钟定杰
广东呈斯意特建筑设计有限公司 514000
摘要：随着我国经济的发展，我国基础设施的建设也有了很好的发展，越来越多的流动资金向基础设施建设这个行业汇集。在人们对空间充分利用的需求下超高层建筑工程应运而生的，这体现了人们对更舒适、更具现代化的高质量的城市生活的追求。与此同时，问题也随着超高层建筑工程的发展而体现了出来，因为超限高层建筑工程本身的结构特点已经超出了我国对建筑工程的规定，抗震问题也成为了摆在超高建筑工程面前的重大难题，如果不解决超限高层建筑工程的抗震问题，将会影响超限高层建筑工程行业的发展。基于此，本文对超限高层建筑结构中的抗震设计进行了研究。
关键词：超限高层建筑；结构抗震设计；原则
引言
在人们对空间充分利用的需求下超高层建筑工程应运而生的，这体现了人们对更舒适、更具现代化的高质量的城市生活的追求。在人们对空间充分利用的需求下超高层建筑工程应运而生的，这体现了人们对更舒适、更具现代化的高质量的城市生活的追求。与此同时，问题也随着超高层建筑工程的发展而体现了出来，因为超限高层建筑工程本身的结构特点已经超出了我国对建筑工程的规定，抗震问题也成为了摆在超高建筑工程面前的重大难题。如果超限高层建筑工程的抗震设计问题能够解决，有助于避免超限高层建筑工程抗震安全隐患，同时又促进超限高层建筑技术发展。
一、超限高层建筑结构抗震设计
1.1超限高层建筑结构抗震设计原则
从世界范围来看，各国的超限高层建筑工程抗震都秉持着“小震不坏，中震可修，大震不倒”的基本原则。而且在实际抗震设计过程中，此原则也得到了广泛的认可和取得了一定的成效。参照此抗震原则执行的绝大部分地区的大部分建筑物符合了抗震规范设计，随着而来的重大地震过程中所造成的人员伤亡有明显下降。但是发生中小地震的时候，有时候可能造成建筑物的部分结构无法正常使用，从而影响了人们的正常生活，进而影响人们对更高生活水平的追求。
1.2超限高层建筑结构抗震设计要点
针对宽度和高度比超限的建筑的设计，其要点是一般连体板主要用来计算建筑物的连体部位和周边、连体部位的层数应该采用型钢混凝土或者彩钢结构。针对立面开大洞的建筑，应该注意加强洞口四角以及洞边的设计。而对于悬挑建筑，应考虑其质量的大小，对质量较大的，应该避免偏心所造成的扭转，同时还要考虑地震的竖向作用。对于有转换层的建筑，一般不采用厚板转换，而采用的是梁式转换，避免多级复杂转换。
超限高层建筑工程抗震设计的基本要求就是要对各种结构与框架进行超限的程度控制，而且还要将现实的情况列入考虑范围内，遵守高层规范允许的最大使用高度，其次抗震措施进行良好的控制，从而使提高建筑结构的延性的要求得到满足，进而能够给人们提供一个安全的居住空间。
在对超限高层建筑的进行设计的过程中，要将抗震设计重点关注，还要通过计算对结构抗震进行分析，因此结构抗震既要准确，还应对工程的设计起到指导的作用。这些其实是要求在超限高层建筑的设计中要关注对抗震计算的控制，计算程序必须是经鉴定认可的正版的程序。必须对超限高层的薄弱结构进行弹塑性分析，以此同时还必须进行结构动力特性测试和抗震实验。
二、现有建筑结构抗震加固基本规定
对拟加固结构上的荷载作用应进行实地调查，其取值应符合以下规定：
1、根据使用的实际情况，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》规定取值；
2、现行国家标准《建筑结构荷载规范》未做规定的永久荷载，可根据实际情况进行抽样实测确定，抽样数不得少于 5 个，以其平均值的 1.1 倍作为该荷载的荷载标准值；
3、对工艺荷载、吊车荷载等应根据使用单位提供的数据取值。
抗震加固结构可按下列原则进行承载力验算：
1、结构的计算简图应与抗震鉴定计算时的简图一致，并符合加固后结构的实际受力情况；
2、结构构件的计算截面积，应根据加固后的有效截面积并考虑加固部分与原结构协同工作的程度确定；
3、抗震加固后使结构重量增大时，还应对被加固的相关结构及建筑物基础进行验算。
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结构的抗震加固应综合考虑其经济效果，尽量少损伤原结构，并保留具有利用价值的结构构件，避免不必要的拆除或更换。
因加层需要而进行的加固设计应按现行上海市标准《建筑抗震设计规程》，采取抗震构造措施和进行抗震验算。
三、我国超限高层建筑抗震设计中存在的问题
