超限高层建筑结构基于性能抗震设计要点

靳晓燕

(山东职业学院土木系,山东 济南 250104)

随着我国社会经济的迅速发展,我国的建筑行业也得到了极速的发展,其中最典型的就是超限高层建筑的广泛出现。超限高层建筑工程与其他的普通工程相比,不仅房屋的高度以及工程施工的复杂度已经超出了我国对于建筑工程的相关规定,同时对于建筑结构中抗震要求也有很大的不同。目前,我国对于超限高层建筑工程的抗震结构的具体要求依旧是按照《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》具体执行的。但是在相关规定当中,对于具体结构抗震的设计却没有进行明确的规定,而就目前普通的抗震设计已经不能够满足超限高层的建筑结构,同时对于基于性能的抗震设计已经在超限高层建筑中被进行广泛的应用[1]。基于性能的抗震设计,其理念最早是由美国的科学家以及工程师提出来的,其最早在桥梁的抗震设计中进行应用。之后逐渐被广泛应用在高层建筑中,其主要的思想理念就是,能够满足被设计的建筑物在进行使用的期间内的预定功能或者是性能达到目标要求。

1 超限高层建筑结构基于性能抗震设计与常规抗震设计的比较

1.1 设防目标

常规的抗震设计,其主要遵循小地震发生建筑物不坏,中地震发生建筑物可以修复,而大地震发生建筑不会发生倒塌的原则,常规的抗震对于小型地震有明确的性能指标,对于发生大型地震也有明确的位移指标,并按照设防的目标分为甲乙丙丁四类。基于性能的抗震设计,其在进行设计的过程中,依照建筑的使用功能以及遭遇地震的等级,对于预期的性能目标提出了许多种,大致包括：结构的、非结构的、设施的等各种各样的性能指标,其具体的预期性能目标由建筑的业主进行选择[2]。

1.2 实施方法

对于常规的抗震设计一般都是按照相关的指令性、处方形式等具体规定进行设计的,主要是依赖于结构布置概念进行设计、对小型地震应对弹性进行设计、以及对大型地震发生变形的程度进行验算,从而将其作为预期宏观的设防目标[3]。基于性能的抗震设计,除了需要满足常规抗震设计的要求外,还需要对能够符合预期性能的相关要求进行论述,主要包括对结构体系、抗震措施等进行一定的试验,并要经过专门评估的进行确认。

1.3 工程应用

常规的抗震设计,目前在我国已经得到广泛的应用,同时设计人员对其经济熟练掌握。对建筑工程的高度以及规则等具有明确的限制,存在一定的局限性,对于新技术、新材料以及新结构的发展具有阻碍作用。基于性能的抗震设计,目前在我国来说,适用范围比较小,设计人员对其掌握程度不高,对其进行采用存在一定的危险性。但是基于性能抗震设计的提出,使超限高层建筑结构的设计提供了可能性,对于技术的创新以及进步具有积极地作用。

2 超限高层建筑工程抗震设计的主要原则

2.1 符合三水准的检查标准

超限高层建筑在具体的抗震设计中,只有遵循以下原则,才能够满足相应的规定要求：①对建筑工程进行抗震设计的过程中或者是工程建设完成之后,如果发生小型地震,建筑工程不需要进行任何处理,就可以进行正常的使用；②如果发生中级地震,建筑功能的相关功能仍旧能够进行维持,同时建筑所遭受的损害只要经过相应的修复正常,就可以进行正常的使用；③如果发生大地震时,建筑工程不会出现大面积的坍塌现象,这就不会因建筑坍塌而给周边的住户带来安全威胁。

2.2 设计力的求取要具体

对于建筑工程设计进行开展的时候,主要分为以下两阶段：第一阶段,对于建筑自身所具备的弹性,需要精确到小地震的影响下,同时建筑自身所具有的强度需要满足地震作用所能够达到的强度[4]。因此,对于超限高层建筑进行设计的时候,应该对建筑截面的结构进行考虑,从而使建筑的抗震能力能够得到有效的提升；第二阶段,最重要的对建筑自身弹性进行设计,当建筑自身具备一定的抗震性时,当发生地震时,建筑就能够发挥自身的抗震性,从而大大减少建筑发生坍塌的几率。

