何雄彬

（中交廣州水運(yùn)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510220）

隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑得到了廣泛建設(shè)?？紤]到建筑抗震性能要求，需要對建筑高度及相關(guān)結(jié)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行限定，以免建筑因遭遇地震而發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞，給人們的生命、財(cái)產(chǎn)安全帶來較大威脅。因此，還應(yīng)加強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)研究，確保人員采用科學(xué)方法完成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繼而為建筑的建設(shè)和使用安全提供保障。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)原則及要點(diǎn)

1.1 設(shè)計(jì)原則

（1）能量原則。在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方面，需要根據(jù)性能目標(biāo)對結(jié)構(gòu)在地震地面運(yùn)動(dòng)下的預(yù)期性能水準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定。按照《建筑地震破壞等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)》【（90）建抗字第377號(hào)】等相關(guān)規(guī)范，得到各地震水準(zhǔn)下建筑結(jié)構(gòu)預(yù)期性能目標(biāo)，如表1所示。遵循能量原則，在抗震設(shè)計(jì)中需要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)安全性評價(jià)。在構(gòu)件擁有較高承載力的情況下，可以降低延性要求，達(dá)到性能1多處于彈性狀態(tài)，處于性能2水平可能發(fā)生屈服，性能進(jìn)一步下降會(huì)發(fā)生塑性變形，在性能4狀態(tài)下遭遇罕見地震將接近嚴(yán)重破壞水平[1]。在超限設(shè)計(jì)中還要做到合理選用性能目標(biāo)，對結(jié)構(gòu)不規(guī)則等因素進(jìn)行充分考量。

表1 各地震水準(zhǔn)下建筑結(jié)構(gòu)預(yù)期性能目標(biāo)

（2）目標(biāo)原則。在結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)中，還要滿足三水準(zhǔn)目標(biāo)原則，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到檢查標(biāo)準(zhǔn)。從總體上來看，需要達(dá)到3個(gè)層次的目標(biāo)。首先，建筑遭遇小型地震后，應(yīng)實(shí)現(xiàn)無需處理即可直接使用的目標(biāo)。具體而言，在發(fā)生強(qiáng)度較小的地震后，建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)裂縫或損壞等問題，事后無需維修就能正常使用建筑各項(xiàng)功能。其次，需要達(dá)到中震可修的目標(biāo)，即在建筑所在地區(qū)發(fā)生破壞性地震后，由于結(jié)構(gòu)本身抗震等級(jí)與發(fā)生的地震能夠達(dá)到大致相當(dāng)?shù)乃?，所以結(jié)構(gòu)只會(huì)發(fā)生一定程度的破壞。針對這一問題，通過適當(dāng)維修和處理能夠使建筑功能陸續(xù)恢復(fù)，繼而使建筑能夠得到正常使用。最后，應(yīng)遵循大震不倒原則，即無論發(fā)生多強(qiáng)的地震，建筑物都不會(huì)出現(xiàn)倒塌問題。達(dá)到這一目的，盡管建筑難以通過維修恢復(fù)原本功能，但能避免因建筑物倒塌而帶來重大人員傷亡。

（3）方法原則。在實(shí)踐設(shè)計(jì)活動(dòng)中，要遵循一定的方法原則。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，高層建筑功能、結(jié)構(gòu)日漸復(fù)雜，結(jié)構(gòu)抗震性能容易受到多方因素影響，在超限設(shè)計(jì)時(shí)還要對各建筑結(jié)構(gòu)展開單獨(dú)分析，通過精確分析對設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)化和量化。遵循性能分辨原則做好性能指標(biāo)選擇，能夠使結(jié)構(gòu)可靠性得到保證。設(shè)計(jì)活動(dòng)應(yīng)當(dāng)劃分為兩個(gè)階段，第一階段對小規(guī)模地震狀態(tài)下的建筑彈性展開計(jì)算，根據(jù)結(jié)果范圍施加地震效應(yīng)與荷載力，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載力分析，然后根據(jù)抗震性能要求進(jìn)行系數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)截面合理設(shè)計(jì)，加強(qiáng)各彈性層位移角控制，能夠使建筑抗震性達(dá)到基本抗震性要求。將前一個(gè)階段的分析結(jié)果當(dāng)成依據(jù)，合理進(jìn)行材料選擇，并采用抗震措施強(qiáng)化對建筑彈性、變形等方面的控制，能夠使建筑滿足強(qiáng)地震狀態(tài)下抗變形要求。遵循強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)剪弱彎這兩個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則，能夠通過增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度促使超限設(shè)計(jì)朝著合理化的方向發(fā)展，繼而使建筑抗震性得到提升。

