時(shí)間：2023-07-19 09:28:44
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇超高層建筑抗震設(shè)計(jì)，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
【關(guān)鍵詞】超限高層建筑；建筑工程；抗震設(shè)計(jì)；對(duì)策
如今，隨著建筑行業(yè)的興起，居住建筑與人們的生活就密切的聯(lián)系著，但是近年來(lái)，隨著人們的生活水平的不斷提高，人們都在不斷的關(guān)注著住宅的面積、位置以及建筑的抗震設(shè)計(jì)等問(wèn)題，所以超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)很受人們的關(guān)注。因此，與居民生活相關(guān)的抗震設(shè)計(jì)的好壞直接的影響著居民的使用，能否綜合利用實(shí)用、美觀和人性化等因素對(duì)給超限高建筑工程抗震進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。超限高建筑由于自身高、大以及給抗震設(shè)計(jì)繁瑣等原因，其在設(shè)計(jì)方面應(yīng)該要不同于其他建筑上卡座設(shè)計(jì)，要根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，體現(xiàn)出超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)的不同風(fēng)格。
一、對(duì)超限高層建筑工程抗震設(shè)計(jì)的基本要求
（一）在進(jìn)行超限高層建筑工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要嚴(yán)格的對(duì)建筑物本身的穩(wěn)定性能、承載能力、整體延性等多個(gè)方面進(jìn)行綜合性研究和考慮。在工程的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于其結(jié)構(gòu)的構(gòu)建要嚴(yán)格的符合安全的具體要求，還要對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行防治和加強(qiáng)，采取必要的措施進(jìn)行加固，大力提高超限高層建筑本身的抗震能力。
（二）在進(jìn)行建筑物的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要采取措施盡量來(lái)設(shè)計(jì)出多層次的抗震防線。在我國(guó)超高層建筑物中，每一個(gè)建筑物如果具有良好的抗震體系，就必須有多個(gè)比較良好的延伸性分體構(gòu)成，這些構(gòu)建要結(jié)合在一起，能在起到整體的配合作用下也不會(huì)影響它們之間的相互作用。在進(jìn)行超限高層建筑物設(shè)計(jì)中，會(huì)設(shè)計(jì)更多地抗震防線，這主要是由于在一起比較強(qiáng)烈的地震之后，一定會(huì)有更多地余震出現(xiàn)，如果只有一道抗震防線，那么建筑物的安全性和穩(wěn)定性就會(huì)受到很大的沖擊，很難保障建筑物和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。所以，扎起進(jìn)行超限高層建筑物設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要盡量的多設(shè)計(jì)一些抗震防線，保證其主要的耗能構(gòu)建具有非常高的延伸性和剛?cè)嵝浴＿@樣，不僅能有效地保證超限超高層建筑物的結(jié)構(gòu)不遭到破壞或者影響，而且還能對(duì)地震能量的有效減緩有很大的幫助作用，大大的提升超限高層建筑的整體性能。在這個(gè)過(guò)程中，也不能對(duì)超限高層建筑物內(nèi)部的構(gòu)件愛你之間的有效聯(lián)系不能忽視，對(duì)于每一棟樓、一層樓來(lái)說(shuō)，在對(duì)使用的耗能構(gòu)件出現(xiàn)屈服后，要嚴(yán)格的對(duì)其進(jìn)行彈性監(jiān)測(cè)，能大大的提高其長(zhǎng)久的使用能力和抗震能力。
（三）對(duì)于超限高層建筑物中的薄弱環(huán)節(jié)要密切的進(jìn)行重視和控制，采取必要的措施來(lái)提高建筑物本身的整體抗震性，如果發(fā)生地震，超限高層建筑的主要構(gòu)件可以很大的程度上承受較大的沖擊力，這就需要大力的對(duì)超限高層建筑物的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、觀察和研究工作，要嚴(yán)格的采取有效地措施對(duì)其進(jìn)行加固，對(duì)所處于的承載力和彈性力的均衡點(diǎn)等進(jìn)行嚴(yán)格的處理和控制，保證在地震發(fā)生的情況下能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行及時(shí)的處理。
二、超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)的處理方式
在我國(guó)很多的超限高層建筑中，針對(duì)其整體的安全性和穩(wěn)定性，要根據(jù)具體的實(shí)際情況采取必要的措施進(jìn)行加固措施，防止在地震發(fā)生時(shí)出現(xiàn)不必要的隱患，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成不必要的損害，這樣能大大的保證超限高層建筑在遭受到地震沖擊時(shí)更好地發(fā)揮其穩(wěn)定性和安全性。
（一）構(gòu)件的具體加強(qiáng)措施。一是要盡量的增加建筑物底部的剪力墻厚度；二是在底部大量的增加一些鋼筋混凝土柱或者加大其的配箍特征值；三是對(duì)于連接梁之間的配筋來(lái)說(shuō)，需要采取交叉暗掌的形式進(jìn)行搭建；四是對(duì)于框架支柱的軸壓比要進(jìn)行比較嚴(yán)格的控制；五對(duì)于節(jié)點(diǎn)或者錨固的有效加強(qiáng)可以采取構(gòu)造的措施來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。
（二）梁式轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)。一是要將梁的轉(zhuǎn)換層向上加伸到兩層，二是對(duì)于剪力墻的配筋強(qiáng)度要合理的進(jìn)行提升；三是對(duì)于框支柱的壓軸比要采取有效措施進(jìn)行控制，使用鋼筋混凝土梁柱；四是在進(jìn)行配筋的使用時(shí)，在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層的使用上可以利用雙向或者雙層配筋；五是對(duì)于建筑物的整體結(jié)構(gòu)要進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)整，滿足在其設(shè)計(jì)上的剛度要求；六是要合理的對(duì)混凝土的梁結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)和配筋進(jìn)行合理的設(shè)置。
（三）對(duì)于豎向湖或者結(jié)構(gòu)進(jìn)行平面布置過(guò)程中，要嚴(yán)格避免扭轉(zhuǎn)所帶來(lái)的嚴(yán)重影響，還要大力的保證側(cè)向的剛度能在比較均勻的水平層次上發(fā)生變化。對(duì)于構(gòu)件的整體布置，要嚴(yán)格的通過(guò)充分的分析、研究和計(jì)算，反復(fù)的、多層次的進(jìn)行調(diào)整，最大的得到一個(gè)最佳的、最合理的位置，這樣可有效地保證在地震發(fā)生情況下不會(huì)出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。
三、超限高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題
（一）強(qiáng)柱弱梁。今年來(lái)，我國(guó)的地震災(zāi)害頻繁發(fā)生，所以在超限高層建筑框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)房梁的設(shè)計(jì)，讓梁端形成塑形鉸，節(jié)點(diǎn)處于彈性狀態(tài)，柱端處于非彈性狀態(tài)。柱強(qiáng)梁弱是相對(duì)于梁端截面的相對(duì)彎曲能力而言的，一般來(lái)說(shuō)柱端截面的抗彎曲能力越大其增強(qiáng)的幅度越大，是在出現(xiàn)地震的情況下，決定柱端截面屈服后塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能否不超過(guò)其塑性轉(zhuǎn)動(dòng)的能力，保證柱能在意外發(fā)生時(shí)不造成破壞。梁端縱筋超配程度的大小是由柱強(qiáng)于梁的幅度大小決定的，在梁和柱端塑性鉸的形成過(guò)程中，塑性內(nèi)力分布和其動(dòng)力特征都有一定的變化。在建筑條件允許的條件下，盡量將柱的截面尺寸擴(kuò)大，使柱和梁的線剛度比值大于1，控制柱的軸壓，增加延續(xù)性。在對(duì)截面進(jìn)行承載力運(yùn)算時(shí)，應(yīng)該將柱的設(shè)計(jì)按照梁弱柱強(qiáng)的原則進(jìn)行放大，將柱的配筋構(gòu)造進(jìn)行強(qiáng)化。梁端的縱向受拉鋼筋不得過(guò)高，避免在地震中不能形成塑性鉸，或者將塑性鉸轉(zhuǎn)移。在設(shè)計(jì)中注意節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造，把塑性鉸向梁跨內(nèi)移動(dòng)。
（二）強(qiáng)剪弱彎。在建筑框架結(jié)構(gòu)中采用強(qiáng)剪弱彎的設(shè)計(jì)，可以保證構(gòu)件的延性，在建筑中有可能出現(xiàn)脆性破壞，就要求在建筑中加大各構(gòu)件的抗彎曲能力和抗剪承載力，這能夠有效的應(yīng)對(duì)地震對(duì)建筑框架的破壞，一旦遇到地震等突況能夠保證不出現(xiàn)脆性剪切失效的狀況。對(duì)于建筑框架結(jié)構(gòu)中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)抗剪驗(yàn)算和構(gòu)造的設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)框架能夠符合相關(guān)規(guī)范的要求。
（三）構(gòu)造措施。1.在建筑框架結(jié)構(gòu)中，要注意對(duì)大跨度的柱網(wǎng)進(jìn)行框架設(shè)計(jì)，在樓梯間處的框架柱和平臺(tái)梁相連接，樓梯間的柱可能為短柱，這就應(yīng)該對(duì)柱箍筋進(jìn)行全長(zhǎng)加密的措施，有些工程設(shè)計(jì)中沒有對(duì)此設(shè)計(jì)引起重視，往往忽略了其重要性；2.對(duì)框架的外立面進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，如果外立面為帶形窗時(shí)，由于設(shè)置連續(xù)的窗過(guò)梁，這就說(shuō)明外框架柱可能為短柱，應(yīng)該對(duì)其構(gòu)造采取一定的措施；3.在結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計(jì)中，有可能會(huì)出現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度超過(guò)一定的規(guī)范限值，某些建筑不需要留縫，為了減少裂縫，應(yīng)該采用混凝土對(duì)裂縫進(jìn)行澆注。在后澆帶的設(shè)置中，應(yīng)該采用細(xì)密的雙向配筋，其構(gòu)造間距應(yīng)該小于150，對(duì)后澆帶進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)。
四、結(jié)語(yǔ)
隨著超限高層建筑的高度在逐漸的提高，難度在逐漸的增大，這樣就對(duì)其的結(jié)構(gòu)提出了更多地復(fù)雜性和更多地技術(shù)難題，抗震設(shè)計(jì)關(guān)系著超限高層建筑物本身的穩(wěn)定性和安全性，想要真正的保證超限高建筑的安全使用能力，就要進(jìn)一步加大對(duì)其抗震設(shè)計(jì)提出更多地措施，加大對(duì)其的重視力度。所以說(shuō)，在進(jìn)行超限高層建筑建設(shè)的過(guò)程中，要做好抗震設(shè)計(jì)，真正的反映出我國(guó)綜合國(guó)力的提高。相信在未來(lái)我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，超限高層建筑的發(fā)展方向一定出朝著安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方向前進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
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[3]瞿國(guó)輝.超限高層建筑工程抗震設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題[J].科技風(fēng)，2012，（17）.
