淺談超限高層建筑結構基于性能抗震設計

查顯德

摘?要：現代社會，城市發展進程正在逐漸的加快，建筑物朝著高層建筑方向發展，此時如果遭遇地震災害就會受到很大的震蕩，導致建筑物出現倒塌的可能，從而造成大量的人員傷亡，因此加強建筑的抗震設計非常重要。在建筑工程中，超限高層建筑是重要的類型之一，對此在實際的設計當中務必要基于抗震性能進行設計，這樣才能確保整個超限高層建筑具有更高的安全性和抗震性能。

關鍵詞：超限高層建筑;建筑結構;性能抗震設計

1 前言

現階段，高層建筑工程數量日益增多，且已經成為了城市地標建筑物，彰顯著一個城市的現代化發展水平。在科技水平不斷提高的背景之下，城市建筑呈現多樣化的特征，特別是超限高層建筑結構，若是發生地震災害，就可能發生建筑物倒塌現象，造成嚴重的人員傷亡，損害建筑物的使用安全。因此，在工作開展中務必針對超限高層建筑結構的具體情況實施抗震設計，使其建設質量得以保證。

2 加強超限高層建筑工程抗震設計的必要性

近年來，越來越多的人口涌入城市，導致城市可用土地資源日益短缺，為了更好地解決人們的居住問題，城市建筑朝著樓層更高、規模更大的方向發展，并且在這些建筑中我們時常可以看見超限高層建筑的身影，對于超限高層建筑的應用，不僅更好地滿足了城市發展對于空間的更好利用，同時還使得了當今人們對于現代建筑空間渴求得到了最大程度的滿足。不過值得注意的是，對于超限高層建筑的結構設計，有一些是超出了我國當前相關規范和標準的，這就給超限高層建筑提出了更高的抗震要求。可以預見的是，如果超限高層建筑的抗震設計達不到要求，一旦發生地震事故，那么所造成的經濟損失和人員傷亡將是非常巨大的。因此，在對超限高層建筑進行設計的時候，需要充分重視超限高層建筑的抗震設計，對于當前超限高層建筑抗震設計中所存在的不足，采取有效的抗震措施加以解決，從而確保超限高層建筑具有更高的抗震性能，在滿足人們使用需求的同時，更好地促進我國社會的建設與發展。

3 超限高層建結構筑抗震設計目標

3.1 三水準目標

在對超限高層建筑進行抗震設計時，首先需要滿足的就是三個水準的設計目標，這三個水準的設計目標分別是小震不壞、中震可修、大震不倒。根據字面意思我們就可以很好地進行理解，小震不壞就是當遇到的地震等級不高時，超限高層建筑各部分不會出現裂縫、松動等任何損壞，在地震結束后不需要采取任何的修理措施建筑仍然可以繼續使用;中震可修是指在受到一定強度的地震后，超限高層建筑可能部分結構受到了損壞，但這些損壞是可控的，當地震結束后采取一定的修理措施后，仍然可以供人們安全使用;大震不倒是當超限高層建筑遭遇強度較高的地震時，超限高層建筑雖然會出現一定程度的結構破壞，但不至于出現建筑倒塌的情況，這樣能夠極大地避免人員傷亡的情況發生。

3.2 不同階段設計方法

（1）做好小震情況下的性能計算，這就需要相關的設計人員對于超限高層建筑相應的設計數據和房屋荷載與地震效應等進行綜合考慮，然后根據當地的地震發生情況以及超限高層建筑的實際承載能力做好一定的調整，使得所設計的建筑尺寸和橫截面積能夠更好地滿足相應的使用需求，確保即使在遇到小震的情況下，超限高層建筑能夠承受住相應的地震沖擊，確保超限高層建筑的安全性和穩定性。（2）做好中震情況下的性能計算，這就需要相關的設計人員能夠精確地算出超限高層建筑所能承受的最大限度力，然后在進行結構設計和材料選擇的時候，能夠進行科學的設計和選擇，確保超限高層建筑在遭遇到中震的時候具備一定的抗性。（3）做好大震情況下的性能計算，這就需要相關的設計人員能夠對當地的地震情況有非常清楚地了解，進而確保所設計的建筑結構在遭遇大震的時候不會出現倒塌，從而更好地保障人們的生命財產安全。

