抗震性能化设计在某高层抗震加固中的应用

抗震性能化设计在某高层抗震加固中的应用

在现代化高层建筑中加强抗震性能的设计水平，可以为住户提供可靠的安全保障。因此本文以某高层的抗震加固施工为例，深入讨论了抗震性能化设计在高层加固过程中的应用，列举了具体的施工步骤和计算方法，希望能够给相关工作人员提供参考。

标签：抗震设计;性能化设计;高层抗震加固

引言：近几年来，社会经济水平的不断提高为我国建筑工程企业带来了很宝贵的发展机遇，因此各建筑施工单位不断的强化施工技术、提高工程质量。在现代化高层建筑中，抗震性能是非常重要的一种建筑基础性能，对于保障发生地震等自然灾害时房屋建筑安全性和稳定性具有非常深远的影响意义。工程设计人员对高层建筑进行抗震加固施工设计时，应该充分的做好抗震性能化设计，通过采用更加科学合理的设计方案，能用国内先进的高层建筑加工技术，有效的提高建筑物的抗震能力，为建筑用户提供安全的住宿环境。

1 工程概况

本文主要以大连的某高层建筑施工情况为例，该建筑为塔楼带三层地下室及两层裙楼，楼梯的主要高度为自地坪起到屋顶高度为163.2m，主楼层数分布为47层，整个高层建筑的结构采用了以钢筋混凝土作为框架的核心筒式结构。本高层建筑在进行设计时将使用年限定为50年，同时由于施工单位的技术水平相对较高，因此该高层建筑结构的安全等级评定被划分为二级。而通过施工队伍在高层建筑的基础上进行了抗震加固处理，因此本建筑即便经过了几年的使用时间后，仍然能够保持抗震设防烈度为7度、抗震设防类别为丙类的抗震性能。并且根据相关工作人员对建筑现场进行的实地勘察来看，该高层建筑的场地和环境相对较为稳定，并且该地区不存在产生较大地震等自然灾害情况的条件，因此可以对该高层建筑进行适当的抗震加固优化，以此来进一步提高建筑的质量和抗震性能，保障建筑内人们的安全生活。

2 结构性能优化目标的选定

在对高层建筑进行改造施工之前制定好建筑结构和性能的优化目标是非常有必要的，在本次高層建筑抗震加固施工项目开展之前，工程设计师便充分的掌握了建筑的基本情况和各项性能与条件，并且通过与业主和建设方进行深入沟通，将本次工程的抗震性能目标进行了确定：小震以下满足性能水准1a要求，即确保在小型地震之后该高层建筑结构依然能够保持较好的完整性，会出现大面积的损伤或脱落现象，在地震过后基本不需要进行修理，同样也不会影响该建筑的继续使用;而中震以下要满足性能水准3要求，也就是说建筑内的一些薄弱部位或非重要部位的构件在震后可能会产生一定程度的轻微损伤。一些具有延展性的结构会出现比较明显的裂痕，在地震结束后需要对建筑结构进行适当的修理，同时要采取一定的安全保护措施才能继续进行使用;大震以下满足性能水准4要

求，即高层建筑结构受到地震的影响会产生中等程度的损坏，建筑主体结构和一些重要的构件会产生一定程度的损坏。此外大面积的建筑结构会出现轻微损坏，延展性建筑结构会进入屈服，裂痕比较多，建筑内部存在着一定的安全隐患，能进行正常的人员出入。在地震结束后需要进行必要的修理和加固，并且要采取一定的安全措施才能够继续使用。