關(guān)鍵詞：超高層建筑；抗震設(shè)防；專項(xiàng)審查
Abstract: at present, the domestic and worldwide tall building more and more, tall building the seismic fortification special review not only can improve the reliability of the seismic design of high-rise building, avoid seismic safety concerns, but also can promote the development of the technology of high building. This paper mainly studies the tall building the seismic fortification special examination technology, can for tall building seismic fortification special review provide certain reference.
Keywords: tall building; Seismic fortification; Special review
中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1前言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，超高層建筑越來(lái)越多[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，5年之后，中國(guó)的超高層建筑總數(shù)將超過(guò)800座，約為現(xiàn)今美國(guó)總數(shù)的4倍。目前，已建成的全球十大超高層建筑中，中國(guó)已經(jīng)占據(jù)6席。臺(tái)北101大廈以508米樓高位居世界第三，上海環(huán)球金融中心主體高度492米排名第四，南京紫峰大廈高450米位居第七，金茂大廈高420.5米排名第八，香港國(guó)際金融中心二期420米排名第九，廣州中信廣場(chǎng)大廈以391米高度排名第十。而超高層建筑不僅總高度超過(guò)現(xiàn)有規(guī)程規(guī)范，而且結(jié)構(gòu)形式也越來(lái)越多，需要進(jìn)行專門的抗震設(shè)防專項(xiàng)審查，避免抗震安全隱患。本文簡(jiǎn)要地分析了不同結(jié)構(gòu)形式的超高層建筑抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)，供相關(guān)超高層建筑參考。
2超高層建筑抗震設(shè)防的專項(xiàng)審查
由于近年來(lái)超高層建筑總高度超過(guò)規(guī)范、規(guī)程的最大適用范圍很多，抗震設(shè)防審查時(shí)，需著重于以下幾個(gè)方面：（1）對(duì)不同結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行對(duì)比,盡量采用適用高度更大的結(jié)構(gòu)類型。（2）仔細(xì)論證超高層建筑中加強(qiáng)層的數(shù)量、位置和構(gòu)造。（3）嚴(yán)格控制混凝土剪力墻的剪應(yīng)力應(yīng)。（4）要保證關(guān)鍵部位的細(xì)部構(gòu)造在大震下的安全。
3轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的專項(xiàng)審查
超高層建筑的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)一般有兩類：墻體轉(zhuǎn)換及柱或斜撐轉(zhuǎn)換。墻體及其轉(zhuǎn)換大梁形成拱，對(duì)框支柱有向外推力，軸柱的轉(zhuǎn)換梁是空腹桁架的下弦桿，次內(nèi)力較大，有時(shí)不考慮空腹桁架的空間作用。不同的轉(zhuǎn)換要有不同的設(shè)計(jì)方法，框支轉(zhuǎn)換大梁的設(shè)計(jì)和空腹桁架下弦桿的設(shè)計(jì)有明顯的不同，不可相混。有時(shí)，結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的轉(zhuǎn)換類型不同，在一個(gè)方向?yàn)榭蛑мD(zhuǎn)換，另一個(gè)方向?yàn)檩S柱轉(zhuǎn)換，此時(shí)需分別處理；在一個(gè)方向?yàn)榭蛑е硪粋€(gè)方向?yàn)槁涞貕Φ亩酥?jì)算框支柱數(shù)量時(shí)，兩個(gè)方向應(yīng)區(qū)別對(duì)待。
底部帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免底部結(jié)構(gòu)破壞，結(jié)構(gòu)的延性耗能機(jī)制宜在上部結(jié)構(gòu)中呈現(xiàn)。底部結(jié)構(gòu)包括：落地墻、框支柱、轉(zhuǎn)換構(gòu)件、轉(zhuǎn)換層以上二層的樓板、柱和墻體。轉(zhuǎn)換層以下必須布置足夠的上下連續(xù)的落地墻。當(dāng)主體結(jié)構(gòu)底部樓層側(cè)向剛度比上部樓層側(cè)向剛度減少較多時(shí)，宜通過(guò)增加落地墻剛度或減少上部墻體剛度等措施加以調(diào)整。
對(duì)高位轉(zhuǎn)換，如8度區(qū)底部5層為商業(yè)建筑，上部的抗側(cè)力墻體在五層頂轉(zhuǎn)換，需要考慮高位轉(zhuǎn)換與低位轉(zhuǎn)換的不同：低位轉(zhuǎn)換主要按相鄰層的側(cè)向剛度比控制，高位轉(zhuǎn)換不僅要控制相鄰層的剛度比，而且要對(duì)不轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換高度處的總體剛度進(jìn)行比較，使二者的總體剛度比較接近。這里，側(cè)向剛度計(jì)算時(shí)，需要注意轉(zhuǎn)換大梁的正確模擬：將大梁作為線性桿件計(jì)算時(shí)，其軸線位置應(yīng)按截面的抗彎中心確定，相鄰上下層的豎向構(gòu)件，需要考慮對(duì)應(yīng)的剛域。當(dāng)在裙房頂板處進(jìn)行高位轉(zhuǎn)換時(shí)，還需考慮轉(zhuǎn)換層以下裙房參與主樓整體工作的程度，分別處理，使側(cè)向剛度比的計(jì)算能反映結(jié)構(gòu)實(shí)際工作狀態(tài)。
4連體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的專項(xiàng)審查
連體結(jié)構(gòu)大致可有四類：（1）兩個(gè)主塔間用剛性連接的結(jié)構(gòu)體相連，連接體可以是一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)連接體可以是一層或多層；（2）兩個(gè)主塔間采用人行通廊相連，一般按支座可滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)處理；（3）平面為開口很大的槽形，不滿足剛性樓蓋假定，在開口處每隔若干樓層設(shè)置連接構(gòu)件加強(qiáng)樓蓋的整體性，減少扭轉(zhuǎn)位移比；（4）房屋立面開設(shè)大洞口，在洞口頂部設(shè)轉(zhuǎn)換構(gòu)件將洞口兩側(cè)相連。不同的連體，設(shè)計(jì)方法不同。
當(dāng)連體與兩端鉸接時(shí)，至少一端應(yīng)采用可滑動(dòng)連接，根據(jù)震害經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證大震下不墜落，應(yīng)考慮支座處兩個(gè)主塔沿連體的兩個(gè)主軸方向在大震下的彈塑性位移，然后按位移設(shè)計(jì)。當(dāng)兩個(gè)主塔高低不同，主軸方向正交或斜交時(shí)，需要考慮雙向水平地震同時(shí)作用。當(dāng)連體為多層時(shí)，不僅要考慮支座處的位移，還需考慮相關(guān)樓層的位移。
當(dāng)連體與兩端剛接時(shí)，要算出兩端支座在大震下的內(nèi)力和變形，確保連體本身和連接部位的安全。對(duì)高低的主塔、主軸方向不一致的情況，同樣要仔細(xì)的分析計(jì)算。
對(duì)開口處的連接構(gòu)件，可按中震下不屈服設(shè)計(jì)，并提高連接部位的抗震等級(jí)。
9度設(shè)防時(shí)不應(yīng)采用連體結(jié)構(gòu)。連體本身在8度時(shí)應(yīng)考慮豎向地震，此時(shí)，支座處的豎向地震可能比地面加大，可通過(guò)考慮豎向地震輸人的彈性時(shí)程分析，計(jì)算連體的豎向振動(dòng)。
對(duì)大跨度的連體，其豎向振動(dòng)問(wèn)題是否影響正常使用，也需要予以考慮。對(duì)于連體與主塔的連接，有條件時(shí)可采用隔震支座和消能阻尼器等技術(shù)。此時(shí)，應(yīng)進(jìn)行專門的計(jì)算分析和支座的構(gòu)造設(shè)計(jì)。
5特殊體型結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的專項(xiàng)審查
近來(lái)，某些建筑設(shè)計(jì)，由于使用功能和美觀要求，導(dǎo)致體型特別不規(guī)則，平面扭轉(zhuǎn)效應(yīng)很大或樓板內(nèi)被大洞口嚴(yán)重削弱，豎向剛度突變，上下構(gòu)件不連續(xù)，上部構(gòu)件超長(zhǎng)懸挑，動(dòng)力特性不同的多塔彼此相連等等。尤其是多項(xiàng)不規(guī)則性同時(shí)并存，結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型難以正確反映實(shí)際情況，需要借助各種簡(jiǎn)化手段。
這種特殊復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可根據(jù)具體情況詳細(xì)研究其地震下的受力特點(diǎn)，按基于性能設(shè)計(jì)的要求，提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，對(duì)薄弱部位從抗震承載力和延性兩方面采取措施提高抗震能力。
針對(duì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜情況，抗震設(shè)防審查時(shí)要求所有鋼柱按設(shè)防烈度不屈服設(shè)計(jì)，四片巨型衍架在結(jié)構(gòu)屋面要形成封閉圈，出屋面的單片大桁架利用屋蓋圍護(hù)結(jié)構(gòu)的斜桿加強(qiáng)，應(yīng)考慮四個(gè)L形框架筒橫截面的翹曲，并在錯(cuò)層的連接處設(shè)置鋼板剪力墻，還要求進(jìn)行模型試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整細(xì)部構(gòu)造。
6結(jié)論
本文對(duì)對(duì)超高層建筑抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)進(jìn)行了研究，有關(guān)高度超限、高位轉(zhuǎn)換、連體結(jié)構(gòu)以及特殊體型結(jié)構(gòu)的超高層建筑的一些概念設(shè)計(jì)方法及關(guān)鍵技術(shù)可供參考。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞 ：超限高層建筑 性能抗震設(shè)計(jì)
一、 我國(guó)超限高層建筑發(fā)展概況以及我國(guó)地震災(zāi)害現(xiàn)狀
