淺談超限高層建筑的抗震設計及安全應對措施

馬慶祥

改革開放以來，我國社會經濟迅速發展，城鎮化建設水平不斷提升，超高層建筑、高層建筑越來越多。若仍采用常規抗震設計方法，很難滿足當前大型化、高層化建筑抗震性能需求。針對這一現狀，本文提出了超限高層建筑的抗震設計方案，并以某建筑項目1#樓為例，闡述了抗震設計要點及安全應對措施，從而保證超限高層建筑抗震設計的合理性、有效性。

超限高層建筑;抗震設計;安全應對措施;工程概況

抗震是為了減輕地震災害對人類社會的影響，抗震設計是建筑工程界研究的重點，通過抗震設計，可以真實、客觀評價地震的安全性和抗震設計的合理性。在建筑抗震設計當中，始終堅持三項原則，即“小震不壞、中震能修、大震不倒”，具體如表1所示。

與此同時，在超限建筑抗震設計中，應用到很多重要理論知識，如超限建筑結構分類、設計理念、性能目標等等，針對超限建筑抗震設計實踐而言，這些理論觀點具有重要的指導價值。

某建筑為商住兩用項目，總面積為101 218.9㎡，地上、地下面積分別為87 423.74㎡、13 795.16㎡。本項目由6棟建筑及地下室組成，地下室將地上6棟建筑連成一個整體，利用抗震縫將地面以上部分進行合理分割，構成一個獨立式的結構設計單元，圖1為效果圖。

為更好地進行分析，以1#樓為例，本樓為超限建筑，具體情況為本工程地上共18層、地下為1層，屬于商住兩用項目，其中地上1～2層為商業用房，2～18層為住宅用房，地下1層為車庫。42.000是對應1#樓相對標高±0.000的絕對標高，0.30 m為室內、外高差。該樓地下室內不含人防設計。

根據地區實際情況和工程建設要求，為該工程建筑結構安全等級為二級，抗震設防類別為標準設防類（丙類）。多遇地震情況下，地上、地下建筑抗震設防參數如表2所示。

通過實地勘查報告可知：本場地內未見大斷裂構造通過，周圍未見地面坍陷等不良地質情況。本工程抗震設防烈度在6度以下，設計基本地震加速度值在0.05 g以下，可得出擬建場地屬于建筑抗震一般地段。本結構設計情況如表3所示。

結上述分析，按照結構布置原則，結構具體設計如下：

（1）轉換柱設計。作為建筑結構抗震設計中的關鍵構造，轉換柱設計應符合小震彈性要求，同時保證中震正截面承載力不屈服，斜截面抗剪承載力達到規定要求，相比常規設計，其應具有更高抗震能力。根據本工程實際情況，在設計中可適當提高轉換柱抗震構造措施等級 。

（2）框架梁設計。建筑物周圍的邊梁在抗震設計中可適當加強，從而整體上增強建筑物的抗扭剛度。

（3）轉換梁設計。轉換梁設計等同于轉換柱要求，作為建筑結構抗震設計中的關鍵構造之一，轉換梁設計應符合小震彈性要求，同時保證中震正截面承載力不屈服，斜截面抗剪承載力彈性等達到規定要求，相比常規設計，其應具有更高抗震能力。根據本工程實際情況，在設計中可適當提高轉換梁抗震構造措施等級。

（4）樓板設計。加強開洞區域樓板處理，通常情況下，該區域整體厚度設為120 mm，周圍區域則需進行樓板加厚，如做雙向雙層配筋，并將雙層斜向鋼筋設于陰角處。

（5）地下室頂板設計。對開洞地下室頂板進行加強處理，根據工程實際情況，選取現澆梁板體系，根據有無覆土區確定樓板厚度。第一，無覆土區樓板厚度大于等于180 mm;第二，有覆土區樓板厚度大于等級250 mm，雙層雙向配筋，保證在0.25%以上。

（6）填充墻設計。為提高建筑結構抗震性能，降低建筑物重量，可采用輕質墻體材料用于填充墻設計。

作為一個不規則超限高層建筑，該工程存在扭轉不規則、錯層等情況。在設計過程中，針對構件部分，為增強抗震安全性，需采取相應措施加大安全設計。

為達到各樓層最小水平地震力規定要求，應對彈性階段設計內力進行適當調整，保證在多遇地震條件下，建筑結構仍可達到彈性階段設計要求。針對框架—剪力墻結構的兩個不同方向框架部分，需適當調整不同向所承擔的地震剪力，保證框架和剪力墻能夠有效協調，從而構建一個完整的雙重抗側力結構體系。

（1）剪力墻及框支柱加強措施。第一，按一級抗震設落地剪力墻約束邊緣構件配筋，控制配筋率在1.2%以上，從而增強剪力墻延性及變形能力?？刂茐w水平和豎向分布配筋率在0.35%以上，將約束邊緣構件設于過渡層，保證在風荷載、地震條件下，有效提升底部剪力墻的抗剪、抗拉性能。第二，按一級抗震設框支柱，控制框支柱軸壓比在0.6以下，進一步減小框支柱的壓應力，增強框支柱的變形能力。第三，以井字復合箍形式安設框支柱全高箍筋，控制箍筋間距在100 mm以內，控制縱筋配筋率在1.4%以上，滿足規范要求。

（2）框架加強措施。嚴格遵循“強柱弱梁”的基本原則進行框架加強設計，即框架抗震等級按三級設置，框支柱抗震等級按一級設置，框支梁抗震等級按二級設置，從而有效增強框架的延性。

（3）樓板加強措施。根據設計方案，需適當加強錯層處的樓板，即加厚板厚，配筋以雙層雙向為主，并控制配筋率在0.3%以上。此外，還需加厚轉換層樓板厚度，加至180 mm，配筋以雙層雙向為主，控制配筋率在0.25%以上。并將轉換層樓層上一層進行樓板加厚處理，為120 mm。

綜上所述，我國地域遼闊，地處地震多發地帶，受地震災害影響較大，保證高層建筑抗震性能成為當前亟待解決的難題。隨著國民經濟的迅速增長，建筑工程逐步向大型化、高層化方向發展，現代高層建筑形態更加復雜，樓層越來越高，進一步加大設計難度。在高層建筑結構設計中抗震設計是一個繞不開的話題，其直接關乎建筑物的整體構造質量。為此，本文提出了超限高層建筑抗震設計，希望通過合理的設計，提高建筑物的抗震性能，保證施工安全，避免造成嚴重損失。

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（Xuchang Boxiang Construction Engineering Quality Inspection Co.， Ltd.， Xuchang Henan? 461000）

Since the reform and opening up， with the rapid development of China's social economy and the continuous improvement of urbanization construction level， there are more and more super high-rise buildings and high-rise buildings. If the conventional seismic design method is still used， it is difficult to meet the current seismic performance requirements of large-scale and high-rise buildings. In view of this situation， this paper puts forward the aseismic design scheme of out of limit high-rise buildings， and expounds the key points of aseismic design and safety measures for a building project， so as to ensure the rationality and effectiveness of aseismic design of out of limit high-rise buildings.

transfinite high-rise building; aseismic design; safety response measures; project overview