超限高層建筑工程抗震設(shè)計中的若干問題

董安玲 黃世杰 山東科正工程項目管理有限公司

自進入到21 世紀以來，我國城市化發(fā)展速度不斷加快，出現(xiàn)了諸多高層建筑。與此同時，需要注意的是，在城市中建筑用地緊張的問題仍然較為突出。從其影響來看，這種現(xiàn)象的存在也在一定程度上推動了建筑高度的增加。在這樣的時代背景之下，建筑工程人員和人民都對工程抗震性能提出了較高要求。加強對超限高層抗震設(shè)計，能夠?qū)Ω邔咏ㄖ鸬揭环N保護作用，從而進一步提升高層建筑的穩(wěn)定性和安全性。對城市居民而言，這樣為其提供了更為安全的居住場所。同時，超限高層建筑的發(fā)展，也為建筑行業(yè)未來發(fā)展新形態(tài)產(chǎn)生了借鑒意義。

一、超限高層建筑抗震設(shè)計中在嵌固端方面的問題

在開展嵌固端設(shè)計時，應(yīng)該盡可能讓其延伸至地下室位置。針對在大開口周邊梁、板配筋方面所出現(xiàn)的各種問題，應(yīng)該對其進行加固處理。如果在設(shè)計工作中，發(fā)現(xiàn)地址下位置距離主樓相對較遠，便可以有效發(fā)揮出剪力墻的積極作用，將其設(shè)置在主樓周邊位置。從其影響來看，這樣的設(shè)計方面，能夠直接將剪力墻上所具備的水平力快速傳遞到底板位置。若發(fā)現(xiàn)土層出現(xiàn)了較大高差問題，則需要將垂直向剪力墻設(shè)置在高差處。另外，針對高差處所出現(xiàn)的各種柱子，還需要對其進行加固處理、水平傳力梁加固等。這樣的處理方式，可以確保其水平力得到有效傳遞，從而進一步提升傳力的可靠性。同時，還需要考慮到回填土對地下室約束系數(shù)所產(chǎn)生的影響。一般來講，如果嵌固端位于地面層或地下層位置時，僅是能保障處于水平位置上的嵌固端能夠受到約束。如果嵌固端處于轉(zhuǎn)角位置，則不受外界條件的限制。

二、超限高層建筑抗震設(shè)計中在樓層剛度比方面的問題

結(jié)合對相關(guān)工程案例的分析可以得知：若想有效提升抗震設(shè)計性能，便需要從框架結(jié)構(gòu)、框架承擔傾覆力角度進行考慮。當傾覆力＞50%時，其框架剪力墻和板柱剪力墻結(jié)構(gòu)受外界影響較小。對樓層側(cè)向剛度而言，應(yīng)該選擇和樓層剪力和層位位移之比將其確定為最終設(shè)計數(shù)據(jù)。需要注意的是，應(yīng)該嚴格把控側(cè)向剛度比值。一般來講，如果能保障樓層側(cè)向剛度保持在其上部樓層的70%左右，便可以有效提升其抗震性能。

三、超限高層建筑抗震設(shè)計中在地震波的選擇要求方面的問題分析

在開展超高層建筑建設(shè)過程中，應(yīng)該著重考慮到其在建設(shè)周期內(nèi)，地震現(xiàn)象對高層建筑結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響。進行地址加速度時程曲線設(shè)計和研究活動中，應(yīng)該讓其盡可能滿足地震動三要素的具體要求，主要包括有效加速度峰值、頻譜特性和持時要求。另外，如果能夠在合理、有效控制地震波形，便可以盡可能滿足其加速峰值、峰譜特性要求。如果條件允許的話，在開展地震波選擇工作時，還可以有效結(jié)合震源機制的積極作用。

四、超限高層建筑抗震設(shè)計中在高度超限計算方面的問題

當開展樓層剪力驗算過程中，需要從最小剪重比角度出發(fā)，從而達到控制建筑結(jié)構(gòu)整體剛度的目的。一般來講，只需要具有足夠型鋼、確保其振型可以有效滿足抗震要求。在參與有效質(zhì)量方面達到總體的90%，便可以達到提升建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的。在進行基礎(chǔ)設(shè)計時，則需要對整體結(jié)構(gòu)抗傾覆性能進行重復(fù)性核算。如果發(fā)現(xiàn)其中存在著任何不合理問題，都需要對其進行及時上報。當全體工作人員進行共同商討之后，及時解決該問題。從其影響來看，這可以保障整個工程目標在順利完成基礎(chǔ)之上，進一步提升建筑結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性。根據(jù)相關(guān)調(diào)查和研究可以發(fā)現(xiàn)：建筑工程抗震設(shè)計效果會在很大程度上受到其驗算樁基的影響。如果發(fā)現(xiàn)其中出現(xiàn)了樁身拉力過大或壓力過大的問題，都會影響著最終效果。對此，從該方面角度出發(fā)，便需要加強對核心銅墻體的控制和管控。除此之外，還需要有效加強對彈性功能的設(shè)計、補充和計算。當發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果和反應(yīng)譜結(jié)果出現(xiàn)數(shù)據(jù)差別較大問題時，應(yīng)該對其進行反復(fù)對比，及時找到其中所出現(xiàn)的薄弱層。如果有條件的話，還可以將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。如果在后期工作中發(fā)現(xiàn)了類似問題，便可以根據(jù)其中所出現(xiàn)的各種數(shù)據(jù)，進行及時調(diào)節(jié)。從建筑物高度角度進行分析，這也會影響著抗震設(shè)計效果和方案的實施。當發(fā)現(xiàn)一些建筑物高度較高、工程相對復(fù)雜情況時，應(yīng)該著重從抗側(cè)力構(gòu)件的抗震性能指標角度進行考慮。有效發(fā)揮出抗震性能良好的混凝土材料作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，不斷提升整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