高層建筑是社會(huì)生產(chǎn)的需要和人類生活需求的產(chǎn)物，是現(xiàn)代工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果。由于生產(chǎn)力水平的限制，我國(guó)高層建筑的起步遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐洲大陸國(guó)家，直到20世紀(jì)六七十年代才，高層建筑才逐漸出現(xiàn)在人們的視野當(dāng)中。改革開放以來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，我國(guó)的高層建筑也得到了迅速發(fā)展，我國(guó)內(nèi)地成為高層建筑發(fā)展的中心之一。上海及長(zhǎng)三角地區(qū)、廣州、深圳以及珠三角地區(qū)、京津地以及以重慶為代表的中西部地區(qū)都建造了大量的高層建筑。我國(guó)高層建筑的數(shù)量及建筑高度均在世界前列。
據(jù)報(bào)告顯示，截至2009年初我國(guó)共有高層建筑近10萬(wàn)幢，其中100米以上的超高層建筑1154幢，而各地為爭(zhēng)當(dāng)“第一高樓”仍然暗戰(zhàn)不休，這個(gè)數(shù)字還在不斷被刷新。
我國(guó)是世界上陸地面積第三大的國(guó)家，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，自然災(zāi)害種類多樣，反生頻繁。中國(guó)地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大、震源淺，分布廣，是一個(gè)震災(zāi)嚴(yán)重的國(guó)家。1949年以來(lái)，100多次破壞性地震襲擊了22個(gè)省（自治區(qū)、直轄市），其中涉及東部地區(qū)14個(gè)省份，造成27萬(wàn)余人喪生，占全國(guó)各類災(zāi)害死亡人數(shù)的54%，地震成災(zāi)面積達(dá)30多萬(wàn)平方公里，房屋倒塌達(dá)700萬(wàn)間。地震及其他自然災(zāi)害的嚴(yán)重性構(gòu)成中國(guó)的基本國(guó)情之一。
中國(guó)的陸地地震占全球陸地地震的三分之一，而造成地震死亡的人數(shù)達(dá)到全球的1/2以上。當(dāng)然這也有特殊原因，一是中國(guó)的人口密、人口多；中國(guó)的經(jīng)濟(jì)落后，房屋不堅(jiān)固，容易倒塌，容易壞；第三與中國(guó)的地震活動(dòng)強(qiáng)烈且頻繁有密切關(guān)系。
由此，世界各國(guó)，特別是我國(guó)對(duì)超高層建筑的抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，美國(guó)在經(jīng)歷過(guò)1989年和1994爆發(fā)的兩次大地震之后逐漸建立了基于性能抗震設(shè)計(jì)的綜合設(shè)計(jì)體系。我國(guó)也在基于性能抗震設(shè)計(jì)上進(jìn)行了大量的研究并于2000年頒布了《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)基于性能抗震設(shè)計(jì)的目標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)一的規(guī)范和指導(dǎo)，同年頒布的《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》則將基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想同高層建筑相掛鉤，要求在對(duì)高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的同時(shí)可以將該思想融入其中進(jìn)行指導(dǎo)和借鑒，由此可見基于性能抗震設(shè)計(jì)在我國(guó)的建筑界中處于一個(gè)十分重要的位置。
二、超限高層建筑基于性能抗震設(shè)計(jì)相關(guān)分析
（一）對(duì)超限的判別
10層以上的建筑被稱為高層建筑。其中包括超限高層建筑。對(duì)高層建筑是否超限的判別是通過(guò)將其有關(guān)高度同相關(guān)規(guī)范規(guī)定的限額相比較來(lái)進(jìn)行，這主要包括高寬比的超限、平面規(guī)則超限以及豎向規(guī)則超限三個(gè)方面。
（二）超限高層建筑基于性能抗震設(shè)計(jì)的思想內(nèi)容
在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境下，世界各國(guó)都將“小震不壞、中震可修、大震不倒”的思想作為其建筑抗震的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)經(jīng)過(guò)時(shí)間和實(shí)踐的證明，該思想對(duì)地震災(zāi)害在處理結(jié)構(gòu)上是目前人們能夠想到的最為合理的方法。但是，該思想最大的不足之處就在于雖然能使建筑物在大震面前屹立不倒而保證人們的安全但是在地震中很容易導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)功能的喪失，從而在另一方面對(duì)社會(huì)造成損失，而在我國(guó)的實(shí)踐基礎(chǔ)上，該思想已經(jīng)導(dǎo)致了大量了經(jīng)濟(jì)損失，其不足之處也得以顯現(xiàn)，因此，基于性能的抗震設(shè)計(jì)越來(lái)越重要。基于性能的建筑設(shè)計(jì)起初就以抗震為基礎(chǔ)而貫穿于整個(gè)建筑過(guò)程的始終，主要對(duì)結(jié)構(gòu)體系的布置、設(shè)計(jì)，施工期間對(duì)結(jié)構(gòu)體系的使用、對(duì)其質(zhì)量的把握等方面進(jìn)行規(guī)范從而達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)體系在地震作用下也能實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)功能的目的。
（三）超限高層建筑抗震性能水準(zhǔn)
按照當(dāng)前有關(guān)規(guī)定，我國(guó)的超限高層建筑的抗震性能水準(zhǔn)主要包括以下六個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)：1、在地震之后能夠保持建筑結(jié)構(gòu)的完整，不需要對(duì)其進(jìn)行修復(fù)就能再次使用；2、在地震之后能夠保持建筑結(jié)構(gòu)的完整，僅有一些輕微的裂縫，一般情況下不需要對(duì)其進(jìn)行修復(fù)就能再次使用；3、在地震之后能夠保持建筑重要結(jié)構(gòu)的完整，其他部位雖有裂縫但在對(duì)其進(jìn)行一般修復(fù)之后就能再次使用4、在地震之后建筑重要結(jié)構(gòu)有輕微破損，其他非重要結(jié)構(gòu)有中等程度的破損，建筑需要經(jīng)過(guò)一定的修復(fù)才能再次使用；5、在地震之后建筑重要結(jié)構(gòu)有中等程度的破損，其他非重要結(jié)構(gòu)有中等程度以上的破損，建筑需要經(jīng)過(guò)一定的修復(fù)和加固才能使用；6、在地震之后建筑重要結(jié)構(gòu)有明顯中等程度以上的破損，其他非重要結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破損，但未發(fā)生倒塌情況，建筑危及人們身體健康。
（四）我國(guó)超限高層建筑基于性能抗震設(shè)計(jì)的缺陷
由于歷史條件的制約，我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平還未達(dá)到一定的水準(zhǔn)，超限高層建筑基于性能抗震的設(shè)計(jì)并不能有效的解決現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)的一系列問(wèn)題；同時(shí)伴隨著社會(huì)的進(jìn)步，超限高層建筑的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，在對(duì)建筑進(jìn)行可行性結(jié)構(gòu)評(píng)估時(shí)，由于評(píng)估結(jié)果是依據(jù)相關(guān)試驗(yàn)得到，導(dǎo)致這在實(shí)踐操作中很難得到有效實(shí)施；在當(dāng)今日新月異的時(shí)代，每棟高層建筑都要求有所創(chuàng)新，這使得許多超限高層建筑的抗震性能水平難以得到準(zhǔn)確的界定，同時(shí)由于超限高層建筑的復(fù)雜性，對(duì)其抗震性能水平的評(píng)估方法Pushover 分析方法在有些情況下也不能滿足計(jì)算的需要，因此對(duì)其進(jìn)行分析的計(jì)算方法也有待提升。綜合以上所說(shuō)，基于性能的抗震設(shè)計(jì)在超限高層建筑的設(shè)計(jì)中是最為合理的，但是由于建筑的特殊性和復(fù)雜性，具體該如何操作和設(shè)計(jì)還有待研究。
（五）對(duì)我國(guó)超限高層建筑基于性能抗震設(shè)計(jì)的建議
根據(jù)前文所述，我國(guó)超限高層建筑基于性能抗震設(shè)計(jì)的不足之處主要集中于對(duì)抗震性能水平的評(píng)估上，尤其是根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，其中對(duì)中震水平?jīng)]有明確的規(guī)定，導(dǎo)致在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)往往不能達(dá)到“中震可修”的目的。因此，為了彌補(bǔ)規(guī)程中對(duì)地震作用水準(zhǔn)規(guī)定的不足，可以在中震和小震之間再增加一個(gè)中小震的指標(biāo)，將對(duì)中震的規(guī)定更加細(xì)化，并規(guī)定相應(yīng)的性能指標(biāo)，使得“中震可修”的目標(biāo)更為具體化。再將前文提到的六大結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)改成建筑物功能完好、輕微破損、較嚴(yán)重破損、嚴(yán)重破損和近乎倒塌的五個(gè)性能水準(zhǔn)，簡(jiǎn)化相應(yīng)的結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)指標(biāo)，使得建筑設(shè)計(jì)更加具有目的性和可操作性。
（六）抗震措施探討
要使用復(fù)合螺旋箍筋來(lái)提高柱子的抗剪承載力， 改善對(duì)混凝土的約束作用， 能夠達(dá)到改善短柱抗震性能的目的。采用分體柱方法。提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比， 從而改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能。
結(jié)論
對(duì)于超限高層建筑而言，基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法是一個(gè)合理化的趨勢(shì)，這種方法使得建筑在性能水準(zhǔn)上更為具體，更加具有可操作性，對(duì)高層建筑的寬高度、相關(guān)規(guī)則以及新技術(shù)、新方法的使用并沒有過(guò)多籠統(tǒng)的限制，這也使得超限高層建筑的設(shè)計(jì)者能夠根據(jù)高層建筑的具體特點(diǎn)和價(jià)值目標(biāo)來(lái)對(duì)建筑的整體性能水準(zhǔn)、目標(biāo)進(jìn)行評(píng)估與論證，大大提高了設(shè)計(jì)的靈活性，近年來(lái)我國(guó)對(duì)超限高層建筑基于性能抗震的設(shè)計(jì)在實(shí)踐上也取得了不俗的成果，大大促進(jìn)了相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，增強(qiáng)了超限高層建筑的可靠度。雖然基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法還有有很多的問(wèn)題和缺陷比如地震作用水準(zhǔn)的評(píng)估以及建筑性能水準(zhǔn)的計(jì)算等方面沒有得到解決，但是隨著未來(lái)我國(guó)社會(huì)科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，研究的不斷深入，該設(shè)計(jì)方法能夠得到很好的完善和成熟。
