摘要：现代高层建筑向着多功能、多用途及造型新颖方向发展，结构体系日益复杂和多样化。如何进行高层建筑的地震作用分析和抗震设计，是高层建筑设计的一个重要内容。该文从地震反应分析发展过程入手，主要分别介绍了我国现行常规设计方法和基于性能的抗震设计方法，并对两者进行对比，对今后高层建筑基于性能的抗震设计方法进行了展望。
关键词：现行常规抗震设计，基于性能的抗震设计，高层建筑设计
引言
我国的高层建筑，尤其是超限高层建筑工程设计比较适合采用基于性能的抗震设计方法。这些工程在房屋高度、规则性等方面都不同程度地超过现行标准规范的适用范围，如何进行抗震设计缺少明确具体的目标、依据和手段，设计者需要根据具体工程实际的超限情况，进行仔细的分析、专门的研究和论证，必要时还要进行模型试验，从而确实采取比标准规范的规定更加有效的具体的抗震措施。业主也需要提供相应的资助，设计者的论证还需要经过抗震设防专项审查，以期保证结构的抗震安全性能。这个设计程序在某种意义上类似于抗震性能设计的基本步骤。这些年来，高层建筑工程抗震设防专项审查实践表明，不少工程的设计和专项审查己经涉及到基于性能抗震设计的理念和方法。
1超限高层建筑结构的抗震性能目标
1.1结构的抗震性能水准
超限高层建筑结构在不同水准地震下的性能水准以及性能性能可分为如下几个水准:
（1）结构在地震后完好、无损伤，一般不需修理即可继续使用，人们不会因结构损伤造成伤亡，可安全出入和使用。
（2）结构在地震后基本完好，仅有个别构件轻微裂缝，一般不需修理或稍加修理即可继续使用，人们不会因结构损伤造成伤亡，可安全出入和使用。
（3）地震后结构的薄弱部位和重要部位的构件完好、无损伤，其它部位有部分选定的具有一定延性的构件出现明显的裂缝修理后可继续安全使用。
地震后结构的薄弱部位和重要部位的构件轻微损坏，出现轻微裂缝，其它
部位有部分选定的具有延性的构件发生中等损坏，出现明显的裂缝，进入屈服阶段，需要修理并采取一些安全措施才可继续使用。
（5）结构在地震下发生中等程度的破坏，多数构件轻微损坏，部分构件中等损
坏，进入屈服，有明显的裂缝，需要采取安全措施，人们不能安全出入;经过修理、适当加固后才可继续使用。
（6）结构在地震下发生明显损坏，多数构件中等损坏，进入屈服，有明显的裂
缝，部分构件严重损坏;但整个结构不倒塌，也不发生局部倒塌，人员会受到伤害，但不危及生命安全。
2性态目标的组成
每个超限高层建筑，可以根据具体的设防烈度、场地条件、房屋高度、不规则的部位和程度，以及业主的经济实力，选择结构在三个水准地震下的性能水准，从而实现相应的“超限”设计。
3抗震性能设计方法的实施
按照结构抗震安全评价的能量原则，一个结构及其构件的承载力较高，则其延性变形能力要求可有所降低;结构及其构件的承载力较低，则需要较高的延性变形能力。需要强调的是，结构的不规则性程度直接影响结构延性变形能力的高低。这意味着，超限高层建筑结构的抗震设计应结合结构不规则程度及超高情况，在提高结构承载力、提高延性变形能力或二者均提高，这二种方法中选择比较合理又切合实际的保证安全性能的处理手段。设计要提出超限高层建筑结构抗震性能设计的方法，业主要衡量超限设计所需的代价，抗震设防专项审查的专家要判断超限设计的可行性，都需要围绕着结构安全和建筑方案设计二者的协调。抗震性能设计需要有一个比较合理的性能水准判别准则在性能目标选用时考虑的因素应比较全而面。
4结构的抗震计算
超限高层建筑结构基于性能设计的计算分析应特别详尽，上述性能要求中的构件承载力、变形计算、屈服后的性能，均以比较正确的计算分析和能反映结构实际受力状态的合理力学模型为前提。因此，建议实现性能设计的结构抗震计算和试验注意符合下列要求:
5结构计算模型方面
弹性计算和非线性计算分析中，对结构整体模型及构件、节点的各种计算参数要力求正确合理。对具有水平转换构件的结构，应注意区分不落地柱和墙体的转换梁、框支梁相邻层的计算层数和层高、转换厚板有限元的类型和划分;对剪力墙，应注意非线性分析中的计算模型和参数的确定;对采用滑动支座的结构，应采用考虑支座两侧结构相互作用和影响的整体计算模型进行大震下的计算;对平而尺寸凹凸不规则或平而内局部开设大洞口的结构，应根据洞口位置、大小、数量和分布以及抗侧力构件的布置，正确选择分片刚性楼盖或整体非刚性楼盖的计算模型。如楼板不能在大震下处于基本弹性状态，则需要研究提出合理的计算模型。对采用消能减震的结构，应正确确定构件和整体结构有效阻尼比，注意构件、节点的模拟和计算参数对整体结构的影响。
结构体系复杂难以准确反映各构件的受力状态时，需至少采用两种不同的力学模型进行计算并予以对比分析。有时，还需要通过相应的模型试验，以确定计算的可信度。
6电算结果的分析认可
斜向地震作用计算时，不能因其总地震作用比正交方向小而忽视，应主要检查斜向抗侧力构件的内力和配筋。平而轮廓规则或基本对称的高层建筑结构，不要求计算双向地震作用效应，但仍应采用偶然偏心方法计入地震的扭转效应。
应注意严格控制高层建筑的最小地震作用，当按地震影响系数计算的结构总地震剪力小于规定值时。表示该结构刚度较小，非线性和阻尼比的影响明显，所受的地震作用主要不是地震加速度引起的，而是地面运动速度和位移引起的。一般可修改计算的周期折减系数和地震作用调整系数，以近似考虑地震地面运动的速度和位移的作用;当小于规定值较多时，宜调整构件选型或结构总体布置使刚度有所增大，再结合周期折减等方法使地震剪力不小于规定值。
7时程分析的应用
超限高层建筑的抗震设计.往往需要采用时程分析法进行补充计算，其前提是输入的地震加速度波形选择正确，即中一条波计算的结构总地震剪力不小于按反应谱方法计算的65％，多条波计算的平均值不小于反应谱法的80％。有的设计为了满足上述要求，将地震波的加速度最大值放大1.5～2倍。这种做法，相当于设防烈度提高半度至一度.显然是不合适的应重新选择地震波。
对计算结果的比较，不仅要比较各层的地震作用力、楼层剪力和层间位移的大小，按较大值检查构件的截而和配筋;还要分析相邻层的变化程度，发现突变部位，有助于判断薄弱部位。
当超限高层建筑的高度较大或比较复杂时，尚可采用多条波的包络或平均值加一倍方差作为时程计算结果参与比较。
8竖向地震分析
超限高层建筑中的转换大梁、长悬臂构件和连体结构的连接体本身，8度设计时应按规定考虑竖向地震作用;计算时宜采用时程分析法.要特别注意竖向地震的高位放大和跨中放大避免震害。
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谈述设计基于性能抗震设计策略在高层建筑设计中运用
更新时间：2024-04-17
作者：用户投稿
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