引論：我們為您整理了13篇超高層建筑抗震設計范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
前言
隨著高層建筑的迅猛發展，建筑的多功能要求，超高層建筑越來越多，許多建筑采用底部大裙房、上部多座塔樓的建筑形式。這些復雜的建筑形式的出現給其結構抗震分析以及抗震設計帶來了許多新的問題。
一、超高層建筑設計基本要求
1、針對建筑物的整體穩定性、承載程度以及整體延伸性等多個方面進行綜合考慮
在工程的設計中，對于結構的構建必須要符合安全的要求，還有對可能出現薄弱部分的進行建筑加強，采取必要的措施，提高建筑物整體的抗震能力，當然對于建筑物所要承受的豎向荷載來說，基本的構建不可以成為主要的耗能構件。
2、盡量的設置多層次的抗震防線
對于每一個建筑物來說，一個良好的抗震體系必須要由多個延伸性較好的分體構成，多個構件結合在一起工作，起到很好的配合作用也不會相互影響。在高層建筑中會設立很多的抗震防線，這主要是因為在一次強烈的地震過后必定會經歷多次的余震，但是如果只有一道抗震防線，那必定很難保證建筑物的整體安全性和穩定性，所以必須要在建筑中設立多個抗震防線，當然對于建筑物內部中的構件之間的關系也不能忽視，對于每一個樓層來說，在使用的主要耗能構件發生屈服之后，必須要對其進行彈性檢測，使其可以擁有時間較長的抗倒塌能力。
3、地震波的選擇要求
對超高層建筑，必要時考慮長周期地震波對超高層結構的影響。輸入地震加速度時程曲線應滿足地震動三要素要求，即有效加速度峰值、頻譜特性和持時要求。對超高層建筑，在波形的選擇上，在符合有效加速度峰值、頻譜特性和持時要求外，滿足底部剪力及高階振型的影響，如條件許可，地震波的選取，尚應考慮地震的震源機制。
二、超高層結構反應譜分析要點
反應譜理論是現階段建筑抗震分析的基本理論。對于設計人員，反應譜分析主要是地震動參數的選取和結構基本信息的輸入。反應譜分析的關鍵是對計算結果進行分析，判斷計算結果是否合理。
1、兩個不同力學模型的三維計算軟件
《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)，(簡稱抗震規范)3．6．6條規定：復雜結構多遇地震下應采用不少于兩個的不同力學模型的三維空間分析軟件進行整體內力和位移計算：《高層混凝土結構技術規程》(JGJ3―2002)(簡稱高層規程)亦有相關規定。目前國內常用的計算軟件如SATWE、PMSAP、ETABS、MIDAS均屬于“不同力學模型的三維空間分析軟件”，小震下的彈性反應譜分析可任選其中兩個程序進行計算。
2、關于超長周期反應譜
超限高層建筑大多為高柔結構，周期較長，有些甚至超過6．0s。例如天津津塔項目，主樓總高度330m，結構第1周期達到7．60s?？拐鹨幏?．1．4條規定，周期大于6．0s的建筑結構所采用的地震影響系數應專門研究。
3、層間位移角限值
超高層鋼結構的層問位移角限值按照抗震規范要求取1／300。超高層混凝土結構層問側移角限值在高層規程中規定：高度等于或大于250m的高層建筑，其層間位移角部不宜大于1／500；高度在150~250m之間的高層建筑，層間位移角限值可采用“表4．6．3數值”與1／500線性插值取用。要注意高層混凝土規程第4．6．3條小注：“樓層位移計算不考慮偶然偏心的影響”。
4、剪重比調整
抗震規范5．2．5條和高層規程3．3．13條提出了“最小地震剪力系數”要求。由于地震影響系數在長周期段下降較快，對于基本周期大于3．5s的結構，計算得到的水平地震作用下的底部總剪力太小。換言之，就是結構 ‘柔”，受到的地震力太小，從偏于安全的角度考慮，人為地提高地震剪力以保證結構設計的安全性。最小剪力系數取值在3．5s開始減小，至5s后不再下降。考慮大于5s的結構多為超高超限的高柔結構，適當提高地震下的抗側移剛度和承載力是合理的。
5、層剛度比和層抗剪承載力的控制
抗震規范、高層規程均有“樓層剛度不宜小于相鄰上層70％ 或其上三層側向剛度平均值的80％”的規定?！陡邔用裼娩摻Y構技術規程》(GJG99―98)(高鋼規)3．3．1條規定，樓層剛度不小于相鄰上層的70％，且連續三層總的剛度降低不超過50％?？拐鹨幏兑幎ńY構樓層抗剪承載力不小于相鄰上層的80％，高層規程規定A級高度層抗剪承載力不小于其上一層的80％、B級高度抗剪承載力不小于上層的75％。高鋼規規定任一樓層抗側力構件的總受剪承載力不小于其相鄰上層的80％。
三、實例分析
1、工程概況
項目位于昆明市高新區前所村“城中村” 改造（聯邦國際）項目A2、A3號地塊?？傆玫孛娣e140312m2。土地用途為商業、住宅用地，其中商業占10%，住宅占90%。裙房面積為1.4 萬m2，辦公樓面積約為12.6萬m2，上部塔樓包括： 1、2、3、5棟住宅樓36 層，標準層層高3.6m，建筑總高度129.6m。本次針對較高的1、2、3、5棟住宅樓進行結構布置，計算并探討各種布置方案的性能。下部裙房包括：五層商業面積1.4 萬m2，首層層高5.2m，其余商業層高4.5m。設置兩層地下室，根據地質報告擬采用樁基礎。
2、計算軟件
本工程設計計算所采用的計算程序：PMCAD、SATWE。
3 結構布置
根據建筑平面功能采用三種布置方案對比，建筑平面詳見圖1。
圖1
為解決高烈度區多遇地震、設防地震和罕遇地震的地震作用較大，針對矩形平面的短邊分別采取加強措施如下：
（1）方案一：采取建筑物兩側全高設置支撐體系與型鋼混凝土框架梁柱形成抗側力體系與混凝土核心筒共同抵抗地震作用，詳見圖2。
（2）方案二：結合建筑功能在兩側布置開洞聯肢剪力墻抗側力構件與混凝土核心筒共同抵抗地震作用，詳見圖3。
（3）方案三：在21 層設置加強層，通過布置剛度較大的水平伸臂桁架和周邊環帶斜腹桿桁架，利用框架柱的軸力形成反向彎矩，減少內筒的傾覆力矩，進而減小結構在水平地震作用下的位移。詳見圖4。
4、結構小震作用下及風荷載作用下彈性計算分析如下表
5、結論分析
（1）風荷載作用下建筑結構均能滿足規范要求的層間位移角。
（2）抗震設防烈度8 度（0.2g）區，一般地震作用下位移角較大，分別對比方案一（全高支撐方案）、方案二（兩層剪力墻方案）、方案三（伸臂加強層方案）在小震作用下，方案一與方案二能滿足規范對位移角要求，方案三不滿足。
（3）本次計算結果對比表明，在高烈度去小震作用下，伸臂加強層方案提給抗側剛度有限，且引起樓層受剪承載力嚴重突變，造成結構豎向產生薄弱層，對抗震十分不利。方案一和方案二在小震作用下彈性計算和多遇地震下彈性時程分析法進行補充計算，均表現出較好的抵抗水平力性能。方案一要求全樓設置鋼構件側向支撐，在造價成本上比較大，且仍然存在樓層受剪承載力突變，產生豎向薄弱層。
（4）方案二結合建筑方案，在弱側適當布置剪力墻方案能較好的滿足結構性能要求，且由于采用常規施工做法，從經濟角度和方便施工角度考慮均為合適方案。
篇2
一、對超限高層建筑工程抗震設計的基本要求
（一）在進行超限高層建筑工程的設計過程中，要嚴格的對建筑物本身的穩定性能、承載能力、整體延性等多個方面進行綜合性研究和考慮。在工程的設計過程中，對于其結構的構建要嚴格的符合安全的具體要求，還要對可能出現的問題進行防治和加強，采取必要的措施進行加固，大力提高超限高層建筑本身的抗震能力。
（二）在進行建筑物的設計過程中，要采取措施盡量來設計出多層次的抗震防線。在我國超高層建筑物中，每一個建筑物如果具有良好的抗震體系，就必須有多個比較良好的延伸性分體構成，這些構建要結合在一起，能在起到整體的配合作用下也不會影響它們之間的相互作用。在進行超限高層建筑物設計中，會設計更多地抗震防線，這主要是由于在一起比較強烈的地震之后，一定會有更多地余震出現，如果只有一道抗震防線，那么建筑物的安全性和穩定性就會受到很大的沖擊，很難保障建筑物和人民生命財產的安全。所以，扎起進行超限高層建筑物設計的過程中，要盡量的多設計一些抗震防線，保證其主要的耗能構建具有非常高的延伸性和剛柔性。這樣，不僅能有效地保證超限超高層建筑物的結構不遭到破壞或者影響，而且還能對地震能量的有效減緩有很大的幫助作用，大大的提升超限高層建筑的整體性能。在這個過程中，也不能對超限高層建筑物內部的構件愛你之間的有效聯系不能忽視，對于每一棟樓、一層樓來說，在對使用的耗能構件出現屈服后，要嚴格的對其進行彈性監測，能大大的提高其長久的使用能力和抗震能力。
（三）對于超限高層建筑物中的薄弱環節要密切的進行重視和控制，采取必要的措施來提高建筑物本身的整體抗震性，如果發生地震，超限高層建筑的主要構件可以很大的程度上承受較大的沖擊力，這就需要大力的對超限高層建筑物的薄弱環節進行嚴格的檢查、觀察和研究工作，要嚴格的采取有效地措施對其進行加固，對所處于的承載力和彈性力的均衡點等進行嚴格的處理和控制，保證在地震發生的情況下能及時的發現問題，進行及時的處理。
二、超限高層建筑抗震設計的處理方式
在我國很多的超限高層建筑中，針對其整體的安全性和穩定性，要根據具體的實際情況采取必要的措施進行加固措施，防止在地震發生時出現不必要的隱患，對人民生命財產安全造成不必要的損害，這樣能大大的保證超限高層建筑在遭受到地震沖擊時更好地發揮其穩定性和安全性。
（一）構件的具體加強措施。一是要盡量的增加建筑物底部的剪力墻厚度；二是在底部大量的增加一些鋼筋混凝土柱或者加大其的配箍特征值；三是對于連接梁之間的配筋來說，需要采取交叉暗掌的形式進行搭建；四是對于框架支柱的軸壓比要進行比較嚴格的控制；五對于節點或者錨固的有效加強可以采取構造的措施來加以實現。
（二）梁式轉換層的主要結構。一是要將梁的轉換層向上加伸到兩層，二是對于剪力墻的配筋強度要合理的進行提升；三是對于框支柱的壓軸比要采取有效措施進行控制，使用鋼筋混凝土梁柱；四是在進行配筋的使用時，在進行轉換層的使用上可以利用雙向或者雙層配筋；五是對于建筑物的整體結構要進行嚴格的調整，滿足在其設計上的剛度要求；六是要合理的對混凝土的梁結構的節點和配筋進行合理的設置。
（三）對于豎向湖或者結構進行平面布置過程中，要嚴格避免扭轉所帶來的嚴重影響，還要大力的保證側向的剛度能在比較均勻的水平層次上發生變化。對于構件的整體布置，要嚴格的通過充分的分析、研究和計算，反復的、多層次的進行調整，最大的得到一個最佳的、最合理的位置，這樣可有效地保證在地震發生情況下不會出現偏移現象。
三、超限高層建筑設計中應注意的問題
（一）強柱弱梁。今年來，我國的地震災害頻繁發生，所以在超限高層建筑框架的結構設計中，應該加強對房梁的設計，讓梁端形成塑形鉸，節點處于彈性狀態，柱端處于非彈性狀態。柱強梁弱是相對于梁端截面的相對彎曲能力而言的，一般來說柱端截面的抗彎曲能力越大其增強的幅度越大，是在出現地震的情況下，決定柱端截面屈服后塑性轉動能否不超過其塑性轉動的能力，保證柱能在意外發生時不造成破壞。梁端縱筋超配程度的大小是由柱強于梁的幅度大小決定的，在梁和柱端塑性鉸的形成過程中，塑性內力分布和其動力特征都有一定的變化。在建筑條件允許的條件下，盡量將柱的截面尺寸擴大，使柱和梁的線剛度比值大于1，控制柱的軸壓，增加延續性。在對截面進行承載力運算時，應該將柱的設計按照梁弱柱強的原則進行放大，將柱的配筋構造進行強化。梁端的縱向受拉鋼筋不得過高，避免在地震中不能形成塑性鉸，或者將塑性鉸轉移。在設計中注意節點的構造，把塑性鉸向梁跨內移動。
（二）強剪弱彎。在建筑框架結構中采用強剪弱彎的設計，可以保證構件的延性，在建筑中有可能出現脆性破壞，就要求在建筑中加大各構件的抗彎曲能力和抗剪承載力，這能夠有效的應對地震對建筑框架的破壞，一旦遇到地震等突況能夠保證不出現脆性剪切失效的狀況。對于建筑框架結構中應該加強對抗剪驗算和構造的設計，使結構框架能夠符合相關規范的要求。
（三）構造措施。1.在建筑框架結構中，要注意對大跨度的柱網進行框架設計，在樓梯間處的框架柱和平臺梁相連接，樓梯間的柱可能為短柱，這就應該對柱箍筋進行全長加密的措施，有些工程設計中沒有對此設計引起重視，往往忽略了其重要性；2.對框架的外立面進行設計的過程中，如果外立面為帶形窗時，由于設置連續的窗過梁，這就說明外框架柱可能為短柱，應該對其構造采取一定的措施；3.在結構框架的設計中，有可能會出現框架結構長度超過一定的規范限值，某些建筑不需要留縫，為了減少裂縫，應該采用混凝土對裂縫進行澆注。在后澆帶的設置中，應該采用細密的雙向配筋，其構造間距應該小于150，對后澆帶進行適當的加強。
四、結語
隨著超限高層建筑的高度在逐漸的提高，難度在逐漸的增大，這樣就對其的結構提出了更多地復雜性和更多地技術難題，抗震設計關系著超限高層建筑物本身的穩定性和安全性，想要真正的保證超限高建筑的安全使用能力，就要進一步加大對其抗震設計提出更多地措施，加大對其的重視力度。所以說，在進行超限高層建筑建設的過程中，要做好抗震設計，真正的反映出我國綜合國力的提高。相信在未來我國建筑業的發展過程中，超限高層建筑的發展方向一定出朝著安全、環保和經濟的發展方向前進。
參考文獻：
[1] 黃志華， 呂西林. 上海市超限高層建筑工程的若干問題研究[J]. 結構工程師，2007，23（05）：1-18.
