谢伟雄
广州瀚华建筑设计有限公司，广东广州510000
【内容摘要】为了保证建筑结构的安全,本文分析了加强措施超级高层结构的设计,阐述了超高结构设置的基本原则方面的设防目标,抗震性能设计、抗震计算,总结了设计中的注意事项。
【关键词】超限高层；结构设计；性能分析
近年来我国建筑业有了长足的发展，建筑类型的智能化、复杂化、多化不断发展，人们对结构外观的要求也越来越高。为了有效保证超限结构的安全、稳定和可靠，迫切需要相关人员深入了解此类建筑的相关知识，为我国超限结构设计和建筑业作出贡献。
1.高层办公楼超限结构设计的普适性原则
1.1设防的方法与目标
以我国GBJ11-89建筑抗震设计项目为例，它的设防目标及设计方法大致可称为“三个水准，两个阶段”，其中三水准指“小震不损，中震能修，大震不倒”，而两阶段第一阶段为弹性设置阶段，第二阶段是弹塑性设置阶段。弹性设计阶段是指通过采用阵型分解弹性反应谱理论去求地震作用标准值以及相应的地震作用效应，并且按照建筑结构可靠度设计的基本原则和方法，来考虑概念设计中要求的各种放大系数进行构建的抗震承载力计算，并且采用各种抗震措施，以求得能满足中震和大震的相关要求。而弹塑性设计阶段需要进行结构在大震作用下的弹性变形验算，并且此时结构薄弱部位的最大间位移角应满足要求。
1.2结构抗震性能设置的基本规则
简而言之，基于抗震性能目标的结构抗震性能设计是指工程结构在预定的使用寿命内，在不同强度的地震作用下，达到预定的不同性能目标。它的主要功能是使结构抗震设计从宏观定性基础过渡到具体量化的多个目标,和业主可以选择所需的性能目标根据自己的经济实力和建筑的使用寿命,设防烈度的项目区域、现场条件、房子的高度、不规则的位置和程度、和建筑的重要性等，并对柱结构的抗震性能指标进行了深入分析。确保超限施工项目的成功实施。
1.3选择合适的计算软件
以目前我国对于超高层结构计算的规定，计算时需要采取两个及两个以上经住房和城乡建筑部批准认定的计算机软件，而在我们使用这些软件时，应了解这些软件所需要的技术参数。分析弹塑性计算时应以混凝土构件的实际配筋型钢和钢构件的实质截面规格为基础。弹塑性时程分析应该采用双项或者三项地震输出，计算结果。应该取多组波计算结果的包络值。
1.4加强抗震措施以及抗震构造措施的设计
明确竖向不规则以及水平线不规则的程度，保证多道防线的需求。确保多重防线的需求。主楼和裙房应设置抗震缝，并适当增大缝宽。对于多塔连体结构、交错结构等复杂结构，应尽量减少不规则的类型和程度。应对水平加固层的设计、数量、位置和结构形式进行仔细的分析比较。在处理屋面结构和装饰结构比较高或复杂的情况时，应参与材料的整体结构分析，同时还应考虑不同阻尼比的影响。
2.高层办公楼超限结构设计实践分析
2.1地基基础以及场地所需的条件
以广州某国际中心一期改扩建工程为例，扩建工程的内容是完全拆除限售温室、冰箱、变电站等自有建筑，新建一栋物流与交易大楼。地基基础在某些程度上密切联系着超限高层建筑工程的安全性以及可靠性，因此工作人员对工程项目地质条件进行研究和探讨时，应该收集和掌握项目所在地场地的基础条件，在此工程中，处理标高为-24.4m以上的土层时，由于其物理力学性能较差或埋藏较浅，不适合作为拟建物流交易大楼的桩基持力层。此时，应选择密实的灰色砂质粉土和粉质粘土层作为本工程的桩基持力层，并采用罐装形式打桩。
此外，本工程对地下车库也有一定的抗浮要求，因此在装卸方案中应安装抗拔桩，以增强基础的可靠性，从而最大限度地提高基础的可靠性和承载力，确保超限高层建筑的安全[1]。
2.2结构的设计
