀態(tài)。柱強(qiáng)梁弱是相對于梁端截面的相對彎曲能力而言的，一般來說柱端截面的抗彎曲能力越大其增強(qiáng)的幅度越大，是在出現(xiàn)地震的情況下，決定柱端截面屈服后塑性轉(zhuǎn)動能否不超過其塑性轉(zhuǎn)動的能力，保證柱能在意外發(fā)生時不造成破壞。梁端縱筋超配程度的大小是由柱強(qiáng)于梁的幅度大小決定的，在梁和柱端塑性鉸的形成過程中，塑性內(nèi)力分布和其動力特征都有一定的變化。在建筑條件允許的條件下，盡量將柱的截面尺寸擴(kuò)大，使柱和梁的線剛度比值大于1，控制柱的軸壓，增加延續(xù)性。在對截面進(jìn)行承載力運算時，應(yīng)該將柱的設(shè)計按照梁弱柱強(qiáng)的原則進(jìn)行放大，將柱的配筋構(gòu)造進(jìn)行強(qiáng)化。梁端的縱向受拉鋼筋不得過高，避免在地震中不能形成塑性鉸，或者將塑性鉸轉(zhuǎn)移。在設(shè)計中注意節(jié)點的構(gòu)造，把塑性鉸向梁跨內(nèi)移動。

（二）強(qiáng)剪弱彎。在建筑框架結(jié)構(gòu)中采用強(qiáng)剪弱彎的設(shè)計，可以保證構(gòu)件的延性，在建筑中有可能出現(xiàn)脆性破壞，就要求在建筑中加大各構(gòu)件的抗彎曲能力和抗剪承載力，這能夠有效的應(yīng)對地震對建筑框架的破壞，一旦遇到地震等突況能夠保證不出現(xiàn)脆性剪切失效的狀況。對于建筑框架結(jié)構(gòu)中應(yīng)該加強(qiáng)對抗剪驗算和構(gòu)造的設(shè)計，使結(jié)構(gòu)框架能夠符合相關(guān)規(guī)范的要求。

（三）構(gòu)造措施。1.在建筑框架結(jié)構(gòu)中，要注意對大跨度的柱網(wǎng)進(jìn)行框架設(shè)計，在樓梯間處的框架柱和平臺梁相連接，樓梯間的柱可能為短柱，這就應(yīng)該對柱箍筋進(jìn)行全長加密的措施，有些工程設(shè)計中沒有對此設(shè)計引起重視，往往忽略了其重要性；2.對框架的外立面進(jìn)行設(shè)計的過程中，如果外立面為帶形窗時，由于設(shè)置連續(xù)的窗過梁，這就說明外框架柱可能為短柱，應(yīng)該對其構(gòu)造采取一定的措施；3.在結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計中，有可能會出現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)長度超過一定的規(guī)范限值，某些建筑不需要留縫，為了減少裂縫，應(yīng)該采用混凝土對裂縫進(jìn)行澆注。在后澆帶的設(shè)置中，應(yīng)該采用細(xì)密的雙向配筋，其構(gòu)造間距應(yīng)該小于150，對后澆帶進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)。

四、結(jié)語

隨著超限高層建筑的高度在逐漸的提高，難度在逐漸的增大，這樣就對其的結(jié)構(gòu)提出了更多地復(fù)雜性和更多地技術(shù)難題，抗震設(shè)計關(guān)系著超限高層建筑物本身的穩(wěn)定性和安全性，想要真正的保證超限高建筑的安全使用能力，就要進(jìn)一步加大對其抗震設(shè)計提出更多地措施，加大對其的重視力度。所以說，在進(jìn)行超限高層建筑建設(shè)的過程中，要做好抗震設(shè)計，真正的反映出我國綜合國力的提高。相信在未來我國建筑業(yè)的發(fā)展過程中，超限高層建筑的發(fā)展方向一定出朝著安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向前進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃志華， 呂西林. 上海市超限高層建筑工程的若干問題研究[J]. 結(jié)構(gòu)工程師，2007，23（05）：1-18.

[2]呂西林.高層建筑設(shè)計與分析中的力學(xué)問題[A].走向21 世紀(jì)的中國力學(xué)[C]，北京：清華大學(xué)出版社，1996：155-163.

篇3

在高層建筑設(shè)計的過程中，抗震設(shè)計一直是一個非常重要的環(huán)節(jié)，其設(shè)計的水平直接影響到了建筑工程自身的安全性，當(dāng)前隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，平面規(guī)則性超限技術(shù)在不斷的發(fā)展和應(yīng)用，這種技術(shù)的應(yīng)用使得高層建筑抗震的質(zhì)量和水平得到了非常顯著的提升，所以對其進(jìn)行全面的研究也有著十分積極的現(xiàn)實意義。

2 基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計基本原理

基于性能的抗震設(shè)計在當(dāng)前的建筑抗震設(shè)計當(dāng)中發(fā)揮著十分重要的作用，同時其在很多國家都得到了非常廣泛的應(yīng)用，它是一種相對比較先進(jìn)的設(shè)計思想，這種設(shè)計方法是上個世紀(jì)末由美國的專家學(xué)者提出的，但是這個概念本身并不是一個創(chuàng)新，在20世紀(jì)70年代的時候，波蘭的學(xué)者就提出了和這種概念十分類似的觀點，在很多地區(qū)和國家發(fā)生了地震之后，當(dāng)?shù)亟ㄖ锏膿p傷現(xiàn)象并不是十分的嚴(yán)重，這樣也在很大程度上保證了人們的生命和財產(chǎn)安全，但是在經(jīng)濟(jì)方面卻造成了非常嚴(yán)重的損失，所以為了可以更好的對這種現(xiàn)象予以控制，在實際的工作中，很多學(xué)者也逐漸的意識到建筑結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計的重要性和必要性，在研究的過程中所樹立的目標(biāo)就是借助抗震設(shè)計使得整個建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性都得到較好的保證，對建筑物自身的破壞程度也要進(jìn)行有效的控制，將生命和財產(chǎn)損失控制在一個相對較為合理的水平，只有通過結(jié)構(gòu)自身的抗震設(shè)計，才能更好的保證以上目標(biāo)的順利實現(xiàn)。

目前，很多國內(nèi)外的專家和學(xué)者對于基于性能的抗震設(shè)計工作的關(guān)注程度越來越高，在實際的工作中也對其進(jìn)行了非常積極的研究，取得了非常好的成果，對于這種設(shè)計方法的研究不斷的加深，但是在對其定義進(jìn)行描述的過程中，很多學(xué)者都有自己的看法，因此還沒有形成統(tǒng)一的定義，雖然他們之間存在著一定的差異，但是這些描述當(dāng)中的基本思想是相同的，在設(shè)計的過程中必須要考慮到建筑結(jié)構(gòu)在使用期限之內(nèi)，如果遇到了不同程度的地震作用的時候，其要按照事先設(shè)定好的抗震標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化和損壞程度對其進(jìn)行設(shè)計，這樣就使其在安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性上能夠達(dá)到一種相對較為平衡的狀態(tài)。在開展性能設(shè)計的過程中，業(yè)主可以根據(jù)其實際的經(jīng)濟(jì)狀況提出一個比較科學(xué)合理的性能指標(biāo)，同時設(shè)計人員也可以按照工程的實際情況對其進(jìn)行設(shè)定處理，這樣也就給設(shè)計人員對各個因素全面深入的分析提供了非常好的條件，此外在這一過程中也要針對不同形式的建筑采取不同的措施，制定一個更加貼合實際的目標(biāo)。綜上所述，基于性能的抗震方法在我國的高層建筑抗震設(shè)計工作中還是存在著非常強(qiáng)的科學(xué)性和合理性的。

3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計方法

3.1 基于性能抗震設(shè)計的基本步驟

基于性能的抗震設(shè)計在實際實行的過程中，必須要按照工程實際的情況對其進(jìn)行處理，比如設(shè)防烈度、建筑的高度和建筑立面的形式等等。此外在這一過程中還要充分的考慮到業(yè)主對建筑抗震性能的實際需要，以及自身的經(jīng)濟(jì)水平，之后才能設(shè)定一個相對比較科學(xué)合理的目標(biāo)，并按照其設(shè)計的基本步驟逐步操作。基于性能抗震設(shè)計的基本步驟流程圖如圖1所示。

3.2 超限高層結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)的設(shè)定和選用

建筑物的抗震性能目標(biāo)通常就是指在設(shè)定了地震作用等級的條件下，結(jié)構(gòu)自身的預(yù)期性能水平。不同標(biāo)準(zhǔn)下抗震性能目標(biāo)和性能水準(zhǔn)示意圖如圖2所示。

實際工程中的超限高層建筑可根據(jù)具體建筑的場地條件、設(shè)防烈度、建筑高度及建筑不規(guī)則及建筑超限程度，綜合業(yè)主對建筑的建造成本、建筑重要性及震后損失、修復(fù)等方面的考慮，參考圖2選擇合適該超限工程的性能目標(biāo)。

需要注意的是：建筑的超限程度對結(jié)構(gòu)的延性變形能力會產(chǎn)生直接的影響，而結(jié)構(gòu)的延性變形能力與其承載力要求成反比關(guān)系，即：結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力較高，對其延性變形能力要求則較低；結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力較低，對其延性變形能力的要求則較高。超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑高度的超高情況及結(jié)構(gòu)不規(guī)則程度，在考慮提高結(jié)構(gòu)承載力和延性變形能力時，應(yīng)注意兩者的協(xié)調(diào)從而選擇既合理又能保證結(jié)構(gòu)安全抗震性能手段。

4 建立在我國設(shè)計規(guī)范上的基于性能設(shè)計方法

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》3.11條規(guī)定，結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計有兩項主要工作：首先，對結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行分析判別，確定其采用抗震性能設(shè)計方法的必要性。結(jié)構(gòu)分析與判別主要包括對建筑方案的高度、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)規(guī)則性、場地條件及抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行分析，并以此作為抗震性能目標(biāo)選用的主要依據(jù)。其次，綜合考慮建筑物的設(shè)防烈度、場地條件、重要性、造價、震后損壞和修復(fù)難易程度等各項因素，作為選定合適的抗震性能目標(biāo)的主要依據(jù)。對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能設(shè)計時，對抗震性能目標(biāo)的選用需十分謹(jǐn)慎，同時應(yīng)作深入的分析論證。由于地震地面運動難以預(yù)測，對結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地震作用下的非線性分析計算的模型及參數(shù)選用等方面也存在經(jīng)驗因素，實際工程也缺少實際震害的驗證，因此對結(jié)構(gòu)抗震性能作出準(zhǔn)確判斷難度很大，對超高層建筑由于其自振周期較長及結(jié)構(gòu)自身的復(fù)雜性和不規(guī)則性，對其抗震性能作出準(zhǔn)確判斷就更困難了。因此在性能目標(biāo)選用時，考慮到地震作用的不確定性，性能目標(biāo)選擇時適宜偏于安全、保守。

結(jié)束語

基于性能的抗震設(shè)計是一個相對比較新穎的設(shè)計思想，當(dāng)前，對這種方法的研究在不斷的深入，而且很多研究已經(jīng)有了非常好的成果，但是要想在工程中應(yīng)用這些研究成果，還需要一定的時間，必須要保證這種技術(shù)處于非常成熟的狀態(tài)之后，才能對其予以應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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1 工程概況

1.1 項目概況

本工程總建筑面積約為21.5萬m2，建筑高度為217.20m。本項目塔樓標(biāo)準(zhǔn)層平面布置呈半橢圓形，頂部從屋面東側(cè)懸挑出直升機(jī)救援平臺，塔樓東側(cè)有180m高的外凸玻璃中庭，從救援平臺順勢傾斜而下，和底部裙樓玻璃天窗相接。本工程建成后將成為當(dāng)?shù)氐貥?biāo)之一。

2 塔樓結(jié)構(gòu)設(shè)計特點及抗震性能目標(biāo)

2.1 設(shè)計特點

該塔樓結(jié)構(gòu)主要設(shè)計特點有：高度超B級高度30%；平面布置不規(guī)則；東側(cè)靠外凸幕墻部分樓板開口且各層不規(guī)則；二層受入口大堂通高布置影響，有效樓板寬度小于50%；局部鋼桁架托柱轉(zhuǎn)換等。同時，為增加外框架剛度，在塔樓東側(cè)兩個疏散樓梯邊部通高設(shè)中心鋼支撐。

2.2 抗震性能目標(biāo)

結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能目標(biāo)見表1。

表1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震性能目標(biāo)

3 幕墻結(jié)構(gòu)

幕墻結(jié)構(gòu)以塔樓結(jié)構(gòu)作為其支撐體系，根據(jù)塔樓結(jié)構(gòu)特點，將幕墻結(jié)構(gòu)分為頂部區(qū)塊02和頂部區(qū)塊03、底部區(qū)塊01兩部分。