[2]呂西林.高層建筑設計與分析中的力學問題[A].走向21 世紀的中國力學[C]，北京：清華大學出版社，1996：155-163.
篇3
在高層建筑設計的過程中，抗震設計一直是一個非常重要的環節，其設計的水平直接影響到了建筑工程自身的安全性，當前隨著相關技術的發展，平面規則性超限技術在不斷的發展和應用，這種技術的應用使得高層建筑抗震的質量和水平得到了非常顯著的提升，所以對其進行全面的研究也有著十分積極的現實意義。
2 基于性能的結構抗震設計基本原理
基于性能的抗震設計在當前的建筑抗震設計當中發揮著十分重要的作用，同時其在很多國家都得到了非常廣泛的應用，它是一種相對比較先進的設計思想，這種設計方法是上個世紀末由美國的專家學者提出的，但是這個概念本身并不是一個創新，在20世紀70年代的時候，波蘭的學者就提出了和這種概念十分類似的觀點，在很多地區和國家發生了地震之后，當地建筑物的損傷現象并不是十分的嚴重，這樣也在很大程度上保證了人們的生命和財產安全，但是在經濟方面卻造成了非常嚴重的損失，所以為了可以更好的對這種現象予以控制，在實際的工作中，很多學者也逐漸的意識到建筑結構抗震性能設計的重要性和必要性，在研究的過程中所樹立的目標就是借助抗震設計使得整個建筑結構的安全性和穩定性都得到較好的保證，對建筑物自身的破壞程度也要進行有效的控制，將生命和財產損失控制在一個相對較為合理的水平，只有通過結構自身的抗震設計，才能更好的保證以上目標的順利實現。
目前，很多國內外的專家和學者對于基于性能的抗震設計工作的關注程度越來越高，在實際的工作中也對其進行了非常積極的研究，取得了非常好的成果，對于這種設計方法的研究不斷的加深，但是在對其定義進行描述的過程中，很多學者都有自己的看法，因此還沒有形成統一的定義，雖然他們之間存在著一定的差異，但是這些描述當中的基本思想是相同的，在設計的過程中必須要考慮到建筑結構在使用期限之內，如果遇到了不同程度的地震作用的時候，其要按照事先設定好的抗震標準、結構發生的變化和損壞程度對其進行設計，這樣就使其在安全性、可靠性和經濟性上能夠達到一種相對較為平衡的狀態。在開展性能設計的過程中，業主可以根據其實際的經濟狀況提出一個比較科學合理的性能指標，同時設計人員也可以按照工程的實際情況對其進行設定處理，這樣也就給設計人員對各個因素全面深入的分析提供了非常好的條件，此外在這一過程中也要針對不同形式的建筑采取不同的措施，制定一個更加貼合實際的目標。綜上所述，基于性能的抗震方法在我國的高層建筑抗震設計工作中還是存在著非常強的科學性和合理性的。
3 鋼筋混凝土結構基于性能的抗震設計方法
3.1 基于性能抗震設計的基本步驟
基于性能的抗震設計在實際實行的過程中，必須要按照工程實際的情況對其進行處理，比如設防烈度、建筑的高度和建筑立面的形式等等。此外在這一過程中還要充分的考慮到業主對建筑抗震性能的實際需要，以及自身的經濟水平，之后才能設定一個相對比較科學合理的目標，并按照其設計的基本步驟逐步操作?；谛阅芸拐鹪O計的基本步驟流程圖如圖1所示。
3.2 超限高層結構抗震性能目標的設定和選用
建筑物的抗震性能目標通常就是指在設定了地震作用等級的條件下，結構自身的預期性能水平。不同標準下抗震性能目標和性能水準示意圖如圖2所示。
實際工程中的超限高層建筑可根據具體建筑的場地條件、設防烈度、建筑高度及建筑不規則及建筑超限程度，綜合業主對建筑的建造成本、建筑重要性及震后損失、修復等方面的考慮，參考圖2選擇合適該超限工程的性能目標。
需要注意的是：建筑的超限程度對結構的延性變形能力會產生直接的影響，而結構的延性變形能力與其承載力要求成反比關系，即：結構及構件的承載力較高，對其延性變形能力要求則較低；結構及構件的承載力較低，對其延性變形能力的要求則較高。超限高層建筑結構抗震設計應根據建筑高度的超高情況及結構不規則程度，在考慮提高結構承載力和延性變形能力時，應注意兩者的協調從而選擇既合理又能保證結構安全抗震性能手段。
4 建立在我國設計規范上的基于性能設計方法
根據《高層建筑混凝土結構技術規程》3.11條規定，結構抗震性能設計有兩項主要工作：首先，對結構工程進行分析判別，確定其采用抗震性能設計方法的必要性。結構分析與判別主要包括對建筑方案的高度、結構類型、結構規則性、場地條件及抗震設防標準等方面進行分析，并以此作為抗震性能目標選用的主要依據。其次，綜合考慮建筑物的設防烈度、場地條件、重要性、造價、震后損壞和修復難易程度等各項因素，作為選定合適的抗震性能目標的主要依據。對結構進行抗震性能設計時，對抗震性能目標的選用需十分謹慎，同時應作深入的分析論證。由于地震地面運動難以預測，對結構在強烈地震作用下的非線性分析計算的模型及參數選用等方面也存在經驗因素，實際工程也缺少實際震害的驗證，因此對結構抗震性能作出準確判斷難度很大，對超高層建筑由于其自振周期較長及結構自身的復雜性和不規則性，對其抗震性能作出準確判斷就更困難了。因此在性能目標選用時，考慮到地震作用的不確定性，性能目標選擇時適宜偏于安全、保守。
結束語
基于性能的抗震設計是一個相對比較新穎的設計思想，當前，對這種方法的研究在不斷的深入，而且很多研究已經有了非常好的成果，但是要想在工程中應用這些研究成果，還需要一定的時間，必須要保證這種技術處于非常成熟的狀態之后，才能對其予以應用。
參考文獻
篇4
1 工程概況
1.1 項目概況
本工程總建筑面積約為21.5萬m2，建筑高度為217.20m。本項目塔樓標準層平面布置呈半橢圓形，頂部從屋面東側懸挑出直升機救援平臺，塔樓東側有180m高的外凸玻璃中庭，從救援平臺順勢傾斜而下，和底部裙樓玻璃天窗相接。本工程建成后將成為當地地標之一。
2 塔樓結構設計特點及抗震性能目標
2.1 設計特點
該塔樓結構主要設計特點有：高度超B級高度30%；平面布置不規則；東側靠外凸幕墻部分樓板開口且各層不規則；二層受入口大堂通高布置影響，有效樓板寬度小于50%；局部鋼桁架托柱轉換等。同時，為增加外框架剛度，在塔樓東側兩個疏散樓梯邊部通高設中心鋼支撐。
2.2 抗震性能目標
結構構件抗震性能目標見表1。
表1 結構構件抗震性能目標
3 幕墻結構
幕墻結構以塔樓結構作為其支撐體系，根據塔樓結構特點，將幕墻結構分為頂部區塊02和頂部區塊03、底部區塊01兩部分。
頂部中庭部位幕墻包含頂部區塊02和頂部區塊03，采用鋼板梁（鋼板厚40mm）和豎向懸吊方鋼管（120×200×12×12）體系，各區塊幕墻的重力荷載由懸掛在主體結構避難層（42層和27層）的轉換桁架上的方鋼管承擔，水平風荷載和地震荷載由鉸接于塔樓中庭兩側鋼管混凝土柱的水平鋼板梁傳遞給主體結構。
底部區塊01中庭結構采用了拉索式門式剛架和箱形次梁體系，幕墻的重力荷載由懸掛在12層的受拉桿件、拉索式門式剛架和箱形次梁共同承擔，水平風荷載和地震荷載由拉索式門式剛架、連接于塔樓墻體的水平次梁共同承擔。拉索式門式剛架南側由主入口的空間桁架提供豎向和水平支撐，北側連接在四層的裙樓結構上。
4 結構計算分析
4.1 塔樓結構
（1）結構整體計算指標
分別采用SATWE，ETABS軟件對塔樓結構進行計算，分析時提取幕墻荷載，然后作用于塔樓以近似考慮幕墻結構對塔樓的影響。分析時考慮雙向地震作用的扭轉耦聯效應，并考慮偶然偏心影響。結構阻尼比取0.04，水平地震影響系數最大值αmax取0.162（安評報告最大地面運動峰值加速度為0.072g×2.25=0.162g），特征周期Tg=0.35s，抗震等級為特一級（鋼框架梁為一級）。小震作用下結構主要計算結果見表2。
表2 小震作用下結構主要計算結果
由表2可以看出，兩種軟件計算結果相近，結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比小于0.85；小震作用下最大層間位移角小于高規限值1/637；剪力墻軸壓比控制在0.4以內；X向剪重比基本滿足規范要求，Y向剪重比不滿足規范剪重比要求的樓層數小于總樓層數的15%；框架部分分配的樓層地震剪力標準值最大值大于結構基底剪力標準值的10%，因此按高規第9.1.11條第3款對框架部分進行剪力調整；樓層位移比在裙樓以上各層均小于1.2，僅在裙樓個別樓層大于1.2，但小于1.4；結構26層（27層避難層下層）為薄弱層，對其地震作用下的剪力標準值乘以1.25的放大系數；結構剛重比大于1.4和2.7，滿足穩定性要求，計算時可不考慮重力二階效應。結構頂點風振加速度小于0.25m/s2，滿足舒適度要求。
（2） 中震不屈服、中震彈性承載力驗算
剪力墻、鋼框架梁按中震不屈服設計。水平地震影響系數最大值αmax取0.45，荷載分項系數和構件承載力抗震調整系數改為1，材料強度采用標準值，將與抗震等級相關的調整系數均改為1。采用SATWE，ETABS軟件對結構進行分析設計。計算結果表明剪力墻的剪壓比不大于0.20，鋼框架梁應力比不大于0.95。
鋼管混凝土框架柱、伸臂桁架、轉換桁架按中震彈性設計。水平地震影響系數最大值αmax取0.45，與抗震等級相關的調整系數均改為1。計算結果表明伸臂桁架各構件應力比不大于1.0，鋼管混凝土柱應力比不大于0.9。
4.2 幕墻結構
（1）整體分析
為確保幕墻結構計算的可靠性，對幕墻結構進行了獨立分析設計，計算采用SAP2000（V14），其中玻璃幕墻自重取1.5kN/m2，活荷載取0.5kN/m2，風荷載、地震作用按照《玻璃幕墻工程技術規范》（JGJ102―2003）相關規定取值，并參考風洞試驗報告相關結果。此時，頂部區塊02、頂部區塊03的水平鋼板梁與塔樓相接處近似按不動鉸支座考慮，但42，27，12層的轉換桁架按實際情況考慮。幕墻底部區塊01與北側裙樓的連接，豎向按不動鉸支座考慮，水平向用線彈簧模擬實際樓層剛度；與南側裙樓連接時，裙樓豎向、水平向按等效剛度折算的深梁模擬。
（2） 水平鋼板梁屈曲分析
對頂部區塊02、頂部區塊03的水平鋼板梁進行單榀屈曲分析，鋼板梁用殼單元模擬，鋼板梁兩端用鉸支座模擬，豎向吊桿用彈簧單元模擬，彈簧剛度按豎向鋼管受拉軸向剛度計算。為確保收斂性，在豎向吊桿與鋼板梁交接處設置剛域以減小應力集中。側向風荷載、地震作用按樓層高度折算為線荷載，作用于鋼板梁側面，鋼板梁計算模型及屈曲分析可以看出，風荷載、地震作用下屈曲因子均大于29，滿足結構穩定要求。
