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 建筑论文
建筑设计与优化管理 ——超限高层建筑结构的抗震设计分析
发布时间:2018-08-09 点击: 发布:中国论文期刊网
一、抗震设计的基本思路和原则
(一)抗震设计的基本思路
从全球范围来看,建筑的抗震的主要原则是“小震不坏,中震可修,大震不倒”,这一主要的原则也就确定了地震影响下的建筑的高度,并且这一原则也随之得到了普遍的接受与认可,很多国家都是按照这一原则来进行工程的建设,建设出来的建筑业都能符合这一原则要求,也正是因为技术的改进,使得地震的伤亡的人数逐渐的减少。尽管如此,但是建筑在遇到地震的额时候还是会严重的影响到建筑的使用性能,对人们的居住和生活等易燃会造成严重的影响。
超高建筑的结构抗震的最基本的思路为:首先是地震频繁的发生的情况下使用弹性反应谱法,在罕遇到的地震情况下,使用抗倒塌弹塑性变形验算,在比较多发地震的情况下使用弹性动力时程分析校核弹性反应谱法,对建筑结构中比较薄弱的位置进行判断。其次是使用弹性时程分析判定结构构件塑性出现的顺序和分布,以及不同受力阶段的变形发展的情况,从而获得弹性底部的剪力。
(二)抗震设计的原则
1、符合三水准的检查标准
首先,建筑工程在进行抗震设计的过程中以及在建筑完成之后,遇到比较小规模的地震的适合,不用对建筑进行相应的处理就能正常的使用。其次,在发生中级地震的适合,建筑的本身能够进行维持,同时遭受到地震的破坏之后还能通过修复,再继续使用。最后是在发生极大规模的地震的适合,建筑不会出现大规模的坍塌,并且还能降低建筑对周边建筑物和人群的伤害和威胁等。超限高层的建筑在抗震的设计的过程中需要遵循以上的几个原则,也只有达到这些要求,建筑的质量才比较高。
2、两阶段的设计力求具体
在对建筑工程设计的过程中,主要涉及到两个方面的内容,首先是在对建筑进行设计的时候,需要精确的在小规模地震的影响下建筑自身的弹性,要使得建筑的强度达到能抵御小型地震的影响的强度。那么,在开展超限高层建筑设计的过程中需要考虑到建筑截面的结构,也只有这样才能极大的提高建筑的抗震能力。其次是在建筑设计的过程中,重视建筑自身弹性的设计,这样才能保证在遭遇地震的适合,建筑能够发挥出自身强大的抗震性能,降低建筑被破坏的程度。
3、强剪弱弯、强柱弱梁原则
在对超高层建筑的设计过程中,要始终本着强剪弱弯强柱弱梁的原则,需要对建筑抗震能力进行充分的考量,从而使得建筑的抗震性能更加优良于合理,通过设计来提升建筑自身结构的合理性,需要注重建筑结构的强度和刚度,建筑的抗震能力需要不断的得到提升,保证超高建筑的抗震性能发挥到极致。
二、地震作用与性能目标
(一)地震作用
根据《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008(简称《分类标准》)、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(简称《抗规》)、及《建筑工程抗震性态设计通则》CECS 160:2004(简称《设计通则》),我国目前抗震设防分为“多遇地震(小震)、设防地震(中震)、罕遇地震(大震)”三个水准点。“三水准”划分是以全国基本烈度设防区划图为基础,从我国华北、西北和西南地区对工程有影响的地震发生概率统计分析结果来确定的。
(二)性能目标
就目前而言,主要针对性能的抗震的设计,对建筑的要求是在不同设防水平地震作用的影响下,建筑都能明确一定的抗震性能目标,那么这就要求对结构性能的水平进行较为详细的划分了。建筑结构的性能水平的划分也没有比较统一的规范标准,暂且将其划分为三个性能目标:第一是基本性能目标,第二是重要性能目标,第三是安全临界性能目标。

图1 抗震性能目标和性能水准示意图
通过上图可以知道,建筑抗震性能目标A能够很好的满足小型地震和中型地震的性能水准(1a),并且还能满足大型地震的性能水准(1b);建筑抗震性能目标B则满足小型地震的性能水准(1a)、中型地震的性能水准(1b)以及大型地震的性能水准(2);建筑抗震性能水准C满足小型地震的(1a)、中型地震的(2)以及大型地震性能水准的(3);建筑抗震性能目标D满足中型地震的性能水准(3)和大型地震的(h)能水准(4);建筑抗震性能目标E则满足小型地震的性能水准(1a),中型地震的性能水准(4)以及大型地震的性能水准(5)。
表1 性能目标选定方案
地震水准
 
结构性能水准
(l a) (l b) (2) (3) (4) (5)
第1(小震) A、B、C、E          
第2(中震) A B C D E  
第3(大震)   A B C D E
通过上述的分析,针对建筑抗震性能而言,主要是从常规的抗震的基础上发展而来的,那么,在具体的设计过程中首先要注意的是结构性的超限高层建筑的抗震的设计。
    性能目标A,小型地震和中型地震均满足建筑抗震性能水准la的要求,大型地震下满足建筑抗震性能水准1的要求;整体结构完好;其高度和不规则性一般不需要进行专门限制。
    性能目标B,小型地震下满足建筑抗震性能水准la的要求,中型地震满足性能水准1的要求,大型地震满足性能水准2的要求;建筑整体结构基本完好;其高度和不规则性一般也不需要进行专门限制。
    性能目标C,小型地震下满足建筑抗震性能水准la的要求,中型地震下满足性能水准2的要求,大型地震下满足建筑抗震性能水准3的要求;建筑部分结构构件损坏;其高度不需进行专门限制,建筑重要部位的不规则性限制可比现行标准的要求放宽。
    性能目标D,小型地震下满足性能水准la的要求,中型地震满足性能水准3的要求,大型地震下满足性能水准4的要求;建筑结构中等破坏,其建筑高度可适当超过现行高层混凝土结构规程B级的规定,某些不规则性限制可有所放宽。
    性能目标E,小型地震下满足性能水准la的要求,中型地震满足性能水准4的要求,大型地震下满足性能水准5的要求,建筑结构的损坏不危及生命安全。其高度一般不宜超过现行高层混凝土结构规程B级的规定,规则性限制一般也适合放宽。

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