頂部中庭部位幕墻包含頂部區(qū)塊02和頂部區(qū)塊03，采用鋼板梁（鋼板厚40mm）和豎向懸吊方鋼管（120×200×12×12）體系，各區(qū)塊幕墻的重力荷載由懸掛在主體結(jié)構(gòu)避難層（42層和27層）的轉(zhuǎn)換桁架上的方鋼管承擔(dān)，水平風(fēng)荷載和地震荷載由鉸接于塔樓中庭兩側(cè)鋼管混凝土柱的水平鋼板梁傳遞給主體結(jié)構(gòu)。

底部區(qū)塊01中庭結(jié)構(gòu)采用了拉索式門式剛架和箱形次梁體系，幕墻的重力荷載由懸掛在12層的受拉桿件、拉索式門式剛架和箱形次梁共同承擔(dān)，水平風(fēng)荷載和地震荷載由拉索式門式剛架、連接于塔樓墻體的水平次梁共同承擔(dān)。拉索式門式剛架南側(cè)由主入口的空間桁架提供豎向和水平支撐，北側(cè)連接在四層的裙樓結(jié)構(gòu)上。

4 結(jié)構(gòu)計算分析

4.1 塔樓結(jié)構(gòu)

（1）結(jié)構(gòu)整體計算指標(biāo)

分別采用SATWE，ETABS軟件對塔樓結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，分析時提取幕墻荷載，然后作用于塔樓以近似考慮幕墻結(jié)構(gòu)對塔樓的影響。分析時考慮雙向地震作用的扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)效應(yīng)，并考慮偶然偏心影響。結(jié)構(gòu)阻尼比取0.04，水平地震影響系數(shù)最大值αmax取0.162（安評報告最大地面運動峰值加速度為0.072g×2.25=0.162g），特征周期Tg=0.35s，抗震等級為特一級（鋼框架梁為一級）。小震作用下結(jié)構(gòu)主要計算結(jié)果見表2。

表2 小震作用下結(jié)構(gòu)主要計算結(jié)果

由表2可以看出，兩種軟件計算結(jié)果相近，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比小于0.85；小震作用下最大層間位移角小于高規(guī)限值1/637；剪力墻軸壓比控制在0.4以內(nèi)；X向剪重比基本滿足規(guī)范要求，Y向剪重比不滿足規(guī)范剪重比要求的樓層數(shù)小于總樓層數(shù)的15%；框架部分分配的樓層地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值最大值大于結(jié)構(gòu)基底剪力標(biāo)準(zhǔn)值的10%，因此按高規(guī)第9.1.11條第3款對框架部分進(jìn)行剪力調(diào)整；樓層位移比在裙樓以上各層均小于1.2，僅在裙樓個別樓層大于1.2，但小于1.4；結(jié)構(gòu)26層（27層避難層下層）為薄弱層，對其地震作用下的剪力標(biāo)準(zhǔn)值乘以1.25的放大系數(shù)；結(jié)構(gòu)剛重比大于1.4和2.7，滿足穩(wěn)定性要求，計算時可不考慮重力二階效應(yīng)。結(jié)構(gòu)頂點風(fēng)振加速度小于0.25m/s2，滿足舒適度要求。

（2） 中震不屈服、中震彈性承載力驗算

剪力墻、鋼框架梁按中震不屈服設(shè)計。水平地震影響系數(shù)最大值αmax取0.45，荷載分項系數(shù)和構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)改為1，材料強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值，將與抗震等級相關(guān)的調(diào)整系數(shù)均改為1。采用SATWE，ETABS軟件對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計。計算結(jié)果表明剪力墻的剪壓比不大于0.20，鋼框架梁應(yīng)力比不大于0.95。

鋼管混凝土框架柱、伸臂桁架、轉(zhuǎn)換桁架按中震彈性設(shè)計。水平地震影響系數(shù)最大值αmax取0.45，與抗震等級相關(guān)的調(diào)整系數(shù)均改為1。計算結(jié)果表明伸臂桁架各構(gòu)件應(yīng)力比不大于1.0，鋼管混凝土柱應(yīng)力比不大于0.9。

4.2 幕墻結(jié)構(gòu)

（1）整體分析

為確保幕墻結(jié)構(gòu)計算的可靠性，對幕墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了獨立分析設(shè)計，計算采用SAP2000（V14），其中玻璃幕墻自重取1.5kN/m2，活荷載取0.5kN/m2，風(fēng)荷載、地震作用按照《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ102―2003）相關(guān)規(guī)定取值，并參考風(fēng)洞試驗報告相關(guān)結(jié)果。此時，頂部區(qū)塊02、頂部區(qū)塊03的水平鋼板梁與塔樓相接處近似按不動鉸支座考慮，但42，27，12層的轉(zhuǎn)換桁架按實際情況考慮。幕墻底部區(qū)塊01與北側(cè)裙樓的連接，豎向按不動鉸支座考慮，水平向用線彈簧模擬實際樓層剛度；與南側(cè)裙樓連接時，裙樓豎向、水平向按等效剛度折算的深梁模擬。

（2） 水平鋼板梁屈曲分析

對頂部區(qū)塊02、頂部區(qū)塊03的水平鋼板梁進(jìn)行單榀屈曲分析，鋼板梁用殼單元模擬，鋼板梁兩端用鉸支座模擬，豎向吊桿用彈簧單元模擬，彈簧剛度按豎向鋼管受拉軸向剛度計算。為確保收斂性，在豎向吊桿與鋼板梁交接處設(shè)置剛域以減小應(yīng)力集中。側(cè)向風(fēng)荷載、地震作用按樓層高度折算為線荷載，作用于鋼板梁側(cè)面，鋼板梁計算模型及屈曲分析可以看出，風(fēng)荷載、地震作用下屈曲因子均大于29，滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求。

6 結(jié)語

綜上所述，由于中庭幕墻結(jié)構(gòu)依附在塔樓結(jié)構(gòu)上，所以在進(jìn)行塔樓設(shè)計時只需要考慮幕墻結(jié)構(gòu)的附加荷載。我們在設(shè)計幕墻結(jié)構(gòu)時，不僅要達(dá)到幕墻自身承載力的要求，也要考慮到其與塔樓交接部位位移協(xié)調(diào)產(chǎn)生的次應(yīng)力影響。這種設(shè)計方法有著減小幕墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸同時令建筑效果更好的優(yōu)點。

篇5

為了提高超高層建筑的抗震性，其足夠的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度必不可少。足夠的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度不僅可以保障建筑物的安全性、抗震性，還可在一定程度上有效抵抗建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不利受力情況及極限承載力下的安全穩(wěn)定性。設(shè)計超高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震側(cè)向剛度，應(yīng)重點從其結(jié)構(gòu)體系和剛度需求進(jìn)行。

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)初步設(shè)計根據(jù)建筑高度和抗震烈度確定高度級別和防火級別。超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計首先滿足規(guī)范要求的高寬比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭轉(zhuǎn)不規(guī)則發(fā)生：在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，扭轉(zhuǎn)位移比不大于1.4；最大層間位移角不大于規(guī)范限值的0.4倍時，扭轉(zhuǎn)位移比不大于1.6；混凝土結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期比不大于0.9，混合結(jié)構(gòu)及復(fù)雜結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期比大于0.85。最后設(shè)計過程中嚴(yán)格控制偏心、樓板不連續(xù)、剛度突變、尺寸突變、承載力突變、剛度突變等現(xiàn)象。滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的同時，還應(yīng)考慮建筑師的設(shè)計意圖和功能需求，同時滿足設(shè)備專業(yè)設(shè)計要求。結(jié)構(gòu)平面的規(guī)整程度直接影響著抗震設(shè)計的強(qiáng)弱，盡量采用筒體結(jié)構(gòu)，以使得承受傾覆彎矩的結(jié)構(gòu)構(gòu)件呈現(xiàn)為軸壓狀態(tài)，且其中的豎向構(gòu)件應(yīng)最大程度的安置在建筑結(jié)構(gòu)的外側(cè)。各豎向構(gòu)件和連接構(gòu)件的受力合理、傳力明確，降低剪力滯后效應(yīng)，杜絕抗震薄弱層產(chǎn)生。

2.2結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度控制。超高層建筑的抗震性能設(shè)計主要與結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的最大層間位移角和最小剪力限制相關(guān)。對于層間位移角限值，其是衡量建筑抗震性的剛度指標(biāo)之一，地震作用應(yīng)使得建筑主體結(jié)構(gòu)具有基本的彈性，保證結(jié)構(gòu)的豎向和水平構(gòu)件的開裂不會過大。同時，因超高層建筑的底部樓層、伸臂加強(qiáng)層等特殊區(qū)域的彎曲變形難以起主導(dǎo)作用，所以應(yīng)采取剪切層間位移或有害層間位移對其變形進(jìn)行詳細(xì)的分析與判斷。對于最小地震剪力，其最重要的兩個影響因素是建筑結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量，當(dāng)超高層建筑難以達(dá)到最小地震剪力要求時，設(shè)計人員應(yīng)該結(jié)合具體情況適度的增加設(shè)計內(nèi)力，提高其抗震能力和穩(wěn)定性，然而，當(dāng)不能滿足最小地震剪力時，還需通過重新設(shè)計或調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的具體布置或提高剛度來提高建筑物在地震作用下的安全性，而非單純增高地震力的調(diào)整系數(shù)。

3超高層建筑的性能化抗震設(shè)計

超高層建筑的抗震性能設(shè)計，國內(nèi)主要根據(jù)“三個水準(zhǔn)，兩個階段”，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。超高層建筑來說，其建筑工程復(fù)雜、高度極高、面積大、成本高，一旦受到地震損害，其損失程度會更高，因此，必須充分考慮各方理論、實際情況和專家意見，兼顧經(jīng)濟(jì)、安全原則，定量化的展開超高層建筑的性能化抗震設(shè)計。同時，相關(guān)文件雖針對超高層建筑結(jié)構(gòu)的性能化設(shè)計制定了較具體且系統(tǒng)的指導(dǎo)理念，涉及宏觀與微觀兩個層面。但是，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件會受到損壞，且損壞與整體形變情況的分析計算都需進(jìn)行專業(yè)的彈塑性靜力或動力時程計算，而目前我國尚未形成相關(guān)的定量化的評價體系，因此，設(shè)計人員應(yīng)在積極參考ATC-40和FEMA273/274等規(guī)范。此外，對于彎曲變形為主導(dǎo)的建筑結(jié)構(gòu)，在大震作用后應(yīng)尤其注重構(gòu)件承載力的復(fù)核。

4超高層建筑多道設(shè)防抗震設(shè)計

除了上述注意事項外，針對超高層建筑進(jìn)行抗震性設(shè)計時，還因注重設(shè)計多道的抗震防線。多道抗震防線是指一個由一些相對獨立的自成抗側(cè)力體系的部分共同組成的抗震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，各部分相互協(xié)同、相互配合，一同工作。當(dāng)遭遇地震時，若第一道防線的抗側(cè)移構(gòu)件受到損害，其后的第二道和第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件即會進(jìn)行內(nèi)力的重新調(diào)整和分布，以抵御余震，保護(hù)建筑物。目前，我國超高層建筑主要依靠內(nèi)筒和外框的協(xié)同工作來達(dá)到提供抗側(cè)剛度的目的，包含兩種受力狀態(tài)：首先，建筑的內(nèi)外結(jié)構(gòu)通過樓板和伸臂析架來協(xié)調(diào)作用，進(jìn)而使得外部結(jié)構(gòu)承受了較多的傾覆彎矩和較少的剪力，而內(nèi)筒則承受了較大的剪力和一些傾覆彎矩，廣州東塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉網(wǎng)格筒或巨型支撐框架為代表的建筑外部結(jié)構(gòu)，其十分強(qiáng)大，依靠樓板的面內(nèi)剛度，外部結(jié)構(gòu)即可同時承受較大的傾覆彎矩和剪力，如廣州西塔。

篇6

廣州琶洲香格里拉酒店項目位于廣州市海珠區(qū)，廣州國際會議展覽中心東側(cè)，在建的黃洲大橋西側(cè)，北臨珠江，南靠新港東路，長約240米，寬約200米。整個項目包括一座37層的酒店（塔樓高32層，裙樓5層）和宴會大廳，以及2層地下車庫。

2抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

（1）抗震設(shè)防烈度：7度。

（2）本工程屬丙類建筑，按本地區(qū)設(shè)防烈度采取抗震措施。

3基本數(shù)據(jù)

（1）場地類別：Ⅱ類。

（2）土層等效剪切波速為168.4m/s-173.8m/s,場地覆蓋層厚度約13.5m-17.4m，砂土液化等級綜合評定為嚴(yán)重，屬于抗震不利地段。

（3）持力層名稱：微風(fēng)化巖層，埋深約10.90m-23.70m，地基承載力特征值fak=4500KPa，巖石天然濕度下單軸抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值fr=13.5Mpa。

