超限高層建筑結構基于性能抗震設計要點

靳曉燕

(山東職業學院土木系,山東 濟南 250104)

隨著我國社會經濟的迅速發展,我國的建筑行業也得到了極速的發展,其中最典型的就是超限高層建筑的廣泛出現。超限高層建筑工程與其他的普通工程相比,不僅房屋的高度以及工程施工的復雜度已經超出了我國對于建筑工程的相關規定,同時對于建筑結構中抗震要求也有很大的不同。目前,我國對于超限高層建筑工程的抗震結構的具體要求依舊是按照《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》具體執行的。但是在相關規定當中,對于具體結構抗震的設計卻沒有進行明確的規定,而就目前普通的抗震設計已經不能夠滿足超限高層的建筑結構,同時對于基于性能的抗震設計已經在超限高層建筑中被進行廣泛的應用[1]。基于性能的抗震設計,其理念最早是由美國的科學家以及工程師提出來的,其最早在橋梁的抗震設計中進行應用。之后逐漸被廣泛應用在高層建筑中,其主要的思想理念就是,能夠滿足被設計的建筑物在進行使用的期間內的預定功能或者是性能達到目標要求。

1 超限高層建筑結構基于性能抗震設計與常規抗震設計的比較

1.1 設防目標

常規的抗震設計,其主要遵循小地震發生建筑物不壞,中地震發生建筑物可以修復,而大地震發生建筑不會發生倒塌的原則,常規的抗震對于小型地震有明確的性能指標,對于發生大型地震也有明確的位移指標,并按照設防的目標分為甲乙丙丁四類。基于性能的抗震設計,其在進行設計的過程中,依照建筑的使用功能以及遭遇地震的等級,對于預期的性能目標提出了許多種,大致包括：結構的、非結構的、設施的等各種各樣的性能指標,其具體的預期性能目標由建筑的業主進行選擇[2]。

1.2 實施方法

對于常規的抗震設計一般都是按照相關的指令性、處方形式等具體規定進行設計的,主要是依賴于結構布置概念進行設計、對小型地震應對彈性進行設計、以及對大型地震發生變形的程度進行驗算,從而將其作為預期宏觀的設防目標[3]。基于性能的抗震設計,除了需要滿足常規抗震設計的要求外,還需要對能夠符合預期性能的相關要求進行論述,主要包括對結構體系、抗震措施等進行一定的試驗,并要經過專門評估的進行確認。

1.3 工程應用

常規的抗震設計,目前在我國已經得到廣泛的應用,同時設計人員對其經濟熟練掌握。對建筑工程的高度以及規則等具有明確的限制,存在一定的局限性,對于新技術、新材料以及新結構的發展具有阻礙作用。基于性能的抗震設計,目前在我國來說,適用范圍比較小,設計人員對其掌握程度不高,對其進行采用存在一定的危險性。但是基于性能抗震設計的提出,使超限高層建筑結構的設計提供了可能性,對于技術的創新以及進步具有積極地作用。

2 超限高層建筑工程抗震設計的主要原則

2.1 符合三水準的檢查標準

超限高層建筑在具體的抗震設計中,只有遵循以下原則,才能夠滿足相應的規定要求：①對建筑工程進行抗震設計的過程中或者是工程建設完成之后,如果發生小型地震,建筑工程不需要進行任何處理,就可以進行正常的使用；②如果發生中級地震,建筑功能的相關功能仍舊能夠進行維持,同時建筑所遭受的損害只要經過相應的修復正常,就可以進行正常的使用；③如果發生大地震時,建筑工程不會出現大面積的坍塌現象,這就不會因建筑坍塌而給周邊的住戶帶來安全威脅。

2.2 設計力的求取要具體

對于建筑工程設計進行開展的時候,主要分為以下兩階段：第一階段,對于建筑自身所具備的彈性,需要精確到小地震的影響下,同時建筑自身所具有的強度需要滿足地震作用所能夠達到的強度[4]。因此,對于超限高層建筑進行設計的時候,應該對建筑截面的結構進行考慮,從而使建筑的抗震能力能夠得到有效的提升；第二階段,最重要的對建筑自身彈性進行設計,當建筑自身具備一定的抗震性時,當發生地震時,建筑就能夠發揮自身的抗震性,從而大大減少建筑發生坍塌的幾率。

