1 浙江省工业设计研究院 310000;2浙江省现代建筑设计研究院有限公司 310000
摘要：二十个世纪以来，建筑业在相关产业的快速发展中不断从事科研与创新，两者相辅相成，共同进步。而在自然灾害频发的今天，对于超限高层建筑结构的设计要求更为严格，特别是抗震性能的设计，受到人们的广泛关注。本文对超限高层建筑的抗震性能做了研究分析，引出了其设计的方法。
关键词：超限高层；建筑结构；性能抗震设计
在科技技术飞速发展的带动下，现代城市建筑的规模日渐扩大，城市现代化的水平也逐渐与国际接轨。但是一旦城市遭遇地震，受到剧烈震荡时，建筑就可能会直接倒塌，从而造成大量的人员伤亡。因此，建筑工程的抗震设计显得极为重要，必须要对建筑工程的抗震设计进行深入的研究，尤其是超限高层建筑进行设计的过程中。
一、超限高层建筑基于性能抗震设计的目标
现阶段，我国建筑工程一般利用两个不同阶段的规范，来开展基于性能的抗震设计，从而确保超限高层建筑实现小震不坏、中震可修、大震不倒的建设目标。
1、三水准目标
GB 50011定义50年基准期超过概率10%的地震作为基本烈度，中国地震动参数区划图规定的峰值加速度对应的烈度称为基本烈度，俗称中震，作为第二设防水准。定义50年基准期超过概率63%的地震为多遇地震，俗称小震。对应的烈度比基本烈度约低于1.55度，作为第一设防水准。定义50年基准期超过概率2%~3%的地震为罕遇地震，俗称大震。对应的烈度比基本烈度约高1度，作为第三设防水准。抗震设防目标是：当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震（小震）影响时，一般不受损坏或不需修理了可继续使用；当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震（基本烈度、中震）影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用；当遭受高于本地区抗震设防烈度的预估地震（大震）影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。以上抗震目标俗称小震不坏、中震可修、大震不倒。这是我国抗震设计的总目标。
2、两个不同阶段的设计方法
第一阶段设计:采用的地震作用是统一调整到50年基准期超越概率63%危险水平的地震。此时结构基本处于弹性状态，按线弹性进行分析，按GB 50153承载能力极限状态规定的地震组合，乘以内力调整系数、分项系数、材料系数和地震承载力调整系数等进行构件强度设计，按计算结果和规范规定的构造要求进行配筋。按GB 50153正常使用极限状态规定的标准组合，取上述调整系数、分项系数和材料系数为1.0，验算结构的层间位移角。按上述规范规定的设计方法设计的建筑物达到“小震不坏”的第一水准设防目标。需要特别指出的是，在构件截面设计和配筋构造中，已经对大震时结构预期的延性做了常规考虑。按“小震不坏”设计的结构往往能自动满足中震可修的第二水准设防目标。第二阶段是大震设计。规范要求进行弹塑性变形验算，控制弹塑性层间位移角，防止倒塌。对于规则结构，只要能满足强度设计和构造要求，现行规范并不要求进行第二阶段设计。对于超限高层结构的第二阶段设计，先制定性能目标，以第一阶段计算出来的结果为设计数据，按期望目标值延性构造，进行非线性分析，然后进行性能评估。见图1。
二、结合实际工程进行超限高层的建筑抗震性能设计
1、项目概况
本工程为某地铁车辆基地上盖物业。整体长条形区域，呈东西走向，面积约为53.44万方。该项目一层为地铁的车辆段基地，层高9~14.2m；车辆段基地上的上盖平台东西约1250m，南北约210m，作为上部物业的大底盘；用抗震缝（兼温度缝）将大底盘划分为若干个独立区块，每个独立平台尺寸约80~100m，上部功能包括住宅、学校和商业部分。
各区块建筑高度和体型不相同，且均存在一定的平面不规则和竖向不规则，属于不规则的超限高层建筑。
依照抗震规范要求，本报告选用了两组天然波(天然波1、天然波2)和一组人工波(人工波1)来进行弹塑性分析。三组波包含2个方向的数据：主方向和次方向。在结构主要周期点附近，地震波的反应谱和规范大震反应谱吻合较好，接近《抗震规范》罕遇地震影响系数曲线正20%范围，基本符合选波的要求。见图2。
3、应力应变关系和性能水准
4、性能评估方法
1 钢材(钢筋)可同时考察拉压应变，混凝土只考察压应变。
2 当钢筋和混凝土塑性应变水平得到的构件性能水平不一致时，选用较危险的性能水平结果。
三、结束语
综上所述，高层建筑在现代城市生活中比较常见，有效解决城市居民住房问题，同时节省了土地资源，促进了建筑事业的积极、健康发展。但要提及的是，由于超限高层建筑在使用过程中很容易受到地震力影响，加之楼层过高，结构本身就具有一定的高危险性，一旦设计不当，就极容易在地震作用下发生倒塌。所以，设计者在设计超限高层建筑结构时，一定要充分考虑建筑结构的抗震性能，采取有效设计措施，切实提高超限高层建筑的抗震性能。
参考文献：
[1] 季静，黄超. 基于性能的设计方法在超限高层建筑结构设计中的应用研究[J].世界地震工程，2013（01）：99-102.
[2] 李赫男. 超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J].黑龙江科技信息，2013（24）：188.
论文作者:鲍兰军1,楼锦霰2
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/8/3
标签：烈度论文; 性能论文; 高层建筑论文; 系数论文; 水准论文; 目标论文; 结构论文; 《基层建设》2016年10期论文;