（4）樁型為沖孔/鉆孔灌注樁，樁端埋深約15-20m。

4建筑結(jié)構(gòu)布置和選型

（1）主樓高度（±0.00以上）140.7m，地面以上結(jié)構(gòu)層為38層，其中出屋面一層，高度為4.7m。

（2）裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上結(jié)構(gòu)層為4層。

（3）塔樓主體部分、裙樓和宴會廳之間設(shè)兩道110mm寬抗震縫分開。建筑物總高度為136.0m，總平面尺寸為195m×122m。其中塔樓部分（轉(zhuǎn)換層以上）平面尺寸為72米×18米，長寬比L/B＝4<［6］，高寬比H/B＝6.0<［7］；裙樓部分平面尺寸110m×45m，長寬比L/B=2.4，高寬比H/B=0.5；宴會大廳平面尺寸65m×53m，長寬比L/B＝1.2，高寬比H/B=0.3。

（4）塔樓質(zhì)心有微小的向上偏心（以底端為原點）。

（5）結(jié)構(gòu)形式簡單、平面形狀規(guī)則、布置均勻；結(jié)構(gòu)層第5層為轉(zhuǎn)換層，豎向構(gòu)件布置不連續(xù)。

（6）本工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，樓蓋整體性好。

（7）結(jié)構(gòu)類型：框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，屬于復(fù)雜類型。

（8）抗震等級：本工程塔樓的框架和核心筒為一級抗震。由于地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，地下一層的抗震等級與上部結(jié)構(gòu)相同。其余部分裙樓及其地下一層與主樓相連，一級抗震。

（9）結(jié)構(gòu)概況：

整個大樓的設(shè)計采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)形式，分為兩級結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層以下布置了21根巨型框支柱，剪力墻及承重柱均落地直至基礎(chǔ)，由剪力墻、的框架柱和框架梁形成第一級結(jié)構(gòu)，承受水平力和豎向荷載，而樓面及次梁作為第二級結(jié)構(gòu)，只承受豎向荷載并傳遞到第一級結(jié)構(gòu)上。5結(jié)構(gòu)分析主要結(jié)果

（1）計算軟件：PKPM系列結(jié)構(gòu)分析軟件SATWE模塊（2002規(guī)范版本）中國建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部編制。

（2）樓層自由度為3（剛性樓板）。

（3）周期調(diào)整系數(shù)：0.8。

（4）主樓結(jié)構(gòu)總重：2291152.81KN（SATWE）。

（5）基底地震總剪力：32581KN（X向）36421KN（Y向）（SATWE）。

（6）扭轉(zhuǎn)位移比：1.3。

（7）轉(zhuǎn)換層的上下剛度比：0.6027。

（8）最大軸壓比：n=0.85。

（9）最大層位移角為1/941，在17層（SATWE）。

（10）時程分析采用人工模擬的加速度時程曲線，選用了兩組實測波和一組場地人工波進(jìn)行彈性動力時程分析。彈性階段的時程分析，構(gòu)件內(nèi)力，側(cè)向位移小于采用振型分解反應(yīng)譜法的構(gòu)件內(nèi)力和側(cè)向位移。

6計算結(jié)果小結(jié)（與規(guī)范要求對比）：

（1）在風(fēng)荷載及地震作用下各構(gòu)件的強(qiáng)度和變形均滿足有關(guān)規(guī)范的要求。

（2）墻、柱的軸壓比均符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》和《高規(guī)》的要求，轉(zhuǎn)換層以上柱子軸壓比小于［0.85］，框支柱軸壓比小于［0.6］。

（3）按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比Δμ/h=1/941滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）第4.6.3條要求的1/800。

（4）塔樓滿足（JGJ3-2002）關(guān)于復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比最大值為0.729，不大于0.85的規(guī)定。

（5）塔樓滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關(guān)于復(fù)雜高層建筑各樓層的最大層間位移不應(yīng)大于該樓層兩端層間位移平均值的1.4倍的規(guī)定。

（6）除轉(zhuǎn)換層外，塔樓各層均滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關(guān)于各樓層的側(cè)向剛度不小于相鄰上一層的70%，并不小于其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%的規(guī)定。

（7）塔樓滿足（JGJ3-2002）第E.0.2條關(guān)于轉(zhuǎn)換層上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的等效側(cè)向剛度不應(yīng)大于1.3的規(guī)定。

（8）除轉(zhuǎn)換層外，塔樓各層均滿足（JGJ3-2002）第4.4.3條關(guān)于樓層層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層的80%的規(guī)定。

（9）塔樓滿足（JGJ3-2002）第5.4.4條關(guān)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的規(guī)定。

（10）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.13條關(guān)于各樓層對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的樓層水平地震剪力系數(shù)不小于表3.3.13的規(guī)定。

（11）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.5條關(guān)于按時程曲線計算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的規(guī)定。

（12）結(jié)構(gòu)薄弱層彈塑性層間位移符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）第5.5.5條關(guān)于彈塑性層間位移角（1/164）小于1/100的規(guī)定。

7其它需要說明的問題

本工程在三種超限條件（高度、高寬比、體型規(guī)則性）中，高度超限13.3%，高寬比滿足規(guī)范及規(guī)程的有關(guān)要求，結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則，豎向不規(guī)則。

主要超限抗震措施包括：

（1）為避免大樓整體結(jié)構(gòu)之間形狀的不規(guī)則，引起不利于抗震的情況，在主樓和裙樓之間設(shè)置110mm寬抗震縫兩道，縫的兩側(cè)設(shè)置雙柱，地下室、基礎(chǔ)不用設(shè)縫。

（2）轉(zhuǎn)換層位于第5層，框架柱和剪力墻的抗震等級根據(jù)《高規(guī)》表4.8.2和表4.8.3規(guī)定提高一級，為特一級。

（3）首層、設(shè)備夾層、避難層、屋面層樓板加強(qiáng),板厚為180mm，中央核心筒板厚加強(qiáng)為150mm,配筋相應(yīng)加強(qiáng)，設(shè)雙向雙層鋼筋網(wǎng)。

篇7

1引文

當(dāng)今社會，城市在發(fā)展，高層建筑也成為衡量城市發(fā)展的主要指標(biāo)。在高層建筑上，建筑物的高度不斷增加，設(shè)計結(jié)構(gòu)也越來越有要求，尤其是針對超限高層建筑上，也提到了抗震設(shè)計的必要性。對于超限高層建筑來說，確保抗震設(shè)計的完成是直接關(guān)系到建筑物的穩(wěn)定性，也影響到人民群眾的直接利益，更影響到社會主義市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最終成果。所以，加強(qiáng)超限高層建筑工程的抗震設(shè)計是很重要的，這對于提高國家的綜合實力來說有重要的戰(zhàn)略含義。

2分析超限高層建筑工程抗震設(shè)計的必要性

21世紀(jì)之后，中國的經(jīng)濟(jì)在不斷的發(fā)展和改革中走上了高速發(fā)展之路，也與國際市場融為一體，當(dāng)今世界有一些國家與我國開始了商務(wù)交流。在當(dāng)前的全球經(jīng)濟(jì)一體化的形勢下，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有了超快的進(jìn)步。不少行業(yè)也拿出很多資金用來完善基礎(chǔ)建設(shè)，不少的大型高層建筑結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，這些建筑形狀千變?nèi)f化，這里面也包括不少超限高層建筑，它的出現(xiàn)更好的實現(xiàn)人們對空間的充分利用【1】。不過對于這些形狀奇特的超限高層建筑工程來說，它們在結(jié)構(gòu)方面也超出了我國在建筑工程上的有關(guān)規(guī)定和要求，這直接影響到建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震需求。當(dāng)前在超限高層建筑的設(shè)防要求上是有規(guī)定的，這也是為了高層建筑的抗震設(shè)計得到更好的保障。不過由于我國城市化進(jìn)程加快，不少城市開始崛起，很多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市容納愈來愈多的人口和社會資源。再加上近年來我國發(fā)生了多起地震，比如汶川地震、玉樹地震都帶來了一定的人員傷亡，影響了經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且地震對建筑的破壞程度也是非常大的，地震的出現(xiàn)對建筑物及市民的生命造成很大的威脅，也給我們帶來慘痛的教訓(xùn)。所以，要重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展中出現(xiàn)的問題，針對當(dāng)前超限高層建筑工程抗震設(shè)計出現(xiàn)的缺陷，要意識到抗震設(shè)計在超限高層建筑工程設(shè)計及施工當(dāng)中的必要性，才能夠更好的加強(qiáng)超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的措施分析，推動社會發(fā)展與進(jìn)步。

3超限高層建筑的特點

超限高層建筑工程是指在高度和結(jié)構(gòu)上超過了國家規(guī)定的適用高度及規(guī)定范圍，它的建筑造成奇特不規(guī)范。當(dāng)今社會城市發(fā)展越來越快，出現(xiàn)的超限高層建筑工程量也越大，很多高層建筑的外形較復(fù)雜、奇特，目前在我國不少地區(qū)也出現(xiàn)了一些標(biāo)志性高層建筑，比如深圳地王大廈（81層，325m）、上海金茂大廈（91層，420m）、廣州中信大廈（80層，320m）等等。超限高層建筑結(jié)構(gòu)主要分析點在平面、豎向不規(guī)則、抗風(fēng)及高位轉(zhuǎn)換等問題【2】。

4 抗震設(shè)計的基本構(gòu)思和分析總結(jié)

目前，各國在抗震設(shè)計上，都符合“小震不壞、中震可修、大震不倒”的要求，這個要求也被稱為當(dāng)前解決地震作用下建筑高度不確定的最好方法，在現(xiàn)實生活中，這種設(shè)計要求也得到了社會的認(rèn)同。像在西方國家，也有不少現(xiàn)代化城市，由于很多建筑物都是按照這個抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，因此在出現(xiàn)一些大型地震的時候，造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失都有明顯的降低，不過這種設(shè)計要求主要是為了確保生命安全，雖然在大型地震中不會出現(xiàn)建筑物倒塌，確保了生命安全，但在一些中小地震中也會影響建筑物的基本結(jié)構(gòu)，從而出現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)損失。尤其是在人民生活水平提高的同時，更多的人希望改善居住環(huán)境，所以在建筑物的裝修、非結(jié)構(gòu)布局及高新技術(shù)裝備方面的花費較高，那么造成這樣的損失也非常大。

5.超限高層建筑工程的抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

5.1要考慮建筑物的穩(wěn)定性、承重力和整體的延展性等需求

對于建筑物的安全性，要確保設(shè)計結(jié)果達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，另外對一些薄弱環(huán)節(jié)針對性加固，采用一些補(bǔ)充方法來提升建筑物的穩(wěn)定性和安全度。要重視建筑物的抗震設(shè)計，全面考慮布局類型，避免建筑物出現(xiàn)縱向負(fù)重的出現(xiàn)，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

5.2在設(shè)計中要提高抗震防線的級別

建筑物高標(biāo)準(zhǔn)的抗震系統(tǒng)要由許多延伸性好的分體組成，所以，對每個構(gòu)建進(jìn)行更完善的組合才可以達(dá)到目。在設(shè)計高層建筑抗震防線中，要分析地震的情況，設(shè)計防線要考慮合理性和多重性，這樣才可達(dá)到防震及確保安全的目的。在具體環(huán)節(jié)，要重視建筑物防震構(gòu)件的剛?cè)嵝耘c延伸性等特點，確保更好的達(dá)到建筑物結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時避免遭受破壞的可能。另外，增強(qiáng)建筑物防震耗件也可降低地震能量的沖擊，更有效的確保建筑物的穩(wěn)定。設(shè)計中要考慮各個構(gòu)建的關(guān)系，逐一對構(gòu)件及其之間的作用進(jìn)行檢查，使其確?？拐鹉芰Γ_(dá)到建筑物的穩(wěn)定。

5.3也要對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行抗震處理

在高層建筑物設(shè)計中，如確保了整體的安全性，那么就會出現(xiàn)一些薄弱環(huán)節(jié)，因此要重視薄弱環(huán)節(jié)的抗震設(shè)計，在設(shè)計中可利用多種方法更好的提升建筑物抗震力度。在發(fā)生地震時，建筑物構(gòu)件承受的沖擊力大，因此要對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查，采用建筑學(xué)及力學(xué)方法綜合分析承載力和彈性受力等情況，可針對性加固，對受力點進(jìn)行綜合解決，確保建筑物的穩(wěn)定，而且也要注意使用中出現(xiàn)的安全隱患應(yīng)及時解決【3】。

6 超限高層建筑工程抗震設(shè)計中出現(xiàn)的問題

在進(jìn)行超限高層建筑工程施工當(dāng)中，也會碰到很多影響建筑物整體穩(wěn)定和安全的因素。就拿抗震設(shè)計來說，設(shè)計中也會出現(xiàn)一些問題，一般表現(xiàn)在一下幾個方面：

