摘要：21世紀，超限高層建筑已成為衡量一個國家或城市經(jīng)濟發(fā)展水平、建筑施工綜合能力的主要標志。與普通建筑相比，超限高層建筑會設置避難層、設備層和加強層等，再加上結構構件的增多和高度的增加，易引起結構剛度的突變而產(chǎn)生薄弱層，嚴重影響著超限高層建筑功能的集成發(fā)展。文章主要從抗震性能設計出發(fā)，結合某超限高層商業(yè)建筑的結構設計方案，全面分析了項目的上部結構情況，以供參考。
關鍵詞：超限高層；抗震性能設計；結構設計
在經(jīng)濟迅猛增長的背景下，超限高層商業(yè)建筑作為城市地標性建筑其建設規(guī)模和數(shù)量呈日益增長的趨勢。但是基于龐大的體型、復雜的功能要求，使得超限高層商業(yè)建筑結構設計難度增大，如何兼顧建筑使用功能與建筑結構安全成為了一大重難點，加強此方面的分析具有重要現(xiàn)實意義。
1基于性能的抗震設計
從近幾年發(fā)生的地震災害中可以看出，在建筑結構抗震設防中，需將居民安全作為設防要求，還應將地震災害發(fā)生時會對建筑和公共設施造成的影響考慮在內(nèi)，以確保在地震發(fā)生后，建筑能滿足重建的基本功能需求，盡可能減少地震對生產(chǎn)生活及經(jīng)濟發(fā)展所造成的影響。因此，對于超限高層商業(yè)建筑來說有必要考慮到性能目標的抗震設防要求。
2工程概況
2.1基本概況
某超限高層商業(yè)建筑是一項集住所、餐飲和地下車庫等功能為一體的綜合商業(yè)建筑，總建筑面積26.50萬㎡；該建筑中段、左段及右段的大屋面標高分別為26.40、15.90和15.90m。結構設計方案：通過設置抗震縫將建筑上部劃分為五個單體結構，并將其嵌固于地下室頂板，這些單體結構具有受力簡單、體量較小及經(jīng)濟性良好的特點。
2.2場地條件及地基
基礎設計該項目抗震設計相關參數(shù)如表1所示。本項目場地條件為：地基土層分布較穩(wěn)定，不存在液化土層；地基基礎設計為：采用樁筏基礎，以抗拔控制為主，以抗壓控制為輔；底板厚60cm，承臺高120~150cm；樁基采用長螺旋鉆孔壓管樁，樁長11m，單樁豎向抗壓設計值為700kN，抗拔承載力設計值為450kN。
3上部結構分析和設計
3.1結構布置及特點
本項目結構設計中所采取的控制建筑開裂措施包括：增加地下室底板、頂板、側墻貫通鋼筋；設后澆帶；混凝土內(nèi)摻抗裂纖維。本項目針對連通道、相關區(qū)域樓板的加強措施包括：增加區(qū)域樓板的厚度（130mm），采用雙層雙向鋼筋防止在地震災害發(fā)生時，樓板過早屈服；提高區(qū)域梁的配筋率，以保證結構整體的安全性等。
3.2結構計算分析
3.2.1SATWE與MIDAS的對比分析本項目所采用的結構計算分析軟件包括SATWE、MIDAS，并利用多種計算模型對結構整體及重要構件進行分析比較。SATWE、MIDAS計算結果的對比情況如表2所示。從表2對比結果可以看出，兩種軟件所呈現(xiàn)的結構分析結果誤差在可接受的范圍內(nèi)。第一扭轉周期與第一平動周期的最大比值為SATWE軟件分析出的0.75（在規(guī)范要求的0.85以內(nèi)）；考慮5%偶然偏心，X、Y方向結構最大位移比1.38、1.32。采用動力時程分析法開展補充計算，通過地震波輸入的方式來明確建筑結構中的薄弱環(huán)節(jié)以及對地震中建筑結構震害形態(tài)、部位，并以此為依據(jù)進一步分析加強、穩(wěn)固措施。3.2.2動力時程法與CQC的對比分析動力時程法與CQC的對比分析結果如表3所示。由表3中可得，動力時程法分析的X、Y最大樓層位移角和最大層間位移角大于CQC，故依據(jù)動力時程法進行設計是合理的。
3.3結構抗震性能的優(yōu)化分析
3.3.1小震在小震情況下，本項目建筑結構抗震性能設計需滿足以下幾點要求：①滿足彈性要求；②建筑結構承載力、變形滿足規(guī)程要求。3.3.2中震在中震情況下，本項目建筑結構抗震性能設計需滿足以下幾點要求：①在設防雷度或預估的罕遇地震作用下，重要構件的抗震承載力應滿足相關規(guī)定；②水平長懸臂結構和大跨度結構中的重要構件正截面承載力應滿足相關要求；③在預估的罕遇地震作用下，建筑結構薄弱部位的層間位移角應≥0.02。3.3.3大震在大震情況下，本項目建筑結構抗震性能設計需滿足以下幾點要求：①在預估的罕遇地震作用下，建筑結構薄弱部位的層間位移角應≥0.02；②允許部分耗能構件發(fā)生較嚴重的損壞，重要構件抗震承載力滿足規(guī)程要求；③允許部分豎向構件屈服，同一樓層豎向構件不宜全部屈服。具體結構構件性能目標如表4所示。
4結語
本文通過實例分析超限高層商業(yè)建筑的結構情況可以得出以下結論：①結合工程的實際情況，提出合理的抗震性能優(yōu)化設計目標；②可利用動力時程法來驗證建筑結構體系的合理性；③在罕遇地震作用下，控制性能點層間位移角不超過規(guī)范要求；④結合相關設計規(guī)范要求對結構薄弱部位進行構造加強等。充分落實上述結構設計的要點，可有效提高整體結構的抗震性能，使其在各地震水準下構件承載力、變形均滿足性能目標。
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