超限高層建筑結構基于性能抗震設計的研究

胡永峰

摘要 ：由于受土地資源的影響，高層建筑已經成為現代城市的重要元素。但近年來由于受到地震的影響，關于超限高層建筑抗震性的問題已經受到高度重視。超限高層建筑結構中關于抗震的設計不同于傳統的設計，因此必須對超限高層建筑結構性能抗震的設計進行深入的研究與分析。為此本文主要圍繞 超限高層建筑結構性能抗震設計進行探討。

關鍵詞：超限高層建筑；抗震設計；抗震性能

引言

城市化進程的快速發展使超限高層建筑的數量與規模越來越大。我國的國土雖然遼闊，但是地質條件卻相當的復雜而且經常會發生自然災害，例如汶川地震、雅安地震等，所以建筑的抗震性能已經引起了人們的高度關注。起提高超限高層建筑抗震性能設計的水平必須從超限高層建筑發展的目標和判斷標準方面入手，并根據建筑物的實際情況，采取有效的設計策略。

1. 分析超限高層建筑基于性能抗震的設計

1.1超限的定義

按照有關規定高層建筑是指10層以上的建筑，也包括超限高層的建筑。判斷是否屬于超限高層建筑的依據是根據其的高度和相關規定的限額來進行比較。比較的內容有高寬的超限比、豎向規則和平面規則的超限等三個方面。

1.2分析超限高層建筑基于性能抗震設計的思想內容

一直以來，世界各國指導高層建筑的抗震思想標準是“小型地震不會壞、中型地震可以修、大型地震不會倒”。經過時間和事實的證明，這種指導標準是最為合理的。但是，該思想只重視建筑物不倒的抗震性能，而忽視了大震對建筑物結構功能帶來的影響，所以這也會造成嚴重的社會經濟損失，因此，在超限高層建筑基于性能抗震的設計必須要重視。那么清楚基于性能建筑設計的原理是十分重要的，基于性能的建筑設計主要是以抗震為基礎來指導整個建筑設計的，因此為了保證即使在地震作用下建筑結構體系的結構功能也不會發生改變，就需要規范好結構體系的布置設計、結構體系的使用和質量的把握幾方面的內容。

1.3關于超限高層建筑抗震性能的水準

根據我國現行的規定，關于超限高層建筑抗震性能的水準有以下幾方面的內容：一是，建筑結構的完整性在地震過后依然可以保持而且是不需要進行任何的修復就可以繼續使用的；二是，建筑結構的完整性得到了保證，但是發生了輕微的裂縫，這種裂縫不會影響建筑物的安全使用，因此可以不用修復就可以繼續使用；三是，保持了建筑重要結構的完整性，只需修復其他部位的裂縫就能再次使用；四是，建筑的重要結構發生了輕微的破損，而其他結構的破損程度達到了中等的程度，所以建筑物只需要少許的修復就可以再次使用；五是，建筑重要結構的破損達到了中等的程度，而其他結構的破損也達到了中等或以上的程度，建筑物必須要進行加固修復才能使用；六是，建筑重要結構的破損達到了中等或以上的程度，而其他結構的破損度非常嚴重，隨未倒塌但是嚴重威脅人們的人身安全。

2.分析我國超限高層建筑基于性能抗震設計的缺陷

經濟水平在一定程度上決定了國家科學技術的水平。在我國，受到經濟水平的發展，在實際的建筑過程中，超限高層建筑基于性能抗震的設計還不能解決存在于建筑過程中的問題；而且，由于人們對建筑物功能的不同需求復雜化了超限高層建筑的設計，在對建筑結構進行可行性評估時是根據相關的試驗來獲取評估結果的，這樣就會在實踐操作中難以實施；由于時代的發展需要對每棟高層的建筑進行創新性的設計，這就增加了界定超限高層建筑抗震性能水平的難度，而且由于各種的原因，需要提高超限高層建筑的分析計算方法。所以，在超限高層建筑的設計中，基于性能的抗震設計是最為合理的。

3.基于性能抗震設計的方法

在實際設計中應用基于性能抗震的設計有兩種方法：基于傳統的設計方法和接基于位移進行設計。第一種方法在目前的建筑設計中應用最廣泛，設計人員也比較熟悉。這種方法的設防指導原則是：小震不壞、中震可修、大震不倒。而設計的方法主要有：設計要根據處方形式或指令性的規定來進行；小震的彈性設計、概念設計和對部分結構進行大震變形的驗算等。但是這種方法有明確的規則性和適用高度限制，存在較大的局限性，有時不能適應對新技術、新資料以及新結構體系的發展的適應性比較差。第二種方法雖然比較少用而且設計人員也沒有完全掌握，但是就提供了可行的方法給實現高層結構設計，這對有技術的進步創新大有好處。這種方法的設防指導原則是：干預期的性能目標的提出要根據受震影響度和使用功能的類別來進行的，包括各種如結構與非結構的以及設施的具體性能；具體工程預期目標的最終選擇是由業主來決定的。相比傳統的設計方法，由于該設計方法采用的結構性能指標是結構位移，因此整個的設計過程完完全全地被改變了，設計的變量直接選擇了目標位移，此位移的結構有效周期是通過設計位移來計算出來的，結構的有效剛度也是根據此依據來進行計算，這樣就可以計算出此時結構基底的剪力，然后再來分析結構使配筋的設計更加具體化。

基于性能的抗震設計的優點有：可以具體量化三水準設防要求的性能目標及水準，在設計中，對性能水準判別的準則和性能目標的選用的實施要特別強調并要進行更加深入的論證分析。然而基于性能抗震的設計需要研究解決的問題仍比較多，尤其是在地震大小的確定性和計算模型及參數的正確性的問題。但是，值得肯定的是，由于技術的進步和深入的研究必定會提高高層建筑的抗震性能的，那么超限高層建筑的安全性就得到有效的提高。

4.結論

由此可見，基于性能抗震設計的方法應用于超限高層建筑中是一個必然的發展趨勢。在高層建筑的寬高度的有關規則中，限制性比較少，提高了超限高層建筑的設計的靈活性。因此，在今后較長的時期里，超限高層建筑結構基于性能的抗震設計都是高層結構抗震研究發展的方向。

參考文獻：

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