6.1資料缺乏造成設(shè)計不足

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會出現(xiàn)體制的變革，這能在房地產(chǎn)領(lǐng)域反映出來，比如在建筑施工中會出現(xiàn)急功近利的情況。在施工中過分強(qiáng)調(diào)施工期限而忽略了施工質(zhì)量，在沒有收集周邊建筑信息的情況下進(jìn)行設(shè)計，或在設(shè)計沒有結(jié)束或者完善時提前開工。這種情況，不能更好的搜集施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件及周邊臨近建筑物的資料，就會導(dǎo)致施工工程的安全性受到威脅，同時也不能達(dá)到超限高層建筑物抗震性能的標(biāo)準(zhǔn)。

6.2設(shè)計中建筑物結(jié)構(gòu)的平面布置會抗震設(shè)計造成影響

由于超限高度建筑物在形狀上不規(guī)則，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工都有難度，平面不均衡、長度高于設(shè)計要求等情況很常見，這直接影響建筑物整體的穩(wěn)定及安全。這種情況在抗震設(shè)計中可以看到，如結(jié)構(gòu)不規(guī)則那么在進(jìn)行抗震設(shè)計及施工中無法找出平衡點，就無法顧及到薄弱環(huán)節(jié)的加固，那么就會對安全造成威脅。

6.3受力體系對建筑物設(shè)計造成影響

在超限高層建筑物設(shè)計中，不同的承載結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不同的受力體系，在設(shè)計時如考慮到這種承載結(jié)構(gòu)和受力體系的需求，那么就會讓受力體系與抗震性能產(chǎn)生沖突【4】。受力結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，那么建筑物的抗震性能就會降低，直接影響建筑物整體的穩(wěn)定與安全。

7 加強(qiáng)超限高層建筑工程抗震設(shè)計的解決方法

7.1確保超限高層建筑物設(shè)計前期工作順利完成

在建筑物設(shè)計前期的工作當(dāng)中，要針對建筑物地質(zhì)條件、周邊環(huán)境進(jìn)行了解，搜索有關(guān)數(shù)據(jù)和資料。在我們對所有影響建筑物穩(wěn)定及抗震性能的原因進(jìn)行統(tǒng)一研究后，再開展設(shè)計，就可更好的避免因資料不足導(dǎo)致設(shè)計或施工缺陷，更好確保建筑物的穩(wěn)定。

7.2重視設(shè)計方案的選擇與完善

超限高層建筑工程形狀復(fù)雜，施工難度大，在抗震設(shè)計中要綜合分析所有影響因素，不斷完善設(shè)計方案。在設(shè)計中，要進(jìn)行對比，明確抗震指數(shù)與施工方案，考慮多種情況，分類制定設(shè)計方案，從中選擇最佳方案。這種方法可以在設(shè)計中找到一些不足和隱患，更好確保安全性。

7.3完善建筑物結(jié)構(gòu)及受力體系建設(shè)

在超限高層建筑工程達(dá)到一定的外觀要求時，也應(yīng)該分析結(jié)構(gòu)和安全需求，在抗震設(shè)計中，需考慮這種受力體系，利用力學(xué)原理找到平衡點，并在此進(jìn)行抗震防線設(shè)計及完善布局，確保建筑工工程達(dá)到抗震要求，保證整體穩(wěn)定性【5】。

8小結(jié)

以上分析，加強(qiáng)超限高層建筑工程的抗震設(shè)計分析是非常關(guān)鍵的。所以，為確保建筑物的有關(guān)防震設(shè)防管理更完善，要不斷加強(qiáng)建筑物抗震設(shè)計的安全性與可靠性，務(wù)必要確保建筑物抗震設(shè)防的質(zhì)量。同時，積極探討國際上的先進(jìn)知識和技術(shù)，針對性制定出適合我國的發(fā)展方案，不斷加強(qiáng)超限高層建筑工程抗震設(shè)計的技能，為人民群眾安居樂業(yè)創(chuàng)作好的條件，并推動我國的經(jīng)濟(jì)體制健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 呂西林.某復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析及抗震性能評估[J]. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(05)

[2] 張元坤.高層建筑超限工程及超限審查――高層建筑抗震設(shè)防概念設(shè)計述評之一[J]. 南方建筑. 2013(01)

篇8

一、概述

什么是超限高層？超限高層是指超過規(guī)范要求限制的高層建筑。超限高層建筑在項目的初步設(shè)計階段進(jìn)行審查，按照我國建設(shè)部的要求，全國超限高層審查委員會組織專家從技術(shù)角度進(jìn)行多方論證，力求在抗震、消防等方面保證建筑物的質(zhì)量安全。一般對于超限高層的理解是：混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑，超過120米為超限高層；混合剪力墻結(jié)構(gòu)為100米以上；有錯層的為80米以上；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的為55米以上；而網(wǎng)架無蓋結(jié)構(gòu)為28米以上。無論建筑有多高，超限高層的存在都對工程技術(shù)質(zhì)量提出了更高的挑戰(zhàn)。建設(shè)部第111號令（《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》）明確指出，屬于超限高層建筑的工程，在結(jié)構(gòu)擴(kuò)初結(jié)束后，需進(jìn)行抗震設(shè)防專項審查。

新時期，經(jīng)過多方努力，我們對于高層建筑的抗震性研究越來越深入。尤其是現(xiàn)在非常流行也很實用的基于性能的抗震研究，取得很大的成就?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計理論是20世紀(jì)90年代初由美國學(xué)者提出，按此理論設(shè)計的結(jié)構(gòu)在未來的地震災(zāi)害下能夠維持所要求的性能水平。基于性能的抗震設(shè)計代表了未來高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的發(fā)展方向，是一種更先進(jìn)、科學(xué)、合理的設(shè)計理念。這一研究理論已引起了各國廣泛的重視。美國聯(lián)邦緊急管理廳資助的國家地震減災(zāi)項目NEHRP提出了在用結(jié)構(gòu)基于位移的抗震評估及加固方法，于1997年出版了《房屋抗震加固指南》(FEMA273/274)；

日本也在1995年開始進(jìn)行了為期3年的“建筑結(jié)構(gòu)的新設(shè)計框架開發(fā)”研究項目，并在研究報告《基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計》中總結(jié)了研究成果。日本又在2000年6月實行了新的基于性能的建筑基準(zhǔn)法(Building Standard Law)。歐洲混凝土協(xié)會(CEB) 于2003年出版了《鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)基于位移的抗震設(shè)計》報告。目前我國正在修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》也打算把基于性能的抗震設(shè)計方法納入進(jìn)去。

我國目前已批準(zhǔn)的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》在近幾年科學(xué)研究及工程實踐的基礎(chǔ)上，已吸收了性能目標(biāo)設(shè)計的內(nèi)容，由于該項技術(shù)尚處于起步階段，在地震作用的不確定性、結(jié)構(gòu)分析模型和參數(shù)的選用方面存在不少經(jīng)驗因素、模型試驗和震害資料較少等問題還有待進(jìn)一步研究，相信隨著超限高層建筑在工程中的不斷應(yīng)用，這一研究方法將會逐漸完善成熟。

二、 超限高層建筑基于性能的抗震設(shè)計的內(nèi)容、特點和方法的研究

1．基于性能的抗震設(shè)計包含的主要內(nèi)容

（1）對于地震風(fēng)險水平的確定；

（2）對結(jié)構(gòu)性能水平和目標(biāo)性能的選擇；

（3）超限高層建筑場地的確定；

（4）概念設(shè)計、初步設(shè)計、最終設(shè)計中的可行性檢查、設(shè)計方案確定及設(shè)計審核、實驗驗證等；

（5）高層建筑結(jié)構(gòu)施工中的質(zhì)量保證和使用過程中的檢測維護(hù)。

2.基于性能的抗震設(shè)計的特點

現(xiàn)行的抗震設(shè)計規(guī)范主要是以保障生命安全為基本目標(biāo)的，按照這一理念設(shè)計和建造的建筑物，在地震中雖然可以避免倒塌，但其破壞程度仍舊會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。這些破壞程度和損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)計者、建造者以及業(yè)主的最初估計。

根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震的安全目標(biāo)和結(jié)構(gòu)抗震的功能要求，我們提出了基于性能的抗震設(shè)計思想和方法?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計具有以下特點：（1）著眼于單體抗震設(shè)防的同時考慮單體工程和說相關(guān)系統(tǒng)的的抗震；（2）在不同風(fēng)險水平的地震作用下滿足不同的性能目標(biāo)，即將統(tǒng)一的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)改變?yōu)闈M足不同性能要求的更為合理的設(shè)防目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)；（3）設(shè)計人員可根據(jù)業(yè)主的要求，通過費用——效益的工程決策分析確定最優(yōu)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計方案，以滿足不同業(yè)主、不同建筑物的不同抗震要求；（4）抗震設(shè)計中更強(qiáng)調(diào)實施性能目標(biāo)的深入分析和論證，有利于建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，經(jīng)過論證(包括試驗)可以采用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中還未規(guī)定的新的結(jié)構(gòu)體系、新技術(shù)、新材料；（5）有利于針對不同設(shè)防烈度、場地條件及建筑的重要性采用不同的性能目標(biāo)和抗震措施。

這里有必要對我國的抗震知識做一介紹。

中國抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001——三水準(zhǔn)設(shè)防

中國地震風(fēng)險水平

地震作用

水平 50年超越概率 重現(xiàn)期（年）

小震 63.2% 50

中震 10% 475

大震 2~3% 2495~1642

我國抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001

小震不壞基本完好[θ] =1/550

中震可修中等破壞

大震不倒嚴(yán)重破壞[θ] =1/50

所謂小震不壞，就是高層建筑物遇到較低等級的地震時，高層建筑物處于彈性變形階段，建筑物一般不受損壞或受損很輕，不需修理可以繼續(xù)使用。中震可修是指相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時，高層建筑物結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但這種破壞經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。這一層次要求建筑物的結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Σ话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。大震不倒，是地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離，不至于建筑物倒塌從而保障了人員的安全。這一層次要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規(guī)定的彈塑性變形限值。

3.基于性能的抗震設(shè)計方法

把基于性能的抗震設(shè)計應(yīng)用于實際設(shè)計中，主要有兩種方法。第一種是：基于傳統(tǒng)的設(shè)計方法。這種方法基于的設(shè)防目標(biāo)主要是：小震不壞、中震可修、大震不倒；小震有明確的性能指標(biāo)，大震有位移指標(biāo)，其余是宏觀的性能要求；按使用功能重要性分甲、乙、丙、丁四類，其防倒塌的宏觀控制有所區(qū)別。在方法上是：按指令性、處方形式的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計；通過結(jié)構(gòu)布置的概念設(shè)計、小震彈性設(shè)計、經(jīng)驗性的內(nèi)力調(diào)整、放大和結(jié)構(gòu)以及部分結(jié)構(gòu)大震變形驗算，即認(rèn)為可實現(xiàn)預(yù)期的宏觀的設(shè)防目標(biāo)。第二種是直接基于位移進(jìn)行設(shè)計。此方法基于的設(shè)防目標(biāo)是：按使用功能類別及遭遇地震影響的程度、提出對個預(yù)期的性能目標(biāo)，包括結(jié)構(gòu)的、非結(jié)構(gòu)的、設(shè)施的各種具體性能自白哦；由業(yè)主選擇具體工程的預(yù)期目標(biāo)。這種設(shè)計方法采用結(jié)構(gòu)位移作為結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)，與傳統(tǒng)設(shè)計方法想比較，它從根本上改變了設(shè)計過程，直接以目標(biāo)位移作為設(shè)計變量，通過設(shè)計位移普得出在此位移時的結(jié)構(gòu)有效周期，從而得出結(jié)構(gòu)的有效剛度，求出結(jié)構(gòu)此時的基底剪力，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，具體配筋設(shè)計。

第一種方法基于傳統(tǒng)的抗震設(shè)計，目前廣泛應(yīng)用，設(shè)計人員已經(jīng)熟悉。對適用高度和規(guī)則性等有明確的限制，有局限性，有時不能適應(yīng)新技術(shù)，新資料，新結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展。

第二種方法即基于性能抗震設(shè)計，目前較少采用，設(shè)計人員不易掌握，所承擔(dān)的風(fēng)險較大。為實現(xiàn)高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了可行的方法，有利于技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新。技術(shù)上還有些問題有待研究改進(jìn)

