超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告概述

文/張陸 大連市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧大連 116011

超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告概述

文/張陸 大連市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧大連 116011

本文依據(jù)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，簡(jiǎn)單總結(jié)了超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告的編制內(nèi)容，為同行業(yè)設(shè)計(jì)人員提供更為淺顯、明了的報(bào)告編制做法。

超限高層；抗震設(shè)計(jì)可行性論證報(bào)告；編寫(xiě)

隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，超限高層建筑大量涌現(xiàn)。超限高層建筑在為建筑專(zhuān)業(yè)提供了無(wú)盡的創(chuàng)想和提升的同時(shí)，給結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)提出了更高的要求。為了保證超限高層建筑的安全使用，建設(shè)部組織了超限工程抗震設(shè)防專(zhuān)項(xiàng)審查組，通過(guò)超限審查，確保超限建筑的合理性及安全性。本文簡(jiǎn)述超限報(bào)告的編制內(nèi)容如下。

一.工程概況

本單元主要概述此次報(bào)告所介紹的工程項(xiàng)目的基本概況，主要包括以下幾點(diǎn)：項(xiàng)目名稱(chēng)；建設(shè)單位；地理位置；建筑面積；建筑功能等。通過(guò)此版塊介紹，使專(zhuān)家對(duì)此項(xiàng)目有個(gè)大概了解。

二.設(shè)計(jì)依據(jù)

本單元要提供該項(xiàng)目的各類(lèi)設(shè)計(jì)依據(jù)，例如：規(guī)劃設(shè)計(jì)條件書(shū)；建設(shè)主管部門(mén)審批通過(guò)的設(shè)計(jì)方案及說(shuō)明書(shū)；詳規(guī)圖紙；地勘報(bào)告；安評(píng)報(bào)告及設(shè)計(jì)依據(jù)的各類(lèi)國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)等。

三.設(shè)計(jì)條件和參數(shù)

1.設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

本單元應(yīng)該提供本工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本參數(shù)，例如：安全等級(jí)；設(shè)計(jì)使用年限；建筑物抗震設(shè)防類(lèi)別；抗震設(shè)防烈度；基本地震加速度；地震分組；場(chǎng)地類(lèi)別及特征周期等。地震作用參數(shù)及抗震等級(jí)也應(yīng)在此板塊列表描述。

2.荷載

本單元應(yīng)羅列本工程的各種樓面使用荷載及風(fēng)荷載、雪荷載、抗浮水位等。

3.地質(zhì)條件

本工程所在地的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文條件、場(chǎng)地抗震性能等應(yīng)在此板塊說(shuō)明。

四.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

本單元可簡(jiǎn)單介紹本工程所采用的基礎(chǔ)形式及抗浮設(shè)計(jì)。

五、結(jié)構(gòu)型式及構(gòu)件材料

本單元介紹本工程采用的結(jié)構(gòu)型式及構(gòu)件的材料主要尺寸。

六、結(jié)構(gòu)超限類(lèi)型及不規(guī)則分析

本單元進(jìn)行高度超限分析、高寬比情況分析及不規(guī)則情況分析。不規(guī)則類(lèi)型包括扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、偏心布置、凹凸不規(guī)則、組合平面、樓板不連續(xù)、剛度突變、尺寸突變、構(gòu)件間斷、承載力突變、局部不規(guī)則等。

七、結(jié)構(gòu)平面布置圖

本單位給出本工程幾層具有代表性的結(jié)構(gòu)平面布置圖，以確定結(jié)構(gòu)布置方案是否合理可行。

八、結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)應(yīng)綜合考慮抗震設(shè)防類(lèi)別、設(shè)防烈度、場(chǎng)地條件、結(jié)構(gòu)的特殊性、建造費(fèi)用、震后損失和修復(fù)難宜程度等各項(xiàng)因素選定。結(jié)構(gòu)抗震性能目標(biāo)分為A、B、C、D四個(gè)等級(jí)，結(jié)構(gòu)抗震性能分為1、2、3、4、5等五個(gè)水準(zhǔn)，每個(gè)性能目標(biāo)均與一組在指定地震地面運(yùn)動(dòng)下的結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)`。

本單元擬定該工程的設(shè)防水準(zhǔn)和性能目標(biāo)，作為此次抗震設(shè)計(jì)的依據(jù)。

九、超限抗震設(shè)計(jì)的技術(shù)措施

目前我國(guó)主要使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件有中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPMCAD工程部編制的SATWE、美國(guó)CSI公司編制的ETABS和POSCO集團(tuán)開(kāi)發(fā)的MIDAS，以及專(zhuān)門(mén)用于結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析的PKPM-SAUSAGE和由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的Powell教授開(kāi)發(fā)的PERFORM-3D三維結(jié)構(gòu)非線性分析與性能評(píng)估軟件。本單元應(yīng)羅列用于計(jì)算分析的軟件及計(jì)算特殊點(diǎn)，同時(shí)給出設(shè)計(jì)中所采取的構(gòu)造措施。

