摘要:超限高層結(jié)構(gòu)隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展不斷增多，不僅提供了舒適的生活環(huán)境，節(jié)約了土地資源，也帶來(lái)了結(jié)構(gòu)抗震的諸多研究課題。關(guān)于超限高層建筑工程抗震設(shè)防的研究，在我國(guó)已經(jīng)擁有了較為完善的管理體系，而且新的抗震設(shè)計(jì)思想也層出不窮。本文圍繞基于性能的設(shè)計(jì)方法在超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展開(kāi)論述，主要涉及基于性能抗震設(shè)計(jì)的原理和方法，諸如靜力彈塑性分析的實(shí)施等，結(jié)合超限高層建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際案例，提出抗震設(shè)計(jì)思想的改進(jìn)方法，力圖為工程建設(shè)中的抗震設(shè)計(jì)提供有針對(duì)性的建議，為今后的超限高層建筑的實(shí)際工程建設(shè)提供參考資料。

關(guān)鍵詞:超限高層結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);改進(jìn)方法

1超限高層結(jié)構(gòu)中基于性能的抗震設(shè)計(jì)思路

超限高層結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)思路，是本著確保人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全為目標(biāo)的。在我國(guó)的抗震規(guī)范設(shè)計(jì)思路上，要求結(jié)構(gòu)要具有對(duì)抗小震的強(qiáng)度驗(yàn)算及對(duì)抗大震的薄弱層控制的技術(shù)和方法，做到小震不壞，中震可修，大震不倒。因此，遵照這個(gè)原則，基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法有了大量的研究和實(shí)踐成果�；�于性能的超限高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括的內(nèi)容有結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則、結(jié)構(gòu)的布置、結(jié)構(gòu)的質(zhì)量把握、維修維護(hù)等內(nèi)容。具體落實(shí)包括從設(shè)計(jì)到可行性研究、施工質(zhì)量管理等各個(gè)環(huán)節(jié)［1］�；�于性能的結(jié)構(gòu)抗震性能水平指的是對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞程度進(jìn)行預(yù)期的評(píng)估，根據(jù)評(píng)估出來(lái)的構(gòu)件可能遭到的破壞以及內(nèi)部設(shè)施能夠用于地震設(shè)防的作用等進(jìn)行全面的考慮，將被破壞的狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)影響因素等加以預(yù)估，以保證人們的人身和財(cái)產(chǎn)安全得到最大程度的保護(hù)。關(guān)于結(jié)構(gòu)抗震性能的規(guī)定從2011年就開(kāi)始進(jìn)入實(shí)施階段，內(nèi)容囊括了結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計(jì)，其中包含了四個(gè)等級(jí)的結(jié)構(gòu)抗震目標(biāo)的劃分以及五個(gè)結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)設(shè)定。新規(guī)定克服了舊有規(guī)范在抗震設(shè)計(jì)思想中的種種不足，引進(jìn)了新結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計(jì)方法以及材料的應(yīng)用，使得超限高層建筑的構(gòu)件的承載力和變形等要求有了更加合理的參照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范［2］。如對(duì)于超限高層結(jié)構(gòu)的抗震性能水準(zhǔn)的規(guī)定包括:在地震作用下，結(jié)構(gòu)應(yīng)保持基本完好，人員不會(huì)受到傷害;結(jié)構(gòu)的個(gè)別構(gòu)件如果發(fā)生損傷，可以經(jīng)過(guò)修復(fù)后繼續(xù)使用;結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)和部位能夠保持完好，如果個(gè)別部位發(fā)生微裂縫等問(wèn)題，則通過(guò)修復(fù)可以恢復(fù)使用;在強(qiáng)震作用下，構(gòu)件發(fā)生中等程度以上的損壞后，結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的損傷，但是不能對(duì)人造成傷害，不允許局部和整體發(fā)生倒塌。

2工程案例

重慶市某超高層建筑(見(jiàn)圖1)，占地面積11346m2。分為地下5層和地上48層，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。該建筑所處地段頻臨江邊，地理位置優(yōu)越，沿江部分采用斜向45°的剪力墻作為轉(zhuǎn)換層的正交布置。標(biāo)準(zhǔn)層和轉(zhuǎn)換層的平面布置嚴(yán)格按照高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求施工。該設(shè)計(jì)理念使結(jié)構(gòu)的布置不規(guī)范，轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)包含了主次梁的轉(zhuǎn)換，整個(gè)工程屬于較為復(fù)雜的超限高層的建筑，具有豎向凹凸不規(guī)則、樓板局部不均勻、豎向不連續(xù)等超限問(wèn)題［3］。

根據(jù)該工程的特點(diǎn)，應(yīng)業(yè)主要求，在施工中針對(duì)不同水平的地震作用進(jìn)行了預(yù)估計(jì)，對(duì)地震作用下的性能指標(biāo)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在地震作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件彈性的設(shè)計(jì)，按照行業(yè)規(guī)則，首先對(duì)荷載組合中最不利的部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括了承載力的要求、構(gòu)件的系數(shù)調(diào)整、內(nèi)力的增大等。見(jiàn)表1。