6 結語
綜上所述，由于中庭幕墻結構依附在塔樓結構上，所以在進行塔樓設計時只需要考慮幕墻結構的附加荷載。我們在設計幕墻結構時，不僅要達到幕墻自身承載力的要求，也要考慮到其與塔樓交接部位位移協調產生的次應力影響。這種設計方法有著減小幕墻結構構件尺寸同時令建筑效果更好的優點。
篇5
為了提高超高層建筑的抗震性，其足夠的結構側向剛度必不可少。足夠的結構側向剛度不僅可以保障建筑物的安全性、抗震性，還可在一定程度上有效抵抗建筑結構構件的不利受力情況及極限承載力下的安全穩定性。設計超高層建筑的結構抗震側向剛度，應重點從其結構體系和剛度需求進行。
2.1結構設計。結構初步設計根據建筑高度和抗震烈度確定高度級別和防火級別。超高層結構設計首先滿足規范要求的高寬比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭轉不規則發生：在考慮偶然偏心影響的規定水平地震力作用下，扭轉位移比不大于1.4；最大層間位移角不大于規范限值的0.4倍時，扭轉位移比不大于1.6；混凝土結構扭轉周期比不大于0.9，混合結構及復雜結構扭轉周期比大于0.85。最后設計過程中嚴格控制偏心、樓板不連續、剛度突變、尺寸突變、承載力突變、剛度突變等現象。滿足結構設計規范的同時，還應考慮建筑師的設計意圖和功能需求，同時滿足設備專業設計要求。結構平面的規整程度直接影響著抗震設計的強弱，盡量采用筒體結構，以使得承受傾覆彎矩的結構構件呈現為軸壓狀態，且其中的豎向構件應最大程度的安置在建筑結構的外側。各豎向構件和連接構件的受力合理、傳力明確，降低剪力滯后效應，杜絕抗震薄弱層產生。
2.2結構側向剛度控制。超高層建筑的抗震性能設計主要與結構側向剛度的最大層間位移角和最小剪力限制相關。對于層間位移角限值，其是衡量建筑抗震性的剛度指標之一，地震作用應使得建筑主體結構具有基本的彈性，保證結構的豎向和水平構件的開裂不會過大。同時，因超高層建筑的底部樓層、伸臂加強層等特殊區域的彎曲變形難以起主導作用，所以應采取剪切層間位移或有害層間位移對其變形進行詳細的分析與判斷。對于最小地震剪力，其最重要的兩個影響因素是建筑結構的剛度和質量，當超高層建筑難以達到最小地震剪力要求時，設計人員應該結合具體情況適度的增加設計內力，提高其抗震能力和穩定性，然而，當不能滿足最小地震剪力時，還需通過重新設計或調整建筑結構的具體布置或提高剛度來提高建筑物在地震作用下的安全性，而非單純增高地震力的調整系數。
3超高層建筑的性能化抗震設計
超高層建筑的抗震性能設計，國內主要根據“三個水準，兩個階段”，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。超高層建筑來說，其建筑工程復雜、高度極高、面積大、成本高，一旦受到地震損害，其損失程度會更高，因此，必須充分考慮各方理論、實際情況和專家意見，兼顧經濟、安全原則，定量化的展開超高層建筑的性能化抗震設計。同時，相關文件雖針對超高層建筑結構的性能化設計制定了較具體且系統的指導理念，涉及宏觀與微觀兩個層面。但是，由于結構構件會受到損壞，且損壞與整體形變情況的分析計算都需進行專業的彈塑性靜力或動力時程計算，而目前我國尚未形成相關的定量化的評價體系，因此，設計人員應在積極參考ATC-40和FEMA273/274等規范。此外，對于彎曲變形為主導的建筑結構，在大震作用后應尤其注重構件承載力的復核。
4超高層建筑多道設防抗震設計
除了上述注意事項外，針對超高層建筑進行抗震性設計時，還因注重設計多道的抗震防線。多道抗震防線是指一個由一些相對獨立的自成抗側力體系的部分共同組成的抗震結構系統，各部分相互協同、相互配合，一同工作。當遭遇地震時，若第一道防線的抗側移構件受到損害，其后的第二道和第三道防線的抗側力構件即會進行內力的重新調整和分布，以抵御余震，保護建筑物。目前，我國超高層建筑主要依靠內筒和外框的協同工作來達到提供抗側剛度的目的，包含兩種受力狀態：首先，建筑的內外結構通過樓板和伸臂析架來協調作用，進而使得外部結構承受了較多的傾覆彎矩和較少的剪力，而內筒則承受了較大的剪力和一些傾覆彎矩，廣州東塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉網格筒或巨型支撐框架為代表的建筑外部結構，其十分強大，依靠樓板的面內剛度，外部結構即可同時承受較大的傾覆彎矩和剪力，如廣州西塔。
篇6
廣州琶洲香格里拉酒店項目位于廣州市海珠區，廣州國際會議展覽中心東側，在建的黃洲大橋西側，北臨珠江，南靠新港東路，長約240米，寬約200米。整個項目包括一座37層的酒店（塔樓高32層，裙樓5層）和宴會大廳，以及2層地下車庫。
2抗震設防標準
（1）抗震設防烈度：7度。
（2）本工程屬丙類建筑，按本地區設防烈度采取抗震措施。
3基本數據
（1）場地類別：Ⅱ類。
（2）土層等效剪切波速為168.4m/s-173.8m/s,場地覆蓋層厚度約13.5m-17.4m，砂土液化等級綜合評定為嚴重，屬于抗震不利地段。
（3）持力層名稱：微風化巖層，埋深約10.90m-23.70m，地基承載力特征值fak=4500KPa，巖石天然濕度下單軸抗壓強度的標準值fr=13.5Mpa。
（4）樁型為沖孔/鉆孔灌注樁，樁端埋深約15-20m。
4建筑結構布置和選型
（1）主樓高度（±0.00以上）140.7m，地面以上結構層為38層，其中出屋面一層，高度為4.7m。
（2）裙房高度（±0.00以上）29.0m，地面以上結構層為4層。
（3）塔樓主體部分、裙樓和宴會廳之間設兩道110mm寬抗震縫分開。建筑物總高度為136.0m，總平面尺寸為195m×122m。其中塔樓部分（轉換層以上）平面尺寸為72米×18米，長寬比L/B＝4<［6］，高寬比H/B＝6.0<［7］；裙樓部分平面尺寸110m×45m，長寬比L/B=2.4，高寬比H/B=0.5；宴會大廳平面尺寸65m×53m，長寬比L/B＝1.2，高寬比H/B=0.3。
（4）塔樓質心有微小的向上偏心（以底端為原點）。
（5）結構形式簡單、平面形狀規則、布置均勻；結構層第5層為轉換層，豎向構件布置不連續。
（6）本工程為現澆鋼筋混凝土結構，樓蓋整體性好。
（7）結構類型：框架—剪力墻結構，屬于復雜類型。
（8）抗震等級：本工程塔樓的框架和核心筒為一級抗震。由于地下室頂板作為上部結構的嵌固部位，地下一層的抗震等級與上部結構相同。其余部分裙樓及其地下一層與主樓相連，一級抗震。
（9）結構概況：
整個大樓的設計采用框架—剪力墻結構形式，分為兩級結構，轉換層以下布置了21根巨型框支柱，剪力墻及承重柱均落地直至基礎，由剪力墻、的框架柱和框架梁形成第一級結構，承受水平力和豎向荷載，而樓面及次梁作為第二級結構，只承受豎向荷載并傳遞到第一級結構上。5結構分析主要結果
（1）計算軟件：PKPM系列結構分析軟件SATWE模塊（2002規范版本）中國建筑科學研究院PKPMCAD工程部編制。
（2）樓層自由度為3（剛性樓板）。
（3）周期調整系數：0.8。
（4）主樓結構總重：2291152.81KN（SATWE）。
（5）基底地震總剪力：32581KN（X向）36421KN（Y向）（SATWE）。
（6）扭轉位移比：1.3。
（7）轉換層的上下剛度比：0.6027。
（8）最大軸壓比：n=0.85。
（9）最大層位移角為1/941，在17層（SATWE）。
（10）時程分析采用人工模擬的加速度時程曲線，選用了兩組實測波和一組場地人工波進行彈性動力時程分析。彈性階段的時程分析，構件內力，側向位移小于采用振型分解反應譜法的構件內力和側向位移。
6計算結果小結（與規范要求對比）：
（1）在風荷載及地震作用下各構件的強度和變形均滿足有關規范的要求。
（2）墻、柱的軸壓比均符合《建筑抗震設計規范》和《高規》的要求，轉換層以上柱子軸壓比小于［0.85］，框支柱軸壓比小于［0.6］。
（3）按彈性方法計算的樓層層間最大位移與層高之比Δμ/h=1/941滿足《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2002）第4.6.3條要求的1/800。
（4）塔樓滿足（JGJ3-2002）關于復雜高層建筑結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比最大值為0.729，不大于0.85的規定。
（5）塔樓滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關于復雜高層建筑各樓層的最大層間位移不應大于該樓層兩端層間位移平均值的1.4倍的規定。
（6）除轉換層外，塔樓各層均滿足（GB50011-2001）第3.4.2條關于各樓層的側向剛度不小于相鄰上一層的70%，并不小于其上相鄰三層側向剛度平均值的80%的規定。
（7）塔樓滿足（JGJ3-2002）第E.0.2條關于轉換層上部結構與下部結構的等效側向剛度不應大于1.3的規定。
（8）除轉換層外，塔樓各層均滿足（JGJ3-2002）第4.4.3條關于樓層層間受剪承載力不宜小于相鄰上一層的80%的規定。
（9）塔樓滿足（JGJ3-2002）第5.4.4條關于結構穩定性的規定。
（10）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.13條關于各樓層對應于地震作用標準值的樓層水平地震剪力系數不小于表3.3.13的規定。
（11）塔樓滿足（JGJ3-2002）第3.3.5條關于按時程曲線計算所得的結構底部剪力不宜小于CQC法求得的底部剪力的65%的規定。
（12）結構薄弱層彈塑性層間位移符合《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）第5.5.5條關于彈塑性層間位移角（1/164）小于1/100的規定。
7其它需要說明的問題
本工程在三種超限條件（高度、高寬比、體型規則性）中，高度超限13.3%，高寬比滿足規范及規程的有關要求，結構平面形狀規則，豎向不規則。