基于性能的抗震設(shè)計與現(xiàn)有常規(guī)方法相比，其優(yōu)點是使三水準(zhǔn)設(shè)防要求有具體量化的性能目標(biāo)、水準(zhǔn)，設(shè)計中更強(qiáng)調(diào)實施性能水準(zhǔn)的判別準(zhǔn)則、性能目標(biāo)的選用和深入仔細(xì)的分析、論證。超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計將是今后較長時期高層結(jié)構(gòu)抗震的研究和發(fā)展方向。雖然基于性能的抗震設(shè)計仍存在一些有待研究和解決的問題，尤其是地震作用大小的不確定性以及計算模型和參數(shù)的準(zhǔn)確性等問題，但可以肯定的是，隨著技術(shù)的進(jìn)步和研究的深入，高層建筑的抗震性會越來越好，超限高層建筑也越來越安全。

【參考文獻(xiàn)】

1.建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB50011-2001）.北京：中國建筑工業(yè)出版社

篇9

1、工程概況

本項目位于廣州市中山一路，建筑用地面積4930m2，總建筑面積為16687m2，地上11層，地下2層，建筑總高度為42.00米。本工程為框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計基準(zhǔn)期50年，抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)防烈度7度，設(shè)計基本地震加速度0.10g，地震分組為第一組，Ⅱ類場地，特征周期0.35s。結(jié)構(gòu)整體模型見圖1。

2、超限情況

2.1 如圖2所示，建筑首層與二層之間存在局部的夾層，形成大部分跨層墻柱，使首層嵌固端側(cè)向剛度比不滿足規(guī)范[1]要求。

2.2 如圖3所示，建筑二層位置存在局部的大梁轉(zhuǎn)換，致使豎向構(gòu)件不連續(xù)。

圖2 夾層（建筑首層與二層之間）圖3 大梁轉(zhuǎn)換（建筑二層）

2.3 如圖4所示，建筑四層左邊大開洞，開洞面積大于30%，造成樓板不連續(xù)[1]。

圖4 大開洞（建筑四層）圖5 尺寸突變及錯層（建筑六層）

2.4 如圖5所示，建筑六層位置左邊豎向構(gòu)件收進(jìn)尺寸大于25%，造成尺寸突變[1]；右邊整體錯層1.5m，超過普通梁高。

2.5 如圖6所示，建筑九~十一層位置由于豎向收進(jìn)后造成上部長寬比較大，呈現(xiàn)狹長條狀，容易形成鞭梢作用，很難控制其位移比[1]。

2.6 從平面圖可以看出，建筑平面呈雙矩形角部重疊形[1]，同時使重疊位置形成了細(xì)腰部位[2]

根據(jù)《廣東省超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查實施細(xì)則》（粵建市函[2011]580號）要求，本工程超限情況如表1。

本工程高度未超過規(guī)定限值，結(jié)構(gòu)類型符合現(xiàn)行規(guī)范的適用范圍，不屬于復(fù)雜高層建筑，但存在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)、尺寸突變及豎向構(gòu)件不連續(xù)等4項不規(guī)則，屬于超限高層建筑。

3、超限設(shè)計要求

根據(jù)規(guī)范[3]要求，建筑結(jié)構(gòu)以“三個水準(zhǔn)”為抗震設(shè)防目標(biāo)，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。本工程總體按性能目標(biāo)C要求設(shè)計，即在多遇地震（小震）下滿足第1抗震性能水準(zhǔn)的要求，在設(shè)防地震（中震）下滿足第3抗震性能水準(zhǔn)的要求，在罕遇地震（大震）下滿足第4抗震性能水準(zhǔn)的要求。不同抗震性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計要求見下表2。

4、超限設(shè)計分析

本工程采用兩個不同力學(xué)模型的空間分析程序進(jìn)行計算對比分析，選用SATWE軟件（簡化墻元模型，2010版）和GSSAP軟件（細(xì)分墻元模型，15.0版）。

4.1針對結(jié)構(gòu)存在局部跨度16.8m轉(zhuǎn)換梁柱情況，采用振型分解反應(yīng)譜方法計算豎向地震作用效應(yīng)。結(jié)果表明在豎向地震作用下，轉(zhuǎn)換柱軸壓比及梁柱配筋均滿足要求。

4.2為了提高框架作為第二道防線的抗震承載力及性能，框架抗震等級提高一級，軸壓比限值也相應(yīng)提高。

4.3采用彈性時程分析法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計算，根據(jù)要求選擇圖7三條地震波，結(jié)果三組加速度時程的各樓層剪力和層間位移角的結(jié)果小于或接近于規(guī)范反應(yīng)譜結(jié)果，反應(yīng)譜結(jié)果在

TH1TG035（天然波） TH2TG035（天然波）RH2TG035（人工波）

彈性階段對結(jié)構(gòu)起控制作用。只有Y向存在12層（即建筑9層）以上樓層的剪力比振型分解法稍大的情況，如圖8所示。對這些樓層施工圖設(shè)計時，將振型分解法的地震作用適當(dāng)放大，使其能基本包絡(luò)時程分析的結(jié)果。

4.4對除普通樓板、次梁以外所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力進(jìn)行中震設(shè)計，根據(jù)其抗震性能目標(biāo)，結(jié)合《高規(guī)》相關(guān)公式，進(jìn)行性能計算分析。本工程關(guān)鍵構(gòu)件的受剪承載力按中震彈性的計算方法計算，即不考慮地震組合內(nèi)力調(diào)整系數(shù)，但考慮荷載作用分項系數(shù)，考慮材料分項系數(shù)和抗震承載力調(diào)整系數(shù)。關(guān)鍵構(gòu)件正截面承載力以及

其他構(gòu)件的承載力驗算按中震不屈服的計算方法計算，即計算中不考慮地震組合內(nèi)力調(diào)整，荷載作用分項系數(shù)、材料分項系數(shù)和抗震承載力調(diào)整系數(shù)均取為1.0[4]。

4.5本工程存在凹凸不規(guī)則，細(xì)腰平面及樓板不連續(xù)等不規(guī)則情況，為了滿足抗震性能目標(biāo)的要求，并確保在地震作用下樓板能可靠地傳遞水平力，采用GSSAP進(jìn)行了中震和小震作用下的彈性樓板應(yīng)力分析。結(jié)果顯示，除了剪力墻筒與板交接的地方以及樓板拐角處出現(xiàn)應(yīng)力集中外，各工況下板正應(yīng)力與剪切應(yīng)力均滿足要求。

4.6按規(guī)范要求的“大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)，采用PUSH&EPDA程序?qū)ㄖ镌诤庇龅卣鹱饔孟逻M(jìn)行靜力彈塑性推覆分析。X、Y方向推覆，關(guān)鍵構(gòu)件均未出現(xiàn)屈服，只有底部在推覆方向受拉一側(cè)的個別剪力墻出現(xiàn)損壞的情況，經(jīng)查看可知均為面外拉彎損壞，受剪承載力滿足規(guī)范要求。

5、超限優(yōu)化措施

5.1通過提高關(guān)鍵部位及底部剪力墻墻肢的延性，使抗側(cè)剛度和結(jié)構(gòu)延性更好地匹配，達(dá)到有效地協(xié)同抗震。首先，通過提高約束邊緣構(gòu)件的配箍率、豎向分布筋配筋率等措施提高第一道防線的承載能力，其次，框架部分的抗震等級和軸壓比限值按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定取用，以提高第二道防線的承載能力[5~7]。

5.2根據(jù)計算結(jié)果對樓板邊緣、轉(zhuǎn)角等應(yīng)力集中的地方進(jìn)行加強(qiáng)，特別是平面細(xì)腰部位樓板加厚為150mm，配置45度斜向鋼筋，并適當(dāng)加強(qiáng)邊梁配筋。

5.3針對本工程尺寸突變等豎向不規(guī)則的情況，適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)的振型數(shù)，以考慮高階振型的影響，并適當(dāng)加大收進(jìn)處上下層的豎向構(gòu)件和水平構(gòu)件的最小配筋率，相關(guān)豎向構(gòu)件箍筋全長加密。

5.4扭轉(zhuǎn)不規(guī)則使主體結(jié)構(gòu)薄弱部位通常出現(xiàn)在整體結(jié)構(gòu)邊緣區(qū)域，設(shè)計時采取減小邊緣結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件軸壓比、剪壓比及提高配箍率、配筋率等措施，提高結(jié)構(gòu)延性，避免脆性破壞[8]。特殊情況下，還可以增設(shè)芯柱，以提高柱子的延性。

5.5轉(zhuǎn)換構(gòu)件范圍內(nèi)樓板厚度取180mm，通過考慮豎向地震和全樓彈性的模型對轉(zhuǎn)換柱與轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行分析，同時確保中震下其滿足抗彎不屈服，抗剪彈性，大震下處于不屈服狀態(tài)。

5.6跨層柱考慮二階效應(yīng)的影響，確保中震下抗彎不屈服，抗剪彈性。

5.7采用中震和小震作用下彈性樓板應(yīng)力分析，以考慮跨層及錯層墻柱的實際受力情況。

6、結(jié)語

本工程采用兩個空間結(jié)構(gòu)分析程序SATWE和GSSAP進(jìn)行計算，對關(guān)鍵構(gòu)件采用兩個計算程序的包絡(luò)值進(jìn)行設(shè)計。按規(guī)范要求，選用兩組天然地震波和一組場地人工波，對結(jié)構(gòu)作彈性時程分析，并將結(jié)果與反應(yīng)譜分析結(jié)果相比較。對關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行中震驗算，了解其抗震性能，并采取相應(yīng)加強(qiáng)措施。對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震下的PUSHOVER分析，以確定結(jié)構(gòu)能否滿足第二階段抗震設(shè)防水準(zhǔn)要求，并對薄弱構(gòu)件制定相應(yīng)的加強(qiáng)措施。從多方面多途徑進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計，并采取相應(yīng)的優(yōu)化措施，最終分析表明結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和抗震性能均能達(dá)到設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)和規(guī)范要求。該工程已通過結(jié)構(gòu)超限審查，并完成了初步設(shè)計及施工圖設(shè)計。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ 3-2010）[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

[2] 甘丹, 張敬書等. 細(xì)腰復(fù)雜截面高層建筑抗震性能分析[J]. 西北地震學(xué)報, 2008（4）

[3] 建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB 50011-2010）[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

[4] 呂西林. 超限高層建筑工程抗震設(shè)計指南[M]. 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社, 2009

[5] 趙耀普, 衛(wèi)文. 招商酒店抗震設(shè)計[J]. 建筑科學(xué), 2011

[6] 呂西林, 李學(xué)平. 超限高層建筑工程抗震設(shè)計中的若干問題[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報, 2002（4）

篇10

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的建筑業(yè)得到迅猛發(fā)展，超高層、超高層建筑越來越多，建筑結(jié)構(gòu)造型和功能也越來越美觀與先進(jìn)，許多建筑采用底部大裙房、上部多座塔樓的建筑形式。然而這些復(fù)雜的建筑形式的出現(xiàn)也會帶來一些問題，其中最重要的就是其結(jié)構(gòu)造型給抗震分析以及抗震設(shè)計帶來諸多新的問題。國外對鋼筋混凝土超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計有了較為成熟的研究，也有許多建筑案例（如圖1）。國內(nèi)雖然經(jīng)過數(shù)十年的研究分析，也已經(jīng)出現(xiàn)包括分析軟件TBSA和TAT等在內(nèi)的超高層建筑設(shè)計分析軟件，這些軟件能夠幫助建筑設(shè)計師或工作人員對建筑的抗震性能進(jìn)行一定的研究，但設(shè)計中還經(jīng)常會遇到許多程序、規(guī)范不能解決的問題，存在一定的局限性。這就需要結(jié)構(gòu)工程師依據(jù)概念設(shè)計把復(fù)雜的問題通過科學(xué)分析簡化。以適應(yīng)社會發(fā)展的需要，同時也為結(jié)構(gòu)工程師提供更多關(guān)于抗震設(shè)計的有參考價值的設(shè)計依據(jù)。

1超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點

1.1平面規(guī)則性超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計特點

平面規(guī)則性超高層建筑具有以下的特征：樓板的形狀不規(guī)則且凹凸不平，樓板之間沒有較強(qiáng)的聯(lián)系、樓板的局部之間斷斷續(xù)續(xù)，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯等。針對上述特點，這類的建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計需要注意以下幾點：（1）如果樓板的形狀凹凸不規(guī)則或樓板局部斷斷續(xù)續(xù)，則可以采用彈性樓蓋模型，使其符合樓板平面內(nèi)的實際剛度變化，或者按照分塊剛性樓板與局部彈性板的原則進(jìn)行計算，當(dāng)然，扭轉(zhuǎn)藕聯(lián)效應(yīng)也需要考慮進(jìn)去。（2）對于樓板中應(yīng)力集中部位以及連接較弱的樓板，可以適當(dāng)加大樓板的厚度，具體的方法有雙層雙向配筋、配置45°斜向鋼筋、配置集中配筋的邊梁。（3）如果樓板之間沒有較強(qiáng)的聯(lián)系或者平面過于不規(guī)則，或建筑物過長，則可以通過調(diào)整變形縫來把其結(jié)構(gòu)切成若干個子結(jié)構(gòu)。如果一些超限高層的建筑物有明顯的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，則應(yīng)該盡量保證抗側(cè)力構(gòu)件在平面布置中的對稱性，同時應(yīng)該盡量加大豎向構(gòu)件的抗側(cè)剛度和強(qiáng)度。