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超高層建筑高度要求與結(jié)構(gòu)類型和抗震烈度密不可分，超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要進(jìn)行兩種方法以上的抗震核算，并且進(jìn)行抗震設(shè)防專項(xiàng)審查。世界超高層建筑有迪拜哈利法塔，高828m；廣州塔，高600m、上海環(huán)球金融中心，高492m等。超高層建筑因其超高的高度而具有不同于普通建筑和高層建筑的特點(diǎn)。首先，對(duì)于超高層建筑，傳統(tǒng)的磚、石等材料已難以適用，其結(jié)構(gòu)類型也更具選擇多樣性，如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、全鋼結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等。其次，超高層建筑的垂直交通與消防，由于其超高的高度，較依賴于垂直交通，同時(shí)也給消防增加了困難，這就要求超高層建筑的每一層都需設(shè)置靈敏的煙霧報(bào)警器、自動(dòng)噴淋和適當(dāng)?shù)谋茈y所。最后，超高層建筑通過(guò)對(duì)風(fēng)作用效應(yīng)、重力荷載作用效應(yīng)、施工過(guò)程的影響、空間整體工作計(jì)算、結(jié)構(gòu)整體內(nèi)力與位移、抗震性能等設(shè)計(jì)計(jì)算分析，進(jìn)而提高超高層的抗震性和安全性。
2超高層建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度設(shè)計(jì)與控制
為了提高超高層建筑的抗震性，其足夠的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度必不可少。足夠的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度不僅可以保障建筑物的安全性、抗震性，還可在一定程度上有效抵抗建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的不利受力情況及極限承載力下的安全穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)超高層建筑的結(jié)構(gòu)抗震側(cè)向剛度，應(yīng)重點(diǎn)從其結(jié)構(gòu)體系和剛度需求進(jìn)行。
2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)根據(jù)建筑高度和抗震烈度確定高度級(jí)別和防火級(jí)別。超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先滿足規(guī)范要求的高寬比限值和平面凹凸尺寸比值限值，其次控制扭轉(zhuǎn)不規(guī)則發(fā)生：在考慮偶然偏心影響的規(guī)定水平地震力作用下，扭轉(zhuǎn)位移比不大于1.4；最大層間位移角不大于規(guī)范限值的0.4倍時(shí)，扭轉(zhuǎn)位移比不大于1.6；混凝土結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期比不大于0.9，混合結(jié)構(gòu)及復(fù)雜結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)周期比大于0.85。最后設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格控制偏心、樓板不連續(xù)、剛度突變、尺寸突變、承載力突變、剛度突變等現(xiàn)象。滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的同時(shí)，還應(yīng)考慮建筑師的設(shè)計(jì)意圖和功能需求，同時(shí)滿足設(shè)備專業(yè)設(shè)計(jì)要求。結(jié)構(gòu)平面的規(guī)整程度直接影響著抗震設(shè)計(jì)的強(qiáng)弱，盡量采用筒體結(jié)構(gòu)，以使得承受傾覆彎矩的結(jié)構(gòu)構(gòu)件呈現(xiàn)為軸壓狀態(tài)，且其中的豎向構(gòu)件應(yīng)最大程度的安置在建筑結(jié)構(gòu)的外側(cè)。各豎向構(gòu)件和連接構(gòu)件的受力合理、傳力明確，降低剪力滯后效應(yīng)，杜絕抗震薄弱層產(chǎn)生。
2.2結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度控制。超高層建筑的抗震性能設(shè)計(jì)主要與結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的最大層間位移角和最小剪力限制相關(guān)。對(duì)于層間位移角限值，其是衡量建筑抗震性的剛度指標(biāo)之一，地震作用應(yīng)使得建筑主體結(jié)構(gòu)具有基本的彈性，保證結(jié)構(gòu)的豎向和水平構(gòu)件的開裂不會(huì)過(guò)大。同時(shí)，因超高層建筑的底部樓層、伸臂加強(qiáng)層等特殊區(qū)域的彎曲變形難以起主導(dǎo)作用，所以應(yīng)采取剪切層間位移或有害層間位移對(duì)其變形進(jìn)行詳細(xì)的分析與判斷。對(duì)于最小地震剪力，其最重要的兩個(gè)影響因素是建筑結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量，當(dāng)超高層建筑難以達(dá)到最小地震剪力要求時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該結(jié)合具體情況適度的增加設(shè)計(jì)內(nèi)力，提高其抗震能力和穩(wěn)定性，然而，當(dāng)不能滿足最小地震剪力時(shí)，還需通過(guò)重新設(shè)計(jì)或調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的具體布置或提高剛度來(lái)提高建筑物在地震作用下的安全性，而非單純?cè)龈叩卣鹆Φ恼{(diào)整系數(shù)。
3超高層建筑的性能化抗震設(shè)計(jì)
超高層建筑的抗震性能設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)主要根據(jù)“三個(gè)水準(zhǔn)，兩個(gè)階段”，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。超高層建筑來(lái)說(shuō)，其建筑工程復(fù)雜、高度極高、面積大、成本高，一旦受到地震損害，其損失程度會(huì)更高，因此，必須充分考慮各方理論、實(shí)際情況和專家意見，兼顧經(jīng)濟(jì)、安全原則，定量化的展開超高層建筑的性能化抗震設(shè)計(jì)。同時(shí)，相關(guān)文件雖針對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)的性能化設(shè)計(jì)制定了較具體且系統(tǒng)的指導(dǎo)理念，涉及宏觀與微觀兩個(gè)層面。但是，由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件會(huì)受到損壞，且損壞與整體形變情況的分析計(jì)算都需進(jìn)行專業(yè)的彈塑性靜力或動(dòng)力時(shí)程計(jì)算，而目前我國(guó)尚未形成相關(guān)的定量化的評(píng)價(jià)體系，因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在積極參考ATC-40和FEMA273/274等規(guī)范。此外，對(duì)于彎曲變形為主導(dǎo)的建筑結(jié)構(gòu)，在大震作用后應(yīng)尤其注重構(gòu)件承載力的復(fù)核。
4超高層建筑多道設(shè)防抗震設(shè)計(jì)
除了上述注意事項(xiàng)外，針對(duì)超高層建筑進(jìn)行抗震性設(shè)計(jì)時(shí)，還因注重設(shè)計(jì)多道的抗震防線。多道抗震防線是指一個(gè)由一些相對(duì)獨(dú)立的自成抗側(cè)力體系的部分共同組成的抗震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，各部分相互協(xié)同、相互配合，一同工作。當(dāng)遭遇地震時(shí)，若第一道防線的抗側(cè)移構(gòu)件受到損害，其后的第二道和第三道防線的抗側(cè)力構(gòu)件即會(huì)進(jìn)行內(nèi)力的重新調(diào)整和分布，以抵御余震，保護(hù)建筑物。目前，我國(guó)超高層建筑主要依靠?jī)?nèi)筒和外框的協(xié)同工作來(lái)達(dá)到提供抗側(cè)剛度的目的，包含兩種受力狀態(tài)：首先，建筑的內(nèi)外結(jié)構(gòu)通過(guò)樓板和伸臂析架來(lái)協(xié)調(diào)作用，進(jìn)而使得外部結(jié)構(gòu)承受了較多的傾覆彎矩和較少的剪力，而內(nèi)筒則承受了較大的剪力和一些傾覆彎矩，廣州東塔就是此受力方式的典型；其次，以交叉網(wǎng)格筒或巨型支撐框架為代表的建筑外部結(jié)構(gòu)，其十分強(qiáng)大，依靠樓板的面內(nèi)剛度，外部結(jié)構(gòu)即可同時(shí)承受較大的傾覆彎矩和剪力，如廣州西塔。
5結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞：超限高層建筑、抗震設(shè)計(jì)、超限審查
中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高層建筑除了滿足建筑使用功能的要求，對(duì)建筑個(gè)性化的體現(xiàn)越來(lái)越重視，使高層建筑的平面、立面均極其特殊，各種新的復(fù)雜體形結(jié)構(gòu)（如連體結(jié)構(gòu)、主裙樓整體連接結(jié)構(gòu)、大底盤多塔樓結(jié)構(gòu)、立面多次收進(jìn)退層結(jié)構(gòu)及大懸挑結(jié)構(gòu)等）、復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系（如各種類型的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、多重組合結(jié)構(gòu)和巨型結(jié)構(gòu)等）出現(xiàn)。
1超限高層的設(shè)計(jì)方法
復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析，采用多個(gè)相應(yīng)恰當(dāng)?shù)摹⒑线m的力學(xué)模型進(jìn)行抗震驗(yàn)算分析，不是用所謂截然不同的、不合理的模型進(jìn)行比較分析。“抗規(guī)”要求的不同力學(xué)模型，還應(yīng)屬于不同的計(jì)算分析程序。分析結(jié)果具體體現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震作用下，抵抗地震作用的承載力具有客觀存在性，在相應(yīng)設(shè)計(jì)階段主要振動(dòng)周期、振型和地震作用最大受剪承載力（底部總剪力 V0）應(yīng)出入不大。整體結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行彈性時(shí)程分析補(bǔ)充計(jì)算 （應(yīng)注意地震波采集須符合規(guī)范要求）；宜按彈塑性靜力或彈塑性動(dòng)力分析方法補(bǔ)充計(jì)算；受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，宜按應(yīng)力分析結(jié)果校核配筋設(shè)計(jì)。