除了樓板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力之外，根據(jù)建筑中抗震性能的類型進(jìn)行了相關(guān)荷載組合的設(shè)計(jì)，考慮的因素主要包括構(gòu)件內(nèi)力的增大、系數(shù)的調(diào)整等。對(duì)于罕見(jiàn)強(qiáng)震的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的豎向、轉(zhuǎn)換構(gòu)件以及首層以及轉(zhuǎn)換層的薄弱部分、地基承載力的荷載等的設(shè)計(jì)［4］。見(jiàn)表2。

1)地震作用下的設(shè)計(jì)參數(shù)分析。該工程在抗震防烈度上被設(shè)計(jì)為6級(jí)，按照地震的加速度值進(jìn)行了分組，場(chǎng)地類別為II級(jí)。在對(duì)地震波的分析中，采用了阻尼比的分析方法。見(jiàn)表3。

對(duì)于地震作用下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該工程采用了中科院的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算的內(nèi)容包括地震周期、作用、折減系數(shù)、剛度影響等。
經(jīng)過(guò)計(jì)算，結(jié)合實(shí)際，只要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合地震作用下的抗震規(guī)范要求，能夠使得剪力的平均值小于震型分解反應(yīng)中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力要求，就可以保證建筑結(jié)構(gòu)對(duì)抗地震的破壞。
2)建筑結(jié)構(gòu)在遇到罕遇地震的結(jié)構(gòu)分析。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性靜力分析，建筑結(jié)構(gòu)的非線性可以按照彈塑性動(dòng)力時(shí)程的原理進(jìn)行計(jì)算。例如本工程中的自由度高柔體系為5S，那么彈塑性靜力推覆可能需要的周圍不能大于2S，因此，根據(jù)有關(guān)結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析的規(guī)定，結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的內(nèi)力和變形、位移等，需要采用彈塑性動(dòng)力分析的方法對(duì)震波進(jìn)行研究。將地震波最終計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)的平均值作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，按照彈塑性實(shí)程的方法，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行設(shè)計(jì)。工程中結(jié)構(gòu)平面的45°斜向正交布置的結(jié)構(gòu)方法，使得彈塑性時(shí)程分析要對(duì)結(jié)構(gòu)地震相應(yīng)地進(jìn)行地震波的分析、補(bǔ)充驗(yàn)算。得到的結(jié)論是，當(dāng)結(jié)構(gòu)在45°的地震作用下，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)度應(yīng)保持在0°和90°為最佳設(shè)計(jì)思路［5］。因此，根據(jù)計(jì)算的分析，工程選用了兩種度數(shù)作為主要分析的方法，將最大層間的位移角和轉(zhuǎn)換層的層間位移角的抗震性能以及目標(biāo)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，針對(duì)罕遇地震作用的剪力和傾覆彎矩的設(shè)計(jì)能夠?qū)�抗大型的地震，使得結(jié)構(gòu)進(jìn)入了彈塑性極端。
3)工程的主要構(gòu)件的抗震性能的分析。樓板的抗震性能通過(guò)地震增大系數(shù)法，對(duì)于地震作用下的樓板應(yīng)力進(jìn)行了分析。首先是得出在彈性大地震作用下的轉(zhuǎn)換層樓板的應(yīng)力計(jì)算圖，得到轉(zhuǎn)換層在地震作用下不屈服的性能指標(biāo)，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層薄弱部分的截面法的分析結(jié)果，得到樓板的合成剪力、轉(zhuǎn)換層對(duì)框、支柱、加強(qiáng)區(qū)的剪力墻等部位的內(nèi)力分析結(jié)果。見(jiàn)表4。

3結(jié)語(yǔ)

關(guān)于超限高層建筑的抗震設(shè)計(jì)思路，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了以實(shí)際震害為背景的抗震設(shè)計(jì)，而且隨著國(guó)際研究領(lǐng)域的重視程度的提高，在充分把握結(jié)構(gòu)、變形、受力等特征的基礎(chǔ)上，不斷注重結(jié)構(gòu)整體抗震性能的設(shè)計(jì)目標(biāo)的整體分析和優(yōu)化［6］。當(dāng)今的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)在結(jié)構(gòu)彈性分析和彈塑性分析的基礎(chǔ)上，能夠整體確立結(jié)構(gòu)的基本特征，布置結(jié)構(gòu)平立面，驗(yàn)算出結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震反應(yīng)下的性能目標(biāo)，給予設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)，同時(shí)經(jīng)過(guò)振動(dòng)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)給予論證，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路還將不斷得到擴(kuò)展。

參考文獻(xiàn):
［1］朱海強(qiáng)．對(duì)建筑裝飾裝修工程施工管理問(wèn)題的全面探究［J］．中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)，2013，29(3):285．
［2］孟寧．淺議如何提高建筑裝飾裝修的施工管理水平［J］．山東工業(yè)技術(shù)，2015，34(7):112．
［3］歐立堅(jiān)．淺析建筑裝飾裝修工程中的施工管理［J］．技術(shù)與市場(chǎng)，2012，33(10):123－124．
［4］孫遜．芻議超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要注意的問(wèn)題［J］．中華民居，2014，7(6):37－38
［5］莊磊．海南路10號(hào)地塊超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］．結(jié)構(gòu)工程師，2013，29(5):17－22．
［6］張?zhí)K，趙林．超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中相關(guān)要點(diǎn)研究［J］．建筑•建材•裝飾，2016，28(15):110－111