1.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）實(shí)施規(guī)則化設(shè)計(jì)。針對高層建筑實(shí)施結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)，還應(yīng)通過規(guī)則化設(shè)計(jì)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制。在對結(jié)構(gòu)性能展開綜合分析基礎(chǔ)上，應(yīng)合理進(jìn)行平面規(guī)劃，使結(jié)構(gòu)功能布局保持合理。結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，還應(yīng)保證結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)剛度在可靠范圍內(nèi)，避免因結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)造成結(jié)構(gòu)整體性被破壞。實(shí)施規(guī)則化設(shè)計(jì)，能夠使結(jié)構(gòu)保持均勻、對稱，正確、合理地進(jìn)行剪力墻分布。如果未能做到合理布置剪力墻結(jié)構(gòu)，將造成薄弱位置在地震發(fā)生時(shí)出現(xiàn)變形、位移等問題，造成結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞。在建筑樓層較多的情況下，保證結(jié)構(gòu)得到規(guī)則化設(shè)計(jì)能夠降低因外部應(yīng)力突增而發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞的可能性，使建筑發(fā)生的破壞達(dá)到最低。

（2）把握平、豎面規(guī)則。結(jié)合結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)要求，還要把握建筑平、豎面規(guī)則。在運(yùn)用平面規(guī)則的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)采用彈性樓蓋模型，加強(qiáng)局部彈性和分塊剛性分析，確定結(jié)構(gòu)發(fā)生的耦聯(lián)效應(yīng)。在建筑樓板不連續(xù)或結(jié)構(gòu)不規(guī)則的情況下，需要加強(qiáng)樓板平面剛度變化分析，確定應(yīng)力集中或薄弱位置，采取增加配筋或增厚方式對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，促使結(jié)構(gòu)抗震性得到提高。針對樓板連接位置，還應(yīng)完成變形縫的設(shè)置，完成多個(gè)子結(jié)構(gòu)對稱的平面結(jié)構(gòu)布置，使抗側(cè)力構(gòu)件充分發(fā)揮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，促使外圍豎向構(gòu)件獲得更強(qiáng)抗側(cè)剛度。采用豎面規(guī)則進(jìn)行結(jié)構(gòu)超限設(shè)計(jì)，還應(yīng)加強(qiáng)立面收進(jìn)引發(fā)的問題研究。采用臺(tái)階形結(jié)構(gòu)，對立面進(jìn)行多次內(nèi)收，能夠避免位移沿著豎直方向發(fā)生突變，達(dá)到有效控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的目的。強(qiáng)化豎向構(gòu)件偏心控制，可以避免底部結(jié)構(gòu)因上部扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生過大作用力。在立面需要開大洞的情況下，還應(yīng)加強(qiáng)洞口及周邊結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制，從而通過強(qiáng)化結(jié)構(gòu)達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震性要求。

（3）加強(qiáng)關(guān)鍵要素控制。想要通過超限設(shè)計(jì)使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能得到提高，還要加強(qiáng)層間位移等關(guān)鍵因素控制。從地震狀態(tài)下層間位移發(fā)生情況來看，其主要受到平面規(guī)劃的影響，因而采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)從施工材料選擇、工程高度、價(jià)格體系等角度考慮層間位移控制問題，做到平面規(guī)劃。在實(shí)踐設(shè)計(jì)工種中，還要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)層面優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證各結(jié)構(gòu)單元擁有相同的單元和地基性質(zhì)，保證結(jié)構(gòu)形式一致。采用位移結(jié)構(gòu)抗震法實(shí)施超限設(shè)計(jì)，能夠使結(jié)構(gòu)變形達(dá)到設(shè)計(jì)要求。采取科學(xué)的減震措施，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)承力性驗(yàn)證，同時(shí)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度控制，能夠使結(jié)構(gòu)抗震性得到增強(qiáng)。實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)剛度變化具有周期性，也將給結(jié)構(gòu)位移帶來影響，從層間位移控制角度對截面尺寸、剪力墻結(jié)構(gòu)位置等實(shí)施優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)抗震性能設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法

