天津方標(biāo)世紀(jì)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司 天津 300220

摘要：當(dāng)今世界由于人口、資源的壓力，人們拓寬生存空間的思維逐漸從簡(jiǎn)單低層地面發(fā)展到超限高層，對(duì)于生活在大城市的人而言，高樓聳起，就明白超限高層建筑工程開發(fā)的重要性。隨著人類對(duì)大城市住房需求不斷增加，未來的建筑世界必定是一個(gè)“天空的世界”。超限高層建筑的施工不同于傳統(tǒng)的地上工程，相比一般的地上工程其面臨的情況更為復(fù)雜，對(duì)于安全性而言，抗震是最需要考慮的，還需要綜合考慮成本、地質(zhì)條件、方案選擇與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等多個(gè)因素，地質(zhì)條件的考慮尤為重要。因此超限高層建筑工程抗震設(shè)計(jì)的制定必須經(jīng)過一個(gè)嚴(yán)格而復(fù)雜的程序。本文分析了超限高層建筑工程抗震設(shè)計(jì)中的若干問題，并針對(duì)某樓進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，供設(shè)計(jì)人員參考。

關(guān)鍵詞：超限高層；建筑工程；抗震設(shè)計(jì)

超限高層建筑工程是指超出國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程所規(guī)定的適用高度和適用結(jié)構(gòu)類型的高層建筑工程，體型特別不規(guī)則的高層建筑工程，以及有關(guān)政府管理機(jī)構(gòu)文件中規(guī)定應(yīng)進(jìn)行抗震專項(xiàng)審查的高層建筑工程。隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑的數(shù)量越來越多，各種體型復(fù)雜的不規(guī)則高層結(jié)構(gòu)時(shí)有出現(xiàn)。

一、超限高層建筑工程抗震設(shè)計(jì)中的一些問題

對(duì)于超限高層建筑的設(shè)計(jì)施工，會(huì)受到諸多因素的影響，而這都會(huì)對(duì)建筑物的整體安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。就抗震設(shè)計(jì)而言，在設(shè)計(jì)中會(huì)存在一些問題，這主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：

1.資料的不足使得設(shè)計(jì)存在一定的缺陷。我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中經(jīng)歷著經(jīng)濟(jì)體制的轉(zhuǎn)變，而這反應(yīng)在房地產(chǎn)領(lǐng)域則會(huì)使得建筑施工等會(huì)有急功近利等現(xiàn)象存在。在建筑中會(huì)有過于強(qiáng)調(diào)施工的工期而忽視設(shè)計(jì)和質(zhì)量等問題，會(huì)在沒有充分完整的建筑物周邊資料的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者在設(shè)計(jì)尚未完成或者優(yōu)化的情況下變開工建設(shè)。這種情況下的施工，沒有關(guān)于建筑物施工地點(diǎn)地質(zhì)條件及相鄰建筑物等的資料和數(shù)據(jù)支持的情況下進(jìn)行盲目的設(shè)計(jì)和施工，從而使得工程的安全性降低，也便無法保證超限高層建筑物抗震性能的要求。

2.超限高層建筑物的設(shè)計(jì)中其結(jié)構(gòu)的平面布置會(huì)對(duì)其抗震設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。對(duì)于一些超限高層建筑物會(huì)存在形狀上的不規(guī)則，而這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)施工帶來一定的難度，平面上的不均衡多、長(zhǎng)度長(zhǎng)于設(shè)計(jì)等現(xiàn)象多有發(fā)生，而這些問題的存在對(duì)于建筑物整體的安全帶來了較大的隱患。這體現(xiàn)在抗震的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的不規(guī)則使其抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工無法找到均衡點(diǎn)，對(duì)于一些薄弱環(huán)節(jié)考慮不足，從而對(duì)整體的安全性產(chǎn)生影響。

3.受力體系影響著建筑物整體的設(shè)計(jì)。在超限高層建筑物設(shè)計(jì)方案中，由于其負(fù)重結(jié)構(gòu)的不同會(huì)存在不同的受力體系，建筑物設(shè)計(jì)中充分考慮該種負(fù)重結(jié)構(gòu)和受力體系時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生受力體系建設(shè)與抗震性能的矛盾。該種受力結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化會(huì)使得建筑物的抗震性能相對(duì)降低，從而影響整體的穩(wěn)定性和安全性。

二、加強(qiáng)超限高層建筑工程抗震設(shè)計(jì)的對(duì)策

針對(duì)上述超限高層建筑工程抗震設(shè)計(jì)中存在的一些問題，我們可以采取相應(yīng)的措施來實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)的安全性，從而保證建筑物的整體安全。

1.保證超限高層建筑物設(shè)計(jì)前期工作的有效完成。該種前期工作包括建筑物地質(zhì)條件、周圍環(huán)境等相關(guān)資料和數(shù)據(jù)的搜集、整理和分析。當(dāng)我們對(duì)所有的影響建筑物整體抗震性能和安全性因素充分合理分析的基礎(chǔ)上再進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，便能夠有效的避免資料和數(shù)據(jù)缺陷所帶來的設(shè)計(jì)和施工中的一些誤差，從而保證建筑物的安全。

2.注重設(shè)計(jì)方案的選擇和優(yōu)化。超限高層建筑工程因其自身特點(diǎn)其設(shè)計(jì)和施工相對(duì)復(fù)雜、要求也相對(duì)較高，在這種情況下，我們進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)便要充分考慮多種影響因素不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。在抗震設(shè)計(jì)方案形成過程中，通過比較分析，確定相關(guān)的抗震指數(shù)和具體施工方式，并且針對(duì)不同的情況制定多種設(shè)計(jì)方案，并且通過方案見的比較選擇最優(yōu)方案。這種設(shè)計(jì)中的比較能夠使我們?cè)谠O(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)一些安全隱患和問題，保證工程的安全性。

