超高层建筑抗震分析要点研究

吴燕妹

摘要：近年来，伴随我国城市化进程的进一步加快，我国城市建筑逐渐向着高层化方向发展。考虑到高层建筑甚至超高层建筑项目建筑结构的特殊性，应重点评估其抗震性能，并采取有效的抗震设计措施。文章以实际工程建筑入手，在对其建筑结构布置与体系详实分析的基础上，提出建筑超限设计方法，并给出主要抗震计算结果，以提升超高层建筑总体抗震性能。

关键词：超高层建筑；抗震；建筑超限设计

中图分类号：TU973.31文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）02-0133-01

引言

面对灾难，我们应该重视一个非常重要的问题，那就是建筑物防震问题。地震专家通过对历次地震的分析得出：人员伤亡总数的95%以上是由房屋倒塌造成的，仅有不足5%的人员伤亡是直接由地震及地震引发的水灾、山体滑坡等导致的。不论是汶川地震或者玉树地震，我们都能看到，一些房屋的整体结构保持完好，没有大的问题，而另外一些房屋则完全成为废墟，人员伤亡惨重。之所以造成这种差异，就在于所建住房抗震能力的不同。我国把地震烈度分为12度来表示，建筑的防震措施主要应用于6度至10度地区。在1976年唐山大地震以后，我国对城市建筑的抗震标准进行了严格的规范。

1.工程概况

本超高层建筑集商业、办公等功能于一体的商业综合体建筑，地上建筑部分高168米，共计38层，标准层层高为4.2米，地下2层为车库、储藏间，该高层建筑占地面积共计78920平方米。该建筑基础桩承载力为7500KN，桩尺寸为L=50m，D=1000m，地上部分结构体系为全现浇钢筋混凝土框架一核心筒结构，地上有塔楼的地下室为现浇钢筋混凝土框架一核心筒结构，地上无塔楼的地下室为现浇钢筋混凝土框架结构。在抗震等级要求方面，抗震设防分类为重点设防乙类，设防烈度为七度。地上部分塔楼及其相关范围抗震等级为l级，地上有塔楼的地下室及其相关范围抗震等级为1级，地上无塔楼的地下室部分抗震等级为4级。

2.工程结构布置与体系

本项目工程结构与布置特点见下表所示：

在结构分析的基础上，利用PKPM进行建筑结构模型的建立，对于构件间组合应力通过等效弹性模式算得，并自定義地震影响系数以及场地特征周期等参数。结构分析计算以地震多发阶段的结构设计为主，并通过非线性分析方法对于模型计算的可靠性进行估测及校核。在TAT计算模块的基础上，通过SATWE弹性时程分析法进行场地波的模拟分析，依据预定目标的设定值进行承载力以及抗剪截面的校核，在经历弹塑性分析方面，通过弹性地震力以及倒三角荷载等两类加载方式对荷载工况进行谱曲线的分析，以得到其性能曲线。

3.建筑超限设计方法

在建筑超限设计中，性能目标的确定问题为需解决的关键性问题，在性能目标的确定方面，需依据实际建筑结构性能特点进行合理确定，将性能目标等级依据结构性能特点分为A-E等5类，包括大震弹性、中性弹性设计、重要部位弹性设计、重要部位不屈服设计以及允许屈服设计等。同时，结构整体分析方法依据《超限高层建筑抗震设计指南》确定：对于超限高层的计算依据其高度的差异合理选用合适的分析方法，如200米以下可运用静力弹塑性分析，当超过200米宜采用弹塑时程分析法；且中震或大震设计时应考虑刚度退化现象，注意“阻尼比”调整，也可采取增大连梁刚度折减系数法避免构件性能对于系统整体结构的影响。弹塑性分析要求方面，需进行非线性地震反应分析。

4.主要抗震计算结果

4.1多遇地震作用计算结果

建筑结构刚度及承载荷载分布均匀，无转换层，整体性较好，自振周期扭转性能较好；结构层间位移能够满足防震规范要求，在多遇地震的作用下，有效质量系数等参数与防震规范等要求均有较好的一致性。

4.2时程分析结果

经数值计算结合软件图像分析，整理时程分析数据，进行建筑结构应力以及位移平均值的变化规律，采用的方法可以选用振型分解反应谱法亦或是弹性时程分析法，依据分析结果，绘制弹性地震力下能力谱一需求谱曲线，分析位移角与体系周期间的关系。

5.结语

在超高层建筑的防震设计上，需依据具体建筑结构性能特点进行工程结构体系布置初分析，在超限设计中，需合理确定其性能目标，合理进行防震等级的确定，结合计算软件进行防震的结构优化，不断提升超高层建筑的防震性能。