2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

高層建筑作為10層以上的建筑，需要以抗震為性能基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保主體結(jié)構(gòu)功能在地震荷載作用下能夠維持正常。按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）要求，采用混凝土框架搭建墻體結(jié)構(gòu)的高層建筑工程不能超出規(guī)定高度范圍，確保結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮抗震作用；采用筒體和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，抗震強(qiáng)度需要達(dá)到9級(jí)，高度能夠達(dá)到規(guī)定限高的最高值，如果抗震等級(jí)為8級(jí)，高度為規(guī)定的30%，抗震等級(jí)在6～7級(jí)只能達(dá)到規(guī)定高度的20%[2]。除了對建筑高度進(jìn)行限定，還設(shè)置了寬高比、體積外形規(guī)則度等數(shù)據(jù)，因此需要加強(qiáng)建筑的超限設(shè)計(jì)。從內(nèi)容上來看，需要完成結(jié)構(gòu)分析與判別，應(yīng)將結(jié)構(gòu)類型、抗震標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則性、高度等當(dāng)成依據(jù)，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)任務(wù)，然后對抗震性設(shè)計(jì)方法必要性進(jìn)行驗(yàn)證。確定性能目標(biāo)后，需要對設(shè)防強(qiáng)度、施工成本、損壞修復(fù)等各項(xiàng)因素進(jìn)行考量，完成選取目標(biāo)的論證。在地震地面運(yùn)動(dòng)難以分析的情況下，還應(yīng)實(shí)施非線性分析，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)做好參數(shù)與模型的選擇。對高層建筑進(jìn)行超限設(shè)計(jì)，需要考慮結(jié)構(gòu)自振周期較長，同時(shí)可能受不規(guī)則結(jié)構(gòu)影響，還要傾向于選擇偏保守的目標(biāo)。在深入分析階段，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)薄弱位置抗震性分析，并根據(jù)分析結(jié)果提出加強(qiáng)對策，通過驗(yàn)證薄弱位置抗震性，能夠確認(rèn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能否實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。在超限設(shè)計(jì)分析的過程中，還應(yīng)對超過規(guī)范的適用范圍和結(jié)構(gòu)不規(guī)則程度進(jìn)行分析，確定場地、地震參數(shù)等條件；完成結(jié)構(gòu)時(shí)程、彈塑性、靜力等各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算后，能夠完成結(jié)構(gòu)合理性分析，找到強(qiáng)地震作用下的結(jié)構(gòu)關(guān)鍵和薄弱位置。如果建筑結(jié)構(gòu)較為新穎，難以對抗震計(jì)算分析結(jié)果進(jìn)行判斷，還應(yīng)提出必要的驗(yàn)證依據(jù)。從總體上來看，應(yīng)確保結(jié)構(gòu)抗震性達(dá)到三水準(zhǔn)要求。

2.2 設(shè)計(jì)方法

（1）目標(biāo)選定。實(shí)際在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合高度、設(shè)防烈度、超限高等進(jìn)行性能目標(biāo)選擇，綜合考慮結(jié)構(gòu)建設(shè)成本、安全性等情況。結(jié)構(gòu)延性變形受到超限程度影響，與結(jié)構(gòu)承載力之間存在反比關(guān)系。在結(jié)構(gòu)延性要求較低的情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需提出較高承載力要求，否則結(jié)構(gòu)需要保持較高延性變形能力。針對建筑結(jié)構(gòu)薄弱位置，應(yīng)提高承載力和變形能力。按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3—2010）規(guī)定，如果高度超出B級(jí)，關(guān)鍵和薄弱構(gòu)件設(shè)計(jì)需要達(dá)到性能2的水平；如果存在多個(gè)不規(guī)則指標(biāo)超限值，同時(shí)結(jié)構(gòu)高超B級(jí)較多，重要部位需要達(dá)到大震不屈服水平[3]。超限值較小時(shí)關(guān)鍵構(gòu)件可以達(dá)到性能3水平，高度超A級(jí)可以達(dá)到性能4水平，同時(shí)薄弱構(gòu)件滿足彈塑性位移限值要求。

