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摘要:

主要比較分析了超限高層建筑中基于性能抗震設(shè)計(jì)方法與常規(guī)抗震設(shè)計(jì)方法，并就目前我國的超限高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，詳細(xì)的分析了超限高層結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)中的抗震性能水準(zhǔn)以及性能目標(biāo)的組成，希望能夠?yàn)槲覈薷邔咏ㄖ男阅芸拐鹪O(shè)計(jì)有些幫助。

關(guān)鍵詞:

超限高層建筑;常規(guī)抗震設(shè)計(jì);性能抗震設(shè)計(jì);性能水準(zhǔn);性能目標(biāo)

引言

近年來，隨著我國改革開放的逐步深入以及經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國建筑行業(yè)的發(fā)展也是日新月異，最為典型的便是超限高層建筑工程開始廣泛的出現(xiàn)，超限高層建筑工程不同于其他普通的建筑工程，其在房屋高度和復(fù)雜程度等都超出我國普通建筑工程現(xiàn)行的規(guī)定，且在工程最重要的部分－結(jié)構(gòu)抗震方面也出現(xiàn)了明顯的不同。就目前來看，我國超限高層建筑工程的結(jié)構(gòu)抗震主要還是按照我國建設(shè)部第111號部長令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》以及《全國超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查專家委員會抗震設(shè)防專項(xiàng)審查辦法》等的要求。但是在具體的結(jié)構(gòu)抗震的設(shè)計(jì)方面卻沒有明確的規(guī)定，就建筑行業(yè)的研究來看，普通的結(jié)構(gòu)抗震已經(jīng)難以滿足超限高層建筑結(jié)構(gòu)，而基于性能的抗震設(shè)計(jì)已經(jīng)開始被廣泛的運(yùn)用于超限高層建筑機(jī)構(gòu)，因此，對于超限高層建筑的結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)的研究討論時(shí)有利提高超限高層建筑工程抗震可靠性以及促進(jìn)我國的高層建筑技術(shù)發(fā)展。

1超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)與常規(guī)抗震設(shè)計(jì)的比較

1．1基于性能的抗震設(shè)計(jì)的概念

基于性能的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是我國建筑技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志，總體來說基于性能的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法使建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)從建筑的宏觀定性的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)了向具體量化的多重目標(biāo)過渡，也即是工程建筑的設(shè)計(jì)人員可以選擇建筑所需的性能目標(biāo)。不僅如此。基于性能的建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，在實(shí)際中強(qiáng)調(diào)的是深入分析和論證建筑抗震的性能目標(biāo)，這有利于工程建筑的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。此外，基于性能的抗震設(shè)計(jì)可以通過論證和試驗(yàn)后，采取新的建筑結(jié)構(gòu)體系、新的技術(shù)以及新材料來針對不同建筑采用不同的性能目標(biāo)和抗震措施。

1．2我國常規(guī)抗震設(shè)計(jì)方法

我國建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)體系發(fā)展主要是始自20世紀(jì)80年代，在我國政府及建筑相關(guān)部門正式的工業(yè)與民用建筑的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范修訂中，提出了建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的“小震不壞、中震可修和大震不倒”的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)，且在實(shí)際的抗震設(shè)計(jì)中采用了“三水準(zhǔn)2階段設(shè)計(jì)”的抗震設(shè)計(jì)方法，該設(shè)計(jì)方法具有性能抗震設(shè)計(jì)的影子。1989年，我國政府及建設(shè)部正式頒布了國家標(biāo)準(zhǔn)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ11－89)，這也是我國建筑結(jié)構(gòu)的常規(guī)抗震設(shè)計(jì)原則，下面對常規(guī)抗震設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行簡單的分析。抗震設(shè)計(jì)規(guī)范詳細(xì)的明確了小、中和大的3個(gè)地震水準(zhǔn)以及通過對我國的主要地震區(qū)域的地震發(fā)生概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以及通過地震對地區(qū)的影響進(jìn)行分析，從而將我國衡量強(qiáng)烈地震后房屋建筑的破壞程度分為不壞、可修和不倒等多種破壞程度，而按照國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地震破壞等級劃分標(biāo)準(zhǔn)》(1990建抗字第377號)，則明確的規(guī)定了震害概念見表1，表1中要求基本都屬于抗震方面宏觀的性能控制，這也是性能抗震發(fā)展的基礎(chǔ)。常規(guī)的抗震設(shè)計(jì)主要是為了實(shí)現(xiàn)三水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)，在建筑設(shè)計(jì)規(guī)范中采用2階段抗震設(shè)計(jì)的簡化方法:在第1階段，抗震設(shè)計(jì)的主要工作是計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力，也即是以內(nèi)力和變形的方式對地震作用效應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載力進(jìn)行驗(yàn)算;在第2階段，抗震設(shè)計(jì)的主要工作則是對建筑結(jié)構(gòu)彈塑性變形進(jìn)行驗(yàn)算，并采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。用現(xiàn)代的眼光來看，抗震規(guī)范設(shè)計(jì)的方法和步驟已經(jīng)初步具有性能設(shè)計(jì)的雛形。

