尹琦
广州珠江外资建筑设计院 广州 510060
摘要：近些年，随着城市规模的扩大，城市人口极具猛增，城市建设需求、居住需求与建设用地之间的矛盾等加快了超限高层建筑建设速度。在这样的背景下，超限高层建筑结构设计相关研究也逐渐成为了领域内研究的热点课题。本文主要是性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用进行讨论和分析。
关键词：性能设计法；超限高层建筑结构设计；应用
引言
超限高层建筑的广泛出现，说明我国建筑行业已经步入了一个新的发展时期。在这个新的发展阶段里，超限高层作为典型建筑类型，其结构设计与性能设计一直领域内研究的重点。与一般建筑相比，超限高层对结构抗震设计要求相对较高，基于性能的抗震设计，最初是被应用于桥梁抗震设计中，后逐渐发展完善，并普及到了高层建筑设计中，其关键理念是满足被设计的建筑物施工期限内预定功能与性能达到目标。
1性能设计法在超限高层建筑结构设计中的应用原则
1.1符合三水准的检查标准
进行超限高层抗震设计的时候，为了保障其性能优良，设计必须要符合三水准检查标准，具体包括：保障工程在抗震设计中或者抗震完成之后，出现小型地震情况下，不会影响建筑整体结构和性能，不需要对工程进行任何处理，还可以保障工程正常使用；保障出现中级地震，建筑功能仍然可以维持，并且受损程度在可修复的范围之内，在修复之后可以马上投入使用；出现大型地震时，建筑工程不能够出现大面积坍塌，能够最大限度保障住户的人身财产安全。
1.2设计力的求取要具体
建筑工程进行设计的过程中，包括两阶段：第一阶段，针对建筑本身弹性的设计，要将其精确到小地震影响在建筑本身可能够出现的弹性变化，结合具体情况进行设计，设计满足小地震影响可以达到的强度，那么在进行朝鲜高层建设设计时，要对截面结构进行分析，以便于设计中可以更好的提供其抗震能力；第二阶段，这个阶段最为关键，主要是建筑自身弹性设计，如果建筑物的弹性较好，可伸展性大，那么一旦地震出现，建筑物即便发生了形变，也能够自主恢复，不会出现坍塌或者破损等情况，从而真正发挥其抗震功能，保障人民的生命安全与财产安全。
1.3强剪弱弯、强柱弱梁原则
基于性能设计的超限高层结构设计，必须要严格遵守强剪弱弯、强柱弱梁原则。设计者结合建筑实际情况与抗震性能要求，进行优化设计，最终满足建筑结构的合理性与科学性。另外，通过强化其强度与刚度，也可以提高建筑工程的抗震性能。
2性能设计法在超限高层建筑结构设计分析
案例工程是一栋超限高层商用楼，地上3层-地下5层用于车库、商场、会所等。为框架剪力墙结构。4层为转换层，5层-47层为住宅，采用剪力墙结构。为了充分发挥该地块临江的优越地理位置，使住宅尽可能多的房间面对珠江，沿江部分转换层以上剪力墙采用45°斜向正交布置。建筑总高度155m。
2.1性能目标
结合本工程的特点与业主的要求，参考相关文献总结出，在本工程不同水平地震作用下的性能指标，将其作为设计目标，具体为表1。
表1 本工程在不同水平地震作用下的预期性能指标
2.2荷载组合与性能目标设计表达式
2.2.1多遇地震作用下的结构构件弹性设计
在安装过程中，建筑施工人员确保要确保所有结构构件承载力都能够与现有的规范要求相符，技术人员先计算出最不利的荷载组合，然后进行优化设计，要进行反复地震作用实验，确保多遇地震作用下，构件的稳定性与完整性，整体结构承载力能够满足其抗震标准。另外，合理对构建内力、系数进行调整。
2.2.2设防烈度地震作用下的主要结构构件弹性和不屈服设计
所有结构构建（不包括普通楼板、次梁），都根据其类型，以表1抗震性能数据作为目标，在依据表2中最不利荷载组合进行设计。但是此时并不需要考虑规范规定的结构、构建内力增大与调整系数。
设计表达式为： 其中：
