浅谈超限高层建筑结构基于性能抗震设计

查显德

摘 要：现代社会，城市发展进程正在逐渐的加快，建筑物朝着高层建筑方向发展，此时如果遭遇地震灾害就会受到很大的震荡，导致建筑物出现倒塌的可能，从而造成大量的人员伤亡，因此加强建筑的抗震设计非常重要。在建筑工程中，超限高层建筑是重要的类型之一，对此在实际的设计当中务必要基于抗震性能进行设计，这样才能确保整个超限高层建筑具有更高的安全性和抗震性能。

关键词：超限高层建筑;建筑结构;性能抗震设计

1 前言

现阶段，高层建筑工程数量日益增多，且已经成为了城市地标建筑物，彰显着一个城市的现代化发展水平。在科技水平不断提高的背景之下，城市建筑呈现多样化的特征，特别是超限高层建筑结构，若是发生地震灾害，就可能发生建筑物倒塌现象，造成严重的人员伤亡，损害建筑物的使用安全。因此，在工作开展中务必针对超限高层建筑结构的具体情况实施抗震设计，使其建设质量得以保证。

2 加强超限高层建筑工程抗震设计的必要性

近年来，越来越多的人口涌入城市，导致城市可用土地资源日益短缺，为了更好地解决人们的居住问题，城市建筑朝着楼层更高、规模更大的方向发展，并且在这些建筑中我们时常可以看见超限高层建筑的身影，对于超限高层建筑的应用，不仅更好地满足了城市发展对于空间的更好利用，同时还使得了当今人们对于现代建筑空间渴求得到了最大程度的满足。不过值得注意的是，对于超限高层建筑的结构设计，有一些是超出了我国当前相关规范和标准的，这就给超限高层建筑提出了更高的抗震要求。可以预见的是，如果超限高层建筑的抗震设计达不到要求，一旦发生地震事故，那么所造成的经济损失和人员伤亡将是非常巨大的。因此，在对超限高层建筑进行设计的时候，需要充分重视超限高层建筑的抗震设计，对于当前超限高层建筑抗震设计中所存在的不足，采取有效的抗震措施加以解决，从而确保超限高层建筑具有更高的抗震性能，在满足人們使用需求的同时，更好地促进我国社会的建设与发展。

3 超限高层建结构筑抗震设计目标

3.1 三水准目标

在对超限高层建筑进行抗震设计时，首先需要满足的就是三个水准的设计目标，这三个水准的设计目标分别是小震不坏、中震可修、大震不倒。根据字面意思我们就可以很好地进行理解，小震不坏就是当遇到的地震等级不高时，超限高层建筑各部分不会出现裂缝、松动等任何损坏，在地震结束后不需要采取任何的修理措施建筑仍然可以继续使用;中震可修是指在受到一定强度的地震后，超限高层建筑可能部分结构受到了损坏，但这些损坏是可控的，当地震结束后采取一定的修理措施后，仍然可以供人们安全使用;大震不倒是当超限高层建筑遭遇强度较高的地震时，超限高层建筑虽然会出现一定程度的结构破坏，但不至于出现建筑倒塌的情况，这样能够极大地避免人员伤亡的情况发生。

3.2 不同阶段设计方法

（1）做好小震情况下的性能计算，这就需要相关的设计人员对于超限高层建筑相应的设计数据和房屋荷载与地震效应等进行综合考虑，然后根据当地的地震发生情况以及超限高层建筑的实际承载能力做好一定的调整，使得所设计的建筑尺寸和横截面积能够更好地满足相应的使用需求，确保即使在遇到小震的情况下，超限高层建筑能够承受住相应的地震冲击，确保超限高层建筑的安全性和稳定性。（2）做好中震情况下的性能计算，这就需要相关的设计人员能够精确地算出超限高层建筑所能承受的最大限度力，然后在进行结构设计和材料选择的时候，能够进行科学的设计和选择，确保超限高层建筑在遭遇到中震的时候具备一定的抗性。（3）做好大震情况下的性能计算，这就需要相关的设计人员能够对当地的地震情况有非常清楚地了解，进而确保所设计的建筑结构在遭遇大震的时候不会出现倒塌，从而更好地保障人们的生命财产安全。

