摘要：本文通过分析超限高层建筑结构的抗震性能目标及水准，详细阐述了建筑物的性能抗震设计，并进行了举例说明，希望帮助建筑行业提升抗震设计水平，促进行业发展。
关键词：抗震设计；超限高层建筑；建筑结构
前言
当今社会，伴随着城市化的脚步，建筑行业迎来了巨大机遇，但同时，用户对其交付物的质量有了更高的要求。在抗震方面，通过科学、合理的设计方法，能有效提升建筑物的抗震能力，满足用户需求，下面就从性能抗震设计的角度出发，对超限高层建筑结构进行研究。
一、超限高层建筑结构的抗震性能目标及水准
（一）抗震性能目标
所谓建筑结构的抗震性能目标，就是指面对地震灾害，建筑物的预期性能水准的各种组合，如在某一限定年限内，根据概率可将地震等级划分为大震、中震及小震，而建筑性能水准又包括建筑结构、非结构及附属设施等多方面，建筑结构的抗震性能目标就是根据多方数据进行分析得出的。在综合考虑建筑工地特征、收入效益及该建筑潜在价值等方面时，可按建筑物的重要程度将抗震性能目标分为基本、重要及特别设防目标。在当前建筑行业中,“超限”高层建筑是指存在超过抗规要求的高度、扭转不规则、偏心率较大及连接复杂等问题的高层建筑工程，国家已经出台了相关制度，约束其抗震设防管理，借此提升其抗震设计的可靠性及安全性。
（二）抗震性能水准
如图1所示，结构抗震性能水准可进行细分。在“1a”、“1b”阶段，建筑结构在地震后完好，没有损伤，在一般情况下不需要进行修理，用户不会因结构受损而遭受伤害，建筑能够正常使用；在有轻微损伤时，可以通过简单的修理解决安全问题，不影响出入。在“2”阶段，建筑结构震后基本完好，薄弱位置及重要位置没有损伤，在其他部位若存在轻微裂缝，稍加修理即可使用，保证出入安全。“3”阶段，在地震后建筑结构出现轻微破坏现象，在某些薄弱位置及重要部件中形成轻微裂痕，其他部位会有中等程度的损坏问题，这时需采取安全措施进行修理，才能达到正常使用的标准。“4”阶段，在地震后，建筑结构遭受中等程度损害，大部分部件出现轻微损伤，其他部件出现中等损伤，有明显裂痕，需采取隔离手段，用户不能进出，这时，应采取强度更大的修理措施，进行妥善加固才能达到使用标准。“5”阶段，建筑结构遭受巨大损害，大部分部件遭受中等破坏，部分部件遭受严重破坏，存在明显裂痕，但整体建筑不发生倒塌现象，用户安全受威胁。在进行防震设计时，建筑设计师应根据实际情况，考虑设防强度、建筑环境、建筑高度、建筑结构及经济条件等方面，进行“超限”性能抗震设计[1]。
图1 抗震性能目标和性能水准示意图
二、超限高层建筑结构基于性能抗震设计的具体实施
（一）抗震性能目标的选择
根据建筑经验及相关理论，结合上文提到的抗震性能性能水准，可将抗震性能目标分为五种：第一种，在小震和中震情况下，建筑物满足la要求；在大震下，满足1b要求时，对建筑物的高度及规则性无需专门限制。第二种，建筑物在小震下满足1a、中震下满足1b、大震下满足2阶段要求时，在一般情况下，无需进行专门限制。第三种，小震下满足1a、中震下满足2、大震下满足3阶段要求时，无需对建筑物高度进行限制,但对其重要部位的规则性应放宽限制。第四种，小震下满足1a、中震满足3、大震下满足4阶段要求时，建筑物高度可适当超过现行制度规定,在某些规则性限制上也可放宽。第五种，小震下满足1a、中震满足4、大震下满足5阶段时,建筑物高度不能超过规定要求,规则性限制也不应放宽。建筑设计师在设计建筑物时，应结合实际情况进行目标选择。
（二）北京国贸大厦三期工程示例
北京国贸大厦三期设防烈度为8度，总高330米，外形规则，使用了含钢率较高的型钢混凝土柱及内筒；加强层由内外筒之间的伸臂桁架及两层高的腰桁架构成；并且在地下室设置了鳃墙，增加了内筒面积,调整基础底板的压应力；内筒尺寸为平面的40%，高宽比为15.5；内筒及外框筒承载力满足中震不屈服的要求。如图2所示，该建筑物超高，基于性能设计，在小震下，其位移应按1:500进行控制，并在内筒下方四分之一楼层设置组合剪力墙，上部采用钢材作为支撑；由钢结构承担腰桁架的全部承载力,并按中震弹性设计。这种设计方法达到第四种性能目标。
图 2 北京国贸大厦三期示意图
（三）基于性能抗震设计的设计要点
建筑设计师在进行设计时，除了上述文中提到的抗震目标的选择，还需要对整体建筑进行全面考虑，不仅要考虑到工程的预算及施工材料等方面，还应掌握相关设计要点，如保障建筑结构规则性及控制层间位移，从而保证超限高层建筑结构的抗震性、稳定性及安全性，发挥出基于性能抗震设计的优势[2]。
在保障建筑结构规则性方面，建筑设计师应结合实际设计情况及施工状况，对建筑的扭转刚度及整体建筑的均匀性进行重点要求，保证在规定范围内进行设计，尽可能避免因结构扭转问题产生的抗震性、安全性降低的现象；充分考虑建筑结构的对称性，合理布置剪力墙。与此同时，通过充分考虑与设计，建筑设计师能及时发现结构的弱点及漏洞，及时进行补充与修正，防范建筑结构损伤甚至坍塌等问题。
在控制层间位移方面，要对钢筋混凝土结构位移问题进行把控，最关键的就是保证平面规划的合理性。所以，建筑设计师在设计中要特别注意位移问题，不断加强平面规划的科学性，从而增强层间位移方面问题的掌控。
除此之外，对于建筑设计来说，相关设计人员的素质也非常重要，这就要求设计从业人员不断提升自身素养，对自身专业技能及职业素养严格要求，并对发生地震灾害时建筑物的抗震性及实际情况等进行具体性、综合性的分析，保证建筑结构在面临应力变化时不会受到严重损伤，减轻用户损失。在此基础上，增强基于性能抗震设计的科学性，将地震灾害对建筑物的影响最大限度的降低，从而保证超限高层建筑结构的稳定及安全，为用户提供更好的使用及居住体验，发挥出设计的最大效用，提升设计水平，促进行业健康。稳定发展。
结论
综上所述，基于性能抗震设计进行超限高层建筑结构具有较大优越性，建筑设计师应充分发挥其优势，在设计中应用该方法提升设计质量，保障建筑物的安全、稳定，减少地震灾害给人民及企业带来的损失。
参考文献
[1]高源.浅谈高层建筑抗震及基础隔震技术[J].居舍,2018(35):73.
[2]贾宏宇.抗震结构设计在高层建筑中的应用分析[J].建材与装饰,2018(29):130-131.
论文作者:李顺辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/16
标签：建筑结构论文; 性能论文; 建筑物论文; 目标论文; 规则性论文; 位移论文; 高层论文; 《防护工程》2018年第36期论文;