2.3 强剪弱弯、强柱弱梁原则

对于超限高层建筑工程在进行设计的过程中,应该遵循强剪弱弯、强柱弱梁的原则,在对建筑工程进行具体设计的过程中,通过对建筑抗震性能的考虑,从而使建筑结构能够更加趋向于合理化,与此同时,对建筑结构的强度和刚度不断地进行增强,也可以使超限高层建筑工程的抗震性能得到有效提升。

3 超限高层建筑基于性能抗震设计的要点

3.1 保障建筑结构的规则性

对于高层建筑进行设计的过程中,首先设计的相关的工作人员需要对建筑物的性能进行结合考虑,并根据高层建筑在实际使用中所要满足的需求,以及设计的相关功能进行科学、合理的考虑,以此对建筑工程的平面进行规划。与此同时,高层建筑的设计人员还需要对工程现场的地理因素进行考虑,并将业主的需求作为重点对相关工作进行完善。对于超限高层建筑而言,其在进行设计的时候最重要的就是满足以上要求,因此,在具体设计以及实际施工阶段,最重要的就是需要保证建筑的扭转刚度不能够超过规定的设计要求,同时还需要尽可能的防止结构发生扭转而影响到建筑物的抗震性以及安全性。除此之外,还需要注意的就是对于超限高层建筑物的结构,一定要保证其结构的对称性以及均匀性,这就要求对于剪力墙的布置要更加的合理,不仅能够及时的发现建筑物结构中存在的弱点,同时还能够防止出现特殊情况时建筑结构受到损坏,或者是坍塌。同时,对于设计人员来说,其自身的素质对高层建筑结构安全性以及抗震性具有重要的影响,这就需要不断加强设计人员的自身素质,并对发生地震时建筑物所要面临的抗震性,以及实际情况进行综合分析,当建筑物面临应力变化时,其内部结构就不会受到严重的影响,并且这种影响会逐渐降低。

3.2 严格控制层间位移

在对超限高层建筑工程进行设计的过程中,需要对基于性能设计进行全方位的考虑,不仅要考虑到工程施工的价格体系以及对施工材料的选择,同时还需要特别注意建筑工程的高度比以及对于位移的掌控。对于钢筋混凝土结构发生位移时最关键的影响就是对平面规划的科学性与合理性,因此,对于工程的平面规划的科学性要不断地进行加强,从而更好的控制层间发生位移。此外,还需要结合实际工程状况进行考虑,使设计能够更加科学的完成,使超限高层建筑结构的稳定性以及抗震性得到进一步的保证,从而使超限高层建筑结构基于性能抗震设计能够得到更好的发挥。

4 结束语

随着城市化进程的不断加快,现代的工程建设得到了飞速的发展,土地资源也随之逐渐变得稀缺,城市的为了容纳更多的人口,城市的建筑逐渐向着纵向发展,超高层建筑越来越多,因此对超限高层建筑结构基于性能进行抗震设计对建筑工程施工具有重要的影响,同时对建筑自身的安全性也具有着决定性的影响。与此同时,对相关建筑设计人员的专业素质的要求也逐渐增高。总之,为了保障超限高层建筑设计的安全性,最重要的就是对性能抗震设计进行加强。

[1]杨闫.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].黑龙江科技信息,2014,(7)：204．

[2]周宝学.刍议高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用策略[J].江西建材,2016(12)：52．

[3]贺志文.某超限高层建筑结构基于性能抗震设计[J].新材料新装饰,2014,(3)：416-417,372．

[4]张文灏.超限高层建筑结构基于性能抗震设计问题分析[J].建材发展导向(上),2015(9)：187-188．