3.優(yōu)化建筑物的結(jié)構(gòu)及受力體系建設(shè)。超限高層建筑工程在滿足一定外觀要求的同時(shí)也應(yīng)該考慮其結(jié)構(gòu)和安全的因素，在抗震設(shè)計(jì)中，綜合分析該種結(jié)構(gòu)下的受力體系，通過力學(xué)分析尋得一個(gè)平衡的，并在此基礎(chǔ)上科學(xué)設(shè)計(jì)抗震防線及其合理布局，使其能夠滿足建筑工程抗震要求，保證其整體的安全性。

三、實(shí)例分析

1.工程概況。本工程商務(wù)辦公樓，地上42 層，地下4層。其中負(fù)4 層為平戰(zhàn)結(jié)合的六級(jí)人防工程；負(fù)1-3層為停車場(chǎng)及設(shè)備房；1-5層為裙樓作商業(yè)用途；6層為架空層；7-8層及 10-24層為辦公樓；26層以上均為客房。建筑高度為（165.34+0.3）=165.64m，屬B級(jí)高度的高層建筑，采用框架- 筒體結(jié)構(gòu)，樓面為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

2.本工程高寬比取首層計(jì)算，H=165.64，B=43.2，H B=3.83；取 6 層計(jì)算，H=165.64，B=30.8，H B=5.38；核心筒高寬比 H=165.64，B=12.35，L=15.89，H B=13.4，H L=10.4。本工程為一類高層建筑，耐火等級(jí)為一級(jí)，按七度抗震設(shè)計(jì)。

3.超限處理措施

（1）本工程屬 B 級(jí)高度的高層建筑，采用以下構(gòu)造加強(qiáng)措施：第一，增大底部加強(qiáng)部位的剪力墻厚度；第二，連梁采用交叉暗撐的配筋形式；第三，底部加強(qiáng)部位采用型鋼混凝土柱并加大其配箍特征值；第四，通過構(gòu)造措施加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)和加強(qiáng)錨固；第五，嚴(yán)格控制框支柱的軸壓比。

（2）在結(jié)構(gòu)平面和豎向布置方面，盡量減少扭轉(zhuǎn)的影響，并使側(cè)向剛度盡可能逐漸均勻變化。通過反復(fù)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置進(jìn)行調(diào)整和計(jì)算，使其在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移不大于該樓層平均值的 1.4 倍，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第 1 自振周期Tt與平動(dòng)為主的第 1自振周期 T1之比不大于 0.85；轉(zhuǎn)換層側(cè)向剛度不小于相鄰上部樓層剛度的 70%，其受剪承載力大于上層受剪承載力的 80%。

（3）針對(duì)梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)采取了以下措施：第一，增大落地剪力墻的厚度；第二，調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，使轉(zhuǎn)換層上、下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比符合規(guī)范要求；第三，加強(qiáng)型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁的配筋及相應(yīng)節(jié)點(diǎn)；第四，加強(qiáng)轉(zhuǎn)換層相高剪力墻的配筋，底部加強(qiáng)部位取 0.5%；第五，嚴(yán)格控制框支柱的軸壓比，采用型鋼混凝土柱并加大柱的配箍特征值，為平緩過渡，將型鋼柱由轉(zhuǎn)換層向上延伸2層。

（4）針對(duì) 34 層、41 層立面內(nèi)收采取了如下措施：由于 34 層的柱內(nèi)收過大及 41 層的立面內(nèi)收柱轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)整體計(jì)算表明，相應(yīng)位置的樓層反應(yīng)曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，因此在變化樓層及上下樓層擬適當(dāng)加大樓板厚度，采用雙層雙向配筋和適當(dāng)提高上下層柱的配箍率，以確保結(jié)構(gòu)的安全性，降低高振型對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響。

（5）計(jì)算時(shí)考慮了重力二階效應(yīng)，底部加強(qiáng)部位配筋計(jì)算時(shí)考慮雙向地震的影響，該部位的柱考慮雙偏壓計(jì)算配筋。

4.專項(xiàng)審查意見及相應(yīng)修改

（1）由于微風(fēng)化基巖埋藏較深，可考慮將部分樁持力層設(shè)于中風(fēng)化層，并適當(dāng)提高樁端持力層承載力特征值的取值，裙樓部分可考慮采用天然地基上的淺基礎(chǔ)。修改內(nèi)容：提高樁端持力層承載力特征值的取值，按位置鉆孔取值。

（2）34 層柱退縮處應(yīng)設(shè)框梁以平衡柱底的彎矩。修改內(nèi)容：設(shè)框架扁梁平衡柱底的彎矩。

（3）建議首層車道處換梁做成連續(xù)梁。修改內(nèi)容：首層車道處的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)改為斜柱轉(zhuǎn)換。

超限高層建筑設(shè)計(jì)要有可行性論證，明確超限的類型和程度，提出理論分析或試驗(yàn)研究等技術(shù)依據(jù)，采取有效的抗震設(shè)計(jì)措施。超限高層建筑的抗震審查是十分必要的，不僅可以確定工程的抗震薄弱部位和程度，還可以確保結(jié)構(gòu)達(dá)到抗震設(shè)防要求。

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