超限高層根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)，選擇性能目標(biāo)控制，選定性能設(shè)計(jì)指標(biāo)。第一性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足彈性設(shè)計(jì)要求（多遇地震），結(jié)構(gòu)的層間位移、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力及結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定等均應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定；按設(shè)防烈度（中震）的結(jié)構(gòu)，構(gòu)件承載力在不計(jì)入風(fēng)荷載作用、不考慮與抗震等級(jí)要求相關(guān)的內(nèi)力增大系數(shù)時(shí)需要滿足彈性設(shè)計(jì)和抗震承載力要求。第二性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，在中震或預(yù)估罕遇地震作用下，與第一性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)的差別是，框架梁、連梁等耗能構(gòu)件正截面承載力只需要滿足“屈服承載力”設(shè)計(jì)，即采用構(gòu)件材料標(biāo)準(zhǔn)值和重力、 地震作用組合標(biāo)準(zhǔn)值工況下的驗(yàn)算。第三性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，在中震或預(yù)估罕遇地震作用下，允許部分框架梁、連梁等耗能構(gòu)件正截面承載力進(jìn)入屈服階段，受剪承載力宜按“屈服承載力”設(shè)計(jì)，豎向構(gòu)件及關(guān)鍵構(gòu)件正截面承載力應(yīng)滿足“屈服承載力”設(shè)計(jì)的要求；整體結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段，應(yīng)進(jìn)行彈塑性分析。第四性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈塑性計(jì)算分析，在中震或預(yù)估罕遇地震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件抗震承載力應(yīng)滿足“屈服承載力”設(shè)計(jì)的要求；允許部分豎向構(gòu)件及大部分框架梁、連梁等耗能構(gòu)件進(jìn)入屈服階段，但構(gòu)件受剪截面應(yīng)滿足界面限制條件要求；結(jié)構(gòu)的抗震性能必須通過(guò)結(jié)構(gòu)彈塑性計(jì)算分析，在預(yù)估的罕遇地震作用下找出彈塑性層間位移角、屈服構(gòu)件的次序和塑性鉸分布、塑性鉸部位的材料受損程度。第五性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈塑性計(jì)算分析，在預(yù)估罕遇地震作用下，關(guān)鍵構(gòu)件抗震承載力宜滿足“屈服承載力”設(shè)計(jì)的要求；應(yīng)注意同一樓層的豎向構(gòu)件不宜全部進(jìn)入屈服并控制整體結(jié)構(gòu)承載力下降的幅度不超過(guò)10%。
隔震與消能減震設(shè)計(jì)，是一種有效地減輕地震災(zāi)害的技術(shù)，在提高結(jié)構(gòu)抗震性能上具有優(yōu)勢(shì)（即抗震設(shè)防目標(biāo)能力有所提高）。隔震技術(shù)一般可使延長(zhǎng)整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的自振周期達(dá)到使水平地震加速度反應(yīng)降低60%左右（相當(dāng)于常規(guī)抗震設(shè)計(jì)設(shè)防烈度降低1.0度~1.5度），從而達(dá)到大大降低地震作用，并能獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。隔震設(shè)計(jì)計(jì)算分析方法一般為時(shí)程分析法， 強(qiáng)調(diào)隔震層設(shè)計(jì)與構(gòu)造措施的重要性。消能減震通過(guò)消能器（分為速度型和位移型阻尼器）設(shè)置控制預(yù)期的結(jié)構(gòu)變形、 增加結(jié)構(gòu)阻尼達(dá)到減少地震反應(yīng)，較好地發(fā)揮出經(jīng)濟(jì)效益。 設(shè)計(jì)計(jì)算分析方法一般為非線性時(shí)程分析法，與常規(guī)抗震設(shè)計(jì)設(shè)防烈度約降低 1.0 度設(shè)計(jì)。因此在部分樓層增設(shè)粘滯阻尼消能支撐（設(shè)計(jì)往往布置在計(jì)算分析層間位移角較大的部位，并注意兩個(gè)主軸方向的均勻布置），通過(guò)提高結(jié)構(gòu)的附加阻尼比來(lái)降低結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)。整體結(jié)構(gòu)的非線性時(shí)程分析結(jié)果表明，在框架－抗震墻結(jié)構(gòu)中增設(shè)消能支撐，可以較為經(jīng)濟(jì)地控制結(jié)構(gòu)的樓層位移，提高結(jié)構(gòu)的抗震安全儲(chǔ)備。
建筑抗震性能化設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)防目標(biāo)立足于結(jié)構(gòu)承載力與變形能力的綜合考慮，具有針對(duì)性和靈活性（或?qū)φ麄€(gè)結(jié)構(gòu)、或?qū)δ承┚唧w部位或關(guān)鍵構(gòu)件）設(shè)計(jì)分析方法達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)，分為構(gòu)件或結(jié)構(gòu)彈性分析、彈塑性分析，基于提高建筑抗震安全性（承載力、變形、構(gòu)件延性）或滿足使用功能的專門要求。
“小震不壞，中震可修，大震不倒”三水準(zhǔn)目標(biāo)，即第一水準(zhǔn)按眾值烈度或多遇地震影響時(shí)，結(jié)構(gòu)抗震分析采用彈性反應(yīng)譜進(jìn)行彈性分析設(shè)計(jì)，主要是承載力驗(yàn)算，又稱第一階段線彈性設(shè)計(jì)；第二水準(zhǔn)按基本烈度或設(shè)防地震影響時(shí)，考慮非線性彈塑性變形及承載力略有提高，屬于第二階段彈塑性變形驗(yàn)算；第三水準(zhǔn)按最大預(yù)估烈度或罕遇地震影響時(shí)，主要通過(guò)概念設(shè)計(jì)和抗震措施滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，即第一階段和第二階段分析（通過(guò)靜力非線性分析、又稱靜力推覆分析和動(dòng)力非線性分析、又稱彈塑性時(shí)程分析）過(guò)程，并采取相應(yīng)的抗震措施。
2超限高層的抗震設(shè)計(jì)審查
根據(jù)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》（建設(shè)部111 號(hào)令）、《超限高層建筑抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》（建質(zhì)[2010]109 號(hào)通知），建設(shè)工程施工圖設(shè)計(jì)審點(diǎn)應(yīng)放在抗震概念設(shè)計(jì)上，是否符合現(xiàn)行工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，施工圖設(shè)計(jì)文件編制深度是否滿足要求，認(rèn)真分析結(jié)構(gòu)計(jì)算模型及計(jì)算分析與實(shí)際情況的相符性、合理性，結(jié)構(gòu)超限判斷、抗震設(shè)防目標(biāo)及抗震設(shè)防措施的準(zhǔn)確性，力求審查過(guò)程以提高施工圖設(shè)計(jì)質(zhì)量為目的，不拘泥于傳統(tǒng)的形式，應(yīng)有前瞻性，跟進(jìn)專業(yè)技術(shù)的新發(fā)展和趨勢(shì)，專研技術(shù)疑難問(wèn)題，認(rèn)識(shí)新的結(jié)構(gòu)體系、運(yùn)用新的結(jié)構(gòu)分析手段，設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)得到發(fā)展，推動(dòng)了建筑行業(yè)科技進(jìn)步的現(xiàn)實(shí)， 注重設(shè)計(jì)的合理性、經(jīng)濟(jì)性，促進(jìn)建筑工程設(shè)計(jì)對(duì)公眾安全、公共利益質(zhì)量監(jiān)督作用。通過(guò)工程超限高層審查專家組的審查意見，設(shè)計(jì)能夠掌握和切中要點(diǎn)，反應(yīng)全面和關(guān)鍵部位（如薄弱層、軟弱層）采取結(jié)構(gòu)抗震加強(qiáng)綜合措施，提高結(jié)構(gòu)能力水準(zhǔn)。
工程設(shè)計(jì)送審審查資料一般從幾個(gè)步驟入手，即工程概況、工程設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果及分析、結(jié)構(gòu)不規(guī)則類型及超限的描述和判別、結(jié)構(gòu)超限應(yīng)考慮的問(wèn)題及解決辦法應(yīng)對(duì)的加強(qiáng)措施，即內(nèi)容應(yīng)翔實(shí)，針對(duì)性強(qiáng)。《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》詳細(xì)規(guī)定了相關(guān)內(nèi)容。
目前，視工程抗震專項(xiàng)審查項(xiàng)目的超限程度具體情況，超限工程專家組技術(shù)審查意見包括了省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳抗震辦委托全國(guó)或省抗震專家提出的意見，不僅肯定了超限高層設(shè)計(jì)判別，同時(shí)進(jìn)一步調(diào)整和補(bǔ)充了計(jì)算分析和采取抗震加強(qiáng)措施的要求的必要性，也是對(duì)工程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性意見、第二階段施工圖審查的審查依據(jù)參考之一。
3結(jié)語(yǔ)
總之，建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的不斷發(fā)展，指導(dǎo)工程抗震設(shè)計(jì)重要性日趨顯示出來(lái)。我們還可從文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[2]、文獻(xiàn)[3]中關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防審查工程看出 ，超限及不規(guī)則建筑工程結(jié)構(gòu)的研究分析思路、設(shè)計(jì)與計(jì)算方法，對(duì)建筑超限判斷、超限部分所采取更為嚴(yán)格的措施等，提高工程結(jié)構(gòu)的防震救災(zāi)綜合能力；文獻(xiàn)[1]還強(qiáng)調(diào)了在內(nèi)在的設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新、推進(jìn)、完善和補(bǔ)充現(xiàn)行規(guī)范方面提出操作性較好的說(shuō)明。這一切，恰好說(shuō)明了建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)作為基本設(shè)計(jì)和審查思路的必要性。
參考文獻(xiàn):
[1] 超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.