（2）結(jié)構(gòu)計(jì)算。在結(jié)構(gòu)計(jì)算方面，需要實(shí)現(xiàn)構(gòu)件性能水準(zhǔn)要求量化，保證各指標(biāo)達(dá)到要求。具體來講，就是要加強(qiáng)構(gòu)件彈性承載力、屈服承載力的分析，在構(gòu)件處于屈服狀態(tài)后應(yīng)滿足受剪截面限制要求[4]。構(gòu)件承載力需要根據(jù)水平和豎向地震系數(shù)和結(jié)構(gòu)重力荷載等因素確認(rèn)，滿足：

式中：Rd是構(gòu)件承載力設(shè)計(jì)值；γRE是用于對構(gòu)件承載力進(jìn)行調(diào)整的抗震系數(shù)；γEh和γEv分別為水平和豎向的地震分項(xiàng)系數(shù)；分別為對應(yīng)地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的構(gòu)件內(nèi)力，無需考慮抗震等級(jí)增大問題；指的是重力荷載值效應(yīng)；γG為對應(yīng)系數(shù)。構(gòu)件屈服承載力除了與水平和豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)力值相關(guān)，同時(shí)也與重力因素相關(guān)，滿足：

式中：Rk為按照標(biāo)準(zhǔn)材料強(qiáng)度計(jì)算得到的截面標(biāo)準(zhǔn)承載力，同樣需要采用標(biāo)準(zhǔn)地震作用值計(jì)算，確保構(gòu)件擁有足夠大的屈服承載力。如果建筑采用的構(gòu)件屬于能耗型，需要加強(qiáng)水平地震作用分析。因?yàn)樵诮M合工況條件下，該類構(gòu)件將成為主要的可變作用部分。對屈服狀態(tài)下的構(gòu)件截面限制條件展開分析，可以發(fā)現(xiàn)采用鋼筋混凝土制作的構(gòu)件滿足：

式中：V*Ek和VGE分別為地震作用下標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件剪力和構(gòu)件剪力；fck為混凝土軸心標(biāo)準(zhǔn)拉壓強(qiáng)度；bh0為構(gòu)件尺寸。如果建筑結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土組合構(gòu)件，需要滿足：

式中：fspk為剪力墻鋼板標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度；Asp為截面面積；fak為剪力墻端部型鋼標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度；Aa為對應(yīng)截面面積。在構(gòu)件剪力分析方面，還要加強(qiáng)彈塑性分析，以免結(jié)構(gòu)因脆性出現(xiàn)受剪破壞問題，繼而使結(jié)構(gòu)安全性得到保證[5]。

（3）結(jié)構(gòu)預(yù)期。完成結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)后，需要對結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行驗(yàn)證，確定構(gòu)件性能是否可以達(dá)到預(yù)先設(shè)定的性能水準(zhǔn)要求。結(jié)構(gòu)抗震性能包含4個(gè)性能水準(zhǔn)，對應(yīng)構(gòu)件性能變化預(yù)期結(jié)果存在一定差異，如表2所示。運(yùn)用結(jié)構(gòu)計(jì)算方法加強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載力判別，完成不同水準(zhǔn)下抗震性能的量化分析，能夠使構(gòu)件達(dá)到理想狀態(tài)，繼而使結(jié)構(gòu)超限設(shè)計(jì)達(dá)到抗震設(shè)防要求[6]。在整體結(jié)構(gòu)抗震性達(dá)到要求后，需要采用超限處理措施對薄弱或關(guān)鍵部位進(jìn)行適當(dāng)加固處理。結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)可知，針對柱和剪力墻應(yīng)保證正面承載力、抗剪承載力均能達(dá)到中震要求，使結(jié)構(gòu)保持一定屈服性能和彈性模量。結(jié)構(gòu)豎向和水平分布筋底部配筋率至少達(dá)到0.4%，邊緣構(gòu)件約束筋至少達(dá)到1.2%，體積配筋率至少為1.8%[7]。在雙層樓板的雙向布置中，薄弱部位單層配筋率至少為0.25%，抗剪力和抗拉力達(dá)到中震要求。針對錯(cuò)層連接位置，還應(yīng)保證箍筋和腰筋的配筋率至少分別達(dá)到0.5%和0.4%。