主要超限抗震措施包括：
（1）為避免大樓整體結構之間形狀的不規則，引起不利于抗震的情況，在主樓和裙樓之間設置110mm寬抗震縫兩道，縫的兩側設置雙柱，地下室、基礎不用設縫。
（2）轉換層位于第5層，框架柱和剪力墻的抗震等級根據《高規》表4.8.2和表4.8.3規定提高一級，為特一級。
（3）首層、設備夾層、避難層、屋面層樓板加強,板厚為180mm，中央核心筒板厚加強為150mm,配筋相應加強，設雙向雙層鋼筋網。
篇7
1引文
當今社會，城市在發展，高層建筑也成為衡量城市發展的主要指標。在高層建筑上，建筑物的高度不斷增加，設計結構也越來越有要求，尤其是針對超限高層建筑上，也提到了抗震設計的必要性。對于超限高層建筑來說，確保抗震設計的完成是直接關系到建筑物的穩定性，也影響到人民群眾的直接利益，更影響到社會主義市場經濟發展的最終成果。所以，加強超限高層建筑工程的抗震設計是很重要的，這對于提高國家的綜合實力來說有重要的戰略含義。
2分析超限高層建筑工程抗震設計的必要性
21世紀之后，中國的經濟在不斷的發展和改革中走上了高速發展之路，也與國際市場融為一體，當今世界有一些國家與我國開始了商務交流。在當前的全球經濟一體化的形勢下，我國的經濟發展也有了超快的進步。不少行業也拿出很多資金用來完善基礎建設，不少的大型高層建筑結構不斷出現，這些建筑形狀千變萬化，這里面也包括不少超限高層建筑，它的出現更好的實現人們對空間的充分利用【1】。不過對于這些形狀奇特的超限高層建筑工程來說，它們在結構方面也超出了我國在建筑工程上的有關規定和要求，這直接影響到建筑工程結構的抗震需求。當前在超限高層建筑的設防要求上是有規定的，這也是為了高層建筑的抗震設計得到更好的保障。不過由于我國城市化進程加快，不少城市開始崛起，很多經濟發達的城市容納愈來愈多的人口和社會資源。再加上近年來我國發生了多起地震，比如汶川地震、玉樹地震都帶來了一定的人員傷亡，影響了經濟發展，而且地震對建筑的破壞程度也是非常大的，地震的出現對建筑物及市民的生命造成很大的威脅，也給我們帶來慘痛的教訓。所以，要重視經濟發展中出現的問題，針對當前超限高層建筑工程抗震設計出現的缺陷，要意識到抗震設計在超限高層建筑工程設計及施工當中的必要性，才能夠更好的加強超限高層建筑結構抗震設計的措施分析，推動社會發展與進步。
3超限高層建筑的特點
超限高層建筑工程是指在高度和結構上超過了國家規定的適用高度及規定范圍，它的建筑造成奇特不規范。當今社會城市發展越來越快，出現的超限高層建筑工程量也越大，很多高層建筑的外形較復雜、奇特，目前在我國不少地區也出現了一些標志性高層建筑，比如深圳地王大廈（81層，325m）、上海金茂大廈（91層，420m）、廣州中信大廈（80層，320m）等等。超限高層建筑結構主要分析點在平面、豎向不規則、抗風及高位轉換等問題【2】。
4 抗震設計的基本構思和分析總結
目前，各國在抗震設計上，都符合“小震不壞、中震可修、大震不倒”的要求，這個要求也被稱為當前解決地震作用下建筑高度不確定的最好方法，在現實生活中，這種設計要求也得到了社會的認同。像在西方國家，也有不少現代化城市，由于很多建筑物都是按照這個抗震標準進行設計，因此在出現一些大型地震的時候，造成的人員傷亡和經濟損失都有明顯的降低，不過這種設計要求主要是為了確保生命安全，雖然在大型地震中不會出現建筑物倒塌，確保了生命安全，但在一些中小地震中也會影響建筑物的基本結構，從而出現更大的經濟損失。尤其是在人民生活水平提高的同時，更多的人希望改善居住環境，所以在建筑物的裝修、非結構布局及高新技術裝備方面的花費較高，那么造成這樣的損失也非常大。
5.超限高層建筑工程的抗震設計標準
5.1要考慮建筑物的穩定性、承重力和整體的延展性等需求
對于建筑物的安全性，要確保設計結果達到安全標準，另外對一些薄弱環節針對性加固，采用一些補充方法來提升建筑物的穩定性和安全度。要重視建筑物的抗震設計，全面考慮布局類型，避免建筑物出現縱向負重的出現，確保結構穩定。
5.2在設計中要提高抗震防線的級別
建筑物高標準的抗震系統要由許多延伸性好的分體組成，所以，對每個構建進行更完善的組合才可以達到目。在設計高層建筑抗震防線中，要分析地震的情況，設計防線要考慮合理性和多重性，這樣才可達到防震及確保安全的目的。在具體環節，要重視建筑物防震構件的剛柔性與延伸性等特點，確保更好的達到建筑物結構在發生地震時避免遭受破壞的可能。另外，增強建筑物防震耗件也可降低地震能量的沖擊，更有效的確保建筑物的穩定。設計中要考慮各個構建的關系，逐一對構件及其之間的作用進行檢查，使其確?？拐鹉芰?，達到建筑物的穩定。
5.3也要對薄弱環節進行抗震處理
在高層建筑物設計中，如確保了整體的安全性，那么就會出現一些薄弱環節，因此要重視薄弱環節的抗震設計，在設計中可利用多種方法更好的提升建筑物抗震力度。在發生地震時，建筑物構件承受的沖擊力大，因此要對薄弱環節進行檢查，采用建筑學及力學方法綜合分析承載力和彈性受力等情況，可針對性加固，對受力點進行綜合解決，確保建筑物的穩定，而且也要注意使用中出現的安全隱患應及時解決【3】。
6 超限高層建筑工程抗震設計中出現的問題
在進行超限高層建筑工程施工當中，也會碰到很多影響建筑物整體穩定和安全的因素。就拿抗震設計來說，設計中也會出現一些問題，一般表現在一下幾個方面：
6.1資料缺乏造成設計不足
我國經濟發展也會出現體制的變革，這能在房地產領域反映出來，比如在建筑施工中會出現急功近利的情況。在施工中過分強調施工期限而忽略了施工質量，在沒有收集周邊建筑信息的情況下進行設計，或在設計沒有結束或者完善時提前開工。這種情況，不能更好的搜集施工現場的地質條件及周邊臨近建筑物的資料，就會導致施工工程的安全性受到威脅，同時也不能達到超限高層建筑物抗震性能的標準。
6.2設計中建筑物結構的平面布置會抗震設計造成影響
由于超限高度建筑物在形狀上不規則，所以結構設計及施工都有難度，平面不均衡、長度高于設計要求等情況很常見，這直接影響建筑物整體的穩定及安全。這種情況在抗震設計中可以看到，如結構不規則那么在進行抗震設計及施工中無法找出平衡點，就無法顧及到薄弱環節的加固，那么就會對安全造成威脅。
6.3受力體系對建筑物設計造成影響
在超限高層建筑物設計中，不同的承載結構會出現不同的受力體系，在設計時如考慮到這種承載結構和受力體系的需求，那么就會讓受力體系與抗震性能產生沖突【4】。受力結構越復雜，那么建筑物的抗震性能就會降低，直接影響建筑物整體的穩定與安全。
7 加強超限高層建筑工程抗震設計的解決方法
7.1確保超限高層建筑物設計前期工作順利完成
在建筑物設計前期的工作當中，要針對建筑物地質條件、周邊環境進行了解，搜索有關數據和資料。在我們對所有影響建筑物穩定及抗震性能的原因進行統一研究后，再開展設計，就可更好的避免因資料不足導致設計或施工缺陷，更好確保建筑物的穩定。
7.2重視設計方案的選擇與完善
超限高層建筑工程形狀復雜，施工難度大，在抗震設計中要綜合分析所有影響因素，不斷完善設計方案。在設計中，要進行對比，明確抗震指數與施工方案，考慮多種情況，分類制定設計方案，從中選擇最佳方案。這種方法可以在設計中找到一些不足和隱患，更好確保安全性。
7.3完善建筑物結構及受力體系建設
在超限高層建筑工程達到一定的外觀要求時，也應該分析結構和安全需求，在抗震設計中，需考慮這種受力體系，利用力學原理找到平衡點，并在此進行抗震防線設計及完善布局，確保建筑工工程達到抗震要求，保證整體穩定性【5】。
8小結
以上分析，加強超限高層建筑工程的抗震設計分析是非常關鍵的。所以，為確保建筑物的有關防震設防管理更完善，要不斷加強建筑物抗震設計的安全性與可靠性，務必要確保建筑物抗震設防的質量。同時，積極探討國際上的先進知識和技術，針對性制定出適合我國的發展方案，不斷加強超限高層建筑工程抗震設計的技能，為人民群眾安居樂業創作好的條件，并推動我國的經濟體制健康發展。
參考文獻：
[1] 呂西林.某復雜高層建筑結構彈塑性時程分析及抗震性能評估[J]. 西安建筑科技大學學報(自然科學版). 2011(05)
[2] 張元坤.高層建筑超限工程及超限審查――高層建筑抗震設防概念設計述評之一[J]. 南方建筑. 2013(01)
篇8
一、概述
什么是超限高層？超限高層是指超過規范要求限制的高層建筑。超限高層建筑在項目的初步設計階段進行審查，按照我國建設部的要求，全國超限高層審查委員會組織專家從技術角度進行多方論證，力求在抗震、消防等方面保證建筑物的質量安全。一般對于超限高層的理解是：混凝土框架剪力墻結構的高層建筑，超過120米為超限高層；混合剪力墻結構為100米以上；有錯層的為80米以上；網架結構的為55米以上；而網架無蓋結構為28米以上。無論建筑有多高，超限高層的存在都對工程技術質量提出了更高的挑戰。建設部第111號令（《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》）明確指出，屬于超限高層建筑的工程，在結構擴初結束后，需進行抗震設防專項審查。
新時期，經過多方努力，我們對于高層建筑的抗震性研究越來越深入。尤其是現在非常流行也很實用的基于性能的抗震研究，取得很大的成就。基于性能的抗震設計理論是20世紀90年代初由美國學者提出，按此理論設計的結構在未來的地震災害下能夠維持所要求的性能水平?；谛阅艿目拐鹪O計代表了未來高層結構抗震設計的發展方向，是一種更先進、科學、合理的設計理念。這一研究理論已引起了各國廣泛的重視。美國聯邦緊急管理廳資助的國家地震減災項目NEHRP提出了在用結構基于位移的抗震評估及加固方法，于1997年出版了《房屋抗震加固指南》(FEMA273/274)；
日本也在1995年開始進行了為期3年的“建筑結構的新設計框架開發”研究項目，并在研究報告《基于性能的建筑結構設計》中總結了研究成果。日本又在2000年6月實行了新的基于性能的建筑基準法(Building Standard Law)。歐洲混凝土協會(CEB) 于2003年出版了《鋼筋混凝土建筑結構基于位移的抗震設計》報告。目前我國正在修訂的國家標準《建筑抗震設計規范》、《混凝土結構設計規范》也打算把基于性能的抗震設計方法納入進去。
