基于抗震性能目标的超限高层建筑结构抗震分析

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1、2011年第9届两岸四地工程师(广州)论坛论文集基于抗震性能目标的超限高层建筑结构抗震分析林树枝1，2许泽瑶2(1厦门市建设与管理局，厦门2厦门大学建筑与土木工程学院，厦门)摘要：超限高层建筑是指超过国家现行规范规定的适用高度或结构类型、及体型特别不规则的高层建筑。本文针对不同类型的超限高层建筑提出了结构的抗震设计原则和设计要点，以泉州浦西万达广场超高层住宅和江西南昌绿地中央广场为例，讨论了高度超限的复杂高层建筑。利用弹塑性时程分析的结果，对工程的结构抗震性能进行评估，并就结构的受力特性提出了抗震加强措施，本项研究可为超限高层结构的抗震设计提供参考。关键词：超限高层；抗震性能目标；弹塑性时

2、程分析；加强措施1引言近年来，由于经济快速发展和建设需求，全国各地相继出现了各种形式的高层、超高层、及结构体系复杂的超限高层建筑，如何评估和保证超限高层建筑在地震作用下的可靠性变得尤为重要。2010新颁布的《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》【1】，重新划定了超限高层建筑的范围；提出了应根据结构超限情况、震后损失、修复难易程度和大震不倒等原则，确定抗震性能目标；技术要点还针对抗震设计做了具体的规定，明确了抗震专项审查内容。本文针对不同类型的超限高层建筑提出了结构的抗震设计原则和设计要点，对不同烈度区的超限高层建筑设定了不同的抗震设防目标，利用弹塑性时程分析的结果，对结构抗震性能进行

3、评估，并提出相应的加强措施。2结构抗震性能目标建筑抗震性能目标指某一设定地震地面运动(如在给定年限内超越概率63％、10％和2％一3％的小震、中震和大震)下建筑的预期性能水准。2．1结构的抗震性能水准根据结构在不同水准地震下的损伤程度、破坏情况和是否可继续使用等情况设定为以下5个性能水准【2】(如图1所示)：la，结构在地震后完好、无损伤，一般不需修理即可使用；Ib，结构基本完好，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；2，地震后结构的薄弱部位和重要部位的构件完好、无损伤，部分延性构件出现明显裂缝，修理后仍可使用；3，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

4、裂缝，部分延性构件发生中等的损坏，出现明显裂缝，进入屈服阶段，需要修理并采取一些安全措施可继续使用；4，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，有明显裂缝，经过修理、适当加固后才可继续使用；5，结构在地震下放生明显损坏，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。■一苴奠力●t甘■太■．．252．．图1抗震性能目标和性能水准示意图位参2011年第9届两岸四地工程师(广州)论坛论文集2．2结构的抗震性能目标对于超限高层建筑，可以根据具体的设防烈度、场地条件、房屋高度、不

5、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，从而实现相应的结构设计，如表l所示：表1性能目标选定方案结构性能水准抗震水准la1b2345第一(小震)A、B、C、D、E第二(中震)ABCDE第三(大震)ABCDE性能目标A，小震和中震均满足性能水准la的要求，大震下满足性能水准1h的要求，结构整体完好，其高度和不规则性一般不需要专门限制；性能目标B，小震下满足性能水准la，中震满足性能水准lb的要求，大震满足性能水准2的要求，整体结构基本完好，其高度和规则性一般也不需要专门限制；性能目标C，小震下满足性能水准la的要求，中震下满足性能水准2的要求，大震下满足性能水

6、准3的要求，部分结构构件损坏，其高度不需要专门限制，重要部位的不规则性限制可比现行标准的要求放宽；性能目标D，小震下满足性能水准la的要求，中震下满足性能水准3的要求，大震下满足性能水准4的要求，结构中等破坏，其高度可适当超过现行《高层建筑混凝土结构技术规范》B级的规定，某些不规则性限制可适当放宽；性能目标E，小震下满足性能水准la的要求，中震下满足性能水准4的要求，大震下满足性能水准5的要求，结构的损坏不危及生命安全，其高度一般不宜超过《高层建筑混凝土结构技术规范》B级的规定，规则性限制也不宜放宽12】。3超限高层建筑抗震设计原则及要点3．1设计原则要满足抗震设防目标大震不倒、中震可修、

7、小震不坏三个水准的要求，按抗震设计两阶段进行设计，多遇地震下采用弹性反应谱法，罕遇地震下进行抗倒塌弹塑性变形验算。用多遇地震下弹性动力时程分析校核弹性反应谱法结果，粗略判断结构薄弱层。用Pushover弹塑性静力时程分析，判定结构构件塑性铰出现的顺序和分布，以及不同受力阶段变形发展情况，并获得弹塑性底部剪力(倾覆力矩)、顶点位移曲线、弹塑性楼层剪力、层间位移曲线等。高度超限(特别是超B级高度)的高层建筑，还应补充进行弹塑