[2] GB 50011-2010建筑設(shè)計(jì)抗震規(guī)范[S].，2011.
關(guān)鍵詞：基本原則；控制技術(shù)；抗震設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，超高層建筑越來(lái)越多，并且向著普遍化、更超高化、功能綜合化、管理智能化、環(huán)境生態(tài)化的方向發(fā)展，高層建筑的設(shè)計(jì)問(wèn)題變得日益突出。設(shè)計(jì)人員不僅要掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法及各種先進(jìn)軟件，還要掌握高層建筑的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)特點(diǎn)、體系選擇、抗震設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，如此才能使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。
1 超高層建筑結(jié)構(gòu)體系類型及減震、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則
1.1超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系類型
超限高層建筑的類型主要有大底盤、大裙房、多塔樓建筑帶有外挑、懸挑層的建筑。超限高層建筑經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)體系有鋼筋混凝土框架―核心筒結(jié)構(gòu), 它的整體性、抗側(cè)剛度好；混凝土鋼框架結(jié)構(gòu), 具有自重輕、斷面小、承載力大的優(yōu)勢(shì)； 隨著技術(shù)的發(fā)展, 在高層住宅中也出現(xiàn)了新的結(jié)構(gòu)體系, 如現(xiàn)澆框架―短肢剪力墻、現(xiàn)澆框支― 短肢剪力墻。
1.2 超高層建筑減震、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則
1.2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能。
（1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱(墻)”的原則。
（2）對(duì)可能造成結(jié)構(gòu)的相對(duì)薄弱部位，應(yīng)采取措施提高抗震能力。
（3）承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。
1.2.2 盡可能設(shè)置多道抗震防線
（1）一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架- 剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個(gè)分體組成。
（2）強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會(huì)因損傷積累導(dǎo)致倒塌。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度，有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū)，主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，避免大震時(shí)倒塌。
（3）適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后，其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段，使“有效屈服”保持較長(zhǎng)階段，保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。
（4）在抗震設(shè)計(jì)中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超強(qiáng)，可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對(duì)薄弱，因此在設(shè)計(jì)中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小，改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法，都需要慎重考慮。
1.2.3 對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力
（1）構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備，構(gòu)件的實(shí)際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。
（2）要使樓層(部位)的實(shí)際承載能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力的比值在總體上保持一個(gè)相對(duì)均勻的變化，一旦樓層(部位)的比值有突變時(shí)，會(huì)由于塑性內(nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。
（3）要防止在局部上加強(qiáng)而忽視了整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。
（4）在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層(部位)，使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。
2 超高層建筑結(jié)構(gòu)的減震控制技術(shù)
目前, 我國(guó)和世界各國(guó)普遍采用的抗震體系和方法是傳統(tǒng)的抗震體系和方法, 即對(duì)基礎(chǔ)固結(jié)于地面的建筑結(jié)構(gòu)物適當(dāng)調(diào)整其結(jié)構(gòu)的剛度, 允許結(jié)構(gòu)構(gòu)件( 如梁、柱、墻、節(jié)點(diǎn)等) 在地震時(shí)進(jìn)入非彈性狀態(tài), 并具有較大的延性, 使結(jié)構(gòu)物"裂而不倒"。這種抗震設(shè)計(jì)原則, 在很多情況下是有效的, 但也還存一些問(wèn)題和局限性。
因此在實(shí)施抗震設(shè)防時(shí),必須尋找一種既安全(在突發(fā)的超烈度地震中不破壞、不倒塌) ,又適用(適用于不同烈度、不同建筑結(jié)構(gòu)類型,既保護(hù)建筑結(jié)構(gòu), 又保護(hù)建筑物內(nèi)部的儀器設(shè)備) ,又經(jīng)濟(jì)(不增加建筑造價(jià))的新的抗震新體系, 這就是建筑結(jié)構(gòu)減震控制新體系。這樣, 隔震體系、消能減震體系、結(jié)構(gòu)被動(dòng)及主動(dòng)控制體系就應(yīng)運(yùn)而生了。而由于隔震、消能和各種減震控制體系具有傳統(tǒng)抗震體系所難以比擬的優(yōu)越性, 即明顯有效減震( 能使結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)衰減至40%~10% 或更低)、安全、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)及適應(yīng)性廣等,它將作為一種嶄新的抗震體系和理論, 必將引起專家們的關(guān)注。
隔震和減震體系類型主要有:隔震、摩擦耗能體系、被動(dòng)控制體系、主動(dòng)控制體系和混合控制體系。
3 超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)
3.1建筑體型和結(jié)構(gòu)體系
超高層建筑平面和立面的選定, 和結(jié)構(gòu)的可行性、經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。由于高層建筑是以水平荷載為主要控制荷載, 所以在抗震設(shè)計(jì)中為達(dá)到“ 小震不壞, 大震不倒” 的設(shè)計(jì)原則, 應(yīng)力求平面布置簡(jiǎn)單、規(guī)則和對(duì)稱, 避免有應(yīng)力集中的凹角、收縮和樓、電梯間的偏置, 盡量減少扭轉(zhuǎn)的影響。在風(fēng)力作用下則要求建筑物外形選擇合理, 提高結(jié)構(gòu)的剛度。圓形、橢圓形、正多邊形, 都可以大大減少風(fēng)荷載影響。采用剛度較大的建筑, 可以減少風(fēng)振影響和避免建筑物較大的位移。同時(shí)為了使結(jié)構(gòu)具有良好的受力特性, 并滿足建筑上的使用要求, 還必須選擇一個(gè)合適的結(jié)構(gòu)體系。
3.2適宜的剛度
在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 恰如其分地確定建筑物的剛度是十分重要的。建筑物的剛度既不宜過(guò)大,結(jié)構(gòu)剛度越大, 自振周期就越短, 建筑物的截面及自重也越大, 地震時(shí)受到的地震力也越大。
但也不宜將建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)柔。過(guò)柔的建筑, 在風(fēng)力或地震力的作用下, 會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的位移及變形, 因此影響建筑物的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和使用性。此外, 通過(guò)調(diào)整剛度可避免地震時(shí)建筑物的震動(dòng)與場(chǎng)地土的震動(dòng)特性相同而引起共振, 造成建筑物嚴(yán)重破壞或倒塌。
3.3結(jié)構(gòu)計(jì)算
3.3.1確定總的結(jié)構(gòu)計(jì)算層及劃分計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)層
在項(xiàng)目中由于地下室為車庫(kù)（含6級(jí)人防）,主樓的中心為筒體之外均為大統(tǒng)間, 所以把地下室作為一層計(jì)算。
3.3.2周期折減系數(shù)
在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中, 結(jié)構(gòu)的自振周期一般采用計(jì)算的方法確定, 由于在計(jì)算中只考慮了主要承重結(jié)構(gòu)（梁、柱和剪力墻）的剛度, 而剛度很大的砌體填充墻的剛度在計(jì)算中未反映, 僅考慮其荷載作用。因此計(jì)算所得的周期較實(shí)際周期長(zhǎng)。如果按此計(jì)算地震力偏小, 偏于不安全。所以必須對(duì)計(jì)算周期進(jìn)行調(diào)整折減。
3.3.3連梁剛度折減系數(shù)
剪力墻中的連梁跨度小, 截面高度大, 因此連梁的剛度也大。在地震力作用下其彎矩、剪力很大, 難以按彈性分析結(jié)果去設(shè)計(jì)。現(xiàn)考慮到地震時(shí)允許連梁局部開裂, 可采用連梁剛度折減系數(shù)βy 。最低可取到0.55。
3.3.4連梁高度的取法
連梁的高度一般情況下為洞口頂至上層樓面,或下層洞口至上層洞口底。但有時(shí)當(dāng)上下兩層層高不同并且洞口離地、樓面距離不統(tǒng)一時(shí), 往往會(huì)出現(xiàn)連梁高度大于層高高度的現(xiàn)先。
3.3.5梁扭矩的折減系數(shù)
由于在結(jié)構(gòu)受力計(jì)算中, 沒能考慮樓板的作用。梁的計(jì)算扭矩遠(yuǎn)大于實(shí)際所承擔(dān)的扭矩, 特別是對(duì)于現(xiàn)澆樓板結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)對(duì)梁扭矩折減，折減取值范圍0.4-1.0。
3.3.6計(jì)算時(shí)構(gòu)件剛度及配筋超限的調(diào)整
為了使結(jié)構(gòu)受力合理可行, 需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。使其具有合適的剛度和內(nèi)力。當(dāng)剛度過(guò)大時(shí), 可采用減小構(gòu)件截面尺寸的方法或開洞的方法加以解決。結(jié)構(gòu)計(jì)算的孔洞開設(shè)位置, 可結(jié)合剪力墻的受力特性來(lái)進(jìn)行。一般單肢剪力墻長(zhǎng)度不宜大于8m。
3.4墻肢端部配筋的調(diào)整
在地震力作用下, 墻肢端部鋼筋是主要受力鋼筋, 由偏壓、偏拉計(jì)算決定。當(dāng)計(jì)算值較小, 按構(gòu)造配置。當(dāng)若干個(gè)墻肢交匯于一點(diǎn)時(shí), 局部配筋則會(huì)太多,而使設(shè)計(jì)困難, 為此必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及社會(huì)需求的多樣性，建筑的高度越來(lái)越高，體型變得更加復(fù)雜，并且建筑設(shè)計(jì)追求多功能、多變的使用空間及豐富的立面設(shè)計(jì)效果。因此，就常采用復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系，從而使超高層建筑抗震工作成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 李洪愷.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)之我見[J].科技與企業(yè)，2012，(13).
