基于性能的高层建筑结构抗震设计分析.docx

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1、基于性能的高层建筑结构抗震设计分析 【摘要】随着我国经济水平的不断提高以及城市化进程的不断推动，我国的建筑行业不断发展，高层建筑的应用也越来越广泛。但是，在高层建筑的设计与施工过程中照旧存在着问题，高层建筑的质量还有待进一步提高。其中，基于性能的高层建筑结构抗震设计可以在肯定程度上有效提高建筑结构的稳定性与平安性能，对实际的生产生活具有重要作用。基于此，本文通过对基于性能的高层建筑结构抗震设计的理论与内容进行分析，对其设计提出具有借鉴意义的措施。 【关键词】高层建筑；抗震设计；结构设计 1、引言 随着我国经济水平的不断提高以及城市化进程的不断推动，我国的建筑行业不断发展，高层建筑的应用也越来越

2、广泛。但是，在高层建筑的设计与施工過程中照旧存在着问题，高层建筑的质量还有待进一步提高。基于性能的抗震设计借助相关的理论学问，依据不同的设计须要以及抗震水准，通过划定不同的抗震等级给出合理的高层建筑结构设计方案，这在肯定程度上能够提上升层建筑的整体质量，保障建筑的平安性，因此具有重要的意义。下面通过对基于性能的高层建筑结构抗震设计的理论与内容进行分析，对其设计提出具有借鉴意义的措施。 2、基于性能特性探讨的抗震设计理论概述 2.1基于性能的结构抗震设计含义 基于性能的结构抗震设计最早由美国的权威组织提出，它把结构抗震的性能分析作为理论基础，根据性能分析结果将其划分为不同的等级，设计者再依据实际

3、运用者的设计要求以及环境评估等综合因素对其抗震性能的目标与抗震措施进行合理设计。另一方面，还须要进行工程项目生命周期的费用效率计算，在几种可行性方案中选择出最经济的方案。总的说来，就是在进行性能分析既须要满意抗震水准，还须要达到经济效益最大化的目的。 2.2基于性能的抗震理论特征 基于性能的结构抗震设计是在对传统的抗震设计的痛点进行分析后形成的，因此，相较于传统的设计具有如下特点： 设计更具特性化。由于传统的设计是根据成文的设计规范进行抗震设计，因此设计方案一模一样，没有独特之处，其适用性较差。因为设计规范是依据平均水平制定的一份行业规范，而实际所面临的要求以及抗震水准都不同，所以设计的整体效

4、益较差。而通过基于性能的结构抗震设计，是在和实际运用者进行充分的沟通沟通后，对运用者提出的要求融合后完成设计，因此更具特性化，其经济效益较好，敏捷程度更高。 多级目标设计。在传统的抗震设计中主要根据能在全部地震中矗立不倒的原则进行设计，这种设计在一些地震发生可能性较小的地区就会花费较大的成本，经济效益较差。但是基于性能的结构抗震设计通过设立多级目标，不仅达到了抗震的目的，而且兼顾了经济收益。多级目标主要是依据地震的强度进行目标制定，对于一些小型地震，要求高层建筑能够达到不坏的标准；在中型地震中，要求高层建筑能够达到受到影响小，不用修理的标准；而在大型地震中，则要求高层建筑能够矗立不倒，保障运用

5、者的人身平安的目的。因此，基于性能的结构抗震设计在综合考量平安性与经济性的前提下提出最优方案。 多元的设计方法。基于性能的结构抗震设计方法相较于传统方法更多元化。众所周知，传统的抗震设计主要依据力学的理论进行弹性设计，而基于性能的结构抗震设计则从形变的角度动身考虑问题，对其进行弹塑性设计，设计方法的发散性更强，且最终建成的高层建筑与实际震中的抗震实力更相匹配，科学性更高。 3、基于性能的抗震结构设计的目标 为了保障设计的科学性与合理性，须要对一些结构参数进行科学精确得计算。目前主要应用到的建模软件有PKPM SATWE和ETABS，这两个软件主要应用于小型地震强度下的计算。在中型地震强度下，须

