超限建筑抗震性能评估与抗震弹塑性应用研究

柏竞

摘 要 本文以交建·凤凰湾项目为例，进行山地建筑的超限建筑抗震性能评估与抗震弹塑性应用研究。超限建筑抗震性能和项目的结构稳定性密切相关，抗震设计可以在研究抗震弹塑性性能的基础上推进。为了实现本项目的结构抗震性目标，本文将进行合理的结构设计与抗震弹塑性分析。

关键词 抗震性能评估;抗震性;超限建筑分析

抗震弹塑性分析是一种针对超限建筑抗震性能研究的常见分析方式。采用这种方式可以让工程师了解到建筑在大型地震中是否具有安全性，抗震性能能够得到保障，工程师可以由弹塑性分析了解到在地震情况下建筑的各项指标，从而针对建筑的薄弱环节记性加强。具体而言，抗震性能指标由两部分组成，第一部分为最大层间位移角，第二部分为最大基底剪力;本工程由于其特殊性，可以针对局部掉层构件等核心部件进行抗震性能分析。

1工程概况

本项目名为交建·凤凰湾项目，位于重庆市彭水县。该项目超限总楼栋数目是二十九栋，设防烈度应该达到6级，场地类别第三类，具有设计年限50年的要求。

2超限建筑抗震结构设计

为确保结构设计安全可靠，本项目分别采用YJK（1.9.3）和MIDAS Building（2017）两种软件，对结构在不同水平地震作用下的反应，进行了弹性（反应谱）和动力弹塑性计算。通过采用振型分解反应谱法计算小震作用下的弹性内力，确保结构实现“小震不坏”的目标;通过小震弹性时程分析补充验算，按照反应谱法与弹性时程分析的计算结果进行包络设计，进一步确保结构小震弹性设计的可靠性[1]。

此外，針对本工程结构平面和竖向不规则的一些特殊情况，有针对性地选择计算目标和内容，确保结构能够满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准抗震设防目标。具体如下：

（1）在多遇地震作用下，通过小震反应谱、小震弹性时程验算结构各项宏观指标，均符合规范要求，根据反应谱法以及弹性时程分析可以得到一个合理的结果，在此结果的基础上工程人员可以进行包络设计，加强设计的安全性，从而实现小型地震不破坏的目标;

（2）为了实现中级地震不屈服的目标，可以针对各层楼板展开中级地震不屈服的计算分析;

（3）进行关键构件抗震分析，关键构件包括底部加强区墙柱、主楼首层与车库顶板之间错层处的竖向构件等确定其质量，保证其满足要求;

（4）在罕遇地震作用下，进行大震作用下的楼板承载力验算，保证楼板满足不屈服;采用Midas软件进行结构弹塑性时程分析，以查找结构薄弱部位，并验算了底部加强区墙肢剪压比，以确保结构达到第5性能水准。

同时本工程位于山城重庆，当地地势高低起伏的特点，造就了当地建筑大多数都是依山而建。为了满足建筑在标高上的要求，重庆很多建筑会形成掉层或者吊脚。

针对掉层问题，《重庆市住宅建筑结构设计规程》提出了一种验算侧向刚度比的法则，本工程严格按照国家要求的规定进行了测算，从而实现了上接地端以下第一层掉层部分的结构侧向刚度大于上层侧向刚度的目标，保证了建筑的抗震性能。

同时参照《山地建筑结构技术规程》（试行版）5.1.7条推荐的下列抗倾覆验算方法，验算建筑物在罕遇地震作用下的抗倾覆及抗滑移稳定性：

针对掉层结构，在高标高的基顶和附近的低标高的竖向构件之间设置基础梁，保证了高标高基础的基底水平力传递的有效性和结构的整体性。

3抗震弹塑性应用研究

现阶段最可靠的弹塑性分析方法名为静力弹塑性分析和动力弹塑性分析。其中，静力弹塑性分析法具有简单、清晰的优点，但是由于其原理为静载估算，所以具有真实性不高、误差较大、不能对具有高阶振型效应的结构进行分析的缺点。动力弹塑性分析法具有真实、分析面广、分析项目多的优点，但是正因为其真实度高，可以给出每个时间点地震对结构的影响，还可以将滞回作用纳入考虑，所以它分析时间长，同时，地震波是随机的，分析结果可能也具有随机性，需要多次运算互相印证。交建·凤凰湾项目采用了动力弹塑性分析法，计算了四条地震波下的大地震对结构的作用，整合得到了交建·凤凰湾项目的弹塑性变形。本次模拟计算采用了MIDAS Building软件。

分析流程和标准按照国标规范GB50011-2010进行，分析包括了一定数量的振型，使建筑物质量参与接近100%，各类型的峰值反应都使用了 CQC 法组合。同时，多方向的水平地震作用效应也在分析结果中有显示。

通过MIDAS Building得到的结果可知，在地震作用下，交建·凤凰湾项目如果按照弹性结构进行设计，其关键部件可以达到安全性能的要求;柱子轴压比满足规范要求，在未来进行画图时，可以选取箍筋加密及配筋加大等方案，进一步提高延性。

4结束语

综上所述，本文针对交建·凤凰湾项目进行了抗震设计，同时，计算分析了进行该超限建筑抗震设计的需要注意的问题，并且，基于动力弹塑性分析方法，对交建·凤凰湾项目进行了分析，本文对未来同种工程的设计提供了参考作用。

参考文献

[1] 丁立瑛.超限建筑抗震性能评估与抗震弹塑性应用研究[J].建材与装饰，2019（8）：74-77.