超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計的研究

文/梁潔 廣州市建筑科學研究院新技術(shù)開發(fā)中心有限公司 廣東廣州 510000

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，城市中建筑也逐漸呈現(xiàn)多樣的趨勢，但是一旦城市突發(fā)相應(yīng)的自然災害，就很可能造成建筑的倒塌，進而產(chǎn)生大面積的人員傷亡。因此，加強實際建筑抗震設(shè)計就顯得尤為重要，同時還要對建筑抗震設(shè)計進行深入研究，特別是針對超限高層建筑來說。

1、超限高層建筑抗震設(shè)計目標

1.1 三個水準

三個水準主要是指：一，小震不壞，即當發(fā)生多遇地震（小震）時，建筑房屋的各環(huán)節(jié)不會受到一定的裂縫，也沒有出現(xiàn)相應(yīng)的損害，不需要進行一定的修復處理，房屋可以繼續(xù)進行使用；中震可修，即在發(fā)生設(shè)防烈度地震（中震）后，房屋會受到一定的損壞，但是在經(jīng)過維修后，依然可以繼續(xù)進行使用；大震不倒，即在預估的罕遇地震（大震）情況下，建筑結(jié)構(gòu)會受到損壞，但不會倒塌并引發(fā)人員傷亡。

1.2 不同階段設(shè)計方法

1.將實際抗震等級劃分為小震階段的性能計算，對實際范圍以及數(shù)據(jù)進行設(shè)計，與此同時還可以對房屋荷載與地震效應(yīng)等進行考慮，并結(jié)合建筑物的實際特征和承載性能做出合適的調(diào)整，最終確定建筑物的尺寸與橫截面積，此外，還要注意在小震階段建筑物的彈性位移，從而確保小震階段建筑物可以承受的強大沖力，最終保證建筑物的穩(wěn)定安全。

2.將以階段獲得計算結(jié)果作為實際參數(shù)，對相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)進行選擇，同時采取有效的抗震措施，算出建筑物在變形前所能承受 的最大限度力，然后在材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計中盡可能的提高建筑的承受能力，確保中震階段，建筑物仍具備一定的抗性。

2、超限高層建筑抗震設(shè)計要點

2.1 建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則

在實際建筑設(shè)計階段，抗震設(shè)計應(yīng)該先考慮建筑結(jié)構(gòu)，因為實際結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣將直接影響建筑物的穩(wěn)定性與抗震性。建筑物底端要穩(wěn)，結(jié)構(gòu)支撐要不斷增強，確保上端承受的外力要輕，以便進一步減緩對地面的壓力，設(shè)計出的建筑物結(jié)構(gòu)要有規(guī)律，不僅確保實際建筑功能，還要滿足建筑實際扭轉(zhuǎn)。通常的建筑設(shè)計中，建筑整體外觀要簡單利落，布局要合理均勻，剛性設(shè)計要不斷增強，地基要穩(wěn)，如此才能盡可能的抵擋實際地震，盡可能的避免建筑物的結(jié)構(gòu)受損，有效確保實際人身安全。

2.2 掌控層間位移

在開展超限高層建筑抗震設(shè)計階段，不緊要合理規(guī)劃實際建筑平面，還要充分考慮建筑位移、高寬比例、結(jié)構(gòu)材料、體系、荷載等相關(guān)問題。在這些當中最為重要的是對鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)位移的控制，由于建筑會受到較大風力與地震的影響而發(fā)生一定位移，因此在實際建筑設(shè)計階段不僅要確保實際建筑剛度，還要注意避免其超過額定承載力。

3、超限高層建筑抗震設(shè)計方法

3.1 強化基礎(chǔ)設(shè)計

超限高層建筑具有很大的危險性，尤其是在較高的部分，因此在實際防風設(shè)計和抗震設(shè)計階段，一定要嚴謹，為了進一步確保實際建筑質(zhì)量，還要不斷強化基礎(chǔ)建筑設(shè)計。建筑設(shè)計師要結(jié)合實際建筑高度按層進行設(shè)計，確保每一層的建筑承載力，同時做到在同一高度中地基、材料、結(jié)構(gòu)以及受力分配等也要大致相同，這樣才能進一步提高建筑物的抗震性。

3.2 減少地震作用力

在實際抗震設(shè)計階段，要學會與位移抗震設(shè)計進行結(jié)合，經(jīng)過相應(yīng)的分析制定出科學合理的減震設(shè)計方案，確保超限高層建筑結(jié)構(gòu)形變符合地震形變的相關(guān)要求。建筑人員不僅要對建筑實際承載力進行計算，還要對大震到來時建筑物的位移和角度進行控制，掌握實際構(gòu)建需求和相應(yīng)的形變數(shù)值。

3.3 控制建筑剛度

在結(jié)構(gòu)計算當中，超限高層建筑剛度經(jīng)常呈現(xiàn)周期性的變化，從而也會對相應(yīng)的主體結(jié)構(gòu)唯一變化帶來影響。因此，工程人員在實際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，可通過對實際參數(shù)的調(diào)整，達到最終的建筑物結(jié)構(gòu)剛度目的。

4、超限高層建筑抗震設(shè)計發(fā)展方向

（1）隨著經(jīng)濟全球化的不斷發(fā)揮在哪，世界格局逐漸呈現(xiàn)多元的趨勢，對于超限高層建筑設(shè)計也是如此，隨著建筑設(shè)計理念、施工技術(shù)、設(shè)計形式、施工材料等的不斷多元化，世界范圍的建筑也逐漸呈現(xiàn)多元化的趨勢，超限高層建筑設(shè)計突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，在確保實際建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的條件下，很多新的建筑形式也逐漸涌現(xiàn)，其發(fā)展方向也在不斷朝著新的方向拓展。

（2）現(xiàn)階段參照的超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方法仍有待進一步提升，隨著當前科學技術(shù)的不斷進步，建筑物設(shè)計方法也在逐漸更新，因此也是的實際建筑結(jié)構(gòu)越來越復雜化，針對抗震性的相關(guān)設(shè)計要求也在逐漸提高，在未來怎樣改變這一現(xiàn)狀將成為行業(yè)發(fā)展的主要任務(wù)。

（3）現(xiàn)階段的超限高層建筑抗震設(shè)計性能理念來源于多層建筑，雖經(jīng)過一定的細化改造，但是實際界定起來還是比較困難，不同的新建筑都會帶來新的問題，由于結(jié)構(gòu)中很可能存在一定的不規(guī)則現(xiàn)象，因此是否繼續(xù)使用位移作為主要評定標準還有待進一步商討。對于性能抗震設(shè)計，還存在一個比較嚴重的問題就是對建筑物的壽命損耗分析，這其中包含了很多不明確的因素，超限高層建筑在壽命評估、損傷分析、整體造價以及維修期間的費用估計等，都需要研究人員去進一步分析研究。

結(jié)語：

綜上所述，隨著超限高層建筑的逐漸普及，其不僅有效幫助城市緩解了實際住房問題，還進一步節(jié)約了土地資源，促進建筑企業(yè)的健康積極發(fā)展。但是需要引起注意的是，超級高層建筑很容易受到地震的影響，因此在實際建筑設(shè)計階段，要充分考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗震性，同時采取有效的設(shè)計手段，不斷提升超級高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。