超限高層建筑工程抗震設計中的若干問題

董安玲 黃世杰 山東科正工程項目管理有限公司

自進入到21 世紀以來，我國城市化發展速度不斷加快，出現了諸多高層建筑。與此同時，需要注意的是，在城市中建筑用地緊張的問題仍然較為突出。從其影響來看，這種現象的存在也在一定程度上推動了建筑高度的增加。在這樣的時代背景之下，建筑工程人員和人民都對工程抗震性能提出了較高要求。加強對超限高層抗震設計，能夠對高層建筑起到一種保護作用，從而進一步提升高層建筑的穩定性和安全性。對城市居民而言，這樣為其提供了更為安全的居住場所。同時，超限高層建筑的發展，也為建筑行業未來發展新形態產生了借鑒意義。

一、超限高層建筑抗震設計中在嵌固端方面的問題

在開展嵌固端設計時，應該盡可能讓其延伸至地下室位置。針對在大開口周邊梁、板配筋方面所出現的各種問題，應該對其進行加固處理。如果在設計工作中，發現地址下位置距離主樓相對較遠，便可以有效發揮出剪力墻的積極作用，將其設置在主樓周邊位置。從其影響來看，這樣的設計方面，能夠直接將剪力墻上所具備的水平力快速傳遞到底板位置。若發現土層出現了較大高差問題，則需要將垂直向剪力墻設置在高差處。另外，針對高差處所出現的各種柱子，還需要對其進行加固處理、水平傳力梁加固等。這樣的處理方式，可以確保其水平力得到有效傳遞，從而進一步提升傳力的可靠性。同時，還需要考慮到回填土對地下室約束系數所產生的影響。一般來講，如果嵌固端位于地面層或地下層位置時，僅是能保障處于水平位置上的嵌固端能夠受到約束。如果嵌固端處于轉角位置，則不受外界條件的限制。

二、超限高層建筑抗震設計中在樓層剛度比方面的問題

結合對相關工程案例的分析可以得知：若想有效提升抗震設計性能，便需要從框架結構、框架承擔傾覆力角度進行考慮。當傾覆力＞50%時，其框架剪力墻和板柱剪力墻結構受外界影響較小。對樓層側向剛度而言，應該選擇和樓層剪力和層位位移之比將其確定為最終設計數據。需要注意的是，應該嚴格把控側向剛度比值。一般來講，如果能保障樓層側向剛度保持在其上部樓層的70%左右，便可以有效提升其抗震性能。

三、超限高層建筑抗震設計中在地震波的選擇要求方面的問題分析

在開展超高層建筑建設過程中，應該著重考慮到其在建設周期內，地震現象對高層建筑結構所產生的影響。進行地址加速度時程曲線設計和研究活動中，應該讓其盡可能滿足地震動三要素的具體要求，主要包括有效加速度峰值、頻譜特性和持時要求。另外，如果能夠在合理、有效控制地震波形，便可以盡可能滿足其加速峰值、峰譜特性要求。如果條件允許的話，在開展地震波選擇工作時，還可以有效結合震源機制的積極作用。

四、超限高層建筑抗震設計中在高度超限計算方面的問題

當開展樓層剪力驗算過程中，需要從最小剪重比角度出發，從而達到控制建筑結構整體剛度的目的。一般來講，只需要具有足夠型鋼、確保其振型可以有效滿足抗震要求。在參與有效質量方面達到總體的90%，便可以達到提升建筑結構穩定性的目的。在進行基礎設計時，則需要對整體結構抗傾覆性能進行重復性核算。如果發現其中存在著任何不合理問題，都需要對其進行及時上報。當全體工作人員進行共同商討之后，及時解決該問題。從其影響來看，這可以保障整個工程目標在順利完成基礎之上，進一步提升建筑結構安全性和穩定性。根據相關調查和研究可以發現：建筑工程抗震設計效果會在很大程度上受到其驗算樁基的影響。如果發現其中出現了樁身拉力過大或壓力過大的問題，都會影響著最終效果。對此，從該方面角度出發，便需要加強對核心銅墻體的控制和管控。除此之外，還需要有效加強對彈性功能的設計、補充和計算。當發現計算結果和反應譜結果出現數據差別較大問題時，應該對其進行反復對比，及時找到其中所出現的薄弱層。如果有條件的話，還可以將相關數據記錄在數據庫系統中。如果在后期工作中發現了類似問題，便可以根據其中所出現的各種數據，進行及時調節。從建筑物高度角度進行分析，這也會影響著抗震設計效果和方案的實施。當發現一些建筑物高度較高、工程相對復雜情況時，應該著重從抗側力構件的抗震性能指標角度進行考慮。有效發揮出抗震性能良好的混凝土材料作為基礎結構，不斷提升整體結構穩定性。

