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摘要：超高层结构中，加强层使结构沿高度产生了刚度突变，从抗震设防考虑，在大震作用下应满足“强筒体弱伸臂”的抗震设计要求，即结构的加强层伸臂首先达到屈服。然而目前对这种结构的详细研究大都仍停留在弹性阶段，因此对这类结构进行大震下的弹塑性分析以明确其地震响应情况就尤为重要。
关键词：超高层；加强层；抗震设计
1 引言
加强层作用的本质是设置了水平伸臂和环带析架后，能够使外框柱与核心筒形成一个整体来协同工作抵抗地震和风荷载作用。而水平伸臂析架能够调节外框柱与核心筒间的内力分配及变形，核心筒在受力弯曲时会受到外框柱轴向变形的约束作用，迫使外框柱协同参与变形，从而引起水平加强层上下外柱的轴力差(即水平加强层端部剪力)，这对拉压轴力形成了一个数值较大的力偶矩，而这个力偶矩与水平外载产生的倾覆力矩方向正好相反，从而相互抵消了部分力矩使结构内力变小，也就是说，由外框架柱产生的力矩减小了引起水平侧移的结构倾覆力矩，从而减小了房屋的侧向位移。高层建筑结构中，水平加强层的设置对结构的整体抗侧刚度有所提高，因而对结匀的自振周期会产生一定影响。
2 超高层建筑结构加强层耗能减震技术设计前期要求与方法
2.1 高规中指出，在选用性能目标时，需考虑各种因素。设计人员除满足规范的基本要求外，应在不增加或者少增加造价的情况下尽可能的挖掘结构本身的能力， 这样才到达到安全性与经济性的平衡。
2.2 设置了合适的性能目标后， 可按规范进行小震的常规设计，保证结构的周期比、扭转位移比、位移角、剪重比、侧向刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、框架承担倾覆力矩的比值等相关指标均满足规范的要求； 并使各构件的截面取值合理，满足抗震延性的要求。 此阶段地震作用采取的是谱分析方法，这里需特别注意的是，应对比结构在规范谱与安评谱下，其基底剪力、倾覆弯矩、顶点位移、层间位移角等指标的大小，设计时应取两者计算的包络值。
2.3 由于小震谱分析的方法为近似算法， 为进一步了解结构体在小震作用下的实际响应， 需对结构体进行小震弹性时程分析。
2.4 完成了小震弹性计算后，需要对结构中各个构件在中、大震下的性能水准做相应验算。 此时采用等效弹性计算法是最快速最便捷的。 等效弹性法是实质也是弹性计算法，只是通过调整各种参数，用以模拟进入弹塑性后结构刚度的变化。中震作用下， 转换构件满足弹性的受力要求。 其余构件满足不屈服的相关性能水准要求。经逐层复核，各层墙肢、框架柱抗剪截面均满足要求， 构件在罕遇地震下不会出现发生脆性的剪压破坏。
2.5 若结构体进入明显进入塑性时， 等效弹性分析结果与实际情况有一定偏差。 这时应采用弹塑性计算分析，一般分为静力和动力两种，高规的规定，高度不超过 150m 以及高度在150~200m 之间， 自振周期小于 4s 的高层建筑可采用静力弹塑性分析（ PUSHOVER ）法。并可采用规定水平力的分布形式以适当考虑高振型的影响。
2.6 动力弹塑性分析是最接近实际情况的弹塑性分析法。高规明确规定：高度超过 200m ，以及高度界于 150~200m ，但自振周期大于 4s 的建筑应采用弹塑性时程分析法。具体数值如表所示：
在完成上述的各项分析后， 可以有针对性的对结构采取相应的抗震加强措施。
3 超高层建筑结构加强层耗能减震技术的设计
在超高层建筑结构设计中，当采用常规的结构体系无法控制水平力作用下的结构水平位移时，往往会增设带水平伸臂桁架的加强层，限制外框柱的位移，使外框柱和核心筒变形协调，达到增加结构刚度，减小结构水平位移的目的。但是长期以来加强层的研究主要针对当假定水平伸臂为刚性时，如何使刚性加强层的位移控制效率发挥最大。而对于带加强层的结构体系，由于刚性加强层过于集中的楼层刚度，在水平地震作用下，给整个主体结构带来的种种不利影响，及其导致的结构抗震性能方面的缺陷等，并无彻底、深入的研究，更无完善、有效的解决方案。其加强措施如下：
3.1 转换构件采用型钢混凝土构件，柱型钢含钢率 6% ，梁型钢含钢率 4% ，并将其抗震等级定为特一级。
3.2 圆钢管混凝土柱，控制一级部位套箍指标θ≥1.0 ，保证其进入屈服阶段的延性。
3.3 转换层及其以下落地剪力墙约束边缘构件设置芯柱（ 1% 配筋率）。
3.4 底部加强部位剪力墙抗震等级定为特一级， 其竖向分布筋的配筋率提高至1% ，水平钢筋构造配筋率提高为 0.6% ；底部加强部位以上设置三层过渡层，其竖向分布筋的配筋率提高至 0.6% ，水平钢筋构造配筋率提高为 0.4% 。
转换层楼板厚度为 200mm ，双层双向拉通配筋，配筋率 0.25% 。
4 总结
伴随着中国的城市化进程，超高层建筑在祖国大地上不断涌现，钢结构形式在超高层建筑中得到了广泛应用。为了加强结构的侧向刚度，提高其抗震性能，超高层建筑都会沿竖向高度设置几道水平加强层，钢桁架加强层便是代表。为了使提高施工水平，使钢桁架加强层达到设计要求，需要对其施工方法进行深入研究，并对其施工期进行结构分析，从而保证施工质量。在建筑的建造过程中，结构的受力性能往往与使用阶段具有较大的差异,如果施工控制不当，就会容易引起安全问题,因此深入研究结构在施工过程中的受力性能,模拟结构的施工过程，对结构设计和指导施工都具有重要意义。
参考文献
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论文作者:左效斋
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/18
标签：结构论文; 水平论文; 位移论文; 塑性论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 构件论文; 《基层建设》2016年30期论文;