淺談超限高層建筑的抗震設(shè)計(jì)及安全應(yīng)對措施

馬慶祥

改革開放以來，我國社會經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)水平不斷提升，超高層建筑、高層建筑越來越多。若仍采用常規(guī)抗震設(shè)計(jì)方法，很難滿足當(dāng)前大型化、高層化建筑抗震性能需求。針對這一現(xiàn)狀，本文提出了超限高層建筑的抗震設(shè)計(jì)方案，并以某建筑項(xiàng)目1#樓為例，闡述了抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)及安全應(yīng)對措施，從而保證超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)的合理性、有效性。

超限高層建筑;抗震設(shè)計(jì);安全應(yīng)對措施;工程概況

抗震是為了減輕地震災(zāi)害對人類社會的影響，抗震設(shè)計(jì)是建筑工程界研究的重點(diǎn)，通過抗震設(shè)計(jì)，可以真實(shí)、客觀評價(jià)地震的安全性和抗震設(shè)計(jì)的合理性。在建筑抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中，始終堅(jiān)持三項(xiàng)原則，即“小震不壞、中震能修、大震不倒”，具體如表1所示。

與此同時(shí)，在超限建筑抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)用到很多重要理論知識，如超限建筑結(jié)構(gòu)分類、設(shè)計(jì)理念、性能目標(biāo)等等，針對超限建筑抗震設(shè)計(jì)實(shí)踐而言，這些理論觀點(diǎn)具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。

某建筑為商住兩用項(xiàng)目，總面積為101 218.9㎡，地上、地下面積分別為87 423.74㎡、13 795.16㎡。本項(xiàng)目由6棟建筑及地下室組成，地下室將地上6棟建筑連成一個(gè)整體，利用抗震縫將地面以上部分進(jìn)行合理分割，構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元，圖1為效果圖。

為更好地進(jìn)行分析，以1#樓為例，本樓為超限建筑，具體情況為本工程地上共18層、地下為1層，屬于商住兩用項(xiàng)目，其中地上1～2層為商業(yè)用房，2～18層為住宅用房，地下1層為車庫。42.000是對應(yīng)1#樓相對標(biāo)高±0.000的絕對標(biāo)高，0.30 m為室內(nèi)、外高差。該樓地下室內(nèi)不含人防設(shè)計(jì)。

根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況和工程建設(shè)要求，為該工程建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震設(shè)防類別為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）。多遇地震情況下，地上、地下建筑抗震設(shè)防參數(shù)如表2所示。

通過實(shí)地勘查報(bào)告可知：本場地內(nèi)未見大斷裂構(gòu)造通過，周圍未見地面坍陷等不良地質(zhì)情況。本工程抗震設(shè)防烈度在6度以下，設(shè)計(jì)基本地震加速度值在0.05 g以下，可得出擬建場地屬于建筑抗震一般地段。本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況如表3所示。

結(jié)上述分析，按照結(jié)構(gòu)布置原則，結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)如下：

（1）轉(zhuǎn)換柱設(shè)計(jì)。作為建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵構(gòu)造，轉(zhuǎn)換柱設(shè)計(jì)應(yīng)符合小震彈性要求，同時(shí)保證中震正截面承載力不屈服，斜截面抗剪承載力達(dá)到規(guī)定要求，相比常規(guī)設(shè)計(jì)，其應(yīng)具有更高抗震能力。根據(jù)本工程實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)中可適當(dāng)提高轉(zhuǎn)換柱抗震構(gòu)造措施等級 。

（2）框架梁設(shè)計(jì)。建筑物周圍的邊梁在抗震設(shè)計(jì)中可適當(dāng)加強(qiáng)，從而整體上增強(qiáng)建筑物的抗扭剛度。

（3）轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)等同于轉(zhuǎn)換柱要求，作為建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵構(gòu)造之一，轉(zhuǎn)換梁設(shè)計(jì)應(yīng)符合小震彈性要求，同時(shí)保證中震正截面承載力不屈服，斜截面抗剪承載力彈性等達(dá)到規(guī)定要求，相比常規(guī)設(shè)計(jì)，其應(yīng)具有更高抗震能力。根據(jù)本工程實(shí)際情況，在設(shè)計(jì)中可適當(dāng)提高轉(zhuǎn)換梁抗震構(gòu)造措施等級。

（4）樓板設(shè)計(jì)。加強(qiáng)開洞區(qū)域樓板處理，通常情況下，該區(qū)域整體厚度設(shè)為120 mm，周圍區(qū)域則需進(jìn)行樓板加厚，如做雙向雙層配筋，并將雙層斜向鋼筋設(shè)于陰角處。