五、超限高層建筑抗震設計中在平面不規則計算方面的問題

平面不規則計算工作中，需要綜合考慮到樓板平面內部彈性因素所產生的影響。結合對實際工程案例分析后可以得知：如果在工程施工過程中出現了樓板損失較為嚴重的問題，應該從其結構剛度角度出發，不斷提升整體結構構件的承載力，從而達到提升抗震效果的目的。當出現了樓板缺失問題時，還需要綜合考慮到其跨層柱計算長度方面所產生的影響。一般來講，如果出現了長短柱并存的現象時，針對外框長柱而言，應該按照短柱所能夠承受的承載力和負荷力確定長柱所承受的壓力。如果發現其只是在某個局部位置中出現了樓板少量的問題，應該開展并層計算工作。當開展平板樓板連接工作時，倘若發現其中連接力較弱，應該適當性對樓板連接位置進行加厚處理。必要時還可以針對側力強和樓板長寬比進行合理化控制，不斷提升整體設計和應用效果。同時，還應該考慮到整體結構抗扭強度和外圍構件剛度所產生的影響，盡可能避免在轉角窗位置所出現的結構開洞問題。當出現了部分結構平面過長的問題時，應該綜合考慮到溫度因素對結構性能的影響。

六、超限高層建筑抗震設計中在豎向不規則的計算分析方面的分體和要求分析

（一）加強層內容分析

從加強層剛度角度進行分析，應該保障其處于相對合理狀態之內，不應過大或過小，盡可能避免內力突變現象的出現。針對在層布置數量方面所出現的一系列問題，除了需要考慮到其受力要求之外，還應該綜合考慮到施工周期的影響。一般來講，在開展抗震設計工作時，多是會對其彈性時程進行分析和補充計算。如果部分工程要求較高，還可以針對其彈塑性、時程方面的內容，進行綜合對比、計算和校核。對結構內力和位移計算工作而言，則是需要考慮到樓板內部變形問題形成的影響。從工程具體需求角度出發，針對其在彈性剛度方面的內容，進行整體計算工作。當伸臂桿件出現地震內力問題時，可以有效結合彈性膜樓蓋假定計算的方式，提升抗震設計效果。另外，盡管在工程正式施工前期已經設計了相對合理、科學的施工方案，但伴隨著工程逐漸推進，也可能會因為外界因素、人為因素導致其工程方案出現變動。從其影響來看，這也會對抗震設計效果產生或多或少影響。對此，便需要從伸臂衍架結構中所形成的附加內力角度考慮。如果有需要的話，可以對其樓板上下縣高度進行有效調整。

（二）連體結構分析

就目前工作形勢來看，在開展樓板連接工作時，多是會采用彈性樓板假定的方式完成相關工作。需要注意的是，在進行該部分作業時，應該加強對連接體部分樓板和梁應力變化方面的控制和數據計算。對小震作用計算工作而言，應該著重考慮到連接體位置的梁、板拉應力的影響。一般來講，該方面的應力應該≤混凝土軸力抗拉強度標準值。當超過了該限定值之后，便會在很大程度上降低抗震效果。如果發現該工程下部樓層都為整體性能較差的薄弱層，在開展抗震性能設計時，應該讓其地震剪力×1.15 的增大系數。從另一方面來看，連體結構的塔樓間距相對較近。在開展該部分工作時，便需要綜合考慮到建筑物風荷載相互作用系數對結構整體性能所產生的影響。如果有條件的話，還可以結合風洞試驗的方式，合理化控制其最終體型系數。當開展連接體兩端和主體結構連接工作時，需要從其主體結構延伸性能角度進行考慮，確保其能延伸至主體結構內筒。同時，還需要確保其能和內筒可靠連接或在主體結構沿連接體方向，連接體的樓板宜采用鋼筋混凝土平板并與主體結構可靠連接且受力較大的樓板宜在平面內設置支撐。

七、結束語

總體而言，在現階段以及未來很長一段中，超限高層建筑抗震設計已經成為建筑工程中一項重要內容。在今后工作中，相關工作人員需要加強對該方面內容的研究力度。結合整個行業未來發展趨勢和相關要求，從整體角度出發，針對影響其抗震性能的多重因素進行綜合性考慮，不斷提升建筑整體效果。