3.3 强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件原则

强柱弱梁是使梁端的塑性铰先出、多出，尽量减少或推迟柱端塑性铰的出现，提高结构的变形能力，防止出现倒塌性破坏;强剪弱弯是为了使结构构件在发生受弯破坏前不先发生剪切破坏;强节点弱构件是指节点的承载力应高于连接构件，节点失效意味着与之相连的梁与柱都失效;在超限高层建筑结构设计中，要求采用合理的计算模型和分析方法，保证这三项原则的实现。

4 超限高层建筑结构的性能抗震设计要点分析

4.1 建筑结构规则

设计的初期阶段，建筑结构抗震设计的首要重点是建筑物结构，且建筑结构的好坏对其稳定性和抗震性造成直接影响，所以建筑的底盘要稳定，结构支撑要逐级的向上，上部所承受的重力要轻，还需要减少建筑物地震的压力，这样设计出的建筑结构要呈现出规则性，从而就可以确保建筑结构的使用功能，有效满足建筑的扭转刚度。一般来说，在建筑结构设计中建筑外观要简单大方，整体分布要均匀一致，还需要对受力荷载的影响进行充分考虑，并且结构设计刚度要适量增强，地基修理建设要遵循根深蒂固的原则，从而就可以抵抗一定程度的地震等级，最大程度的降低建筑物的损坏程度，从而确保人们生命安全得以保障。

4.2 掌控层间位移

关于超限高层建筑，进行抗震设计中既要对建筑平面进行科学合理的规划，还要对建筑位移、高宽比及结构材料、荷载等问题进行充分的考虑，在这些因素中钢筋混凝土结构位移控制是重点，因为建筑结构受到风力和地震的影响而发生位移，所以在具体的设计中要保证建筑刚度，避免出现建筑位移的情况发生。

4.3 地震作用力

在抗震设计中，要将位移、抗震设计相互结合，通过详细的分析制定出可行的减震设计方案，使得超限高层建筑结构形变与地震形变的要求相符合。

4.4 建筑结构刚度

对结构刚度进行计算的时候，超限高层建筑结构的刚度时常呈现出周期性的变化，这就为主体结构变化带来了一定程度的影响，因此作为工作人员在开展结构刚度设计中需要调整参数，确保建筑物结构刚度达到标准。

5 超限高层建筑抗震设计发展方向

如今经济全球化的形成使得世界格局呈现出多元化的发展趋势，超限高层建筑也是一样。随着建筑设计理念、设计形式以及材料等多元化，建筑结构也呈现出多元化，超限高层建筑设计需要对传统的结构模式进行突破，在保证建筑结构稳定的基础上，创建出更多的新型建筑形式，从而促进超限高层建筑的不断发展。另一方面超限高层建筑结构抗震设计还存在一些新问题，虽然通过一些措施给予改造，但是实施起来却有很大难度，不同建筑会带来不同的问题。因为建筑结构有许多不规则的现象存在，因此需要将建筑位移当作评定标准对抗震设计的效果进行评定。另外，建筑物使用寿命损失消耗分析是存在的一个比较严重的问题，有许多不确定的因素存在，所以研究人员需要进行更为全面的研究，使得其得以更好的发展。

6 结语

总而言之，在超限高层建筑结构抗震设计中，应重视概念设计，采取基于结构构件的性能化设计，重视结构的选型和平面、立面布置的规则性，力求简单不突兀，提高抗震构造措施，优先选择抗震性能好且经济实用的结构体系，从而保证超限高层建筑结构具有必要的强度、刚度和延性。

参考文献：

[1]王志成.高层建筑结构抗震性能设计研究[J].四川水泥，2019（7）.

[2]张毅鹏.超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].四川建材，2017，43（11）：91-92.

[3]GB 50011-2010.建筑抗震设计规范（2016年版）[S].中国建筑工业出版社，2016.