3 结构体系及结构布置

对于现代化高层建筑而言，采取不同的建筑结构体系和结构布置会对建筑物的抗震能力等各方面性能产生不同程度的影响。由于本次工程项目所研究的建筑物采取的是筒体结构，因此从平面的角度对建筑结构进行评价，无论是在建筑物的长度方面还是宽度方面来说，不会让观察者感到尺寸受限。而筒体建筑结构最重要的限制条件就是在进行建筑改造时，延筒体Y方向的尺寸无法进行相应的增加。因此工程设计人员需要采取避重就轻的方式，沿筒体Y方向在建筑物的内外墙外延出共8个落地墙肢，进一步加强建筑物平面结构的稳定性。此外，出于对建筑施工经济效益和使用价值的考虑，研究人员通过对工程设计进行合理的优化，将地下1层至15层的建筑结构采用了型钢混凝土柱，这样就能够达到对建筑结构的整体刚度进行了有效的强化，同时还增加了建筑内支撑柱的延性，是该项高层建筑加固工程体现出了更高的经济价值。

4 结构性能目标的实现

4.1 小震作用下性能水准1a

这项性能水准对建筑结构的各项指标均提出了较高的要求，使周期比和位移比均满足了建设规范，尤其是对于高层建筑结构的扭转效应产生了良好的控制。每个楼层的侧向刚度都达到了一定的标准，与相邻上部楼层的侧向刚度相比可以达到其标准的70%，而与相邻三层楼层的侧向刚度相比则可以达到其平均值的80%左右。建筑结构的各方向布置均符合规范规则，不存在薄弱层都有质量缺陷的楼层;同时各楼层之间的位移角的大小达到了建筑工程标准，而高层结构顶点的最大加速度限值也满足了标准规范，此外从整体上来看无论是楼层结构的侧向刚度还是舒适度都在合适的范围内。当刚重比大于1.4时高层建筑结构的整体稳定性可以得到有效的保障;而当刚重比大于2.7时，则不考虑重力二阶效应。对建筑结构在该性能水准下的计算结果都满足《高规》的相关要求，同时振型分解反应谱法和时程分析的结果具有相同的统计意义。在对高层建筑结构缓解地震作用时产生的效应进行计算时，按照工程要求已将结果取平均值，而对震型分解反应谱法计算结果则取的是较大值。

4.2 中震作用下性能水准3

高层建筑物在该性能水准要求下具有较高的抗地震作用能力，在设防烈度的地震作用下建筑结构会进入非弹性工作阶段。同时，地震对高层建筑结构体系的损坏程度不会进入不可修复的范围，对于重要的结构构件例如支柱，剪力墙底部加强部位等建筑结构应该始终保持不屈服的状态，这样在地震作用结束之后便可

以通过对建筑结构进行简单的修复即可以继续使用。一般情况下，中震的烈度比通常遇到的地震烈度约大1.55°，在进行计算分析时要将建筑结构的水平地震影响系数调整到0.23，相较于小震下的0.08有所升高。此外，对于建筑材料的强度也会有所提高，例如抗震承载力调整系数取1.0等。

4.3 大震作用下性能水准4

通常建筑物在该性能水准下具有较高的抵抗地震作用能力，在地震中结构不会产生扭转效应，同时建筑结构的最大侧向位移和水平位移限值均满足规范要求，并且在局部楼层梁上会出现塑性铰对建筑结构进行加固。此外，在地震作用下建筑周围的型钢混凝土柱绝大部分都不会进入塑性阶段，因此可以有效的确保底部的剪力墙始终保持着较好的承载能力。

5 改造措施概述

对于该高层建筑的改造部分柱体结构采取的是型钢混凝土柱，并在改造过程中合理应用了井字复合箍提高建筑的抗震能力。此外，本次改造工程剪力墙周围部分建筑结构的抗震性能，通过控制各墙肢的各项比例系数和结构设计提高剪力墙的承载能力，确保在地震作用下不会出现底部坍塌等现象。同时在底部的建筑边缘构件中还加设了型钢，进一步强化了该高层建筑的抗震性能。

结束语：本文主要论述了抗震性能化设计在高层建筑加固过程中的应用，同时结合了大连某高层建筑改造工程的实例，并以此为根据展开了对各项抗震性能水准以及改造措施的阐述。希望各建设单位能够提高重视，努力加强我国高层建筑的抗震水平。

参考文献：

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