超限高层建筑抗震设计浅析.doc

PAGE PAGE 1 超限高层建筑抗震设计浅析 　　摘要：随着社会的发展，超限高层建筑越来越多，建筑结构抗震设计要求也越来越高，这对建筑结构设计者提出了较高要求。为此，笔者总结了当前超限高层的设计方法以及超限高层的抗震设计审查，可供相关专业技术人员参考。 　　关键词：超限高层建筑、抗震设计、超限审查 　　中图分类号：S611文献标识码：A文章编号： 　　随着国民经济发展，高层建筑除了满足建筑使用功能的要求，对建筑个性化的体现越来越重视，使高层建筑的平面、立面均极其特殊，各种新的复杂体形结构（如连体结构、主裙楼整体连接结构、大底盘多塔楼结构、立面多次收进退层结构及大悬挑结构等）、复杂结构体系（如各种类型的结构转换层、多重组合结构和巨型结构等）出现。 　　1超限高层的设计方法 　　复杂结构设计分析，采用多个相应恰当的、合适的力学模型进行抗震验算分析，不是用所谓截然不同的、不合理的模型进行比较分析。“抗规”要求的不同力学模型，还应属于不同的计算分析程序。分析结果具体体现在：结构与结构构件在地震作用下，抵抗地震作用的承载力具有客观存在性，在相应设计阶段主要振动周期、振型和地震作用最大受剪承载力（底部总剪力V0）应出入不大。整体结构应进行弹性时程分析补充计算（应注意地震波采集须符合规范要求）；宜按弹塑性静力或弹塑性动力分析方法补充计算；受力复杂的结构构件，宜按应力分析结果校核配筋设计。 　　超限高层根据结构抗震性能设计，选择性能目标控制，选定性能设计指标。第一性能水准的结构应满足弹性设计要求（多遇地震），结构的层间位移、结构构件的承载力及结构整体稳定等均应满足规范规定；按设防烈度（中震）的结构，构件承载力在不计入风荷载作用、不考虑与抗震等级要求相关的内力增大系数时需要满足弹性设计和抗震承载力要求。第二性能水准的结构，在中震或预估罕遇地震作用下，与第一性能水准的结构的差别是，框架梁、连梁等耗能构件正截面承载力只需要满足“屈服承载力”设计，即采用构件材料标准值和重力、地震作用组合标准值工况下的验算。第三性能水准的结构，在中震或预估罕遇地震作用下，允许部分框架梁、连梁等耗能构件正截面承载力进入屈服阶段，受剪承载力宜按“屈服承载力”设计，竖向构件及关键构件正截面承载力应满足“屈服承载力”设计的要求；整体结构进入弹塑性阶段，应进行弹塑性分析。第四性能水准的结构，应进行结构弹塑性计算分析，在中震或预估罕遇地震作用下，关键构件抗震承载力应满足“屈服承载力”设计的要求；允许部分竖向构件及大部分框架梁、连梁等耗能构件进入屈服阶段，但构件受剪截面应满足界面限制条件要求；结构的抗震性能必须通过结构弹塑性计算分析，在预估的罕遇地震作用下找出弹塑性层间位移角、屈服构件的次序和塑性铰分布、塑性铰部位的材料受损程度。第五性能水准的结构，应进行结构弹塑性计算分析，在预估罕遇地震作用下，关键构件抗震承载力宜满足“屈服承载力”设计的要求；应注意同一楼层的竖向构件不宜全部进入屈服并控制整体结构承载力下降的幅度不超过10%。 　　隔震与消能减震设计，是一种有效地减轻地震灾害的技术，在提高结构抗震性能上具有优势（即抗震设防目标能力有所提高）。隔震技术一般可使延长整个结构体系的自振周期达到使水平地震加速度反应降低60%左右（相当于常规抗震设计设防烈度降低1.0度~1.5度），从而达到大大降低地震作用，并能获得很好的经济效益。隔震设计计算分析方法一般为时程分析法，强调隔震层设计与构造措施的重要性。消能减震通过消能器（分为速度型和位移型阻尼器）设置控制预期的结构变形、增加结构阻尼达到减少地震反应，较好地发挥出经济效益。设计计算分析方法一般为非线性时程分析法，与常规抗震设计设防烈度约降低1.0度设计。因此在部分楼层增设粘滞阻尼消能支撑（设计往往布置在计算分析层间位移角较大的部位，并注意两个主轴方向的均匀布置），通过提高结构的附加阻尼比来降低结构的位移反应。整体结构的非线性时程分析结果表明，在框架－抗震墙结构中增设消能支撑，可以较为经济地控制结构的楼层位移，提高结构的抗震安全储备。 　　建筑抗震性能化设计，根据设防目标立足于结构承载力与变形能力的综合考虑，具有针对性和灵活性（或对整个结构、或对某些具体部位或关键构件）设计分析方法达到预期的性能目标，分为构件或结构弹性分析、弹塑性分析，基于提高建筑抗震安全性（承载力、变形、构件延性）或满足使用功能的专门要求。 　　“小震不坏，中震可修，大震不倒”三水准目标，即第一水准按众值烈度或多遇地震影响时，结构抗震分析采用弹性反应谱进行弹性分析设计，主要是承载力验算，又称第一阶段线弹性设计；第二水准按基本烈度或设防地震影响时，考虑非线性弹塑性变形及承载力略有提高，属于第二阶段弹塑性变形验算；第三水准按最大预估烈度或罕遇地震影响时，主要通过概念