【關(guān)鍵詞】超限高層基于性能抗震設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TU208.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
一、概述
什么是超限高層？超限高層是指超過(guò)規(guī)范要求限制的高層建筑。超限高層建筑在項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行審查，按照我國(guó)建設(shè)部的要求，全國(guó)超限高層審查委員會(huì)組織專家從技術(shù)角度進(jìn)行多方論證，力求在抗震、消防等方面保證建筑物的質(zhì)量安全。一般對(duì)于超限高層的理解是：混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑，超過(guò)120米為超限高層；混合剪力墻結(jié)構(gòu)為100米以上；有錯(cuò)層的為80米以上；網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的為55米以上；而網(wǎng)架無(wú)蓋結(jié)構(gòu)為28米以上。無(wú)論建筑有多高，超限高層的存在都對(duì)工程技術(shù)質(zhì)量提出了更高的挑戰(zhàn)。建設(shè)部第111號(hào)令（《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》）明確指出，屬于超限高層建筑的工程，在結(jié)構(gòu)擴(kuò)初結(jié)束后，需進(jìn)行抗震設(shè)防專項(xiàng)審查。
新時(shí)期，經(jīng)過(guò)多方努力，我們對(duì)于高層建筑的抗震性研究越來(lái)越深入。尤其是現(xiàn)在非常流行也很實(shí)用的基于性能的抗震研究，取得很大的成就。基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論是20世紀(jì)90年代初由美國(guó)學(xué)者提出，按此理論設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在未來(lái)的地震災(zāi)害下能夠維持所要求的性能水平。基于性能的抗震設(shè)計(jì)代表了未來(lái)高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，是一種更先進(jìn)、科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)理念。這一研究理論已引起了各國(guó)廣泛的重視。美國(guó)聯(lián)邦緊急管理廳資助的國(guó)家地震減災(zāi)項(xiàng)目NEHRP提出了在用結(jié)構(gòu)基于位移的抗震評(píng)估及加固方法，于1997年出版了《房屋抗震加固指南》(FEMA273/274)；
日本也在1995年開始進(jìn)行了為期3年的“建筑結(jié)構(gòu)的新設(shè)計(jì)框架開發(fā)”研究項(xiàng)目，并在研究報(bào)告《基于性能的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》中總結(jié)了研究成果。日本又在2000年6月實(shí)行了新的基于性能的建筑基準(zhǔn)法(Building Standard Law)。歐洲混凝土協(xié)會(huì)(CEB) 于2003年出版了《鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)基于位移的抗震設(shè)計(jì)》報(bào)告。目前我國(guó)正在修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》也打算把基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法納入進(jìn)去。
我國(guó)目前已批準(zhǔn)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》在近幾年科學(xué)研究及工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，已吸收了性能目標(biāo)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，由于該項(xiàng)技術(shù)尚處于起步階段，在地震作用的不確定性、結(jié)構(gòu)分析模型和參數(shù)的選用方面存在不少經(jīng)驗(yàn)因素、模型試驗(yàn)和震害資料較少等問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究，相信隨著超限高層建筑在工程中的不斷應(yīng)用，這一研究方法將會(huì)逐漸完善成熟。
二、 超限高層建筑基于性能的抗震設(shè)計(jì)的內(nèi)容、特點(diǎn)和方法的研究
1．基于性能的抗震設(shè)計(jì)包含的主要內(nèi)容
（1）對(duì)于地震風(fēng)險(xiǎn)水平的確定；
（2）對(duì)結(jié)構(gòu)性能水平和目標(biāo)性能的選擇；
（3）超限高層建筑場(chǎng)地的確定；
（4）概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、最終設(shè)計(jì)中的可行性檢查、設(shè)計(jì)方案確定及設(shè)計(jì)審核、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等；
（5）高層建筑結(jié)構(gòu)施工中的質(zhì)量保證和使用過(guò)程中的檢測(cè)維護(hù)。
2.基于性能的抗震設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
現(xiàn)行的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范主要是以保障生命安全為基本目標(biāo)的，按照這一理念設(shè)計(jì)和建造的建筑物，在地震中雖然可以避免倒塌，但其破壞程度仍舊會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。這些破壞程度和損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了設(shè)計(jì)者、建造者以及業(yè)主的最初估計(jì)。
根據(jù)結(jié)構(gòu)抗震的安全目標(biāo)和結(jié)構(gòu)抗震的功能要求，我們提出了基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想和方法。基于性能的抗震設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：（1）著眼于單體抗震設(shè)防的同時(shí)考慮單體工程和說(shuō)相關(guān)系統(tǒng)的的抗震；（2）在不同風(fēng)險(xiǎn)水平的地震作用下滿足不同的性能目標(biāo)，即將統(tǒng)一的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)改變?yōu)闈M足不同性能要求的更為合理的設(shè)防目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)；（3）設(shè)計(jì)人員可根據(jù)業(yè)主的要求，通過(guò)費(fèi)用——效益的工程決策分析確定最優(yōu)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)方案，以滿足不同業(yè)主、不同建筑物的不同抗震要求；（4）抗震設(shè)計(jì)中更強(qiáng)調(diào)實(shí)施性能目標(biāo)的深入分析和論證，有利于建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，經(jīng)過(guò)論證(包括試驗(yàn))可以采用現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中還未規(guī)定的新的結(jié)構(gòu)體系、新技術(shù)、新材料；（5）有利于針對(duì)不同設(shè)防烈度、場(chǎng)地條件及建筑的重要性采用不同的性能目標(biāo)和抗震措施。
這里有必要對(duì)我國(guó)的抗震知識(shí)做一介紹。
中國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001——三水準(zhǔn)設(shè)防
中國(guó)地震風(fēng)險(xiǎn)水平
地震作用
水平 50年超越概率 重現(xiàn)期（年）
小震 63.2% 50
中震 10% 475
大震 2~3% 2495~1642
我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001
小震不壞基本完好[θ] =1/550
中震可修中等破壞
大震不倒嚴(yán)重破壞[θ] =1/50
所謂小震不壞，就是高層建筑物遇到較低等級(jí)的地震時(shí)，高層建筑物處于彈性變形階段，建筑物一般不受損壞或受損很輕，不需修理可以繼續(xù)使用。中震可修是指相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的基本烈度地震時(shí)，高層建筑物結(jié)構(gòu)屈服進(jìn)入非彈性變形階段，建筑物可能出現(xiàn)一定程度的破壞。但這種破壞經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用。這一層次要求建筑物的結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)?shù)难有阅芰Σ话l(fā)生不可修復(fù)的脆性破壞。大震不倒，是地震即高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震時(shí)，結(jié)構(gòu)雖然破壞較重，但結(jié)構(gòu)的非彈性變形離結(jié)構(gòu)的倒塌尚有一段距離，不至于建筑物倒塌從而保障了人員的安全。這一層次要求建筑具有足夠的變形能力，其彈塑性變形不超過(guò)規(guī)定的彈塑性變形限值。
3.基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法
把基于性能的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)中，主要有兩種方法。第一種是：基于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。這種方法基于的設(shè)防目標(biāo)主要是：小震不壞、中震可修、大震不倒；小震有明確的性能指標(biāo)，大震有位移指標(biāo)，其余是宏觀的性能要求；按使用功能重要性分甲、乙、丙、丁四類，其防倒塌的宏觀控制有所區(qū)別。在方法上是：按指令性、處方形式的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)；通過(guò)結(jié)構(gòu)布置的概念設(shè)計(jì)、小震彈性設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)性的內(nèi)力調(diào)整、放大和結(jié)構(gòu)以及部分結(jié)構(gòu)大震變形驗(yàn)算，即認(rèn)為可實(shí)現(xiàn)預(yù)期的宏觀的設(shè)防目標(biāo)。第二種是直接基于位移進(jìn)行設(shè)計(jì)。此方法基于的設(shè)防目標(biāo)是：按使用功能類別及遭遇地震影響的程度、提出對(duì)個(gè)預(yù)期的性能目標(biāo)，包括結(jié)構(gòu)的、非結(jié)構(gòu)的、設(shè)施的各種具體性能自白哦；由業(yè)主選擇具體工程的預(yù)期目標(biāo)。這種設(shè)計(jì)方法采用結(jié)構(gòu)位移作為結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法想比較，它從根本上改變了設(shè)計(jì)過(guò)程，直接以目標(biāo)位移作為設(shè)計(jì)變量，通過(guò)設(shè)計(jì)位移普得出在此位移時(shí)的結(jié)構(gòu)有效周期，從而得出結(jié)構(gòu)的有效剛度，求出結(jié)構(gòu)此時(shí)的基底剪力，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，具體配筋設(shè)計(jì)。
第一種方法基于傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)，目前廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員已經(jīng)熟悉。對(duì)適用高度和規(guī)則性等有明確的限制，有局限性，有時(shí)不能適應(yīng)新技術(shù)，新資料，新結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展。
第二種方法即基于性能抗震設(shè)計(jì)，目前較少采用，設(shè)計(jì)人員不易掌握，所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)較大。為實(shí)現(xiàn)高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了可行的方法，有利于技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新。技術(shù)上還有些問(wèn)題有待研究改進(jìn)
