超限高层建筑工程抗震设计问题分析1

超限高层建筑工程抗震设计问题分析

牛发民（宁夏施图建筑设计审查咨询有限公司，银川 750001）

摘要：由于我国现阶段经济不断持续发展，城市规模扩大，造成了城市建筑用地紧张的局面，建筑开始向地下和空中发展，超限高层建筑的结构设计的合理性和抗震的安全性是保证超限高层建筑消除安全隐患，保证质量安全的重要方面。 关键词：超限高层；建筑工程；抗震设计；问题分析

超限高层建筑的体型规则性和高度上都已经超出了现行的强制规程和规范，建筑的抗震安全性和经济性是值得我们去思考的问题，这关系到人民群众的生命财产安全，关系到我国建筑业的长远的建设和发展问题，这都是值得我们去关注的。 中图分类号: TU973+.31 文献标识码:B 一、超限高层建筑工程抗震设计研究的作用和意义

随着我国经济的发展和全球经济一体化的趋势下，我国基础设施的建设发展有了突飞猛进，出现了各个行业的流动资金开始往基础设施建设汇集的现象。超高层建筑工程是在人们对空间的成分利用的前提下应运而生的，这反映了人们对充满现代感和时代感的城市生活的追求。但是，问题也随之而来，因为超限高层建筑工程自身的结构特点已经超出了我国对建筑工程的规定，抗震也是摆在超高建筑工程的面前的重大难题。尤其是这几年以来我国地震灾害频发，汶川和玉树地震的发生造成对建筑物的破坏，更是让我们触目惊心。建筑物的抗震安全性和人民的生命财产安全密不可分。所以，我们要正确认识到在发展过程中存在的问题，认识到超限高层建筑工程抗震设计的重要性。完善超限高层建筑的抗震设计是人民生命财产安全的重要保证，也是社会发展的需要所在。 二、抗震设计的基本思路和原则

从世界范围来看，各国的抗震的主要原则是“小震不坏，中震可修，大震不倒”，这也是处理地震作用高度不确定的最优途径。在实践过程中，此原则得到了广泛的认可和一定程度上的效益。参照此原则严格执行的西方发达国家和地区，大部分建筑物符合了抗震规范设计，重大地震过程中所造成的人员伤亡已呈下降趋势。但是在中小地震过程中，依旧可能造成建筑物的某些结构正常使用功能的丧失，从而影响了人们对人居环境的更高追求和实现。

超限结构抗震的设计环节主要分为两个阶段。第一是弹性反应谱的采用，主要是针对多遇地震地区。而抗倒塌弹塑性变形验算主要是针对罕遇地震地区。用这两种方法主要是能够更具相聚的结果和数据粗略估算出结构层的薄弱位置。第二阶段是Pushover弹塑性时程分析方法的采用，此方法主要是分析判定结构构件塑性铰出现的分布和顺序。 三、抗震设计的主要要点

针对宽度和高度比超限的建筑的设计，要点主要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。注意加强洞口四角以及洞边，这主要是针对立面开大洞的建筑。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。

在超限高层建筑工程中，在设计之初就应该对结构体系进行检查，主要依据就是结构的抗震概念设计。例如在平面布置上应该减少凸凹和不对称的现象，有刚度均匀的结构，防止出现过大的扭转，能够使工程的两个主要方向的基本周期想接近，对于抗震薄弱部位的保护措施能够加强并得以保证。对于计算机计算出来的结构一定要有比较分析和正确判断的过程，逐步改善建筑的抗震性能。

当出现了工程属于超限设计的时候，对其结构方案要有结构方案上的论证，考虑其技术上的可靠性、适用性和经济合理性，综合考虑其建设过程中可能出现的各种不利因素和影响，如结构材料，建筑造型和抗震能力等。工程地质勘查报告和现场抗震性能的评估都应具备，有一些重要的数据要进行计算、分析，如剪切波速，液化土层的判别，地基承载力等。

超限高层建筑工程抗震设计的基本要求就是要对框架结构、普通剪力墙高度和结构、普通砼房屋进行超限的程度控制，应考虑现实的情况，遵守高层规范的最大使用高度，其次在控制好抗震措施，如材料强度等级、体型布置、轴压比、抗震等级、配筋率等方面应采取比规程更严格的要求，以满足提高结构的延性的要求。对于筒体结构或者是框剪结构的建筑，要注意6度或者7度设防的时候，高度不得超过规程、规范的最大适用高度的30%。而8度则不能超过最大适用高度的20%。同时，在高宽比，房屋高度和体型规则方面，必须要有一点或者一点以上符合规程、规范的相关规定。

