超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究

胡永峰

摘要 ：由于受土地资源的影响，高层建筑已经成为现代城市的重要元素。但近年来由于受到地震的影响，关于超限高层建筑抗震性的问题已经受到高度重视。超限高层建筑结构中关于抗震的设计不同于传统的设计，因此必须对超限高层建筑结构性能抗震的设计进行深入的研究与分析。为此本文主要围绕 超限高层建筑结构性能抗震设计进行探讨。

关键词：超限高层建筑；抗震设计；抗震性能

引言

城市化进程的快速发展使超限高层建筑的数量与规模越来越大。我国的国土虽然辽阔，但是地质条件却相当的复杂而且经常会发生自然灾害，例如汶川地震、雅安地震等，所以建筑的抗震性能已经引起了人们的高度关注。起提高超限高层建筑抗震性能设计的水平必须从超限高层建筑发展的目标和判断标准方面入手，并根据建筑物的实际情况，采取有效的设计策略。

1. 分析超限高层建筑基于性能抗震的设计

1.1超限的定义

按照有关规定高层建筑是指10层以上的建筑，也包括超限高层的建筑。判断是否属于超限高层建筑的依据是根据其的高度和相关规定的限额来进行比较。比较的内容有高宽的超限比、竖向规则和平面规则的超限等三个方面。

1.2分析超限高层建筑基于性能抗震设计的思想内容

一直以来，世界各国指导高层建筑的抗震思想标准是“小型地震不会坏、中型地震可以修、大型地震不会倒”。经过时间和事实的证明，这种指导标准是最为合理的。但是，该思想只重视建筑物不倒的抗震性能，而忽视了大震对建筑物结构功能带来的影响，所以这也会造成严重的社会经济损失，因此，在超限高层建筑基于性能抗震的设计必须要重视。那么清楚基于性能建筑设计的原理是十分重要的，基于性能的建筑设计主要是以抗震为基础来指导整个建筑设计的，因此为了保证即使在地震作用下建筑结构体系的结构功能也不会发生改变，就需要规范好结构体系的布置设计、结构体系的使用和质量的把握几方面的内容。

1.3关于超限高层建筑抗震性能的水准

根据我国现行的规定，关于超限高层建筑抗震性能的水准有以下几方面的内容：一是，建筑结构的完整性在地震过后依然可以保持而且是不需要进行任何的修复就可以继续使用的；二是，建筑结构的完整性得到了保证，但是发生了轻微的裂缝，这种裂缝不会影响建筑物的安全使用，因此可以不用修复就可以继续使用；三是，保持了建筑重要结构的完整性，只需修复其他部位的裂缝就能再次使用；四是，建筑的重要结构发生了轻微的破损，而其他结构的破损程度达到了中等的程度，所以建筑物只需要少许的修复就可以再次使用；五是，建筑重要结构的破损达到了中等的程度，而其他结构的破损也达到了中等或以上的程度，建筑物必须要进行加固修复才能使用；六是，建筑重要结构的破损达到了中等或以上的程度，而其他结构的破损度非常严重，随未倒塌但是严重威胁人们的人身安全。

2.分析我国超限高层建筑基于性能抗震设计的缺陷

经济水平在一定程度上决定了国家科学技术的水平。在我国，受到经济水平的发展，在实际的建筑过程中，超限高层建筑基于性能抗震的设计还不能解决存在于建筑过程中的问题；而且，由于人们对建筑物功能的不同需求复杂化了超限高层建筑的设计，在对建筑结构进行可行性评估时是根据相关的试验来获取评估结果的，这样就会在实践操作中难以实施；由于时代的发展需要对每栋高层的建筑进行创新性的设计，这就增加了界定超限高层建筑抗震性能水平的难度，而且由于各种的原因，需要提高超限高层建筑的分析计算方法。所以，在超限高层建筑的设计中，基于性能的抗震设计是最为合理的。

3.基于性能抗震设计的方法

在实际设计中应用基于性能抗震的设计有两种方法：基于传统的设计方法和接基于位移进行设计。第一种方法在目前的建筑设计中应用最广泛，设计人员也比较熟悉。这种方法的设防指导原则是：小震不坏、中震可修、大震不倒。而设计的方法主要有：设计要根据处方形式或指令性的规定来进行；小震的弹性设计、概念设计和对部分结构进行大震变形的验算等。但是这种方法有明确的规则性和适用高度限制，存在较大的局限性，有时不能适应对新技术、新资料以及新结构体系的发展的适应性比较差。第二种方法虽然比较少用而且设计人员也没有完全掌握，但是就提供了可行的方法给实现高层结构设计，这对有技术的进步创新大有好处。这种方法的設防指导原则是：干预期的性能目标的提出要根据受震影响度和使用功能的类别来进行的，包括各种如结构与非结构的以及设施的具体性能；具体工程预期目标的最终选择是由业主来决定的。相比传统的设计方法，由于该设计方法采用的结构性能指标是结构位移，因此整个的设计过程完完全全地被改变了，设计的变量直接选择了目标位移，此位移的结构有效周期是通过设计位移来计算出来的，结构的有效刚度也是根据此依据来进行计算，这样就可以计算出此时结构基底的剪力，然后再来分析结构使配筋的设计更加具体化。

基于性能的抗震设计的优点有：可以具体量化三水准设防要求的性能目标及水准，在设计中，对性能水准判别的准则和性能目标的选用的实施要特别强调并要进行更加深入的论证分析。然而基于性能抗震的设计需要研究解决的问题仍比较多，尤其是在地震大小的确定性和计算模型及参数的正确性的问题。但是，值得肯定的是，由于技术的进步和深入的研究必定会提高高层建筑的抗震性能的，那么超限高层建筑的安全性就得到有效的提高。

4.结论

由此可见，基于性能抗震设计的方法应用于超限高层建筑中是一个必然的发展趋势。在高层建筑的宽高度的有关规则中，限制性比较少，提高了超限高层建筑的设计的灵活性。因此，在今后较长的时期里，超限高层建筑结构基于性能的抗震设计都是高层结构抗震研究发展的方向。

参考文献：

[1]宫方武，玉琢. 浅谈高层建筑结构抗震设计[J]. 硅谷，2011，（10） .

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