1．3常規(guī)抗震設(shè)計(jì)方法與基于性能抗震設(shè)計(jì)方法的比較

從上述的分析闡述可知:基于性能抗震設(shè)計(jì)方法的基本特點(diǎn)以及常規(guī)抗震設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)。下面就以表格的形式見表2，對建筑結(jié)構(gòu)常現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)與基于性能抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單的比較，通過比較證明:在超限高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，基于性能抗震設(shè)計(jì)是科學(xué)可行的，但在所有的工程建筑中應(yīng)用，則還需進(jìn)一步的分析與探討。

2超限高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能目標(biāo)

在基于性能建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，性能目標(biāo)是整個(gè)設(shè)計(jì)較為重要的1個(gè)部分，其具體指是對某一地震地面運(yùn)動下建筑的預(yù)期性能水準(zhǔn)。該性能的水準(zhǔn)主要包括了結(jié)構(gòu)，非結(jié)構(gòu)以及建筑物的附屬設(shè)施等。下面就對超限高層建筑結(jié)構(gòu)的的結(jié)構(gòu)性能及水準(zhǔn)進(jìn)行簡單的分析。

2．1結(jié)構(gòu)的抗震性能水準(zhǔn)

在超限高層建筑結(jié)構(gòu)中，不同水準(zhǔn)地震下的性能水準(zhǔn)及性能目標(biāo)是不同的，如圖1所示。超限高層結(jié)構(gòu)抗震性能可分為以下水準(zhǔn):(1a)震后結(jié)構(gòu)完好，不需修理，直接使用;(1b)震后結(jié)構(gòu)基本完好，個(gè)別修理，直接使用;(2)震后結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部件完好，其他部位有明顯裂縫，需要修理，才能使用;(3)震后關(guān)鍵部件輕微損壞，其他部位出現(xiàn)明顯裂縫，需要采取安全措施，方能使用;(4)震后結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位出現(xiàn)中等損壞，其他部位進(jìn)入屈服階段，需要修理及加固，方能使用;(5)震后關(guān)鍵部位出現(xiàn)明顯損壞，其他部位嚴(yán)重?fù)p壞，結(jié)構(gòu)未倒塌。

2．2建筑結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)

在超限高層建筑中，抗震設(shè)計(jì)的新根能夠目標(biāo)是根據(jù)建筑的實(shí)際情況決定的，也即是根據(jù)性能水準(zhǔn)決定性能目標(biāo)，下面見表3，簡單討論性能目標(biāo)的選擇。由上述分析可知:在基于性能抗震的超限層結(jié)構(gòu)抗震來說，其主要是在常規(guī)抗震的基礎(chǔ)桑發(fā)展而來，是具體量化的實(shí)際體現(xiàn)，因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的是結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)與性能目標(biāo)的結(jié)合，且設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的地震水準(zhǔn)進(jìn)行具體的分析計(jì)算，合理科學(xué)的設(shè)計(jì)超限高層的抗震設(shè)計(jì)。

3結(jié)語

我國的超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震設(shè)計(jì)是我國建筑工程的重要組成部分，也是我國超限高層建筑安全應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此，在我國的建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須嚴(yán)格遵守國家在建筑上的相關(guān)規(guī)定的要求，利用現(xiàn)代先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)對建筑的結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，以及盡可能采用目前先進(jìn)的基于性能的超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，提高我國的超限高層建筑的安全性以及高層建筑的質(zhì)量，為我國高層建筑技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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作者：張建新 李輝 孫柏濤 單位：四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 中國地震局