吴颖飞
河北九泓国泰工程项目管理有限公司天津工程设计分公司 天津市 300000
摘要：目前，随着社会主义经济的高速发展，我国的建筑行业也突飞猛进。针对超限高层建筑的超限情况，对结构进行小震作用下振型分解反应谱分析和弹性时程分析；大震作用下弹塑性时程分析；对关键构件在中震和大震作用下进行抗震性能化设计。根据分析结果对结构提出相应加强措施，使结构具备良好的抗震性能，为超限高层建筑结构设计相关工程项目提供参考。
关键词：超限；高层建筑；结构设计；
引言
由于受规划条件限制，致使高层建筑若干计算指标超出规范要求，成为超限高层，在抗震方面非常不利，需对建筑进行抗震性能化设计，以实现既定性能化设计目标，使结构满足规范要求。强烈的地震会对超限高层建筑造成巨大损伤，对超限高层建筑结构抗震设计进行失效分析，有助于通过量化指标来衡量超限高层建筑结构是否失效，并对其失效程度进行科学评价，从而制定各种措施，来加强超限高层建筑结构的抗震性能。
1超限高层建筑的意义
高层建筑在进行平面布置、内部功能布局、外立面设计时，由于受规划条件限制，致使该高层建筑若干条抗震计算指标超出规范要求，成为超限高层。超限高层在抗震方面非常不利，需对该建筑进行抗震性能化设计，实现既定性能化设计目标，使结构满足规范要求。在土地资源日益紧缺的社会背景下，超限高层建筑越来越普遍，成为解决土地资源存量下降的重要工程项目。然而在超限高层建筑发展的过程中，受到建筑技术、建筑抗震标准延要求等因素的影响，部分超限高层建筑结构存在抗震设计失效的现象，影响了人民的生命财产安全。
2工程概况
本工程位于某市西北三环外，总建筑面积约 90 016m 2 。地下 3 层，其中地下 1 层局部夹层，地下室建筑功能主要为人防、车库、设备用房和酒店后勤用房;塔楼地上 41 层，结构大屋面标高为172． 7 m，裙房地上3 层，屋面标高为18． 3m，建筑功能主要为酒店(典型层高 3． 6 m)、酒店配套用房和酒店式公寓(典型层高 4． 2 m)，塔楼共设置 9 F、22 F 和 33 F共 3 个避难层(典型层高 4． 2 m、6． 0 m)。建筑整体效果图见图 1。采用抗震缝将塔楼与裙房脱开，塔楼采用双重抗侧力体系的钢筋混凝土框架 － 核心筒结构，裙房采用钢筋混凝土框架结构。本文仅介绍塔楼的抗震能力分析。塔楼核心筒尺寸约为13 m ×31 m，核心筒外围墙厚由底部 800 ～1 000 mm 逐步缩小至大屋面 400 ～500 mm;塔楼框架柱柱网尺寸主要为 13． 5 m、12． 1 m 和 10． 55 m，22 F 以下为型钢混凝土柱，22 F 以上为钢筋混凝土柱;塔楼标准层的外框梁和与核心筒相连的框架梁高为 800 mm;塔楼标准层酒店和公寓区域板厚 100 ～110 mm，核心筒内板厚 120 mm，设备层、避难层及其上一层板厚为 150 mm;典型结构平面布置图见图 2。
图 1 建筑效果图
图 2 结构典型平面布置
3超限高层建筑结构抗震设计失效的具体表现
3.1是承载能力极限状态
指的是超限高层建筑结构的极限承载能力与预期的极限状态具有差异，从而导致结构或结构构件出现失稳、破坏等现象；
3.2是正常使用极限状态
指的是超限高层建筑结构在正常使用情况下，某项极值与预期极值不符合，从而导致结构或结构构件出现变形、局部损坏等现象，二者都会导致其不具备完成预定抗震功能。
超限高层建筑结构抗震设计缺陷识别是研究的重要内容，可使用结构弹性分析方法、弹性时程分析法等分析方法对其缺陷进行有效识别，可使用失效树分析法对其失效机理进行分析，进而来判断超限髙层建筑结构抗震设计是否有失效。在控制措施方面，要以结构的实际情况为依据，针对不同结构导致的抗震设计失效采取不同措施。如当剪力墙损伤破坏是结构抗震设计失效的缺陷时，应当适当加强剪力墙，并调整墙体截面尺寸。
4建筑结构设计中常用的减震技术
4.1基于性能抗震设计的方法
在实际设计中应用基于性能抗震的设计有两种方法：基于传统的设计方法和接基于位移进行设计。第一种方法在目前的建筑设计中应用最广泛，设计人员也比较熟悉。这种方法的设防指导原则是：小震不坏、中震可修、大震不倒。而设计的方法主要有：设计要根据处方形式或指令性的规定来进行；小震的弹性设计、概念设计和对部分结构进行大震变形的验算等。但是这种方法有明确的规则性和适用高度限制，存在较大的局限性，有时不能适应对新技术、新资料以及新结构体系的发展的适应性比较差。第二种方法虽然比较少用而且设计人员也没有完全掌握，但是就提供了可行的方法给实现高层结构设计，这对有技术的进步创新大有好处。这种方法的設防指导原则是：干预期的性能目标的提出要根据受震影响度和使用功能的类别来进行的，包括各种如结构与非结构的以及设施的具体性能；具体工程预期目标的最终选择是由业主来决定的。相比传统的设计方法，由于该设计方法采用的结构性能指标是结构位移，因此整个的设计过程完完全全地被改变了，设计的变量直接选择了目标位移，此位移的结构有效周期是通过设计位移来计算出来的，结构的有效刚度也是根据此依据来进行计算，这样就可以计算出此时结构基底的剪力，然后再来分析结构使配筋的设计更加具体化。
4.2对建成建筑物的抗震加固
在建筑物的抗震结构设计工作开展的过程中，在正式开工之前，要能够按照抗震设计的规范要求，开展针对性的设计工作，为了使抗震设计方案的效果充分发挥出来，要能够在建筑施工开展的合适阶段，在建筑的一些重要部位处安装特备的隔震设施，否则就无法使隔震设备的性能得到充分的发挥。在建筑建成之后，要想使其抗震性能得到进一步的提高，就要采用增多阻碍的方式，在建筑的主体结构上加装一些消能装置，同样能够起到非常好的抗震加固效果。
结语
随着建筑行业的快速发展，建筑的抗震设计也取得了巨大的突破，其抗震能力也得到了大幅度的提升，其中隔震减震技术更是得到了大范围的推广应用，随着建筑形式的多样化，对抗震能力会有着更高的要求，因此，在未来的发展中，仍然需要加大对建筑抗震设计的研究力度，要能够在现有技术的基础上进行进一步的优化，推动建筑抗震设计工作的快速发展。在多遇地震作用及风荷载作用下，结构构件处于弹性阶段，承载能力和变形能力均能满足现行规范要求。时程分析符合工程经验及力学概念的判断。在设防烈度地震作用下，剪力墙满足受弯不屈服、受剪弹性、底部加强区框架柱均处于弹性状态，其他框架柱满足受弯不屈服、受剪弹性，框架梁、连梁仅有部分出现受弯屈服，但受剪不屈服。在罕遇地震作用下，结构层间弹塑性位移及层间位移角均满足规范限值要求，结构主要抗侧力构件没有发生严重破坏。该结构满足抗震性能目标设定的在指定地面运动下的各项抗震性能水准要求，安全、可靠、合理且满足规范要求。
参考文献
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