2023年基于性能的設(shè)計方法在超限高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

PAGEPAGE6基于性能的設(shè)計方法在超限高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用超限高層結(jié)構(gòu)隨著經(jīng)濟建設(shè)的開展不斷增多，不僅提供了舒適的生活環(huán)境，節(jié)約了土地資源，也帶來了結(jié)構(gòu)抗震的諸多研究課題。關(guān)于超限高層建筑工程抗震設(shè)防的研究，在我國已經(jīng)擁有了較為完善的管理體系，而且新的抗震設(shè)計思想也層出不窮。本文圍繞基于性能的設(shè)計方法在超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用展開論述，主要涉及基于性能抗震設(shè)計的原理和方法，諸如靜力彈塑性分析的實施等，結(jié)合超限高層建筑結(jié)構(gòu)實際案例，提出抗震設(shè)計思想的改良方法，力圖為工程建設(shè)中的抗震設(shè)計提供有針對性的建議，為今后的超限高層建筑的實際工程建設(shè)提供參考資料。關(guān)鍵詞:超限高層結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計;改良方法1超限高層結(jié)構(gòu)中基于性能的抗震設(shè)計思路超限高層結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計思路，是本著確保人們的生命和財產(chǎn)平安為目標的。在我國的抗震標準設(shè)計思路上，要求結(jié)構(gòu)要具有對抗小震的強度驗算及對抗大震的薄弱層控制的技術(shù)和方法，做到小震不壞，中震可修，大震不倒。因此，遵照這個原那么，基于性能的抗震設(shè)計方法有了大量的研究和實踐成果?；谛阅艿某薷邔咏Y(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括的內(nèi)容有結(jié)構(gòu)的設(shè)計原那么、結(jié)構(gòu)的布置、結(jié)構(gòu)的質(zhì)量把握、維修維護等內(nèi)容。具體落實包括從設(shè)計到可行性研究、施工質(zhì)量管理等各個環(huán)節(jié)［1］。基于性能的結(jié)構(gòu)抗震性能水平指的是對結(jié)構(gòu)的破壞程度進行預(yù)期的評估，根據(jù)評估出來的構(gòu)件可能遭到的破壞以及內(nèi)部設(shè)施能夠用于地震設(shè)防的作用等進行全面的考慮，將被破壞的狀態(tài)、經(jīng)濟影響因素等加以預(yù)估，以保證人們的人身和財產(chǎn)平安得到最大程度的保護。關(guān)于結(jié)構(gòu)抗震性能的規(guī)定從2022年就開始進入實施階段，內(nèi)容囊括了結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計，其中包含了四個等級的結(jié)構(gòu)抗震目標的劃分以及五個結(jié)構(gòu)抗震性能水準設(shè)定。新規(guī)定克服了舊有標準在抗震設(shè)計思想中的種種缺乏，引進了新結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計方法以及材料的應(yīng)用，使得超限高層建筑的構(gòu)件的承載力和變形等要求有了更加合理的參照標準和標準［2］。如對于超限高層結(jié)構(gòu)的抗震性能水準的規(guī)定包括:在地震作用下，結(jié)構(gòu)應(yīng)保持根本完好，人員不會受到傷害;結(jié)構(gòu)的個別構(gòu)件如果發(fā)生損傷，可以經(jīng)過修復(fù)后繼續(xù)使用;結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)和部位能夠保持完好，如果個別部位發(fā)生微裂縫等問題，那么通過修復(fù)可以恢復(fù)使用;在強震作用下，構(gòu)件發(fā)生中等程度以上的損壞后，結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生嚴重的損傷，但是不能對人造成傷害，不允許局部和整體發(fā)生倒塌。2工程案例重慶市某超高層建筑(見圖1)，占地面積11346m2。分為地下5層和地上48層，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。該建筑所處地段頻臨江邊，地理位置優(yōu)越，沿江局部采用斜向45°的剪力墻作為轉(zhuǎn)換層的正交布置。標準層和轉(zhuǎn)換層的平面布置嚴格按照高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求施工。該設(shè)計理念使結(jié)構(gòu)的布置不標準，轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)包含了主次梁的轉(zhuǎn)換，整個工程屬于較為復(fù)雜的超限高層的建筑，具有豎向凹凸不規(guī)那么、樓板局部不均勻、豎向不連續(xù)等超限問題［3］。根據(jù)該工程的特點，應(yīng)業(yè)主要求，在施工中針對不同水平的地震作用進行了預(yù)估計，對地震作用下的性能指標進行了設(shè)計。在地震作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件彈性的設(shè)計，按照行業(yè)規(guī)那么，首先對荷載組合中最不利的局部進行了設(shè)計，主要設(shè)計的內(nèi)容包括了承載力的要求、構(gòu)件的系數(shù)調(diào)整、內(nèi)力的增大等。見表1。