我國目前已批準的《建筑抗震設計規范》及《高層建筑混凝土結構設計規程》在近幾年科學研究及工程實踐的基礎上，已吸收了性能目標設計的內容，由于該項技術尚處于起步階段，在地震作用的不確定性、結構分析模型和參數的選用方面存在不少經驗因素、模型試驗和震害資料較少等問題還有待進一步研究，相信隨著超限高層建筑在工程中的不斷應用，這一研究方法將會逐漸完善成熟。
二、 超限高層建筑基于性能的抗震設計的內容、特點和方法的研究
1．基于性能的抗震設計包含的主要內容
（1）對于地震風險水平的確定；
（2）對結構性能水平和目標性能的選擇；
（3）超限高層建筑場地的確定；
（4）概念設計、初步設計、最終設計中的可行性檢查、設計方案確定及設計審核、實驗驗證等；
（5）高層建筑結構施工中的質量保證和使用過程中的檢測維護。
2.基于性能的抗震設計的特點
現行的抗震設計規范主要是以保障生命安全為基本目標的，按照這一理念設計和建造的建筑物，在地震中雖然可以避免倒塌，但其破壞程度仍舊會造成嚴重的經濟損失。這些破壞程度和損失遠遠超過了設計者、建造者以及業主的最初估計。
根據結構抗震的安全目標和結構抗震的功能要求，我們提出了基于性能的抗震設計思想和方法?；谛阅艿目拐鹪O計具有以下特點：（1）著眼于單體抗震設防的同時考慮單體工程和說相關系統的的抗震；（2）在不同風險水平的地震作用下滿足不同的性能目標，即將統一的設防標準改變為滿足不同性能要求的更為合理的設防目標的標準；（3）設計人員可根據業主的要求，通過費用——效益的工程決策分析確定最優的設防標準和設計方案，以滿足不同業主、不同建筑物的不同抗震要求；（4）抗震設計中更強調實施性能目標的深入分析和論證，有利于建筑結構的創新，經過論證(包括試驗)可以采用現行標準規范中還未規定的新的結構體系、新技術、新材料；（5）有利于針對不同設防烈度、場地條件及建筑的重要性采用不同的性能目標和抗震措施。
這里有必要對我國的抗震知識做一介紹。
中國抗震設計規范GB50011-2001——三水準設防
中國地震風險水平
地震作用
水平 50年超越概率 重現期（年）
小震 63.2% 50
中震 10% 475
大震 2~3% 2495~1642
我國抗震設計規范GB50011-2001
小震不壞基本完好[θ] =1/550
中震可修中等破壞
大震不倒嚴重破壞[θ] =1/50
所謂小震不壞，就是高層建筑物遇到較低等級的地震時，高層建筑物處于彈性變形階段，建筑物一般不受損壞或受損很輕，不需修理可以繼續使用。中震可修是指相當于本地區抗震設防烈度的基本烈度地震時，高層建筑物結構屈服進入非彈性變形階段，建筑物可能出現一定程度的破壞。但這種破壞經一般修理或不需修理仍可繼續使用。這一層次要求建筑物的結構具有相當的延性能力不發生不可修復的脆性破壞。大震不倒，是地震即高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震時，結構雖然破壞較重，但結構的非彈性變形離結構的倒塌尚有一段距離，不至于建筑物倒塌從而保障了人員的安全。這一層次要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過規定的彈塑性變形限值。
3.基于性能的抗震設計方法
把基于性能的抗震設計應用于實際設計中，主要有兩種方法。第一種是：基于傳統的設計方法。這種方法基于的設防目標主要是：小震不壞、中震可修、大震不倒；小震有明確的性能指標，大震有位移指標，其余是宏觀的性能要求；按使用功能重要性分甲、乙、丙、丁四類，其防倒塌的宏觀控制有所區別。在方法上是：按指令性、處方形式的規定進行設計；通過結構布置的概念設計、小震彈性設計、經驗性的內力調整、放大和結構以及部分結構大震變形驗算，即認為可實現預期的宏觀的設防目標。第二種是直接基于位移進行設計。此方法基于的設防目標是：按使用功能類別及遭遇地震影響的程度、提出對個預期的性能目標，包括結構的、非結構的、設施的各種具體性能自白哦；由業主選擇具體工程的預期目標。這種設計方法采用結構位移作為結構性能指標，與傳統設計方法想比較，它從根本上改變了設計過程，直接以目標位移作為設計變量，通過設計位移普得出在此位移時的結構有效周期，從而得出結構的有效剛度，求出結構此時的基底剪力，進行結構分析，具體配筋設計。
第一種方法基于傳統的抗震設計，目前廣泛應用，設計人員已經熟悉。對適用高度和規則性等有明確的限制，有局限性，有時不能適應新技術，新資料，新結構體系的發展。
第二種方法即基于性能抗震設計，目前較少采用，設計人員不易掌握，所承擔的風險較大。為實現高層結構的設計提供了可行的方法，有利于技術進步和創新。技術上還有些問題有待研究改進
基于性能的抗震設計與現有常規方法相比，其優點是使三水準設防要求有具體量化的性能目標、水準，設計中更強調實施性能水準的判別準則、性能目標的選用和深入仔細的分析、論證。超限高層建筑結構基于性能的抗震設計將是今后較長時期高層結構抗震的研究和發展方向。雖然基于性能的抗震設計仍存在一些有待研究和解決的問題，尤其是地震作用大小的不確定性以及計算模型和參數的準確性等問題，但可以肯定的是，隨著技術的進步和研究的深入，高層建筑的抗震性會越來越好，超限高層建筑也越來越安全。
【參考文獻】
1.建筑抗震設計規范（GB50011-2001）.北京：中國建筑工業出版社
篇9
1、工程概況
本項目位于廣州市中山一路，建筑用地面積4930m2，總建筑面積為16687m2，地上11層，地下2層，建筑總高度為42.00米。本工程為框架-抗震墻結構，設計基準期50年，抗震設防類別為丙類，設防烈度7度，設計基本地震加速度0.10g，地震分組為第一組，Ⅱ類場地，特征周期0.35s。結構整體模型見圖1。
2、超限情況
2.1 如圖2所示，建筑首層與二層之間存在局部的夾層，形成大部分跨層墻柱，使首層嵌固端側向剛度比不滿足規范[1]要求。
2.2 如圖3所示，建筑二層位置存在局部的大梁轉換，致使豎向構件不連續。
圖2 夾層（建筑首層與二層之間）圖3 大梁轉換（建筑二層）
2.3 如圖4所示，建筑四層左邊大開洞，開洞面積大于30%，造成樓板不連續[1]。
圖4 大開洞（建筑四層）圖5 尺寸突變及錯層（建筑六層）
2.4 如圖5所示，建筑六層位置左邊豎向構件收進尺寸大于25%，造成尺寸突變[1]；右邊整體錯層1.5m，超過普通梁高。
2.5 如圖6所示，建筑九~十一層位置由于豎向收進后造成上部長寬比較大，呈現狹長條狀，容易形成鞭梢作用，很難控制其位移比[1]。
2.6 從平面圖可以看出，建筑平面呈雙矩形角部重疊形[1]，同時使重疊位置形成了細腰部位[2]
根據《廣東省超限高層建筑工程抗震設防專項審查實施細則》（粵建市函[2011]580號）要求，本工程超限情況如表1。
本工程高度未超過規定限值，結構類型符合現行規范的適用范圍，不屬于復雜高層建筑，但存在扭轉不規則、凹凸不規則、樓板不連續、尺寸突變及豎向構件不連續等4項不規則，屬于超限高層建筑。
3、超限設計要求
根據規范[3]要求，建筑結構以“三個水準”為抗震設防目標，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。本工程總體按性能目標C要求設計，即在多遇地震（小震）下滿足第1抗震性能水準的要求，在設防地震（中震）下滿足第3抗震性能水準的要求，在罕遇地震（大震）下滿足第4抗震性能水準的要求。不同抗震性能水準的結構構件承載力設計要求見下表2。
4、超限設計分析
本工程采用兩個不同力學模型的空間分析程序進行計算對比分析，選用SATWE軟件（簡化墻元模型，2010版）和GSSAP軟件（細分墻元模型，15.0版）。
4.1針對結構存在局部跨度16.8m轉換梁柱情況，采用振型分解反應譜方法計算豎向地震作用效應。結果表明在豎向地震作用下，轉換柱軸壓比及梁柱配筋均滿足要求。
4.2為了提高框架作為第二道防線的抗震承載力及性能，框架抗震等級提高一級，軸壓比限值也相應提高。
4.3采用彈性時程分析法對結構進行多遇地震下的補充計算，根據要求選擇圖7三條地震波，結果三組加速度時程的各樓層剪力和層間位移角的結果小于或接近于規范反應譜結果，反應譜結果在
TH1TG035（天然波） TH2TG035（天然波）RH2TG035（人工波）
彈性階段對結構起控制作用。只有Y向存在12層（即建筑9層）以上樓層的剪力比振型分解法稍大的情況，如圖8所示。對這些樓層施工圖設計時，將振型分解法的地震作用適當放大，使其能基本包絡時程分析的結果。
4.4對除普通樓板、次梁以外所有結構構件的承載力進行中震設計，根據其抗震性能目標，結合《高規》相關公式，進行性能計算分析。本工程關鍵構件的受剪承載力按中震彈性的計算方法計算，即不考慮地震組合內力調整系數，但考慮荷載作用分項系數，考慮材料分項系數和抗震承載力調整系數。關鍵構件正截面承載力以及
其他構件的承載力驗算按中震不屈服的計算方法計算，即計算中不考慮地震組合內力調整，荷載作用分項系數、材料分項系數和抗震承載力調整系數均取為1.0[4]。
4.5本工程存在凹凸不規則，細腰平面及樓板不連續等不規則情況，為了滿足抗震性能目標的要求，并確保在地震作用下樓板能可靠地傳遞水平力，采用GSSAP進行了中震和小震作用下的彈性樓板應力分析。結果顯示，除了剪力墻筒與板交接的地方以及樓板拐角處出現應力集中外，各工況下板正應力與剪切應力均滿足要求。
4.6按規范要求的“大震不倒”的抗震設防目標，采用PUSH&EPDA程序對建筑物在罕遇地震作用下進行靜力彈塑性推覆分析。X、Y方向推覆，關鍵構件均未出現屈服，只有底部在推覆方向受拉一側的個別剪力墻出現損壞的情況，經查看可知均為面外拉彎損壞，受剪承載力滿足規范要求。
5、超限優化措施
5.1通過提高關鍵部位及底部剪力墻墻肢的延性，使抗側剛度和結構延性更好地匹配，達到有效地協同抗震。首先，通過提高約束邊緣構件的配箍率、豎向分布筋配筋率等措施提高第一道防線的承載能力，其次，框架部分的抗震等級和軸壓比限值按框架結構的規定取用，以提高第二道防線的承載能力[5~7]。
5.2根據計算結果對樓板邊緣、轉角等應力集中的地方進行加強，特別是平面細腰部位樓板加厚為150mm，配置45度斜向鋼筋，并適當加強邊梁配筋。
