性能抗震設計下超限高層建筑結構研究范文

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摘要:

主要比較分析了超限高層建筑中基于性能抗震設計方法與常規抗震設計方法，并就目前我國的超限高層建筑結構的特點，詳細的分析了超限高層結構基于性能抗震設計中的抗震性能水準以及性能目標的組成，希望能夠為我國超限高層建筑的性能抗震設計有些幫助。

關鍵詞:

超限高層建筑;常規抗震設計;性能抗震設計;性能水準;性能目標

引言

近年來，隨著我國改革開放的逐步深入以及經濟的高速發展，我國建筑行業的發展也是日新月異，最為典型的便是超限高層建筑工程開始廣泛的出現，超限高層建筑工程不同于其他普通的建筑工程，其在房屋高度和復雜程度等都超出我國普通建筑工程現行的規定，且在工程最重要的部分－結構抗震方面也出現了明顯的不同。就目前來看，我國超限高層建筑工程的結構抗震主要還是按照我國建設部第111號部長令《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》以及《全國超限高層建筑工程抗震設防審查專家委員會抗震設防專項審查辦法》等的要求。但是在具體的結構抗震的設計方面卻沒有明確的規定，就建筑行業的研究來看，普通的結構抗震已經難以滿足超限高層建筑結構，而基于性能的抗震設計已經開始被廣泛的運用于超限高層建筑機構，因此，對于超限高層建筑的結構基于性能的抗震設計的研究討論時有利提高超限高層建筑工程抗震可靠性以及促進我國的高層建筑技術發展。

1超限高層建筑結構基于性能抗震設計與常規抗震設計的比較

1．1基于性能的抗震設計的概念

基于性能的建筑結構抗震設計是我國建筑技術發展的標志，總體來說基于性能的建筑結構抗震設計方法使建筑結構的抗震設計從建筑的宏觀定性的目標實現了向具體量化的多重目標過渡，也即是工程建筑的設計人員可以選擇建筑所需的性能目標。不僅如此。基于性能的建筑結構抗震設計，在實際中強調的是深入分析和論證建筑抗震的性能目標，這有利于工程建筑的結構創新。此外，基于性能的抗震設計可以通過論證和試驗后，采取新的建筑結構體系、新的技術以及新材料來針對不同建筑采用不同的性能目標和抗震措施。

1．2我國常規抗震設計方法

我國建筑結構的抗震設計體系發展主要是始自20世紀80年代，在我國政府及建筑相關部門正式的工業與民用建筑的抗震設計規范修訂中，提出了建筑結構抗震設計的“小震不壞、中震可修和大震不倒”的抗震設計目標，且在實際的抗震設計中采用了“三水準2階段設計”的抗震設計方法，該設計方法具有性能抗震設計的影子。1989年，我國政府及建設部正式頒布了國家標準的《建筑抗震設計規范》(GBJ11－89)，這也是我國建筑結構的常規抗震設計原則，下面對常規抗震設計特點進行簡單的分析。抗震設計規范詳細的明確了小、中和大的3個地震水準以及通過對我國的主要地震區域的地震發生概率進行統計，以及通過地震對地區的影響進行分析，從而將我國衡量強烈地震后房屋建筑的破壞程度分為不壞、可修和不倒等多種破壞程度，而按照國家標準《建筑地震破壞等級劃分標準》(1990建抗字第377號)，則明確的規定了震害概念見表1，表1中要求基本都屬于抗震方面宏觀的性能控制，這也是性能抗震發展的基礎。常規的抗震設計主要是為了實現三水準的設防目標，在建筑設計規范中采用2階段抗震設計的簡化方法:在第1階段，抗震設計的主要工作是計算建筑結構構件承載力，也即是以內力和變形的方式對地震作用效應的建筑結構構件抗震承載力進行驗算;在第2階段，抗震設計的主要工作則是對建筑結構彈塑性變形進行驗算，并采取相應的抗震構造措施。用現代的眼光來看，抗震規范設計的方法和步驟已經初步具有性能設計的雛形。

1．3常規抗震設計方法與基于性能抗震設計方法的比較

從上述的分析闡述可知:基于性能抗震設計方法的基本特點以及常規抗震設計方法的特點。下面就以表格的形式見表2，對建筑結構常現抗震設計與基于性能抗震設計進行簡單的比較，通過比較證明:在超限高層建筑的結構設計中，基于性能抗震設計是科學可行的，但在所有的工程建筑中應用，則還需進一步的分析與探討。

2超限高層建筑結構的抗震性能目標

在基于性能建筑結構的抗震設計中，性能目標是整個設計較為重要的1個部分，其具體指是對某一地震地面運動下建筑的預期性能水準。該性能的水準主要包括了結構，非結構以及建筑物的附屬設施等。下面就對超限高層建筑結構的的結構性能及水準進行簡單的分析。

2．1結構的抗震性能水準

在超限高層建筑結構中，不同水準地震下的性能水準及性能目標是不同的，如圖1所示。超限高層結構抗震性能可分為以下水準:(1a)震后結構完好，不需修理，直接使用;(1b)震后結構基本完好，個別修理，直接使用;(2)震后結構關鍵部件完好，其他部位有明顯裂縫，需要修理，才能使用;(3)震后關鍵部件輕微損壞，其他部位出現明顯裂縫，需要采取安全措施，方能使用;(4)震后結構關鍵部位出現中等損壞，其他部位進入屈服階段，需要修理及加固，方能使用;(5)震后關鍵部位出現明顯損壞，其他部位嚴重損壞，結構未倒塌。

2．2建筑結構的性能目標

在超限高層建筑中，抗震設計的新根能夠目標是根據建筑的實際情況決定的，也即是根據性能水準決定性能目標，下面見表3，簡單討論性能目標的選擇。由上述分析可知:在基于性能抗震的超限層結構抗震來說，其主要是在常規抗震的基礎桑發展而來，是具體量化的實際體現，因此，在設計中應該注意的是結構性能水準與性能目標的結合，且設計人員應該根據建筑結構的地震水準進行具體的分析計算，合理科學的設計超限高層的抗震設計。

3結語

我國的超限高層建筑結構設計的抗震設計是我國建筑工程的重要組成部分，也是我國超限高層建筑安全應用的基礎。因此，在我國的建筑工程的結構設計中，必須嚴格遵守國家在建筑上的相關規定的要求，利用現代先進計算機技術對建筑的結構以及數據認真進行設計計算，以及盡可能采用目前先進的基于性能的超限高層建筑結構抗震設計，提高我國的超限高層建筑的安全性以及高層建筑的質量，為我國高層建筑技術的應用和發展奠定基礎。

參考文獻

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作者：張建新 李輝 孫柏濤 單位：四川建筑職業技術學院 中國地震局