最后，在超限高层建筑的设计中，要对结构抗震进行计算分析，机构抗震既要准确，还应指导工程的设计。这些要求其实就是要求在超限高层建筑的设计中注意对抗震计算的控制，计算程序必须是经鉴定认可的国家正版的程序，同施工模拟的分版一定要准确无误。对超限高层的薄弱点必须进行结构的弹塑性分析，结构动力特性测试和抗震实验也必须进行过

操作。

四、对超限高层建筑的主要处理措施

首先是要注意底部剪力墙的厚度的加强，其主要采用的应当是混钢凝土柱。在连梁配筋的时候，交叉暗撑这种形式的采用来加强其稳定性。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。

在梁式转换层的设计上，同样也要注意剪力墙的厚度的加强，同时要注意结构上的调整和布置，能够使转换层的侧向刚度符合规定的要求，主要是转换层的上下部结构的侧向刚度。注重双向双层筋配在邻近上下层楼板中的使用，框支柱要采用刚混凝土结构，其轴压比也要得到严格的控制。剪力墙的筋配也要加强，应在其底部加强部位取0.5%。

在竖向布置和结构平面的设计和布置上，要降低扭转的影响，要能够做到使侧面的刚性度能够均匀的变化。对结构构件的布置，要对其反复地进行调整和计算。这其中的主要要求有，转换层侧向的刚度要不得小于相邻上部楼层刚度的70%。受剪承载力要大于上层承载力的80%。

下面通过工程设计的实例来具体说明，位于广州市小北路和东风路的综合商务办公楼，该建筑属于B级框架—筒体结构的钢筋混凝土材料的高层建筑，其25层的高度为4.2M，2—6层的高度为5.07M，首层为6.85M，其他均为3.6M。负一层的高度为4.85M，负二层和三层为3.1M。采取的主要加强措施有，剪力墙厚度的增大，节点和锚固的构造措施的加强，筋配形式采用的是交叉暗撑的形式等。而在竖向布置和结构平面上，楼层的竖向构件与层间为水平位移小于该楼平均值的1.4倍。在梁式转换层的结构上，此楼采取的主要措施有转换层侧向的刚度大于相邻上部楼层刚度的70%。受剪承载力大于上层承载力的80%，并且柱的高度由转换层向上延伸了2层的高度。

该楼在设计和施工的过程中，在34层和41层也采取相对应的措施，这主要表现在采用了双向双层配筋，提高层柱的配箍频率，保证了整个结构的安全性，降低了对上部结构的影响。并且在5楼的设计施工中，采用了专家组的意见和建议，对其结构进行了优化，采用了取消大梁，斜柱转换的方式。

同时还由于当地的微风化基岩的埋藏比较深，施工中将部分的桩的持力层置于中风化层，并适当提高了高桩持力层承载力特征的取值。 五、超限高层建筑工程的抗震设计需包含的内容

超限高层建筑工程的抗震设计需要通过对已建成的工程进行分析和总结，详细地结构计算和分析，强有力的抗震措施的制定和实施，抗震实验的验证等方面来实现。在抗震设计报

告中主要包含的内容有，评价和分析扭转振型的影响；有无突变层；结构变形和其随高度变化的分布；每个主轴总重力载荷代表值和地震剪力的比值；变形的原因分析和超限部位的内力分析；抗震措施的可行性以及相关的理由，这其中应该包含的内容有，扭转效应减少的措施，如，加强外围构建的强度和刚度等。其次就是各项超限情况的抗震措施，此项应在计算模型中就应考虑，对于每一项的超限，都需要要有相应的解决措施和方法来保证其抗震安全和受力的合理。

结束语：本文主要是通过超限高层建筑抗震设计和研究的主要作用和意义，抗震设计的基本思路和原则，主要要点和主要的处理措施、抗震设计需要包含的主要内容这五个方面论述了超限高层建筑抗震设计和研究过程中应该注意和避免的主要问题，并在主要措施中加以实例进行说明，增强了文章的说服力和时代感，这对提高我国超限高层建筑领域的技能和水平，都有着重要的意义和作用。 参考文献：

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