5.3針對本工程尺寸突變等豎向不規則的情況，適當增加結構的振型數，以考慮高階振型的影響，并適當加大收進處上下層的豎向構件和水平構件的最小配筋率，相關豎向構件箍筋全長加密。
5.4扭轉不規則使主體結構薄弱部位通常出現在整體結構邊緣區域，設計時采取減小邊緣結構豎向構件軸壓比、剪壓比及提高配箍率、配筋率等措施，提高結構延性，避免脆性破壞[8]。特殊情況下，還可以增設芯柱，以提高柱子的延性。
5.5轉換構件范圍內樓板厚度取180mm，通過考慮豎向地震和全樓彈性的模型對轉換柱與轉換梁進行分析，同時確保中震下其滿足抗彎不屈服，抗剪彈性，大震下處于不屈服狀態。
5.6跨層柱考慮二階效應的影響，確保中震下抗彎不屈服，抗剪彈性。
5.7采用中震和小震作用下彈性樓板應力分析，以考慮跨層及錯層墻柱的實際受力情況。
6、結語
本工程采用兩個空間結構分析程序SATWE和GSSAP進行計算，對關鍵構件采用兩個計算程序的包絡值進行設計。按規范要求，選用兩組天然地震波和一組場地人工波，對結構作彈性時程分析，并將結果與反應譜分析結果相比較。對關鍵構件進行中震驗算，了解其抗震性能，并采取相應加強措施。對整體結構進行罕遇地震下的PUSHOVER分析，以確定結構能否滿足第二階段抗震設防水準要求，并對薄弱構件制定相應的加強措施。從多方面多途徑進行結構分析與設計，并采取相應的優化措施，最終分析表明結構的工作狀態和抗震性能均能達到設計的預期目標和規范要求。該工程已通過結構超限審查，并完成了初步設計及施工圖設計。
參 考 文 獻
[1] 高層建筑混凝土結構技術規程（JGJ 3-2010）[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2010
[2] 甘丹, 張敬書等. 細腰復雜截面高層建筑抗震性能分析[J]. 西北地震學報, 2008（4）
[3] 建筑抗震設計規范（GB 50011-2010）[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2010
[4] 呂西林. 超限高層建筑工程抗震設計指南[M]. 上海：同濟大學出版社, 2009
[5] 趙耀普, 衛文. 招商酒店抗震設計[J]. 建筑科學, 2011
[6] 呂西林, 李學平. 超限高層建筑工程抗震設計中的若干問題[J]. 建筑結構學報, 2002（4）
篇10
隨著我國社會經濟的不斷發展，我國的建筑業得到迅猛發展，超高層、超高層建筑越來越多，建筑結構造型和功能也越來越美觀與先進，許多建筑采用底部大裙房、上部多座塔樓的建筑形式。然而這些復雜的建筑形式的出現也會帶來一些問題，其中最重要的就是其結構造型給抗震分析以及抗震設計帶來諸多新的問題。國外對鋼筋混凝土超高層建筑結構抗震設計有了較為成熟的研究，也有許多建筑案例（如圖1）。國內雖然經過數十年的研究分析，也已經出現包括分析軟件TBSA和TAT等在內的超高層建筑設計分析軟件，這些軟件能夠幫助建筑設計師或工作人員對建筑的抗震性能進行一定的研究，但設計中還經常會遇到許多程序、規范不能解決的問題，存在一定的局限性。這就需要結構工程師依據概念設計把復雜的問題通過科學分析簡化。以適應社會發展的需要，同時也為結構工程師提供更多關于抗震設計的有參考價值的設計依據。
1超高層建筑結構抗震設計要點
1.1平面規則性超高層建筑結構抗震設計特點
平面規則性超高層建筑具有以下的特征：樓板的形狀不規則且凹凸不平，樓板之間沒有較強的聯系、樓板的局部之間斷斷續續，結構扭轉效應明顯等。針對上述特點，這類的建筑結構的抗震設計需要注意以下幾點：（1）如果樓板的形狀凹凸不規則或樓板局部斷斷續續，則可以采用彈性樓蓋模型，使其符合樓板平面內的實際剛度變化，或者按照分塊剛性樓板與局部彈性板的原則進行計算，當然，扭轉藕聯效應也需要考慮進去。（2）對于樓板中應力集中部位以及連接較弱的樓板，可以適當加大樓板的厚度，具體的方法有雙層雙向配筋、配置45°斜向鋼筋、配置集中配筋的邊梁。（3）如果樓板之間沒有較強的聯系或者平面過于不規則，或建筑物過長，則可以通過調整變形縫來把其結構切成若干個子結構。如果一些超限高層的建筑物有明顯的結構扭轉效應，則應該盡量保證抗側力構件在平面布置中的對稱性，同時應該盡量加大豎向構件的抗側剛度和強度。
1.2豎向規則性超高層建筑結構抗震設計特點
豎向規則性超高層建筑具有以下的特征：在立體上建筑呈現收進的狀態，其主要存在形式為連體建筑，建筑內部轉換層結構，大底盤多搭樓等，針對上述特點，這類的建筑結構的抗震設計需要注意以下幾點：（1）當超高層建筑的立面收進超過一定限度時，應該保證結構的層受剪承載力大于相鄰上一樓層的80%，并且合理控制結構的扭轉效應。同時應該加強收進部位、豎向構件以及建筑內部的樓板。一旦立面收進產生偏差，建筑底部的結構就會因為扭轉而產生較大內力，這就要求建筑底部結構的周邊構件的配筋強度足夠大。通常情況下，建筑設計師會采用臺階形多次內收的立面來改善這一困難。（2）對于連體建筑來說，其周邊以及連接部位應該按照彈性板來計算，連接體與主體宜采用弱連接，并盡可能減少其重量，同時，鋼結構可以優先考慮。連接體及與主體相鄰的結構構件的抗震等級應盡量提高其等級。（3）對于帶轉換層結構的超高層建筑，應該盡量保持其上下主體的豎向結構連續貫通，并對其下部主體結構的剛度進行加強，而對其上部主體結構的剛度進行弱化，通過相應的措施來對轉換層上下的等效剛度比進行合理的控制，同時，為了提高框支層的抗震能力與延展性，應該將框支柱承擔地震剪力的比例進行增大。而為了減少轉換層上下的等效剛度比，可以將上部各層剛度適當減小。一般來說，高振型影響與轉換層的高度呈正比關系，即轉換層越高，高振型影響越大，轉換層上下層間位移角及內力突變也越明顯，因此，需要合理控制轉換層的高度。（4）在設計大底盤多塔樓的時候，應該盡量提高其底盤的承載力，其目的是防止結構在底部首先屈服。對于連接各塔樓的裙房屋面來說，要適當加大其剛度，其目的是使底部的裙房與上部的塔樓共同振動。然而，當底部加強時，薄弱層會發生上移，從而增大上部結構的位移，因此底盤承載力的的提高需要掌握好其度。在設計塔樓的薄弱部位的時候，應該全高加密該層柱箍筋，并增大箍筋的直徑與剪力墻的水平鋼筋。
2超高層混凝土建筑抗震影響因素
2．1建筑扭轉效應
在對超高層混凝土建筑結構進行抗震設計過程中，為保證混凝土整移一致，同時得到最小和最大的位移結構剛度，應該對建筑物垂直向力及橫向力進行防護，提高扭轉力作用。因為地震的發生具有突發性和隨機性，所以對地震發生的時間、強度難以預測準確，因此在分析建筑整體的抗震性能同時，要及時檢查出建筑物內部的抗震隱患，科學分析，及時糾正，保證超高層混凝土建筑的抗震性能。
2．2建筑物建設位置
合理選定超高層混凝土建筑的建設位置是極其重要的，因為我國地處地震頻發地帶，所以在選址之前，要合理科學對建筑項目所在地的地質情況進行徹底的綜合性分析，減少超高層混凝土建筑遭受地震的危害的幾率，同時良好的建筑土質也能提高超高層混凝土建筑具有較強的抗震性能。所以為避免建筑位置為松軟土質，也應該盡量遠離電廠、變電所等工廠。
2.3抗震加固環節
超高層混凝土建筑結構在設計過程中，對建筑物進行抗震加固是非常有必要的，因為這樣的設計可以滿足建筑延伸性及剛度的要求。在實際的建筑施工過程中，由于超高層建筑物的鋼筋混凝土重量大，所以底部柱軸力應該與建筑的高度呈正比關系，只有這樣建筑主要構件才能有很好延伸性，在遇到強震時可以減少剪切性對墻體的破壞，這體現了對超高層混凝土建筑結構進行抗震加固設計的重要性。在實際設計過程中，建筑設計師會以強柱弱梁限值為依據，綜合考慮框架柱的強剪弱彎和剪壓比，才能使設計的柱子頂端的抗彎能力達到合格的質量標準。與此同時，螺旋復合箍筋的使用可以提高柱子的抗沖剪能力和短柱抗震性能，在地震強度不是很強時，保證短柱不對地震剪切力破壞。因為建筑的短柱具備的抗剪性能力低于抗彎能力，所以設計過程中要保障短柱承受抗彎的屈服強度。
3隔振、減振在超高層建筑結構抗震設計中的應用
隔振、減振是在超高層建筑工程上防止振動危害的主要手段。其中減振可分為主動減振和被動減振。在實際的生產生活中，相關設計工作人員會根據隔振、減振的原理，采用以下幾種辦法實現超高層建筑結構的有效抗震。
3.1粘彈性阻尼結構
通過大量試驗和數據分析表明，粘彈性阻尼結構可以有效的將超高層建筑的地震反應減小40～80％，這在很大程度上可以保證建筑主體結構強震中的安全性，是高層結構的舒適度控制在科學合理的范圍之內。粘彈性阻尼結構見圖2。
3.2吸能減震
吸震減震是隔振減振在超高層建筑結構抗震的又一方法，這種方法的最大特點是，使建筑結構的震動在合理的范圍內，發生一定的位移，從物理學角度來講，就是使建筑結構的振動能量在原結構與子結構之間重新分配，以此達到減小結構震動的效果。當前，有許多吸震減震的裝置運用于超高層建筑的抗震設計中：調諧質量阻尼器，調液（柱）阻尼器、懸吊質量擺阻尼器記憶質量放大器等。
3.3金屬阻尼器
金屬阻尼器能夠起到抗震效果，主要是通過在框架中加屈曲約束支撐，在合理的荷載力下，對建筑物實現支撐的作用，當地震發生時，金屬支撐能以自身的塑性變形來消耗地震的能量，從而對超高層建筑主體結構起到良好的作用。
4總結
在經濟高速發展的今天，人們的居住水平不斷提高，超高層建筑越來越多，而在對超高層混凝土建筑結構設計時，其抗震結構的設計就顯得尤為重要。要以科學合理的方式增強建筑的抗震能力，切實保障公民的生命與財產安全。本文從我國目前鋼筋混凝土結構抗震設計存在的問題與現狀入手，簡要概述超高層建筑結構抗震設計要點，并重點對隔振、減振在超高層建筑結構抗震設計中的應用進行分析，希望對鋼筋混凝土超高層建筑結構抗震設計研究有一定的借鑒作用。
參考文獻
[1]劉虎，李炳炎.超高層建筑鋼筋混凝土結構抗震概念設計淺談[J].城市建設理論研究：電子版，2015，5（12）.
[2]代新博，袁芳.超高層鋼筋混凝土建筑結構抗震延性設計[J].建材發展導向：上，2016，14（11）：184~185.
[3]魏國.超高層建筑結構抗震設計要點探究[J].工業，2017（2）：00137.