五、超限高層建筑抗震設(shè)計中在平面不規(guī)則計算方面的問題

平面不規(guī)則計算工作中，需要綜合考慮到樓板平面內(nèi)部彈性因素所產(chǎn)生的影響。結(jié)合對實際工程案例分析后可以得知：如果在工程施工過程中出現(xiàn)了樓板損失較為嚴重的問題，應(yīng)該從其結(jié)構(gòu)剛度角度出發(fā)，不斷提升整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，從而達到提升抗震效果的目的。當出現(xiàn)了樓板缺失問題時，還需要綜合考慮到其跨層柱計算長度方面所產(chǎn)生的影響。一般來講，如果出現(xiàn)了長短柱并存的現(xiàn)象時，針對外框長柱而言，應(yīng)該按照短柱所能夠承受的承載力和負荷力確定長柱所承受的壓力。如果發(fā)現(xiàn)其只是在某個局部位置中出現(xiàn)了樓板少量的問題，應(yīng)該開展并層計算工作。當開展平板樓板連接工作時，倘若發(fā)現(xiàn)其中連接力較弱，應(yīng)該適當性對樓板連接位置進行加厚處理。必要時還可以針對側(cè)力強和樓板長寬比進行合理化控制，不斷提升整體設(shè)計和應(yīng)用效果。同時，還應(yīng)該考慮到整體結(jié)構(gòu)抗扭強度和外圍構(gòu)件剛度所產(chǎn)生的影響，盡可能避免在轉(zhuǎn)角窗位置所出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)開洞問題。當出現(xiàn)了部分結(jié)構(gòu)平面過長的問題時，應(yīng)該綜合考慮到溫度因素對結(jié)構(gòu)性能的影響。

六、超限高層建筑抗震設(shè)計中在豎向不規(guī)則的計算分析方面的分體和要求分析

（一）加強層內(nèi)容分析

從加強層剛度角度進行分析，應(yīng)該保障其處于相對合理狀態(tài)之內(nèi)，不應(yīng)過大或過小，盡可能避免內(nèi)力突變現(xiàn)象的出現(xiàn)。針對在層布置數(shù)量方面所出現(xiàn)的一系列問題，除了需要考慮到其受力要求之外，還應(yīng)該綜合考慮到施工周期的影響。一般來講，在開展抗震設(shè)計工作時，多是會對其彈性時程進行分析和補充計算。如果部分工程要求較高，還可以針對其彈塑性、時程方面的內(nèi)容，進行綜合對比、計算和校核。對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移計算工作而言，則是需要考慮到樓板內(nèi)部變形問題形成的影響。從工程具體需求角度出發(fā)，針對其在彈性剛度方面的內(nèi)容，進行整體計算工作。當伸臂桿件出現(xiàn)地震內(nèi)力問題時，可以有效結(jié)合彈性膜樓蓋假定計算的方式，提升抗震設(shè)計效果。另外，盡管在工程正式施工前期已經(jīng)設(shè)計了相對合理、科學(xué)的施工方案，但伴隨著工程逐漸推進，也可能會因為外界因素、人為因素導(dǎo)致其工程方案出現(xiàn)變動。從其影響來看，這也會對抗震設(shè)計效果產(chǎn)生或多或少影響。對此，便需要從伸臂衍架結(jié)構(gòu)中所形成的附加內(nèi)力角度考慮。如果有需要的話，可以對其樓板上下縣高度進行有效調(diào)整。

（二）連體結(jié)構(gòu)分析

就目前工作形勢來看，在開展樓板連接工作時，多是會采用彈性樓板假定的方式完成相關(guān)工作。需要注意的是，在進行該部分作業(yè)時，應(yīng)該加強對連接體部分樓板和梁應(yīng)力變化方面的控制和數(shù)據(jù)計算。對小震作用計算工作而言，應(yīng)該著重考慮到連接體位置的梁、板拉應(yīng)力的影響。一般來講，該方面的應(yīng)力應(yīng)該≤混凝土軸力抗拉強度標準值。當超過了該限定值之后，便會在很大程度上降低抗震效果。如果發(fā)現(xiàn)該工程下部樓層都為整體性能較差的薄弱層，在開展抗震性能設(shè)計時，應(yīng)該讓其地震剪力×1.15 的增大系數(shù)。從另一方面來看，連體結(jié)構(gòu)的塔樓間距相對較近。在開展該部分工作時，便需要綜合考慮到建筑物風荷載相互作用系數(shù)對結(jié)構(gòu)整體性能所產(chǎn)生的影響。如果有條件的話，還可以結(jié)合風洞試驗的方式，合理化控制其最終體型系數(shù)。當開展連接體兩端和主體結(jié)構(gòu)連接工作時，需要從其主體結(jié)構(gòu)延伸性能角度進行考慮，確保其能延伸至主體結(jié)構(gòu)內(nèi)筒。同時，還需要確保其能和內(nèi)筒可靠連接或在主體結(jié)構(gòu)沿連接體方向，連接體的樓板宜采用鋼筋混凝土平板并與主體結(jié)構(gòu)可靠連接且受力較大的樓板宜在平面內(nèi)設(shè)置支撐。

七、結(jié)束語

總體而言，在現(xiàn)階段以及未來很長一段中，超限高層建筑抗震設(shè)計已經(jīng)成為建筑工程中一項重要內(nèi)容。在今后工作中，相關(guān)工作人員需要加強對該方面內(nèi)容的研究力度。結(jié)合整個行業(yè)未來發(fā)展趨勢和相關(guān)要求，從整體角度出發(fā)，針對影響其抗震性能的多重因素進行綜合性考慮，不斷提升建筑整體效果。