除了樓板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力之外，根據(jù)建筑中抗震性能的類型進行了相關(guān)荷載組合的設(shè)計，考慮的因素主要包括構(gòu)件內(nèi)力的增大、系數(shù)的調(diào)整等。對于罕見強震的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的豎向、轉(zhuǎn)換構(gòu)件以及首層以及轉(zhuǎn)換層的薄弱局部、地基承載力的荷載等的設(shè)計［4］。見表2。1)地震作用下的設(shè)計參數(shù)分析。該工程在抗震防烈度上被設(shè)計為6級，按照地震的加速度值進行了分組，場地類別為II級。在對地震波的分析中，采用了阻尼比的分析方法。見表3。對于地震作用下的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該工程采用了中科院的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計軟件進行了計算，計算的內(nèi)容包括地震周期、作用、折減系數(shù)、剛度影響等。經(jīng)過計算，結(jié)合實際，只要結(jié)構(gòu)設(shè)計符合地震作用下的抗震標準要求，能夠使得剪力的平均值小于震型分解反響中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力要求，就可以保證建筑結(jié)構(gòu)對抗地震的破壞。2)建筑結(jié)構(gòu)在遇到罕遇地震的結(jié)構(gòu)分析。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性靜力分析，建筑結(jié)構(gòu)的非線性可以按照彈塑性動力時程的原理進行計算。例如本工程中的自由度高柔體系為5S，那么彈塑性靜力推覆可能需要的周圍不能大于2S，因此，根據(jù)有關(guān)結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析的規(guī)定，結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的內(nèi)力和變形、位移等，需要采用彈塑性動力分析的方法對震波進行研究。將地震波最終計算得到的結(jié)構(gòu)的平均值作為設(shè)計的依據(jù)，按照彈塑性實程的方法，對結(jié)構(gòu)的抗震性能進行設(shè)計。工程中結(jié)構(gòu)平面的45°斜向正交布置的結(jié)構(gòu)方法，使得彈塑性時程分析要對結(jié)構(gòu)地震相應(yīng)地進行地震波的分析、補充驗算。得到的結(jié)論是，當(dāng)結(jié)構(gòu)在45°的地震作用下，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)度應(yīng)保持在0°和90°為最正確設(shè)計思路［5］。因此，根據(jù)計算的分析，工程選用了兩種度數(shù)作為主要分析的方法，將最大層間的位移角和轉(zhuǎn)換層的層間位移角的抗震性能以及目標進行了設(shè)計，針對罕遇地震作用的剪力和傾覆彎矩的設(shè)計能夠?qū)勾笮偷牡卣?，使得結(jié)構(gòu)進入了彈塑性極端。3)工程的主要構(gòu)件的抗震性能的分析。樓板的抗震性能通過地震增大系數(shù)法，對于地震作用下的樓板應(yīng)力進行了分析。首先是得出在彈性大地震作用下的轉(zhuǎn)換層樓板的應(yīng)力計算圖，得到轉(zhuǎn)換層在地震作用下不屈服的性能指標，然后根據(jù)標準層薄弱局部的截面法的分析結(jié)果，得到樓板的合成剪力、轉(zhuǎn)換層對框、支柱、加強區(qū)的剪力墻等部位的內(nèi)力分析結(jié)果。見表4。3結(jié)語關(guān)于超限高層建筑的抗震設(shè)計思路，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，已經(jīng)實現(xiàn)了以實際震害為背景的抗震設(shè)計，而且隨著國際研究領(lǐng)域的重視程度的提高，在充分把握結(jié)構(gòu)、變形、受力等特征的根底上，不斷注重結(jié)構(gòu)整體抗震性能的設(shè)計目標的整體分析和優(yōu)化［6］。當(dāng)今的結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)在結(jié)構(gòu)彈性分析和彈塑性分析的根底上，能夠整體確立結(jié)構(gòu)的根本特征，布置結(jié)構(gòu)平立面，驗算出結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震反響下的性能目標，給予設(shè)計準確的計算結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)，同時經(jīng)過振動臺的實驗給予論證，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路還將不斷得到擴展。內(nèi)容總結(jié)

〔1〕基于性能的設(shè)計方法在超限高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

超限高層結(jié)構(gòu)隨著經(jīng)濟建設(shè)的開展不斷增多，不僅提供了舒適的生活環(huán)境，節(jié)約了土地資源，也帶來了結(jié)構(gòu)抗震的諸多研究課題

〔2〕分為地下5層和地上48層，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)

〔3〕2)建筑結(jié)構(gòu)在遇到罕遇地震的結(jié)構(gòu)分析

〔4〕見表4

內(nèi)容總