6、要进一步计算其应力与承载力。而在罕遇大型地震中，则须要借助MIDAS软件进行动力弹塑性推覆分析。依据不同的地震水准，其参数以及检验项目也不同。其主要的计算限制指标目标如下表1所示： 以小型地震强度下的计算指标为例，对SATWE软件应用下的计算结果的分析如下表2所示： 综上所述，高层建筑的结构须要满意周期、层内与层间位移、刚重比、刚度、剪重比以及担当弯矩等规范要求，在不同水准下进行相关性能分析后根据水准目标对薄弱部位进行加固，以期达到最优的抗震目标。其性能目标如下图1所示： 4、高层建筑结构基于性能的抗震设计 在基于性能的结构抗震设计中，最为主要的就是对一些性能参数的线性与非线性计算，通过对这些

7、计算结果的分析，才能制定有效的设计方案。 4.1小震目标下的抗震设计 在高层建筑基于性能的结构抗震设计中，主要借助PKPM SATWE和ETABS两个软件来获得一些对工程设计具有指导与借鉴意义的参数。在计算中主要遵循高层建筑结构的空间有限元分析原则，通过三维建模，获得较为精确的参数，为之后的设计供应更有意义的参数。 4.2中震目标下的抗震设计 中震目标在肯定程度上可以借助小震目标下的参数，但是由于地震强度变大，因此须要对这些参数进行细化与修正。由于目前技术水平的限制，在中震强度下，建筑结构或多或少会受到肯定程度的损伤，因此，主要须要对主体结构进行加固，必要时可以舍弃一些部件的完整性以保全主体框

8、梁的结构完整。 4.3强震目标下的抗震设计 在强震目标下，参数设定的范围应当进一步扩大，此外，须要借助MIDAS软件进行动力弹塑性推覆分析，模拟在罕见的高强度地震的影响下结构所产生的应力变更和相互作用。简洁的来说，就是须要将结构所产生的X向和Y向位移设定到最大值，通过对结构参数的不断调整，直至结构不扭转状况出现才停止，以保证在强震状况下高层建筑能够矗立不倒，保证运用者的人身平安。 4.4超限处理的主要措施 超限处理的主要措施是对结构的一些强度较低的部位进行加固处理，其可以实行的形式包括降低一些边缘结构的剪压比以及轴压比，提高这些部位构件的配筋率，增加楼板的厚度，提升这些构件的材质强度，提升边缘

9、区域剪力墙的抗拉抗剪实力以及采纳钢筋双层双向贯穿配筋构造等。通过薄弱部位的加强，进一步提上升层建筑的抗震性能。 结语： 随着城市化进程的不断推动，高层建筑的应用越来越广泛。但是，我国一些地区处于大陆板块的交界处，地震发生的概率较大，且地震的发生具有随机性与不确定性。因此，高层建筑基于性能的结构抗震设计对于高层建筑的稳定性与平安性具有重要作用。综合上述分析，我们应当实际抗震水准，借助现在的一些科技，对高层建筑的一些性能参数进行分析，根据这些参数指标，设计出较为合理的建筑方案。这对于保障运用者的生命财产平安，取得较大的经济社会效益具有重要作用。这种设计方式可以帮助高层建筑的质量进一步提高，进而推动建筑行业的发展。 参考文献： 1程斌，薛伟辰.基于性能的框架结构抗震设计探讨J.地震工程与工程振动，2003，. 2周定松，吕西林.延性需求谱在基于性能的抗震设计中的应用J.地震工程与工程振动，2004，. 3谢晓生，梁书巍.基于结构功能设计理论与实践应用J.东南高校学报，2022，. 作者简介： 谭子豪，男，本科，工程师，主要从事结构设计工作。 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页