1.2豎向規(guī)則性超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計特點

豎向規(guī)則性超高層建筑具有以下的特征：在立體上建筑呈現(xiàn)收進(jìn)的狀態(tài)，其主要存在形式為連體建筑，建筑內(nèi)部轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，大底盤多搭樓等，針對上述特點，這類的建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計需要注意以下幾點：（1）當(dāng)超高層建筑的立面收進(jìn)超過一定限度時，應(yīng)該保證結(jié)構(gòu)的層受剪承載力大于相鄰上一樓層的80%，并且合理控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。同時應(yīng)該加強(qiáng)收進(jìn)部位、豎向構(gòu)件以及建筑內(nèi)部的樓板。一旦立面收進(jìn)產(chǎn)生偏差，建筑底部的結(jié)構(gòu)就會因為扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生較大內(nèi)力，這就要求建筑底部結(jié)構(gòu)的周邊構(gòu)件的配筋強(qiáng)度足夠大。通常情況下，建筑設(shè)計師會采用臺階形多次內(nèi)收的立面來改善這一困難。（2）對于連體建筑來說，其周邊以及連接部位應(yīng)該按照彈性板來計算，連接體與主體宜采用弱連接，并盡可能減少其重量，同時，鋼結(jié)構(gòu)可以優(yōu)先考慮。連接體及與主體相鄰的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震等級應(yīng)盡量提高其等級。（3）對于帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的超高層建筑，應(yīng)該盡量保持其上下主體的豎向結(jié)構(gòu)連續(xù)貫通，并對其下部主體結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行加強(qiáng)，而對其上部主體結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行弱化，通過相應(yīng)的措施來對轉(zhuǎn)換層上下的等效剛度比進(jìn)行合理的控制，同時，為了提高框支層的抗震能力與延展性，應(yīng)該將框支柱承擔(dān)地震剪力的比例進(jìn)行增大。而為了減少轉(zhuǎn)換層上下的等效剛度比，可以將上部各層剛度適當(dāng)減小。一般來說，高振型影響與轉(zhuǎn)換層的高度呈正比關(guān)系，即轉(zhuǎn)換層越高，高振型影響越大，轉(zhuǎn)換層上下層間位移角及內(nèi)力突變也越明顯，因此，需要合理控制轉(zhuǎn)換層的高度。（4）在設(shè)計大底盤多塔樓的時候，應(yīng)該盡量提高其底盤的承載力，其目的是防止結(jié)構(gòu)在底部首先屈服。對于連接各塔樓的裙房屋面來說，要適當(dāng)加大其剛度，其目的是使底部的裙房與上部的塔樓共同振動。然而，當(dāng)?shù)撞考訌?qiáng)時，薄弱層會發(fā)生上移，從而增大上部結(jié)構(gòu)的位移，因此底盤承載力的的提高需要掌握好其度。在設(shè)計塔樓的薄弱部位的時候，應(yīng)該全高加密該層柱箍筋，并增大箍筋的直徑與剪力墻的水平鋼筋。

2超高層混凝土建筑抗震影響因素

2．1建筑扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

在對超高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計過程中，為保證混凝土整移一致，同時得到最小和最大的位移結(jié)構(gòu)剛度，應(yīng)該對建筑物垂直向力及橫向力進(jìn)行防護(hù)，提高扭轉(zhuǎn)力作用。因為地震的發(fā)生具有突發(fā)性和隨機(jī)性，所以對地震發(fā)生的時間、強(qiáng)度難以預(yù)測準(zhǔn)確，因此在分析建筑整體的抗震性能同時，要及時檢查出建筑物內(nèi)部的抗震隱患，科學(xué)分析，及時糾正，保證超高層混凝土建筑的抗震性能。

2．2建筑物建設(shè)位置

合理選定超高層混凝土建筑的建設(shè)位置是極其重要的，因為我國地處地震頻發(fā)地帶，所以在選址之前，要合理科學(xué)對建筑項目所在地的地質(zhì)情況進(jìn)行徹底的綜合性分析，減少超高層混凝土建筑遭受地震的危害的幾率，同時良好的建筑土質(zhì)也能提高超高層混凝土建筑具有較強(qiáng)的抗震性能。所以為避免建筑位置為松軟土質(zhì)，也應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離電廠、變電所等工廠。

2.3抗震加固環(huán)節(jié)

超高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中，對建筑物進(jìn)行抗震加固是非常有必要的，因為這樣的設(shè)計可以滿足建筑延伸性及剛度的要求。在實際的建筑施工過程中，由于超高層建筑物的鋼筋混凝土重量大，所以底部柱軸力應(yīng)該與建筑的高度呈正比關(guān)系，只有這樣建筑主要構(gòu)件才能有很好延伸性，在遇到強(qiáng)震時可以減少剪切性對墻體的破壞，這體現(xiàn)了對超高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震加固設(shè)計的重要性。在實際設(shè)計過程中，建筑設(shè)計師會以強(qiáng)柱弱梁限值為依據(jù)，綜合考慮框架柱的強(qiáng)剪弱彎和剪壓比，才能使設(shè)計的柱子頂端的抗彎能力達(dá)到合格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，螺旋復(fù)合箍筋的使用可以提高柱子的抗沖剪能力和短柱抗震性能，在地震強(qiáng)度不是很強(qiáng)時，保證短柱不對地震剪切力破壞。因為建筑的短柱具備的抗剪性能力低于抗彎能力，所以設(shè)計過程中要保障短柱承受抗彎的屈服強(qiáng)度。

3隔振、減振在超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的應(yīng)用

隔振、減振是在超高層建筑工程上防止振動危害的主要手段。其中減振可分為主動減振和被動減振。在實際的生產(chǎn)生活中，相關(guān)設(shè)計工作人員會根據(jù)隔振、減振的原理，采用以下幾種辦法實現(xiàn)超高層建筑結(jié)構(gòu)的有效抗震。

3.1粘彈性阻尼結(jié)構(gòu)

通過大量試驗和數(shù)據(jù)分析表明，粘彈性阻尼結(jié)構(gòu)可以有效的將超高層建筑的地震反應(yīng)減小40～80％，這在很大程度上可以保證建筑主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)震中的安全性，是高層結(jié)構(gòu)的舒適度控制在科學(xué)合理的范圍之內(nèi)。粘彈性阻尼結(jié)構(gòu)見圖2。

3.2吸能減震

吸震減震是隔振減振在超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的又一方法，這種方法的最大特點是，使建筑結(jié)構(gòu)的震動在合理的范圍內(nèi)，發(fā)生一定的位移，從物理學(xué)角度來講，就是使建筑結(jié)構(gòu)的振動能量在原結(jié)構(gòu)與子結(jié)構(gòu)之間重新分配，以此達(dá)到減小結(jié)構(gòu)震動的效果。當(dāng)前，有許多吸震減震的裝置運用于超高層建筑的抗震設(shè)計中：調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，調(diào)液（柱）阻尼器、懸吊質(zhì)量擺阻尼器記憶質(zhì)量放大器等。

3.3金屬阻尼器

金屬阻尼器能夠起到抗震效果，主要是通過在框架中加屈曲約束支撐，在合理的荷載力下，對建筑物實現(xiàn)支撐的作用，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，金屬支撐能以自身的塑性變形來消耗地震的能量，從而對超高層建筑主體結(jié)構(gòu)起到良好的作用。

4總結(jié)

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，人們的居住水平不斷提高，超高層建筑越來越多，而在對超高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，其抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計就顯得尤為重要。要以科學(xué)合理的方式增強(qiáng)建筑的抗震能力，切實保障公民的生命與財產(chǎn)安全。本文從我國目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計存在的問題與現(xiàn)狀入手，簡要概述超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點，并重點對隔振、減振在超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望對鋼筋混凝土超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計研究有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

[1]劉虎，李炳炎.超高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計淺談[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2015，5（12）.

[2]代新博，袁芳.超高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震延性設(shè)計[J].建材發(fā)展導(dǎo)向：上，2016，14（11）：184~185.

[3]魏國.超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要點探究[J].工業(yè)，2017（2）：00137.

篇11

超高層建筑的發(fā)展體現(xiàn)了發(fā)達(dá)國家的建筑科技水平、材料工業(yè)水平和綜合技術(shù)水平，也是建設(shè)部門財力雄厚的象征。

一、我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展

我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑自改革開放以來已有20年的歷史，并在設(shè)計和施工中積累了不少經(jīng)驗，已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 99-98。

1、鋼材的國產(chǎn)化

國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》( YB4104-2000)，比目前仍在實施的《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T 1591-94) 又前進(jìn)了一步，其性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。

2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計國產(chǎn)化

截止2003年3月，我國已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)有60 余幢，按其結(jié)構(gòu)類型劃分，鋼框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合計6011%；鋼框架-支撐體系占1813%；巨型框架占813%；純鋼框架占617%，筒體和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)各占313%。統(tǒng)計表明，目前我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)以混合結(jié)構(gòu)為主。

鑒于我國對混合結(jié)構(gòu)尚未進(jìn)行系統(tǒng)的研究，所以《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)暫不列入這種結(jié)構(gòu)類型是合理的。

國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)等有關(guān)高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定，在一般情況下，應(yīng)遵守規(guī)范的規(guī)定，否則應(yīng)進(jìn)行專項論證或試驗研究。建設(shè)部第111號令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點》，對加強(qiáng)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量控制意義重大，具有可操作性。

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計分兩個階段，即設(shè)計圖階段和施工詳圖階段?，F(xiàn)在有的設(shè)計院完全采取國外設(shè)計模式，無構(gòu)件圖、節(jié)點圖和鋼材表等，對工程招投標(biāo)和施工詳圖設(shè)計帶來不便。因此，建議有關(guān)部門對此做出具體規(guī)定。關(guān)于節(jié)點設(shè)計問題，國內(nèi)應(yīng)多做一些理論和試驗研究工作，比如柱梁剛性節(jié)點塑性鉸外移和防止焊接節(jié)點的層狀撕裂等。由于鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比較低，在研發(fā)各種耗能支撐和節(jié)點的減震消能體系方面，國際上研究和應(yīng)用較多，國內(nèi)應(yīng)加快進(jìn)行此方面的研究。

二、高層及超高層結(jié)構(gòu)體系

對于高層及超高層建筑的劃分，建筑設(shè)計規(guī)范、建筑抗震設(shè)計規(guī)范、建筑防火設(shè)計規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定，一般認(rèn)為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過60m為超高層建筑。

對于結(jié)構(gòu)設(shè)計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的設(shè)計原則，選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，一般分為六大類：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框—筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。

三、鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝

1、鋼柱的安裝

鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構(gòu)件，在加工制造中必須滿足現(xiàn)行規(guī)范的驗收標(biāo)準(zhǔn)。

100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節(jié)構(gòu)件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應(yīng)考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設(shè)計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時也不允許互換，要求對每節(jié)鋼柱應(yīng)編號予以區(qū)別，正確安裝就位。

矩形或方形鋼柱內(nèi)的加勁板的焊接應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范要求采用熔嘴電渣焊，不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。

鋼柱標(biāo)高的控制一般有二種方式：

(1)按相對標(biāo)高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達(dá)到各節(jié)柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一般在12層以下，層高控制不十分嚴(yán)格的建筑物。

(2)按設(shè)計標(biāo)高制作安裝。一般在12層以上，精度要求較高的層高，應(yīng)按土建的標(biāo)高安裝第一節(jié)鋼柱底面標(biāo)高，每節(jié)鋼柱的累加尺寸總和應(yīng)符合設(shè)計要求的總尺寸。每一節(jié)柱子的接頭產(chǎn)生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應(yīng)加到每節(jié)鋼柱加工長度中去。

2、框架梁的制作與安裝

高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內(nèi)設(shè)置橫向加勁肋。

框架梁應(yīng)按設(shè)計編號正確就位。

為保證框架梁與鋼柱連接處的節(jié)點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設(shè)置懸臂梁(短牛腿)，懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫?？蚣芰号c鋼柱的懸臂梁（短牛腿）連接，上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫，腹板采用高強(qiáng)螺栓連接。

由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼結(jié)構(gòu)的精度要求，當(dāng)框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時，腹板的連接板可開橢圓孔，橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0（d0為螺栓孔徑），并應(yīng)保證孔邊距的要求。

框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設(shè)計長度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經(jīng)驗公式計算再按實際加工之后校核，確定其翻樣下料的精確長度。