3.3 強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱構件原則

強柱弱梁是使梁端的塑性鉸先出、多出，盡量減少或推遲柱端塑性鉸的出現，提高結構的變形能力，防止出現倒塌性破壞;強剪弱彎是為了使結構構件在發生受彎破壞前不先發生剪切破壞;強節點弱構件是指節點的承載力應高于連接構件，節點失效意味著與之相連的梁與柱都失效;在超限高層建筑結構設計中，要求采用合理的計算模型和分析方法，保證這三項原則的實現。

4 超限高層建筑結構的性能抗震設計要點分析

4.1 建筑結構規則

設計的初期階段，建筑結構抗震設計的首要重點是建筑物結構，且建筑結構的好壞對其穩定性和抗震性造成直接影響，所以建筑的底盤要穩定，結構支撐要逐級的向上，上部所承受的重力要輕，還需要減少建筑物地震的壓力，這樣設計出的建筑結構要呈現出規則性，從而就可以確保建筑結構的使用功能，有效滿足建筑的扭轉剛度。一般來說，在建筑結構設計中建筑外觀要簡單大方，整體分布要均勻一致，還需要對受力荷載的影響進行充分考慮，并且結構設計剛度要適量增強，地基修理建設要遵循根深蒂固的原則，從而就可以抵抗一定程度的地震等級，最大程度的降低建筑物的損壞程度，從而確保人們生命安全得以保障。

4.2 掌控層間位移

關于超限高層建筑，進行抗震設計中既要對建筑平面進行科學合理的規劃，還要對建筑位移、高寬比及結構材料、荷載等問題進行充分的考慮，在這些因素中鋼筋混凝土結構位移控制是重點，因為建筑結構受到風力和地震的影響而發生位移，所以在具體的設計中要保證建筑剛度，避免出現建筑位移的情況發生。

4.3 地震作用力

在抗震設計中，要將位移、抗震設計相互結合，通過詳細的分析制定出可行的減震設計方案，使得超限高層建筑結構形變與地震形變的要求相符合。

4.4 建筑結構剛度

對結構剛度進行計算的時候，超限高層建筑結構的剛度時常呈現出周期性的變化，這就為主體結構變化帶來了一定程度的影響，因此作為工作人員在開展結構剛度設計中需要調整參數，確保建筑物結構剛度達到標準。

5 超限高層建筑抗震設計發展方向

如今經濟全球化的形成使得世界格局呈現出多元化的發展趨勢，超限高層建筑也是一樣。隨著建筑設計理念、設計形式以及材料等多元化，建筑結構也呈現出多元化，超限高層建筑設計需要對傳統的結構模式進行突破，在保證建筑結構穩定的基礎上，創建出更多的新型建筑形式，從而促進超限高層建筑的不斷發展。另一方面超限高層建筑結構抗震設計還存在一些新問題，雖然通過一些措施給予改造，但是實施起來卻有很大難度，不同建筑會帶來不同的問題。因為建筑結構有許多不規則的現象存在，因此需要將建筑位移當作評定標準對抗震設計的效果進行評定。另外，建筑物使用壽命損失消耗分析是存在的一個比較嚴重的問題，有許多不確定的因素存在，所以研究人員需要進行更為全面的研究，使得其得以更好的發展。

6 結語

總而言之，在超限高層建筑結構抗震設計中，應重視概念設計，采取基于結構構件的性能化設計，重視結構的選型和平面、立面布置的規則性，力求簡單不突兀，提高抗震構造措施，優先選擇抗震性能好且經濟實用的結構體系，從而保證超限高層建筑結構具有必要的強度、剛度和延性。

參考文獻：

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