（5）地下室頂板設(shè)計(jì)。對開洞地下室頂板進(jìn)行加強(qiáng)處理，根據(jù)工程實(shí)際情況，選取現(xiàn)澆梁板體系，根據(jù)有無覆土區(qū)確定樓板厚度。第一，無覆土區(qū)樓板厚度大于等于180 mm;第二，有覆土區(qū)樓板厚度大于等級250 mm，雙層雙向配筋，保證在0.25%以上。

（6）填充墻設(shè)計(jì)。為提高建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，降低建筑物重量，可采用輕質(zhì)墻體材料用于填充墻設(shè)計(jì)。

作為一個(gè)不規(guī)則超限高層建筑，該工程存在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、錯(cuò)層等情況。在設(shè)計(jì)過程中，針對構(gòu)件部分，為增強(qiáng)抗震安全性，需采取相應(yīng)措施加大安全設(shè)計(jì)。

為達(dá)到各樓層最小水平地震力規(guī)定要求，應(yīng)對彈性階段設(shè)計(jì)內(nèi)力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證在多遇地震條件下，建筑結(jié)構(gòu)仍可達(dá)到彈性階段設(shè)計(jì)要求。針對框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的兩個(gè)不同方向框架部分，需適當(dāng)調(diào)整不同向所承擔(dān)的地震剪力，保證框架和剪力墻能夠有效協(xié)調(diào)，從而構(gòu)建一個(gè)完整的雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。

（1）剪力墻及框支柱加強(qiáng)措施。第一，按一級抗震設(shè)落地剪力墻約束邊緣構(gòu)件配筋，控制配筋率在1.2%以上，從而增強(qiáng)剪力墻延性及變形能力。控制墻體水平和豎向分布配筋率在0.35%以上，將約束邊緣構(gòu)件設(shè)于過渡層，保證在風(fēng)荷載、地震條件下，有效提升底部剪力墻的抗剪、抗拉性能。第二，按一級抗震設(shè)框支柱，控制框支柱軸壓比在0.6以下，進(jìn)一步減小框支柱的壓應(yīng)力，增強(qiáng)框支柱的變形能力。第三，以井字復(fù)合箍形式安設(shè)框支柱全高箍筋，控制箍筋間距在100 mm以內(nèi)，控制縱筋配筋率在1.4%以上，滿足規(guī)范要求。

（2）框架加強(qiáng)措施。嚴(yán)格遵循“強(qiáng)柱弱梁”的基本原則進(jìn)行框架加強(qiáng)設(shè)計(jì)，即框架抗震等級按三級設(shè)置，框支柱抗震等級按一級設(shè)置，框支梁抗震等級按二級設(shè)置，從而有效增強(qiáng)框架的延性。

（3）樓板加強(qiáng)措施。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，需適當(dāng)加強(qiáng)錯(cuò)層處的樓板，即加厚板厚，配筋以雙層雙向?yàn)橹?，并控制配筋率?.3%以上。此外，還需加厚轉(zhuǎn)換層樓板厚度，加至180 mm，配筋以雙層雙向?yàn)橹?，控制配筋率?.25%以上。并將轉(zhuǎn)換層樓層上一層進(jìn)行樓板加厚處理，為120 mm。

綜上所述，我國地域遼闊，地處地震多發(fā)地帶，受地震災(zāi)害影響較大，保證高層建筑抗震性能成為當(dāng)前亟待解決的難題。隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速增長，建筑工程逐步向大型化、高層化方向發(fā)展，現(xiàn)代高層建筑形態(tài)更加復(fù)雜，樓層越來越高，進(jìn)一步加大設(shè)計(jì)難度。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)是一個(gè)繞不開的話題，其直接關(guān)乎建筑物的整體構(gòu)造質(zhì)量。為此，本文提出了超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)，希望通過合理的設(shè)計(jì)，提高建筑物的抗震性能，保證施工安全，避免造成嚴(yán)重?fù)p失。

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[1]?

（Xuchang Boxiang Construction Engineering Quality Inspection Co.， Ltd.， Xuchang Henan? 461000）

Since the reform and opening up， with the rapid development of China's social economy and the continuous improvement of urbanization construction level， there are more and more super high-rise buildings and high-rise buildings. If the conventional seismic design method is still used， it is difficult to meet the current seismic performance requirements of large-scale and high-rise buildings. In view of this situation， this paper puts forward the aseismic design scheme of out of limit high-rise buildings， and expounds the key points of aseismic design and safety measures for a building project， so as to ensure the rationality and effectiveness of aseismic design of out of limit high-rise buildings.

transfinite high-rise building; aseismic design; safety response measures; project overview