篇12

在項目建設(shè)過程中，建筑設(shè)計是抗震設(shè)計的基礎(chǔ)和前提，設(shè)計方案是否能夠抵抗地震的侵襲，是否能夠滿足人們的需要，是施工單位要重點解決的問題。但是，從技術(shù)層面來看，我國建筑行業(yè)現(xiàn)有的抗震技術(shù)很難滿足實際需求，僅僅依靠構(gòu)架的合理裝設(shè)，很難達(dá)到抗震的最佳效果，仍然很難避免地震帶來的傷害，因此，我們對建筑設(shè)計和抗震設(shè)計之間的關(guān)系進(jìn)行分析研究，具有非常重要的實際意義，是研發(fā)出抗震技術(shù)的開端。這篇文章將簡要敘述建筑設(shè)計和抗震設(shè)計之間的關(guān)系，并將幾個關(guān)鍵問題拿出來分析，來提高我國建筑行業(yè)的整體抗震水平。

2.建筑抗震設(shè)計的方法與目的

2.1建筑抗震設(shè)計的內(nèi)容

建筑抗震設(shè)計主要包含概念設(shè)計、計算設(shè)計與構(gòu)造設(shè)計三個方面。針對地震區(qū)的建筑工程，在考慮非地震設(shè)計的準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，還需要考慮特定的地震設(shè)計準(zhǔn)則，由于對于場地的選擇、建筑的造型與結(jié)構(gòu)的體系需要進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)定。

2.2建筑抗震設(shè)計的目的

抗震設(shè)計的目的是進(jìn)行建筑設(shè)計首先需要進(jìn)行考慮的問題。通常情況下，相關(guān)規(guī)范有如下要求：

①地震發(fā)生后，經(jīng)過一般修理或者不進(jìn)行修理建筑物仍然可以繼續(xù)使用;

②地震發(fā)生后，建筑物并不要求完整無損可以具備一定程度的損壞;

③建筑物的損壞程度不會危機(jī)人與生產(chǎn)設(shè)備的安全，不需要進(jìn)行修理，即使需要修理，規(guī)模也不能很大。

3. 建筑設(shè)計在抗震設(shè)計中的主要設(shè)計問題

3. 1 體型設(shè)計

建筑體型設(shè)計主要涉及到建筑平面形狀與主體空間形狀兩個方面的設(shè)計。建筑的平面形狀較為復(fù)雜，若平面上的凹進(jìn)、外凸、伸懸及不對稱的側(cè)翼布置等情況在地震中最容易出現(xiàn)破壞。而平面形狀簡單的建筑在地震中的破壞程度較輕。因此在建筑體型設(shè)計時，應(yīng)盡量保證簡潔、規(guī)則的平面與空間形狀，如矩形、圓形、方形、扇形的體型。盡可能減少內(nèi)凹或外凸體型，也需盡量減少不對稱的側(cè)翼及過長的伸翼。在建筑體型設(shè)計中應(yīng)使結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度均勻分布，以防出現(xiàn)因體型不對稱引起的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。

3. 2 平面布置設(shè)計

作為建筑設(shè)計中的重要組成部分，建筑平面布置能直接反映出建筑的使用功能。而且，建筑平面布置與建筑的抗震性能之間的關(guān)系密切。在建筑平面設(shè)計過程中，必須要保證建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度的分布均勻，以防建筑出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。建筑墻體的布置必須要均勻?qū)ΨQ，且抗震墻的布置也要與結(jié)構(gòu)抗震要求之間相一致。對于剛度較大的樓層，電梯井的布置應(yīng)居中、簡要，以防產(chǎn)生偏心扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)。建筑平面布置要為建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件的布置提供基礎(chǔ)，使建筑的使用功能和抗震性能要求能融合一體，從而充分發(fā)揮建筑抗震設(shè)計中建筑設(shè)計的基礎(chǔ)作用。

3. 3 豎向布置設(shè)計

建筑設(shè)計中的豎向布置設(shè)計能直接反映出建筑高度結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及剛度分布。由于建筑使用功能的要求并不完全相同，若較低的樓層主要是商場、購物中心，在建筑設(shè)計上要求大柱距、大空間; 而較高的樓層主要是寫字樓、公寓樓等，其低層設(shè)柱、墻均比較少。由于建筑使用功能各異，使建筑物沿高度分布的質(zhì)量與剛度均出現(xiàn)一定程度的不協(xié)調(diào)、不均勻狀態(tài)，主要的問題為沿上下相鄰樓層的質(zhì)量與剛度之間的分布不均，容易產(chǎn)生突發(fā)變形。在質(zhì)量與剛度最差的樓層容易產(chǎn)生變形量較大或抗震承載力不足的薄弱層，從而影響建筑的抗震性能。在建筑設(shè)計中，由于建筑的使用功能不同，容易出現(xiàn)上下相鄰樓層的墻體不對齊、柱子、齊墻體不連續(xù)、上層墻多有柱、下層墻少無柱等請情況，從而導(dǎo)致地震力的傳遞受阻，使剪力墻設(shè)置無法直通到底層，再加上剪力墻布置不對稱，都會導(dǎo)致建筑物的抗震作用產(chǎn)生不均勻、不對稱的情況，容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在建筑豎向布置設(shè)計中，應(yīng)盡量使剪力墻均勻分布，以使其能沿豎向直通到底部，且具有連續(xù)性與到底性，以防地震時產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

3. 4 建筑設(shè)計的限值控制

根據(jù)我國近年來地震災(zāi)害經(jīng)驗，現(xiàn)行的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》對建筑設(shè)計中一些必須考慮抗震要求的限值控制提出了明確的規(guī)定。因此在建筑設(shè)計過程中必須要遵守以下兩點： （ 1） 建筑的層數(shù)及總高度; （ 2） 對建筑抗震的橫墻問題及局部墻體尺寸的限值控制問題。

3. 5 建筑屋頂?shù)目拐鹪O(shè)計

屋頂設(shè)計是建筑設(shè)計中的一項重要設(shè)計內(nèi)容，尤其是在現(xiàn)代高層與超高層建筑設(shè)計中，屋頂設(shè)計問題更為重要。根據(jù)近年來高層建筑抗震設(shè)計的審查結(jié)果可以看出，在建筑屋頂設(shè)計中主要存在過高或過重兩個問題。當(dāng)建筑屋頂設(shè)計過高或過重時，不僅會使建筑的變形量較大，還會使地震作用加大，都會影響建筑屋頂及其下建筑物的抗震性能。當(dāng)屋頂建筑與下部建筑的重心不處于同一條線時，尤其是當(dāng)屋頂建筑的抗側(cè)力墻和下部建筑的抗側(cè)力墻體不連續(xù)時，就容易產(chǎn)生地震的扭轉(zhuǎn)作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在屋頂建筑設(shè)計過程中，應(yīng)盡可能降低其高度，并采用一些高強(qiáng)輕質(zhì)材料，通過保證建筑結(jié)構(gòu)剛度的均勻分布，使屋頂與下部建筑的重心點相一致，從而減少屋頂建筑的變形量及地震作用，提高建筑的整體抗震性能。在高層或超高層的建筑設(shè)計過程中，建筑的頂部抗震設(shè)計是十分關(guān)鍵的。當(dāng)前高層或超高層建筑的屋頂普遍存在過高和過重的問題。屋頂過高或過重會導(dǎo)致建筑變形加重，進(jìn)而強(qiáng)化了地震的破壞作用。對于屋頂建筑以及下層建筑物的安全性能有著極大的負(fù)面影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒有位于同一條直線上，那么建筑屋頂?shù)目箓?cè)力墻也會與下層建筑的抗側(cè)力墻出現(xiàn)分離，當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)時則會加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設(shè)計中應(yīng)該使用新型高強(qiáng)度輕質(zhì)的建筑材料，盡可能保證屋頂?shù)闹匦呐c下層建筑的重心位于通一條直線。當(dāng)建筑屋頂?shù)妮^高時要保證其抗震定性，緩解地震帶來的變形作用。

3.6 建筑的整體布局設(shè)計

建筑的整體布局設(shè)計，主要是指建筑的平面和立體空間上的設(shè)計。在建筑的整體布局中，要使建筑平面和建筑空間在形狀上，既規(guī)則又簡潔。建筑的平面形狀可以是圓形、矩形、方形等，這樣的形狀能夠提高建筑抗震的水平。在建筑的整體布局設(shè)計中，要避免凹凸行的設(shè)計，這樣的設(shè)計對建筑抗震起到了一定的制約作用。嚴(yán)重是還會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。要設(shè)計出具有立體美和具有藝術(shù)性的建筑，就一定要將建筑藝術(shù)和建筑所具備的功能，與建筑抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)結(jié)合到一起。例如：南昌綠地紫峰大廈，該建筑的高位268m，其框架是核心筒結(jié)構(gòu)，對該建筑的抗震設(shè)計，在建筑三分之二出，東西里面內(nèi)凹，其內(nèi)凹部分的荷載通過結(jié)構(gòu)柱支撐在41層與43層之間的跨懸臂轉(zhuǎn)換墻上。其整體結(jié)構(gòu)設(shè)計融入了新年功能化設(shè)計的思想，并對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行小震下的反譜計算，以及中震彈性復(fù)核。

4.結(jié)束語

地震是常見的自然災(zāi)害，地震所導(dǎo)致的災(zāi)害非常嚴(yán)重，只有提高建筑物的抗震設(shè)計才能提高建筑物的抗震能力。本文從建筑設(shè)計的角度分析，使用理論與案例相結(jié)合的方法進(jìn)行了建筑設(shè)計與抗震設(shè)計的討論分析。在給出建筑抗震設(shè)計影響因素的前提下，結(jié)合實際的案例，即該市某大學(xué)高層建筑物，進(jìn)行了建筑設(shè)計與抗震分析，并提出了相應(yīng)的抗震設(shè)計改進(jìn)方案。

參考文獻(xiàn)

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1. 工程概況

春城時光花園9-2#地塊位于昆明市官渡區(qū)金源路北側(cè)。用地面積為55143.17，總建筑面積322441.89。地上建筑為8棟住宅塔樓（含二層商鋪裙樓）和一座18班幼兒園，地下設(shè)兩層地下室以滿足機(jī)動車及非機(jī)動車停車需求。

現(xiàn)以第5座為例介紹超限設(shè)計情況。5座地上40層，±0.000以上高度為116.15m，嵌固端位于地下室頂板（標(biāo)高為-2.450m，局部標(biāo)高為-3.050），嵌固端以上結(jié)構(gòu)計算高度為118.60m。兩向高寬比分別為3.32、4.55。地下室頂板至3層功能為商鋪，4層以上層高2.9m，功能為住宅。地下室為停車庫。

圖1建筑效果圖

2. 結(jié)構(gòu)主受力體系

5座為超高層住宅，采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)高度為118.60m，為提供足夠的剛度，采用剪力墻作為主要的抗側(cè)力體系。設(shè)置較大尺度的聯(lián)肢剪力墻以提供有效的抗側(cè)剛度，同時為保證合理的抗扭剛度，沿建筑周邊布置墻肢。結(jié)構(gòu)平面剛度勻稱，結(jié)構(gòu)核心筒置于平面中心，各種抗側(cè)力構(gòu)件均可對稱布置，結(jié)構(gòu)傳力清晰明確。

3. 結(jié)構(gòu)超限的抗震加強(qiáng)措施

（1）計算分析措施

1) 分別采用SATWE和 ETABS 2個不同力學(xué)模型的空間結(jié)構(gòu)分析程序計算，對2種程序計算的結(jié)果加以判斷后用于構(gòu)件設(shè)計。

2）選取2組場地人工地震波和5組實際地震記錄波對結(jié)構(gòu)作小震作用下的彈性時程分析，取其平均值與CQC法兩者間的大者用于構(gòu)件設(shè)計。

圖2標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖

3）采用抗震性能設(shè)計，通過對結(jié)構(gòu)進(jìn)行小震、中震和大震作用下的計算分析，保證結(jié)構(gòu)能達(dá)到預(yù)定性能的抗震性能目標(biāo)。

4）中震分析采用等效塑性方法用SATWE程序進(jìn)行近似模擬，可適當(dāng)考慮結(jié)構(gòu)阻尼比的增加和連梁剛度的進(jìn)一步折減，以反映結(jié)構(gòu)一定程度的彈塑性發(fā)展。

5）罕遇地震作用下，對結(jié)構(gòu)采用PKPM進(jìn)行靜力塑性分析(Pushover)，驗證結(jié)構(gòu)能否滿足大震階段的抗震性能目標(biāo)，并尋找薄弱樓層與薄弱構(gòu)件，對薄弱部位制定相應(yīng)的加強(qiáng)措施。

6）采用ETABS建立彈性樓板模型分析樓板應(yīng)力，對樓板薄弱部位進(jìn)行加強(qiáng)。

表1 分類參數(shù)