Rk表示：按材料标准值计算的承载力。
R表示：按材料设计值计算的承载力。
γRE表示：地质系数。
表2 设防烈度地震作用下的设计荷载分项系数
2.2.3罕遇地震作用下的关键结构构件不屈服设计
这个部分的抗震设计主要包括加强区竖向构件、转换构件、转换层楼板、基础结构、首层、地基、薄弱部位楼板等部分的承载力设计，具体依据表3最不利荷载组合进行设计。
表3 罕遇地震作用下的设计荷载分项系数
3设计中需要注意的问题
3.1建筑结构的规则性
通过本次工程设计分析发现，在进行前期设计的时候，设计人员必须要对工程的整体性能进行分析和考量，同时结合建筑实际需求与功能，进行建筑工程平面规划。地理因素也是设计人员需要的因素，要将最大限度满足业主需求为原则极性设计。为了满足以上要求，在设计与施工阶段，建筑扭转刚度就必须要满足设计要求，并且要全力避免结构扭转所造成的建筑损伤。还需要特殊关注的一点是，为了能够保障建筑结构对称性、均匀性，在剪力墙布置、建筑结构薄弱点方面要科学思考、合理布局，做到特殊情况下建筑物结构的完整性、功能性、安全性，避免危害人民人身与财产安全。最后，相关技术人员、设计人员必须要具备扎实的专业理论以及高超的实践技能、丰富的设计经验，这样在实际设计中，才能够应对各种复杂的设计问题。设计人员专业素养的提升，是朝鲜高层性能结构设计质量得以保障的必要条件。
3.2层间位移的严谨性
层间位移的严格控制，是保障超限高层地震发生整体结构稳定性的关键。这个部分的设计重点包括：建筑结构体系、选材、高度、侧向荷载等综合分析，最终确定最优设计。其中最关键的是钢筋混凝土结构位移，设计人员必须要根据建筑物地理位置、地震强度等综合计算与分析，才能够真正保障朝向高层性能设计的可行性、实效性、合理性。
3.3性能设计的科学性
基于性能的抗震设计，尤其是超限高层建筑结构的设计，需要从以下几个方面开展。如基础设计的加强，地震作用力的输入的减低及建筑抗震能力的加强等。
3.3.1考虑到建筑质量问题，要严格把控并加强高层建筑的基础设计这
一重要环节。在设计时，工程人员要尽量保证同种结构单元的性质与地基性质一致，确保其具有相同的结构形式。
3.3.2在设计时还要结合位移结构抗震法。为了确保建筑结构的形变能力跟相关规定中的形变要求一致或者相符，需制度定科学合理的减震方案，并对建筑结构的承受能力进行有效验证。而且还需严格控制超限工程建筑的层间位移的位移角和位移的移延性。
3.3.3要严格控制超限高层建筑刚度。因为在结构计算表格中，建筑的刚度会呈现一定的周期规律从而影响主体结构的位移。这样，在设计时，工程人员可有目的性的对建筑剪力墙结构开洞和建筑截面等的尺寸大小、混凝土强度和梁钢度放大等与刚度有关的参数进行改变和调整，以期实现规定的抗震目标。
另外，为了保障超限高层结构性能，设计者就必须要充分把握结构功能在受力或者变形特征，通过分析这些特征，为设计提供依据和支持。
结束语
在科学技术不断进步、建筑工程建设规模不断扩大的今天，基于性能设计的超限高层结构设计也成为了国际建筑设计领域的研究热点。我国在该领域的研究处于发展阶段，本文结合实际案例对性能设计下的超限高层结构设计进行了研究和讨论，希望本文的研究能够为我国超限高层建设结构优化与设计发展提供助力。
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[4]卢登榜.基于性能抗震设计的超限高层建筑结构分析[J].福建建筑，2017（06）：68-71.
论文作者:尹琦
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/5
标签：性能论文; 结构论文; 建筑论文; 高层论文; 建筑结构论文; 结构设计论文; 荷载论文; 《防护工程》2018年第18期论文;