篇11
超高層建筑的發展體現了發達國家的建筑科技水平、材料工業水平和綜合技術水平，也是建設部門財力雄厚的象征。
一、我國的高層與超高層鋼結構建筑的發展
我國的高層與超高層鋼結構建筑自改革開放以來已有20年的歷史，并在設計和施工中積累了不少經驗，已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結構技術規程》JGJ 99-98。
1、鋼材的國產化
國內鋼鐵企業根據我國高層建筑鋼結構設計標準的要求，制訂我國第一部高層建筑鋼結構的鋼材標準《高層建筑結構用鋼板》( YB4104-2000)，比目前仍在實施的《低合金高強度結構鋼》(GB/T 1591-94) 又前進了一步，其性能指標優于國外同類產品。
2、鋼結構設計國產化
截止2003年3月，我國已建和在建的高層建筑鋼結構有60 余幢，按其結構類型劃分，鋼框架-RC核心筒占4314%，SRC框架-RC核心筒占1617%，二者合計6011%；鋼框架-支撐體系占1813%；巨型框架占813%；純鋼框架占617%，筒體和鋼管混凝土結構各占313%。統計表明，目前我國高層建筑鋼結構以混合結構為主。
鑒于我國對混合結構尚未進行系統的研究，所以《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)暫不列入這種結構類型是合理的。
國家標準《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)等有關高層建筑最大高度和最大高寬比的規定，在一般情況下，應遵守規范的規定，否則應進行專項論證或試驗研究。建設部第111號令《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》和建質[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》，對加強高層建筑鋼結構設計質量控制意義重大，具有可操作性。
鋼結構設計分兩個階段，即設計圖階段和施工詳圖階段?，F在有的設計院完全采取國外設計模式，無構件圖、節點圖和鋼材表等，對工程招投標和施工詳圖設計帶來不便。因此，建議有關部門對此做出具體規定。關于節點設計問題，國內應多做一些理論和試驗研究工作，比如柱梁剛性節點塑性鉸外移和防止焊接節點的層狀撕裂等。由于鋼結構的阻尼比較低，在研發各種耗能支撐和節點的減震消能體系方面，國際上研究和應用較多，國內應加快進行此方面的研究。
二、高層及超高層結構體系
對于高層及超高層建筑的劃分，建筑設計規范、建筑抗震設計規范、建筑防火設計規范沒有一個統一規定，一般認為建筑總高度超過24m為高層建筑，建筑總高度超過60m為超高層建筑。
對于結構設計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經濟、合理、安全、可靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為六大類：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架—剪力墻結構體系、框—筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。
三、鋼結構制作與安裝
1、鋼柱的安裝
鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構件，在加工制造中必須滿足現行規范的驗收標準。
100m高的超高層鋼柱一般分為8～12節構件，鋼柱在翻樣下料制作過程中應考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形，所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設計長度，即使只有幾毫米也不能忽略不計。而且上下兩節鋼柱截面完全相等時也不允許互換，要求對每節鋼柱應編號予以區別，正確安裝就位。
矩形或方形鋼柱內的加勁板的焊接應按現行規范要求采用熔嘴電渣焊，不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。
鋼柱標高的控制一般有二種方式：
(1)按相對標高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm，不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形，建筑物的總高度只要達到各節柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格，這種制作安裝一般在12層以下，層高控制不十分嚴格的建筑物。
(2)按設計標高制作安裝。一般在12層以上，精度要求較高的層高，應按土建的標高安裝第一節鋼柱底面標高，每節鋼柱的累加尺寸總和應符合設計要求的總尺寸。每一節柱子的接頭產生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應加到每節鋼柱加工長度中去。
2、框架梁的制作與安裝
高層、超高層框架梁一般采用H型鋼，框架梁與鋼柱宜采用剛性連接，鋼柱為貫通型，在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內設置橫向加勁肋。
框架梁應按設計編號正確就位。
為保證框架梁與鋼柱連接處的節點域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性，在工廠制造時，在框架梁所在位置設置懸臂梁(短牛腿)，懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫，腹板采用貼角焊縫?？蚣芰号c鋼柱的懸臂梁（短牛腿）連接，上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫，腹板采用高強螺栓連接。
由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠遠大于鋼結構的精度要求，當框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時，腹板的連接板可開橢圓孔，橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0（d0為螺栓孔徑），并應保證孔邊距的要求。
框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設計長度，需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經驗公式計算再按實際加工之后校核，確定其翻樣下料的精確長度。
篇12
在項目建設過程中，建筑設計是抗震設計的基礎和前提，設計方案是否能夠抵抗地震的侵襲，是否能夠滿足人們的需要，是施工單位要重點解決的問題。但是，從技術層面來看，我國建筑行業現有的抗震技術很難滿足實際需求，僅僅依靠構架的合理裝設，很難達到抗震的最佳效果，仍然很難避免地震帶來的傷害，因此，我們對建筑設計和抗震設計之間的關系進行分析研究，具有非常重要的實際意義，是研發出抗震技術的開端。這篇文章將簡要敘述建筑設計和抗震設計之間的關系，并將幾個關鍵問題拿出來分析，來提高我國建筑行業的整體抗震水平。
2.建筑抗震設計的方法與目的
2.1建筑抗震設計的內容
建筑抗震設計主要包含概念設計、計算設計與構造設計三個方面。針對地震區的建筑工程，在考慮非地震設計的準則的基礎上，還需要考慮特定的地震設計準則，由于對于場地的選擇、建筑的造型與結構的體系需要進行詳細的規定。
2.2建筑抗震設計的目的
抗震設計的目的是進行建筑設計首先需要進行考慮的問題。通常情況下，相關規范有如下要求：
①地震發生后，經過一般修理或者不進行修理建筑物仍然可以繼續使用;
②地震發生后，建筑物并不要求完整無損可以具備一定程度的損壞;
③建筑物的損壞程度不會危機人與生產設備的安全，不需要進行修理，即使需要修理，規模也不能很大。
3. 建筑設計在抗震設計中的主要設計問題
3. 1 體型設計
建筑體型設計主要涉及到建筑平面形狀與主體空間形狀兩個方面的設計。建筑的平面形狀較為復雜，若平面上的凹進、外凸、伸懸及不對稱的側翼布置等情況在地震中最容易出現破壞。而平面形狀簡單的建筑在地震中的破壞程度較輕。因此在建筑體型設計時，應盡量保證簡潔、規則的平面與空間形狀，如矩形、圓形、方形、扇形的體型。盡可能減少內凹或外凸體型，也需盡量減少不對稱的側翼及過長的伸翼。在建筑體型設計中應使結構的質量與剛度均勻分布，以防出現因體型不對稱引起的扭轉反應。
3. 2 平面布置設計
作為建筑設計中的重要組成部分，建筑平面布置能直接反映出建筑的使用功能。而且，建筑平面布置與建筑的抗震性能之間的關系密切。在建筑平面設計過程中，必須要保證建筑結構的質量與剛度的分布均勻，以防建筑出現扭轉效應。建筑墻體的布置必須要均勻對稱，且抗震墻的布置也要與結構抗震要求之間相一致。對于剛度較大的樓層，電梯井的布置應居中、簡要，以防產生偏心扭轉地震效應。建筑平面布置要為建筑結構抗側力構件的布置提供基礎，使建筑的使用功能和抗震性能要求能融合一體，從而充分發揮建筑抗震設計中建筑設計的基礎作用。
3. 3 豎向布置設計
建筑設計中的豎向布置設計能直接反映出建筑高度結構的質量及剛度分布。由于建筑使用功能的要求并不完全相同，若較低的樓層主要是商場、購物中心，在建筑設計上要求大柱距、大空間; 而較高的樓層主要是寫字樓、公寓樓等，其低層設柱、墻均比較少。由于建筑使用功能各異，使建筑物沿高度分布的質量與剛度均出現一定程度的不協調、不均勻狀態，主要的問題為沿上下相鄰樓層的質量與剛度之間的分布不均，容易產生突發變形。在質量與剛度最差的樓層容易產生變形量較大或抗震承載力不足的薄弱層，從而影響建筑的抗震性能。在建筑設計中，由于建筑的使用功能不同，容易出現上下相鄰樓層的墻體不對齊、柱子、齊墻體不連續、上層墻多有柱、下層墻少無柱等請情況，從而導致地震力的傳遞受阻，使剪力墻設置無法直通到底層，再加上剪力墻布置不對稱，都會導致建筑物的抗震作用產生不均勻、不對稱的情況，容易產生扭轉作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在建筑豎向布置設計中，應盡量使剪力墻均勻分布，以使其能沿豎向直通到底部，且具有連續性與到底性，以防地震時產生扭轉效應。
3. 4 建筑設計的限值控制
根據我國近年來地震災害經驗，現行的《建筑抗震設計規范》對建筑設計中一些必須考慮抗震要求的限值控制提出了明確的規定。因此在建筑設計過程中必須要遵守以下兩點： （ 1） 建筑的層數及總高度; （ 2） 對建筑抗震的橫墻問題及局部墻體尺寸的限值控制問題。
3. 5 建筑屋頂的抗震設計
屋頂設計是建筑設計中的一項重要設計內容，尤其是在現代高層與超高層建筑設計中，屋頂設計問題更為重要。根據近年來高層建筑抗震設計的審查結果可以看出，在建筑屋頂設計中主要存在過高或過重兩個問題。當建筑屋頂設計過高或過重時，不僅會使建筑的變形量較大，還會使地震作用加大，都會影響建筑屋頂及其下建筑物的抗震性能。當屋頂建筑與下部建筑的重心不處于同一條線時，尤其是當屋頂建筑的抗側力墻和下部建筑的抗側力墻體不連續時，就容易產生地震的扭轉作用，從而影響建筑的抗震性能。因此在屋頂建筑設計過程中，應盡可能降低其高度，并采用一些高強輕質材料，通過保證建筑結構剛度的均勻分布，使屋頂與下部建筑的重心點相一致，從而減少屋頂建筑的變形量及地震作用，提高建筑的整體抗震性能。在高層或超高層的建筑設計過程中，建筑的頂部抗震設計是十分關鍵的。當前高層或超高層建筑的屋頂普遍存在過高和過重的問題。屋頂過高或過重會導致建筑變形加重，進而強化了地震的破壞作用。對于屋頂建筑以及下層建筑物的安全性能有著極大的負面影響。如建筑的屋頂與下層建筑的重心沒有位于同一條直線上，那么建筑屋頂的抗側力墻也會與下層建筑的抗側力墻出現分離，當地震出現時則會加劇損壞。因此在高層或超高層建筑設計中應該使用新型高強度輕質的建筑材料，盡可能保證屋頂的重心與下層建筑的重心位于通一條直線。當建筑屋頂的較高時要保證其抗震定性，緩解地震帶來的變形作用。