1.轴压比与短柱问题
我国的建筑工程大部分都是由钢筋混凝土做成的，在钢筋混凝土超限高层建筑结构中，为了控制柱的轴压比经常都会使柱的断面很大，然而柱的纵向钢筋却大都是构造配筋。即使采用高强混凝土填补，也不能明显的减小柱断面尺寸。为了防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎，所以一般都会使柱子处于大偏压状态，而这样会导致柱的塑性变形能力比较小，从而使建筑结构的延性比较差。因此一旦遭遇地震，由于建筑的柱子能够耗散和吸收地震能量比较少，会使建筑结构承受不了地震带来的能量，从而导致建筑结构容易被破坏。
2.选用的材料和结构体系
由于建筑结构一般都是以钢筋混凝土建造的核心筒为主，结构变形控制也要在以位移限值为基准的范围内。但因地震发生时其弯曲变形的侧移程度一般较大，仅仅是靠钢框架协同工作来减小侧移的程度，不仅而且效果不明显，还增大了钢结构的负担，这样得不偿失，因此为了使侧移值在规范范围内，有时必须加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，从而形成加强层减小侧移的程度。
3.解决措施
在梁式转换层的设计上，注重双向双层筋配在邻近上下层楼板中的使用，框支柱要采用钢混凝土结构，其轴压比也要得到严格的控制。而且不仅要注意加强剪力墙的厚度，同时还要注重建筑结构的调整和布置，从而能够使转换层的侧向刚度符合规定的要求。
应当采用混钢凝土柱来加强底部剪力墙的厚度，其主要的应当是混钢凝土柱。锚固和节点应通过构造措施加以加强。而框支柱的轴压比，应加以严格的控制。在连梁配筋的时候，采用交叉暗撑这种形式来加强其稳定性。
四、高层建筑抗震分析和设计的趋势
1、动力时程响应分析的状态空间迭代法
该种方法把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应问题，根据结构动力方程，引入位移与速度为状态变量，导出状态方程，给出非齐次状态方程的解，进而建立状态空间迭代计算格式。经工程实例验算，具有较高精度。特别对多自由度体系的多输入、多输出等问题的动力响应解法，效率较高。
2、材料参数随机性的抗震模糊可靠度分析
该种方法从结构整体性能出发，改变过去对结构抗震可靠度的研究只考虑荷载的不确定性而忽略了其他多种不确定因素，综合考虑了材料参数的变异性，地震烈度的随机性及烈度等级界限的随机性与模糊性对结构抗震可靠度的影响。其研究成果可用于对现有的结构进行抗震可靠度评估，并可用于指导基于可靠度理论的结构抗震设计。
五、高层建筑抗震分析和设计展望
经济与安全的关系，是结构抗震设计的重要技术政策。目前高层及超高层建筑的抗震设计是从多层建筑引入的，并且只是将其细化了，并没有改变其本质，因此目前的抗震设计使用起来还是很难界定的，因为建筑结构的不同，所以每出现一栋新建筑都带来新的问题，由于结构可能竖向不规则，使用位移或层间位移作为评价标准还是值得商榷的。对于抗震设计，还应该将建筑物全寿命的损益列入考虑范围之内，而在这其中又包含了更多的不确定因素，高层建筑或超限高层建筑的在役损伤的评估、全寿命估计，以及整体造价和服役期间维修改造费用的估计等，这都是将来抗震设计的研究方向
结束语
随着我国经济的发展，我国基础设施的建设也有了很好的发展，越来越多的流动资金向基础设施建设这个行业汇集。在人们对空间充分利用的需求下超高层建筑工程应运而生的，这体现了人们对更舒适、更具现代化的高质量的城市生活的追求。超限高层建筑由于在高度或结构规则性等方面超出了现行国家规范、规程的适用高度和有关的抗震设计规定，在设计技术上存在的问题较多，抗震问题也成为了摆在超高建筑工程面前的重大难题。如果超限高层建筑工程的抗震设计问题能够解决，有助于避免超限高层建筑工程抗震安全隐患，同时又促进超限高层建筑技术发展。
参考文献
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论文作者:钟定杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/6
标签：结构论文; 建筑结构论文; 高层论文; 高层建筑论文; 建筑工程论文; 荷载论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;