表2 地震發(fā)生后不同性能水準(zhǔn)結(jié)構(gòu)性能變化預(yù)期

3 高層建筑結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)的實(shí)踐研究

3.1 工程概況

某高層辦公樓建筑高150m，面積為4.6萬m2。地上部分共33層，2～20層和22～32層為辦公層，層高分別為3.8m和5.4m；首層和最頂層為商用層，層高5.4m；中間層為避難層和設(shè)備層，層高3.0m。建筑地下部分2層，層高4m，為地下室、設(shè)備間和停車庫。工程采用框架核心筒結(jié)構(gòu)，同時(shí)承受風(fēng)力、豎向力與地震作用帶來的水平剪切力。其中，核心筒是主要承力結(jié)構(gòu)，承擔(dān)抗側(cè)力、基底剪力和傾覆彎矩帶來的作用力，框架為次要承力結(jié)構(gòu)。建筑主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層采用規(guī)則結(jié)構(gòu)，高寬比為4.14，能夠達(dá)到B級(jí)高的最高限值要求，標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖如圖1所示。建筑抗震烈度為7度，場地為Ⅱ類，粗糙度B類，周期為0.35s，最大風(fēng)壓達(dá)0.35kN/m2。

表3 某辦公樓建筑結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)性能目標(biāo)

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從地質(zhì)勘察結(jié)果來看，其地質(zhì)條件良好。土層分布依次為黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥巖和中風(fēng)化泥巖，厚度分別為5.9～11.1m、3.1～5.8m、≥5m，承載力分別能夠達(dá)到280kPa、380kPa、800kPa，抗浮水位在地下1m以下位置。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面設(shè)置人工挖孔嵌巖樁，將中風(fēng)化泥巖當(dāng)成是持力層，樁端進(jìn)入深度至少為樁徑的0.4倍。在單樁布置過程中，需要完成承載力試驗(yàn)?？蚣苤捎靡恢粯恫贾梅绞剑鬃畲筝S力為27000～36000kN。核心筒豎向荷載為建筑重力的50%，基礎(chǔ)底部軸力達(dá)435000kN。布置16根樁，單樁承載力達(dá)到27500kN。主體結(jié)構(gòu)底板厚為2.1m，其余位置為0.6m，采用C35混凝土，樁與筏板間基礎(chǔ)梁為0.6m×1.2m，保證結(jié)構(gòu)整體性。

圖1 建筑主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層平面布置圖（單位：mm）

在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先需要完成高度超限設(shè)計(jì)。由于建筑高超過了A級(jí)建筑最大高度限值的15%，未達(dá)到B級(jí)高度限值，因此為B級(jí)高層建筑，在結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)方面需達(dá)到相應(yīng)的性能目標(biāo)，如表3所示。實(shí)際在超限設(shè)計(jì)中，可以利用SATWE和MIDASGEN軟件完成多遇地震作用下的結(jié)構(gòu)彈性分析，利用時(shí)程分析法完成補(bǔ)充計(jì)算，開展結(jié)構(gòu)靜力彈塑性分析，完成結(jié)構(gòu)抗震性驗(yàn)證。針對建筑底部結(jié)構(gòu)，還應(yīng)加強(qiáng)剪力墻在地震作用下的抗剪力分析，確認(rèn)能否滿足不屈服和截面剪應(yīng)力要求。在建筑樓板位置，存在較大開洞，且局部位置不連續(xù)，容易導(dǎo)致部分遷躍層柱產(chǎn)生。針對薄弱位置進(jìn)行抗震性分析，還應(yīng)利用軟件程序?qū)前寮俣閺椥园?，然后確定柱剪力能否達(dá)到普通柱設(shè)計(jì)要求。