3.6 建筑的整體布局設計
建筑的整體布局設計，主要是指建筑的平面和立體空間上的設計。在建筑的整體布局中，要使建筑平面和建筑空間在形狀上，既規則又簡潔。建筑的平面形狀可以是圓形、矩形、方形等，這樣的形狀能夠提高建筑抗震的水平。在建筑的整體布局設計中，要避免凹凸行的設計，這樣的設計對建筑抗震起到了一定的制約作用。嚴重是還會出現扭轉效應。要設計出具有立體美和具有藝術性的建筑，就一定要將建筑藝術和建筑所具備的功能，與建筑抗震設計結構結合到一起。例如：南昌綠地紫峰大廈，該建筑的高位268m，其框架是核心筒結構，對該建筑的抗震設計，在建筑三分之二出，東西里面內凹，其內凹部分的荷載通過結構柱支撐在41層與43層之間的跨懸臂轉換墻上。其整體結構設計融入了新年功能化設計的思想，并對建筑結構進行小震下的反譜計算，以及中震彈性復核。
4.結束語
地震是常見的自然災害，地震所導致的災害非常嚴重，只有提高建筑物的抗震設計才能提高建筑物的抗震能力。本文從建筑設計的角度分析，使用理論與案例相結合的方法進行了建筑設計與抗震設計的討論分析。在給出建筑抗震設計影響因素的前提下，結合實際的案例，即該市某大學高層建筑物，進行了建筑設計與抗震分析，并提出了相應的抗震設計改進方案。
參考文獻
篇13
1. 工程概況
春城時光花園9-2#地塊位于昆明市官渡區金源路北側。用地面積為55143.17，總建筑面積322441.89。地上建筑為8棟住宅塔樓（含二層商鋪裙樓）和一座18班幼兒園，地下設兩層地下室以滿足機動車及非機動車停車需求。
現以第5座為例介紹超限設計情況。5座地上40層，±0.000以上高度為116.15m，嵌固端位于地下室頂板（標高為-2.450m，局部標高為-3.050），嵌固端以上結構計算高度為118.60m。兩向高寬比分別為3.32、4.55。地下室頂板至3層功能為商鋪，4層以上層高2.9m，功能為住宅。地下室為停車庫。
圖1建筑效果圖
2. 結構主受力體系
5座為超高層住宅，采用剪力墻結構體系。結構高度為118.60m，為提供足夠的剛度，采用剪力墻作為主要的抗側力體系。設置較大尺度的聯肢剪力墻以提供有效的抗側剛度，同時為保證合理的抗扭剛度，沿建筑周邊布置墻肢。結構平面剛度勻稱，結構核心筒置于平面中心，各種抗側力構件均可對稱布置，結構傳力清晰明確。
3. 結構超限的抗震加強措施
（1）計算分析措施
1) 分別采用SATWE和 ETABS 2個不同力學模型的空間結構分析程序計算，對2種程序計算的結果加以判斷后用于構件設計。
2）選取2組場地人工地震波和5組實際地震記錄波對結構作小震作用下的彈性時程分析，取其平均值與CQC法兩者間的大者用于構件設計。
圖2標準層結構布置圖
3）采用抗震性能設計，通過對結構進行小震、中震和大震作用下的計算分析，保證結構能達到預定性能的抗震性能目標。
4）中震分析采用等效塑性方法用SATWE程序進行近似模擬，可適當考慮結構阻尼比的增加和連梁剛度的進一步折減，以反映結構一定程度的彈塑性發展。
5）罕遇地震作用下，對結構采用PKPM進行靜力塑性分析(Pushover)，驗證結構能否滿足大震階段的抗震性能目標，并尋找薄弱樓層與薄弱構件，對薄弱部位制定相應的加強措施。
6）采用ETABS建立彈性樓板模型分析樓板應力，對樓板薄弱部位進行加強。
表1 分類參數
（2）抗震加強措施
1）抗震等級負二層為二級，負一層及地上部分為一級。
2）加強剪力墻的構造配筋，如表2所示，以保證剪力墻在罕遇地震作用下不率先出現剪切破壞，并具有良好的延性。
3）首層和三層為夾層。為減少夾層對結構的影響，首層及三層梁板均采用牛腿滑動支座連接，與主體結構完全脫離開。計算模型中把夾層作為荷載輸入。
表2剪力墻構造配筋加強表
4. 抗震性能設計
針對本工程的超限情況、結構特點，對結構采用抗震性能設計，通過分析驗算和措施加強，使結構在小、中、大震下分別能到達設定的抗震性能目標。
(1) 抗震性能目標
根據本工程的抗震設防類別、設防烈度、結構類型、超限情況和不規則性，按照《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）第3.11節的相關內容。其中層間位移角的限值參照《抗規》的相關規定取用。不同地震水準下的計算分析
1）小震：采用SATWE程序按規范方法進行計算和設計，結果滿足現行規范標準的相關規定，則可保證結構在小震作用下“完好、無損壞”的性能目標。
2）中震：采用SATWE程序進行分析，不考慮與抗震等級有關的增大系數，構件設計按以下標準：
a）關鍵構件的抗震剪承載力滿足式（標準值）：
b）部分普通豎向構件進入屈服階段，但其受剪截面應滿足截面限制條件（標準值）：
3）大震：采用PKPM進行靜力彈塑性分析（Pushover）進行彈塑性時程分析，不考慮與抗震等級有關的增大系數，構件設計按以下標準：
a）部分普通豎向構件進入屈服階段，但其受剪截面應滿足截面限制條件（標準值）：
b）允許部分耗能構件發生較為嚴重的破壞。
(2)彈性靜力分析
采用中國建筑科學研究院編制的SATWE軟件進行彈性整體計算分析，并用ETABS軟件進行校核對比分析。計算模型的基本假定及主要輸入參數如下表3：
表3計算基本假定和主要輸入參數表
整體指標計算結果表明： 結構的第一扭轉與平動周期比、基底剪重比、層間位移角、樓層側向剛度比、樓層受剪承載力比、剛重比和樓層質量比均滿足《高規》中相應規范要求。而扭轉位移比超過了《高規》第3.4.5條規定的“不宜”值1.2，但小于“不應”值1.4。故該建筑屬于扭轉不規則，高度超限。
(3)彈性動力時程分析
根據《高規》第4.3.4條，本工程需采用彈性時程分析方法進行多遇地震下的補充計算，主要對計算的底部剪力、樓層剪力和層間位移角進行比較，當時程分析結果大于振型分解反應譜法分析結果時，相關部位的構件內力和配筋作相應的調整。
按照頻譜特性、有效峰值和持續時間的地震動三要素需符合規定的原則，根據建筑場地類別和設計地震分組，采用2條多遇地震人工波（user1、user2）以及5條III類場地的實際記錄地震波（TH1、TH2、TH3、TH4、TH5）。根據《建筑抗震設計規范》第5.1.2條，為保證所選地震波與規范反應譜在統計意義上相符，其譜曲線與規范反應譜相比，在對應結構主要振型的周期點上相差不大于20%。經計算各條波的頻譜特性均能滿足要求。地震作用效應取時程法計算結果平均值與CQC法計算結果的較大值。
時程作用下的結構底部剪力與規范反應譜作用下的底部剪力對比見表4，可見每條波的底部剪力均不小于反應譜法的65%且不大于135%，7條波的底部剪力平均值不小于反應譜法的80%且不大于120%，滿足《高規》第4.3.5條的要求。
經計算，在地震波時程分析中除頂部少數樓層外，剪力平均值均小于CQC法；7條波時程分析結果除頂部少數樓層外，平均值均小于CQC法。進行構件設計時，按CQC法的計算結果進行配筋，頂部若干樓層則作相應放大處理。
以上考慮小震組合的彈性計算分析結果表明，本工程的各項整體計算指標、豎向構件的軸壓比和各構件的強度及變形等均能滿足規范要求，小震作用下能達到“完好、無損壞”的第1水準的抗震性能目標。
（4）中震性能分析
《高規》第3.11.3條及條文說明中的規定：對第4性能水準，整體結構進入彈塑性狀態，可按等效彈性方法計算構件組合內力，計算中可適當考慮結構阻尼比的增加（增加值不大于0.02）以及剪力墻連梁剛度的折減（剛度折減系數一般不小于0.3）。
表4 時程作用下的結構底部剪力與規范反應譜作用下的底部剪力對比
根據以上規定，綜合考慮抗震設防烈度、結構體型規則性、超限程度等因素，本工程采用相對簡化的等效彈性方法（中震不屈服）進行中震下的性能分析，考慮到實際中連梁等部分耗能構件會進入彈塑性，連梁剛度折減系數減小至0.3進行相應模擬。采用SATWE軟件計算，荷載及承載力均用標準值，不考慮與抗震等級有關的最大系數和承載力抗震調整系數。中震分析的地震動參數按規范取值：。
中震驗算結果表明，底部加強區框架梁、連梁出現大部分受彎屈服，局部受剪屈服，進入“中度損壞，部分嚴重損壞”，剪力墻受彎局部屈服，受剪不屈服，滿足“輕度損壞”的要求；標準層除框架梁、連梁出現大部分受彎屈服，局部受剪屈服，進入“中度損壞，部分嚴重破換”外，剪力墻受彎局部屈服，進入“中度損壞”。
綜上所述，中震下結構能滿足“中度損壞”的抗震性能目標。
（5）罕遇地震作用下的彈塑性分析
對于罕遇地震下結構的彈塑性計算，根據《高規》第3.11.4條規定，本工程高度為118.6m
對結構整體進行性能評估?？疾旖Y構的最大彈塑性層間位移角是否大于1/120，驗證整體結構是否不超過“比較嚴重損壞”的宏觀損壞程度。
對抗震構件進行性能分析和評估。分析剪力墻的軸彎和剪切損傷程度、連梁和框架梁的塑性鉸發展程度、柱鉸的發展程度等主要抗側力構件的損傷程度，以判斷是否達到“滿足截面限制條件”和”比較嚴重破壞”的抗震性能目標。
靜力彈塑性Pushover方法是彈塑性分析的一種簡化方法，本質上是近似地采用靜力分析方法來模擬地震的動力荷載和往復變形。由于其理論上和反應譜法一樣是基于單質點的，故當結構的地震響應是以基本振型為主導時，采用Pushover方法才可具有相應的精度，而對高度較大和復雜的結構，Pushover方法則會出現精度不足的情況。但由于其對比彈塑性時程法具有模型簡單、計算耗時少的明顯優勢，故對于高度不超過150m的常規高層建筑，規范還是允許采用Pushover方法的。
Pushover分析所得的需求能力譜曲線詳見圖3圖4，性能控制點處（對應于結構遭受罕遇地震狀態）層間位移角曲線及結構位移曲線詳見表5。
表5性能控制點處的相關指標
圖3 X向分析結果
由表5可知，Pushover分析主要整體指標中最大彈塑性層間位移角滿足小于1/120的預設目標。
通過對構件裂縫塑性發展及塑性鉸發展情況的考察，分析得到各抗側力構件的損傷狀態如下：
底部加強部位主抗側未出現交叉狀裂縫。個別小墻肢出現鋼筋屈服，呈剪切破壞特征的交叉狀裂縫。擬增加該部分的墻肢暗柱配筋。因此剪力墻基本滿足“中度損壞”的性能目標。較多的連梁和部分框架梁出現塑性鉸，局部短連梁的塑性鉸達到了比較嚴重損壞的程度，部分出現剪切鉸，故能滿足“比較嚴重損壞”抗震性能目標。
Pushover分析結果表明，在罕遇地震作用下，結構能滿足 “比較嚴重損壞”的要求。
本工程依據Pushover分析結果，在大震作用下所有豎向構件的受剪截面均能滿足相關要求。
圖4Y向分析結果
5. 樓板應力分析
現采用ETABS建立彈性膜樓板模型分析樓板應力，有限元分析結果表明各層樓板應力均在核心筒附近集中，這是因核心筒側向剛度較大而表現出來的正常的規律，對于節點處的應力集中，考慮混凝土樓板的塑性進行了應力平均化。
中震參考小震應力分析結果，對相關板帶的內力做平均化處理，并疊加正常使用豎向荷載作用下的內力，按板中震抗剪彈性、受拉不屈服，板大震受剪不屈服進行設計。
本工程典型標準層的樓板應力在常遇地震作用作用下，標準層樓板拉應力平均值為0.4MPa，剪應力平均值為0.3MPa?？梢娦≌鹎闆r下大部分樓板拉應力設計值均小于ft=1.43MPa,樓板處于彈性狀態；偏于安全的以小震應力分別乘上放大系數0.45/0.16＝2.81和0.9/0.16＝5.63作為中震和大震的應力，并取最大應力點附近區域的平均應力計算，則0.4MPa對應平均值為0.4MPa，0.3MPa對應平均值為0.3MPa，相應中震的拉應力和剪應力分別為1.124MPa、0.843MPa，相應大震的剪應力為1.69Mpa，該處樓板配雙層雙向10@200，抗拉力為2.35MPa可滿足上述設定的抗震性能目標。
6. 總結
本工程的高寬比較大，最大達到4.55，未超過規范建議值。經驗算，在風荷載和小震作用下，沒有出現零應力區；在中震作用下，個別墻肢出現拉應力，擬增加該部分的墻肢暗柱配筋以抵卸拉應力。
綜上所述，本工程經過一定的抗震加強措施，結構在小、中、大震下分別能到達設定的抗震性能目標。
參考文獻
[1]《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）