（2）抗震加強(qiáng)措施

1）抗震等級負(fù)二層為二級，負(fù)一層及地上部分為一級。

2）加強(qiáng)剪力墻的構(gòu)造配筋，如表2所示，以保證剪力墻在罕遇地震作用下不率先出現(xiàn)剪切破壞，并具有良好的延性。

3）首層和三層為夾層。為減少夾層對結(jié)構(gòu)的影響，首層及三層梁板均采用牛腿滑動支座連接，與主體結(jié)構(gòu)完全脫離開。計算模型中把夾層作為荷載輸入。

表2剪力墻構(gòu)造配筋加強(qiáng)表

4. 抗震性能設(shè)計

針對本工程的超限情況、結(jié)構(gòu)特點，對結(jié)構(gòu)采用抗震性能設(shè)計，通過分析驗算和措施加強(qiáng)，使結(jié)構(gòu)在小、中、大震下分別能到達(dá)設(shè)定的抗震性能目標(biāo)。

(1) 抗震性能目標(biāo)

根據(jù)本工程的抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型、超限情況和不規(guī)則性，按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）第3.11節(jié)的相關(guān)內(nèi)容。其中層間位移角的限值參照《抗規(guī)》的相關(guān)規(guī)定取用。不同地震水準(zhǔn)下的計算分析

1）小震：采用SATWE程序按規(guī)范方法進(jìn)行計算和設(shè)計，結(jié)果滿足現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，則可保證結(jié)構(gòu)在小震作用下“完好、無損壞”的性能目標(biāo)。

2）中震：采用SATWE程序進(jìn)行分析，不考慮與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù)，構(gòu)件設(shè)計按以下標(biāo)準(zhǔn)：

a）關(guān)鍵構(gòu)件的抗震剪承載力滿足式（標(biāo)準(zhǔn)值）：

b）部分普通豎向構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，但其受剪截面應(yīng)滿足截面限制條件（標(biāo)準(zhǔn)值）：

3）大震：采用PKPM進(jìn)行靜力彈塑性分析（Pushover）進(jìn)行彈塑性時程分析，不考慮與抗震等級有關(guān)的增大系數(shù)，構(gòu)件設(shè)計按以下標(biāo)準(zhǔn)：

a）部分普通豎向構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，但其受剪截面應(yīng)滿足截面限制條件（標(biāo)準(zhǔn)值）：

b）允許部分耗能構(gòu)件發(fā)生較為嚴(yán)重的破壞。

(2)彈性靜力分析

采用中國建筑科學(xué)研究院編制的SATWE軟件進(jìn)行彈性整體計算分析，并用ETABS軟件進(jìn)行校核對比分析。計算模型的基本假定及主要輸入?yún)?shù)如下表3：

表3計算基本假定和主要輸入?yún)?shù)表

整體指標(biāo)計算結(jié)果表明： 結(jié)構(gòu)的第一扭轉(zhuǎn)與平動周期比、基底剪重比、層間位移角、樓層側(cè)向剛度比、樓層受剪承載力比、剛重比和樓層質(zhì)量比均滿足《高規(guī)》中相應(yīng)規(guī)范要求。而扭轉(zhuǎn)位移比超過了《高規(guī)》第3.4.5條規(guī)定的“不宜”值1.2，但小于“不應(yīng)”值1.4。故該建筑屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，高度超限。

(3)彈性動力時程分析

根據(jù)《高規(guī)》第4.3.4條，本工程需采用彈性時程分析方法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計算，主要對計算的底部剪力、樓層剪力和層間位移角進(jìn)行比較，當(dāng)時程分析結(jié)果大于振型分解反應(yīng)譜法分析結(jié)果時，相關(guān)部位的構(gòu)件內(nèi)力和配筋作相應(yīng)的調(diào)整。

按照頻譜特性、有效峰值和持續(xù)時間的地震動三要素需符合規(guī)定的原則，根據(jù)建筑場地類別和設(shè)計地震分組，采用2條多遇地震人工波（user1、user2）以及5條III類場地的實際記錄地震波（TH1、TH2、TH3、TH4、TH5）。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》第5.1.2條，為保證所選地震波與規(guī)范反應(yīng)譜在統(tǒng)計意義上相符，其譜曲線與規(guī)范反應(yīng)譜相比，在對應(yīng)結(jié)構(gòu)主要振型的周期點上相差不大于20%。經(jīng)計算各條波的頻譜特性均能滿足要求。地震作用效應(yīng)取時程法計算結(jié)果平均值與CQC法計算結(jié)果的較大值。

時程作用下的結(jié)構(gòu)底部剪力與規(guī)范反應(yīng)譜作用下的底部剪力對比見表4，可見每條波的底部剪力均不小于反應(yīng)譜法的65%且不大于135%，7條波的底部剪力平均值不小于反應(yīng)譜法的80%且不大于120%，滿足《高規(guī)》第4.3.5條的要求。

經(jīng)計算，在地震波時程分析中除頂部少數(shù)樓層外，剪力平均值均小于CQC法；7條波時程分析結(jié)果除頂部少數(shù)樓層外，平均值均小于CQC法。進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計時，按CQC法的計算結(jié)果進(jìn)行配筋，頂部若干樓層則作相應(yīng)放大處理。

以上考慮小震組合的彈性計算分析結(jié)果表明，本工程的各項整體計算指標(biāo)、豎向構(gòu)件的軸壓比和各構(gòu)件的強(qiáng)度及變形等均能滿足規(guī)范要求，小震作用下能達(dá)到“完好、無損壞”的第1水準(zhǔn)的抗震性能目標(biāo)。

（4）中震性能分析

《高規(guī)》第3.11.3條及條文說明中的規(guī)定：對第4性能水準(zhǔn)，整體結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性狀態(tài)，可按等效彈性方法計算構(gòu)件組合內(nèi)力，計算中可適當(dāng)考慮結(jié)構(gòu)阻尼比的增加（增加值不大于0.02）以及剪力墻連梁剛度的折減（剛度折減系數(shù)一般不小于0.3）。

表4 時程作用下的結(jié)構(gòu)底部剪力與規(guī)范反應(yīng)譜作用下的底部剪力對比

根據(jù)以上規(guī)定，綜合考慮抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)體型規(guī)則性、超限程度等因素，本工程采用相對簡化的等效彈性方法（中震不屈服）進(jìn)行中震下的性能分析，考慮到實際中連梁等部分耗能構(gòu)件會進(jìn)入彈塑性，連梁剛度折減系數(shù)減小至0.3進(jìn)行相應(yīng)模擬。采用SATWE軟件計算，荷載及承載力均用標(biāo)準(zhǔn)值，不考慮與抗震等級有關(guān)的最大系數(shù)和承載力抗震調(diào)整系數(shù)。中震分析的地震動參數(shù)按規(guī)范取值：。

中震驗算結(jié)果表明，底部加強(qiáng)區(qū)框架梁、連梁出現(xiàn)大部分受彎屈服，局部受剪屈服，進(jìn)入“中度損壞，部分嚴(yán)重?fù)p壞”，剪力墻受彎局部屈服，受剪不屈服，滿足“輕度損壞”的要求；標(biāo)準(zhǔn)層除框架梁、連梁出現(xiàn)大部分受彎屈服，局部受剪屈服，進(jìn)入“中度損壞，部分嚴(yán)重破換”外，剪力墻受彎局部屈服，進(jìn)入“中度損壞”。

綜上所述，中震下結(jié)構(gòu)能滿足“中度損壞”的抗震性能目標(biāo)。

（5）罕遇地震作用下的彈塑性分析

對于罕遇地震下結(jié)構(gòu)的彈塑性計算，根據(jù)《高規(guī)》第3.11.4條規(guī)定，本工程高度為118.6m

對結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行性能評估。考察結(jié)構(gòu)的最大彈塑性層間位移角是否大于1/120，驗證整體結(jié)構(gòu)是否不超過“比較嚴(yán)重?fù)p壞”的宏觀損壞程度。

對抗震構(gòu)件進(jìn)行性能分析和評估。分析剪力墻的軸彎和剪切損傷程度、連梁和框架梁的塑性鉸發(fā)展程度、柱鉸的發(fā)展程度等主要抗側(cè)力構(gòu)件的損傷程度，以判斷是否達(dá)到“滿足截面限制條件”和”比較嚴(yán)重破壞”的抗震性能目標(biāo)。

靜力彈塑性Pushover方法是彈塑性分析的一種簡化方法，本質(zhì)上是近似地采用靜力分析方法來模擬地震的動力荷載和往復(fù)變形。由于其理論上和反應(yīng)譜法一樣是基于單質(zhì)點的，故當(dāng)結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)是以基本振型為主導(dǎo)時，采用Pushover方法才可具有相應(yīng)的精度，而對高度較大和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，Pushover方法則會出現(xiàn)精度不足的情況。但由于其對比彈塑性時程法具有模型簡單、計算耗時少的明顯優(yōu)勢，故對于高度不超過150m的常規(guī)高層建筑，規(guī)范還是允許采用Pushover方法的。

Pushover分析所得的需求能力譜曲線詳見圖3圖4，性能控制點處（對應(yīng)于結(jié)構(gòu)遭受罕遇地震狀態(tài)）層間位移角曲線及結(jié)構(gòu)位移曲線詳見表5。

表5性能控制點處的相關(guān)指標(biāo)

圖3 X向分析結(jié)果

由表5可知，Pushover分析主要整體指標(biāo)中最大彈塑性層間位移角滿足小于1/120的預(yù)設(shè)目標(biāo)。

通過對構(gòu)件裂縫塑性發(fā)展及塑性鉸發(fā)展情況的考察，分析得到各抗側(cè)力構(gòu)件的損傷狀態(tài)如下：

底部加強(qiáng)部位主抗側(cè)未出現(xiàn)交叉狀裂縫。個別小墻肢出現(xiàn)鋼筋屈服，呈剪切破壞特征的交叉狀裂縫。擬增加該部分的墻肢暗柱配筋。因此剪力墻基本滿足“中度損壞”的性能目標(biāo)。較多的連梁和部分框架梁出現(xiàn)塑性鉸，局部短連梁的塑性鉸達(dá)到了比較嚴(yán)重?fù)p壞的程度，部分出現(xiàn)剪切鉸，故能滿足“比較嚴(yán)重?fù)p壞”抗震性能目標(biāo)。

Pushover分析結(jié)果表明，在罕遇地震作用下，結(jié)構(gòu)能滿足 “比較嚴(yán)重?fù)p壞”的要求。

本工程依據(jù)Pushover分析結(jié)果，在大震作用下所有豎向構(gòu)件的受剪截面均能滿足相關(guān)要求。

圖4Y向分析結(jié)果

5. 樓板應(yīng)力分析

現(xiàn)采用ETABS建立彈性膜樓板模型分析樓板應(yīng)力，有限元分析結(jié)果表明各層樓板應(yīng)力均在核心筒附近集中，這是因核心筒側(cè)向剛度較大而表現(xiàn)出來的正常的規(guī)律，對于節(jié)點處的應(yīng)力集中，考慮混凝土樓板的塑性進(jìn)行了應(yīng)力平均化。

中震參考小震應(yīng)力分析結(jié)果，對相關(guān)板帶的內(nèi)力做平均化處理，并疊加正常使用豎向荷載作用下的內(nèi)力，按板中震抗剪彈性、受拉不屈服，板大震受剪不屈服進(jìn)行設(shè)計。

本工程典型標(biāo)準(zhǔn)層的樓板應(yīng)力在常遇地震作用作用下，標(biāo)準(zhǔn)層樓板拉應(yīng)力平均值為0.4MPa，剪應(yīng)力平均值為0.3MPa?？梢娦≌鹎闆r下大部分樓板拉應(yīng)力設(shè)計值均小于ft=1.43MPa,樓板處于彈性狀態(tài)；偏于安全的以小震應(yīng)力分別乘上放大系數(shù)0.45/0.16＝2.81和0.9/0.16＝5.63作為中震和大震的應(yīng)力，并取最大應(yīng)力點附近區(qū)域的平均應(yīng)力計算，則0.4MPa對應(yīng)平均值為0.4MPa，0.3MPa對應(yīng)平均值為0.3MPa，相應(yīng)中震的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為1.124MPa、0.843MPa，相應(yīng)大震的剪應(yīng)力為1.69Mpa，該處樓板配雙層雙向10@200，抗拉力為2.35MPa可滿足上述設(shè)定的抗震性能目標(biāo)。

6. 總結(jié)

本工程的高寬比較大，最大達(dá)到4.55，未超過規(guī)范建議值。經(jīng)驗算，在風(fēng)荷載和小震作用下，沒有出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；在中震作用下，個別墻肢出現(xiàn)拉應(yīng)力，擬增加該部分的墻肢暗柱配筋以抵卸拉應(yīng)力。

綜上所述，本工程經(jīng)過一定的抗震加強(qiáng)措施，結(jié)構(gòu)在小、中、大震下分別能到達(dá)設(shè)定的抗震性能目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）