十、超限抗震設(shè)計(jì)的計(jì)算及分析論證

1.小震彈性及風(fēng)荷載作用分析

小震彈性及風(fēng)荷載作用計(jì)算結(jié)果包括地震質(zhì)量分布、地震總質(zhì)量、有效質(zhì)量系數(shù)、基底剪力與傾覆彎矩、結(jié)構(gòu)周期、振型簡(jiǎn)圖、地震作用及風(fēng)作用的樓層反應(yīng)力、剪力及彎矩曲線、地震作用及風(fēng)作用的位移簡(jiǎn)圖及層間位移角簡(jiǎn)圖、風(fēng)荷載及地震荷載作用下最大位移及層間位移角、最大層間位移與平均層間位移的比值、最大位移與層平均位移的比值、水平地震剪力系數(shù)、X向及Y向各層抗側(cè)剛度、樓層受剪承載力比值、塔樓抗傾覆驗(yàn)算、重力二階效應(yīng)及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定驗(yàn)算、舒適度驗(yàn)算、框架柱地震傾覆力矩及剪力百分比、框架剪力調(diào)整系數(shù)、墻肢及柱的軸壓比、嵌固端計(jì)算等。

2.彈性時(shí)程分析

篩選合適的地震波，使波的平均地震影響系數(shù)曲線與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計(jì)意義上相符，且各條波的反應(yīng)譜平均值與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜相比,在主要周期點(diǎn)上滿足在統(tǒng)計(jì)意義上相符的要求。

每條波計(jì)算的底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65%，三條波計(jì)算的底部剪力的平均值不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80%，滿足規(guī)范要求。

通過(guò)計(jì)算，將時(shí)程分析結(jié)果與CQC法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，小震彈性設(shè)計(jì)時(shí)可采用CQC法及時(shí)程分析結(jié)果的包絡(luò)值。

3.中震彈性驗(yàn)算

根據(jù)擬定的性能目標(biāo)，對(duì)重要的主受力構(gòu)件進(jìn)行中震抗剪彈性驗(yàn)算。具體為: 不計(jì)算風(fēng)荷載，調(diào)整地震影響系數(shù)最大值α ,按中震取值，場(chǎng)地特征周期按規(guī)范取值,不考慮地震組合內(nèi)力調(diào)整系數(shù)（即強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)）。將計(jì)算結(jié)果與構(gòu)件受剪承載力進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)算其是否滿足中震彈性要求。

4.中震不屈服驗(yàn)算

中震不屈服驗(yàn)算包括中震偏拉、偏壓不屈服驗(yàn)算和中震抗剪不屈服驗(yàn)算。具體方法為:不計(jì)算風(fēng)荷載，調(diào)整地震影響系數(shù)最大值α ,場(chǎng)地特征周期取規(guī)范值, 不考慮地震組合內(nèi)力調(diào)整系數(shù)（即強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎調(diào)整系數(shù)），荷載作用分項(xiàng)系數(shù)取1.0（組合值系數(shù)不變），材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值，抗震承載力調(diào)整系數(shù)γ 取1.0。其中偏拉、偏壓不屈服驗(yàn)算是將計(jì)算結(jié)果與構(gòu)件的M-N曲線進(jìn)行比對(duì)，驗(yàn)算是否滿足要求；抗剪不屈服驗(yàn)算是將計(jì)算結(jié)果與構(gòu)件受剪承載力進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)算是否滿足要求。

5.大震下主要墻肢受剪截面控制條件驗(yàn)算

采用程序進(jìn)行大震驗(yàn)算，將計(jì)算結(jié)果與大震受剪截面控制條件進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)算是否滿足要求。計(jì)算方法同中震不屈服驗(yàn)算。

6.彈塑性靜力或動(dòng)力時(shí)程分析

根據(jù)工程復(fù)雜程度，按照規(guī)范要求，對(duì)本工程進(jìn)行彈塑性靜力或動(dòng)力時(shí)程分析。通過(guò)彈塑性分析得到罕遇地震下結(jié)構(gòu)的破壞特性?？傻玫浇ㄖY(jié)構(gòu)體系在罕遇地震作用下的最大層間位移角。動(dòng)力時(shí)程分析還可以直觀的觀測(cè)到罕遇地震作用下整體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的塑性鉸發(fā)展情況，從而判斷整體結(jié)構(gòu)的能量耗散分布合理。根據(jù)罕遇地震時(shí)程分析得到相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性，著重加強(qiáng)重要部位。

[1]賀子奇.溫森.高層建筑工程的施工特點(diǎn)及施工技術(shù)分析.中國(guó)房地產(chǎn)業(yè).2015.8