2.3 強剪弱彎、強柱弱梁原則

對于超限高層建筑工程在進行設計的過程中,應該遵循強剪弱彎、強柱弱梁的原則,在對建筑工程進行具體設計的過程中,通過對建筑抗震性能的考慮,從而使建筑結構能夠更加趨向于合理化,與此同時,對建筑結構的強度和剛度不斷地進行增強,也可以使超限高層建筑工程的抗震性能得到有效提升。

3 超限高層建筑基于性能抗震設計的要點

3.1 保障建筑結構的規則性

對于高層建筑進行設計的過程中,首先設計的相關的工作人員需要對建筑物的性能進行結合考慮,并根據高層建筑在實際使用中所要滿足的需求,以及設計的相關功能進行科學、合理的考慮,以此對建筑工程的平面進行規劃。與此同時,高層建筑的設計人員還需要對工程現場的地理因素進行考慮,并將業主的需求作為重點對相關工作進行完善。對于超限高層建筑而言,其在進行設計的時候最重要的就是滿足以上要求,因此,在具體設計以及實際施工階段,最重要的就是需要保證建筑的扭轉剛度不能夠超過規定的設計要求,同時還需要盡可能的防止結構發生扭轉而影響到建筑物的抗震性以及安全性。除此之外,還需要注意的就是對于超限高層建筑物的結構,一定要保證其結構的對稱性以及均勻性,這就要求對于剪力墻的布置要更加的合理,不僅能夠及時的發現建筑物結構中存在的弱點,同時還能夠防止出現特殊情況時建筑結構受到損壞,或者是坍塌。同時,對于設計人員來說,其自身的素質對高層建筑結構安全性以及抗震性具有重要的影響,這就需要不斷加強設計人員的自身素質,并對發生地震時建筑物所要面臨的抗震性,以及實際情況進行綜合分析,當建筑物面臨應力變化時,其內部結構就不會受到嚴重的影響,并且這種影響會逐漸降低。

3.2 嚴格控制層間位移

在對超限高層建筑工程進行設計的過程中,需要對基于性能設計進行全方位的考慮,不僅要考慮到工程施工的價格體系以及對施工材料的選擇,同時還需要特別注意建筑工程的高度比以及對于位移的掌控。對于鋼筋混凝土結構發生位移時最關鍵的影響就是對平面規劃的科學性與合理性,因此,對于工程的平面規劃的科學性要不斷地進行加強,從而更好的控制層間發生位移。此外,還需要結合實際工程狀況進行考慮,使設計能夠更加科學的完成,使超限高層建筑結構的穩定性以及抗震性得到進一步的保證,從而使超限高層建筑結構基于性能抗震設計能夠得到更好的發揮。

4 結束語

隨著城市化進程的不斷加快,現代的工程建設得到了飛速的發展,土地資源也隨之逐漸變得稀缺,城市的為了容納更多的人口,城市的建筑逐漸向著縱向發展,超高層建筑越來越多,因此對超限高層建筑結構基于性能進行抗震設計對建筑工程施工具有重要的影響,同時對建筑自身的安全性也具有著決定性的影響。與此同時,對相關建筑設計人員的專業素質的要求也逐漸增高。總之,為了保障超限高層建筑設計的安全性,最重要的就是對性能抗震設計進行加強。

[1]楊閆.超限高層建筑結構基于性能抗震設計的研究[J].黑龍江科技信息,2014,(7)：204．

[2]周寶學.芻議高層建筑結構設計中抗震概念設計的應用策略[J].江西建材,2016(12)：52．

[3]賀志文.某超限高層建筑結構基于性能抗震設計[J].新材料新裝飾,2014,(3)：416-417,372．

[4]張文灝.超限高層建筑結構基于性能抗震設計問題分析[J].建材發展導向(上),2015(9)：187-188．