3.3 性能分析

對超限設(shè)計(jì)得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性分析，需要從軟件中調(diào)取不同力學(xué)模型分別計(jì)算。采用不同模型分析得到的結(jié)果大致相同，如表4所示。在建筑底部位置，出現(xiàn)了最大位移比達(dá)1.23的情況，而規(guī)范限值為1.2。出現(xiàn)這種情況，主要是由于底部發(fā)生的位移較小，造成了扭轉(zhuǎn)規(guī)則結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。由此可見，建筑底部剪重比無法達(dá)到性能要求，還應(yīng)按最小值對層剪力進(jìn)行調(diào)整。結(jié)合建筑場地特性完成2條地震波的選擇，通過時(shí)程分析可以發(fā)現(xiàn)，基底剪力超出反應(yīng)譜的65%，選擇3條則將超過80%。通過振型分解可以發(fā)現(xiàn)，頂部樓層剪力出現(xiàn)超限情況。

在中震作用下展開分析，能夠得到最大的地震影響系數(shù)為0.23，X向最大層間位移角在25F，數(shù)值為1/292，Y向也在25F，為1/300。從頂點(diǎn)最大位移值來看，X向和Y向分別為383.4mm、400.5mm，底部各關(guān)鍵和薄弱部位能夠達(dá)到抗震性要求。在大震作用下展開分析，需要利用SATWE完成靜力彈塑性分析，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)塑性鉸形成規(guī)律把握，繼而使豎向構(gòu)件抗震性得到較好反映。遭遇罕遇地震結(jié)構(gòu)墻肢剪力與抗剪承載力的比值均比1大，因此能夠滿足結(jié)構(gòu)抗震性能要求，如圖2所示。

表4 小震作用下不同軟件的結(jié)構(gòu)抗震性計(jì)算結(jié)果

圖2 罕遇地震下墻肢剪力與抗剪承載力的比值

在地震作用加載過程中，初期連梁最早發(fā)生塑性鉸，剪力墻并未發(fā)生損傷。持續(xù)進(jìn)行罕遇地震作用，局部剪力墻發(fā)生塑性損傷，主體墻肢并未損傷。樓層混凝土柱也未出現(xiàn)塑性狀態(tài)，能夠保持彈性，剛度無明顯變化。因此從總體上來看，除了建筑底部和樓板的局部位置，工程其他結(jié)構(gòu)均能滿足抗震性要求。

3.4 超限加強(qiáng)

在超限設(shè)計(jì)中，還要在保證結(jié)構(gòu)安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)各指標(biāo)量化，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與安全性。結(jié)合結(jié)構(gòu)性能分析結(jié)果，針對底板和樓板局部發(fā)生的超限問題，還要采取相應(yīng)超限加強(qiáng)措施，以免結(jié)構(gòu)的安全性受到影響。針對樓板局部不連續(xù)的位置，還應(yīng)將厚度增加至150mm，使配筋率至少達(dá)到0.25%。針對躍層柱位置，需要加強(qiáng)中震彈性設(shè)計(jì)優(yōu)化。針對建筑底板結(jié)構(gòu)，還應(yīng)采用增設(shè)型鋼方法提高加強(qiáng)區(qū)混凝土柱結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性。將該措施延伸至基礎(chǔ)頂，能夠使加強(qiáng)區(qū)豎向抗側(cè)力得到提高。針對核心筒底部加強(qiáng)區(qū)位置，還應(yīng)實(shí)施高度延伸，達(dá)到0.25軸壓比的位置。結(jié)合不同抗震目標(biāo)對不同位置采取超限措施，通過抗震性計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，最終結(jié)構(gòu)能夠獲得良好抗震性能。

4 結(jié)論

在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震超限設(shè)計(jì)中，考慮到結(jié)構(gòu)抗震性能狀態(tài)復(fù)雜，為保證建筑結(jié)構(gòu)可靠性，要對容易產(chǎn)生較大內(nèi)力和變形的薄弱部位進(jìn)行超限分析。針對不同部位的結(jié)構(gòu)，還要做到合理選定性能目標(biāo)，然后采取相應(yīng)的抗震加固措施，促使結(jié)構(gòu)整體擁有較好抗震性能。從工程設(shè)計(jì)實(shí)踐來看，加強(qiáng)各項(xiàng)性能指標(biāo)的精確分析，能夠?qū)崿F(xiàn)合理超限設(shè)計(jì)，最終使結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和安全性同時(shí)得到保證。