超限高层建筑的相关技术人员在进行设计时，需重点考虑以下的问题，首先，设计人员应该着重关注高建筑层的结构问题，总高度对于建筑结构抗震规范和其他工程有很多要求。新规范不仅对原始高度建设限制，而且对次级建筑的要求增加，结构的高度对方案的结构和相应的故障处理措施有很大的关系。此外,在建筑的构造设置,应避免严重的不规则设计。最后值得注意的是设计师应该严格按照国家相应的规范和标准。在分析和处理结构建筑时，通过设置不同的参数进行合理的分析和选择，进而最大程度确保工程计算结果的可靠性和准确性。
2.3楼板的应力分析
为了深入探讨超限结构中的楼板应力，从小震中震两方面对楼板受力对此项目进行分析。在小震的冲击作用中，庭院四个角度将具有不同程度的应力集中，并且在斜坡两侧存在较大的主应力区域，并且地板的大部分主控制应力为0.7至1.0MPa ，这少于项目混凝土强度设计价值。而楼板大部分主控应力也小于混凝土抗拉强度设计，并且楼平面楼板开洞较多，楼板不连续，若要进行科学合理的计算，就应该适当加厚楼板，不仅保证建筑物结构整体性不被破坏，而且要保证小震作用下楼板保持弹性状态，水频率有效传递功能正常，以此来保证楼板不出现受拉裂痕。在中震情况下，通过对楼板2、3、4层的x、y方向上的楼板拉力分布图的分析，可知扣除楼板局部应力集中区域，楼板X方向在楼板两个方向中正作用下，最大拉力为509.8KN，楼板Y方向在楼板两个方向中正作用下，最大拉力为577.3KN，在这样的情况下，采取在受力最大楼板内附加钢筋的方式，保证楼板钢筋在中正作用下的各项性能完好。
2.4多遇地震下弹性时程分析的计算方法
按照我国高层建筑相关的规定。使用弹性时程分析对建筑结构的方向两个内置底部剪力、剪力重量比层间最大位移角计算,当项目是一个过程的基底剪力曲线获得大于65%的总地震力水平、三条曲线还不到总数的135%、水平的地震基底剪力的平均超过80%的总水平地震,不到总数的120%水平的地震,超限相应要求规范符合国家标准的高层建筑,为了进一步评估被高层建筑的可靠性和安全性,分析了弹塑性相应项目结构[2]。应该首先通过地下室或层间剪力计算结构整体响应等参数。并且评估结构,整体地震力的可塑性程度。总体结构是明显的结构整体变形计算梁横向变形和重力二阶效应。最后通过结构变形计算来评估结构层之间是否有严重的弱层和薄弱层来评估,基本上通过看横向分力压力程度和损伤情况，凭借此再提出了相应的改进措施和建议的有关问题。一些项目在使用push-over软件做绩效评估,采用微分算符加载方法提供的推覆体侧向力计算,并根据性能功能层位移之间的关系曲线计算角,角分布和性能目标等几个方面,然后通过这些模型来计算项目,分析其结构的最大层间位移角达到性能目标和要求。
3.高层办公楼超限结构设计优化方向
为了保证结构的抗震性能，结构底部采用防屈曲约束支撑，增加结构耗能能力，并且在设计过程中应通过优化结构方案，使结构布置规则传力简单明确。为了避免节点连接板比支撑先损坏，应该加强支撑连接点的设置，采用构件承载力进行连接计算。加强钢构件的节点连接，并且严格控制框架，轴压比提高柱的延性保证柱轴压比不超规范限值，能够在地震作用下有足够的延性。考虑楼板的薄弱部位的重要性，并且局部存在应力集中现象，将楼板大洞附近区域的楼板从1.2㎝加厚至1.5㎝，各加强部位应采用双层双向配筋，在应力集中部位增加放射筋，并设置板内斜撑。由于在一二层，加大穿层柱，截面面积减小，柱轴压比，保证地震作用下有足够的延性。加强穿层柱周边梁截面尺寸，并保证穿层柱与周边框梁的有效，穿层柱抗弯，抗剪按中正设计，并按本层从普通框架柱承担的地震剪力负荷其承载力。
4.总结
随着超限高层设计的不断增多，其抗震计算、性能化设计、抗震构造措施需要对工程的不断实践来完善。只有这样才能使每一项工程设计变得更加安全、可靠、科学，让我国在工程项目建设方面更上一层楼。
【参考文献】
[1]黄卫挺.某超限钢结构酒店项目结构设计[J].浙江建筑,2020,37(06):9-12.
[2]叶军.超限高层建筑结构设计研究[J].住宅产业,2020(12):80-82.