基于性能的抗震設(shè)計(jì)與現(xiàn)有常規(guī)方法相比，其優(yōu)點(diǎn)是使三水準(zhǔn)設(shè)防要求有具體量化的性能目標(biāo)、水準(zhǔn)，設(shè)計(jì)中更強(qiáng)調(diào)實(shí)施性能水準(zhǔn)的判別準(zhǔn)則、性能目標(biāo)的選用和深入仔細(xì)的分析、論證。超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)將是今后較長(zhǎng)時(shí)期高層結(jié)構(gòu)抗震的研究和發(fā)展方向。雖然基于性能的抗震設(shè)計(jì)仍存在一些有待研究和解決的問(wèn)題，尤其是地震作用大小的不確定性以及計(jì)算模型和參數(shù)的準(zhǔn)確性等問(wèn)題，但可以肯定的是，隨著技術(shù)的進(jìn)步和研究的深入，高層建筑的抗震性會(huì)越來(lái)越好，超限高層建筑也越來(lái)越安全。
【參考文獻(xiàn)】
1.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011-2001）.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社
2.馬宏旺，呂西林.建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計(jì)的幾個(gè)問(wèn)題.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào).2002.30(12)
關(guān)鍵詞：超限高層；空間結(jié)構(gòu)振型分解法；抗震性能目標(biāo)；彈塑性分析；構(gòu)造措施
1.工程概況
某住宅綜合樓，地上32層，地下2層，標(biāo)準(zhǔn)層平面布置為L(zhǎng)形（見圖1），總建筑面積為20680.800O。地上1層為商鋪，2層為社區(qū)健身中心，3～32層為住宅；結(jié)構(gòu)主體高度為99.600米，高寬比為4.5。主樓地下1層為管道夾層，地下2層戰(zhàn)時(shí)為甲類核6級(jí)防空地下室，平時(shí)為戊類庫(kù)房；裙樓為地下1層車庫(kù)，板頂有2.100m的覆土。結(jié)構(gòu)嵌固端的位置為主樓地下1層樓面（±0.000m）處；主樓地下2層樓面（-2.100m，裙樓頂板）與裙樓樓板連為一體（見圖2）。結(jié)構(gòu)主體采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等級(jí)及設(shè)計(jì)參數(shù)（詳見表1）
3.結(jié)構(gòu)主體設(shè)計(jì)
3.1結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性分析
根據(jù)建設(shè)單位對(duì)建筑造型、功能的要求及規(guī)劃場(chǎng)地的現(xiàn)狀，結(jié)構(gòu)平面呈L型，屬于《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3--2010）第3.4.3條中圖3.4.3（c）類情況。
3.1.1根據(jù)《高規(guī)》表3.4.3的規(guī)定，可知：本建筑物平面中
（1）L/B=33.6m/13.4m=2.5
（2）l/Bmax=10.8m/24.2m=0.45>0.30，2≥[（L-b）/b=20.4m/13.2m=1.5]>1，（L-b）/L=20.4m/33.6m=0.61≥0.3，不滿足要求；
（3）l/b=10.8m/13.2m=0.8
3.1.2根據(jù)《高規(guī)》第3.4.6條中“有效樓板寬度不宜小于該層樓面寬度的50%”的規(guī)定及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011--2010）表3.4.3-1中第三種類型的定義和參考指標(biāo)，本建筑平面中1-4～1-10/1G～1F部位，樓面總寬度為13.4m，總的開洞尺寸為4.45m+3.40m=7.85m，有效樓板寬度為13.4m-7.85m=5.55m，而5.55m /13.4m=41%
有上述兩條可知，建筑平面布置有不規(guī)則的情況，造成樓板平面內(nèi)剛度降低，樓蓋整體性較差，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震產(chǎn)生不利影響。
3.2結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性分析
本工程結(jié)構(gòu)采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻體系，建筑的豎向體型規(guī)則、均勻，無(wú)過(guò)大的外挑和收緊（見圖2）。為使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度按照下大上小的規(guī)律均勻變化，剪力墻截面尺寸等均沿豎向逐漸減少，混凝土強(qiáng)度等級(jí)也逐漸減少。
根據(jù)2010年版《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》及相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的中的規(guī)定，本工程屬于平面一般不規(guī)則，豎向規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系。
4.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
根據(jù)場(chǎng)地的地層結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)，并結(jié)合上部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，綜合分析后采用整體性好的平板式筏型基礎(chǔ)。主體筏板的厚度為1.500m，地下二層的層面標(biāo)高為-7.800m，基礎(chǔ)的埋深為9.300m，埋置深度為結(jié)構(gòu)主體高度的1/10.7，大于1/15。
5.結(jié)構(gòu)分析
5.1分析軟件及主要計(jì)算參數(shù)
根據(jù)《高規(guī)》第5.1.12條及《抗規(guī)》第3.6.6.3條的規(guī)定，本工程應(yīng)采用不少于兩個(gè)的不同力學(xué)模型，并對(duì)其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析比較。
本工程因現(xiàn)場(chǎng)地形等建筑要求而造成平面一般不規(guī)則，根據(jù)上述現(xiàn)行規(guī)范的要求，采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院PKPM CAD工程部編制的結(jié)構(gòu)分析程序（高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件）SATWE（2010網(wǎng)絡(luò)版）進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并采用PMSAP軟件進(jìn)行補(bǔ)充分析，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
在以空間結(jié)構(gòu)振型分解法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，計(jì)算振型數(shù)為18個(gè)，周期折減系數(shù)為0.95，考慮5%的偶然偏心和雙向水平地震作用。中梁剛度增大系數(shù)為2.00，梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)為0.85，連梁剛度折減系數(shù)為0.55，梁扭矩折減系數(shù)為0.40。
5.2計(jì)算分析內(nèi)容
計(jì)算分析主要包括以下幾方面：
（1）整體結(jié)構(gòu)多遇地震及風(fēng)荷載作用下的彈性分析
進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)多遇地震及風(fēng)荷載作用下的彈性分析，并對(duì)SATWE和PMSAP兩種軟件的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，目的在于確定結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸，保證整體結(jié)構(gòu)具備必要的承載力、合適的剛度、良好的變形能力和消耗地震能量的的能力，各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范的要求。
（2）整體機(jī)構(gòu)的彈性時(shí)程分析
根據(jù)規(guī)范要求，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體的彈性時(shí)程分析，與振型分解反應(yīng)譜法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，以確保結(jié)構(gòu)分析的全面性，保證結(jié)構(gòu)受力安全可靠。
（3）罕遇地震作用下彈塑性靜力分析
5.3計(jì)算模型及基本假定
在使用SATWE和PMSAP程序進(jìn)行分析時(shí)，均按照實(shí)際結(jié)構(gòu)建立的準(zhǔn)確的模型，包括屋面的構(gòu)架。結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的過(guò)程中，考慮了以下的設(shè)計(jì)假定，以模擬結(jié)構(gòu)真實(shí)的受力狀態(tài)：
（1）地下1層抗側(cè)剛度大于地上1層抗側(cè)剛度的2倍，計(jì)算時(shí)假定結(jié)構(gòu)嵌固端在地下1層頂板處。
（2）結(jié)構(gòu)整體的施工模擬，依照施工順序，分層加載。
（3）開洞較大的樓層洞口周邊樓板設(shè)置為彈性樓板。
5.4主要結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果及分析
5.4.1多遇地震作用下的彈性分析
（1）周期等指標(biāo)計(jì)算結(jié)果詳見表2：
（2）內(nèi)力與位移計(jì)算結(jié)果詳見表3。
結(jié)果分析：
（1）計(jì)算結(jié)果表明，兩種軟件分析的結(jié)構(gòu)周期基本接近，結(jié)構(gòu)周期合理。
（2）結(jié)構(gòu)具有良好的抗扭剛度，第一扭轉(zhuǎn)周期（T3）與第一平動(dòng)周期（T1）的比值均小于0.90，滿足規(guī)范要求；剪重比均大于規(guī)范限值3.200%；剛重比均大于2.7；有效質(zhì)量系數(shù)均大于規(guī)范限值90%。
（3）結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特征相近，第二平動(dòng)周期（T2）與第一平動(dòng)周期（T1）的比值不小于0.80。
（4）根據(jù)《高規(guī)》第3.7.3.1條，高度不大于150m的高層建筑，當(dāng)采用剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，其樓層層間最大位移與層高之比Δu/h的限值為1/1000，計(jì)算結(jié)果均滿足要求。
（5）層間位移均符合規(guī)范、規(guī)程限值要求，平面扭轉(zhuǎn)規(guī)則。
（6）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，剪力墻軸壓比最大值為0.46（0.47），滿足規(guī)范要求。
（7）結(jié)構(gòu)計(jì)算的有效質(zhì)量系數(shù)均大于90%，振型數(shù)已經(jīng)選夠。
經(jīng)比較：兩種程序的電算結(jié)果非常接近，各類參數(shù)反應(yīng)出PMSAP模型僅僅比SATWE的剛度有所變化，是因?yàn)镻MSAP開發(fā)了樓板用的多邊形樓板單元，計(jì)算時(shí)進(jìn)入整體結(jié)構(gòu)分析，嚴(yán)格考慮了樓層之間構(gòu)件之間的耦合作用，使得結(jié)構(gòu)整體剛度有所不同。但SATWE中考慮全樓彈性樓板時(shí)，也可以計(jì)算樓板平面內(nèi)、外剛度，故計(jì)算結(jié)果相差甚微。
5.4.2整體機(jī)構(gòu)的彈性時(shí)程結(jié)果分析計(jì)算結(jié)果
計(jì)算結(jié)果表明，彈性動(dòng)力時(shí)程分析每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的65%，七條時(shí)程分析曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值大于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的80%，且振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果曲線均能包絡(luò)時(shí)程分析曲線的平均反應(yīng)曲線。
5.4.3罕遇地震作用下的彈塑性靜力分析
與需求點(diǎn)對(duì)用的頂點(diǎn)位移為145.89mm，層間彈塑性位移角最大為1/229，小于規(guī)范限值1/120，滿足規(guī)范要求；該樓層在持續(xù)加載下變形平滑，具有充足的強(qiáng)度和變形能力安全儲(chǔ)備，可保證大震不倒。
6.本工程采取的結(jié)構(gòu)抗震加強(qiáng)措施
根據(jù)結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則的情況，本工程采用了如下的抗震加強(qiáng)措施：
6.1構(gòu)件布置在滿足建筑專業(yè)的要求下，采用將外邊緣梁加寬及加高的做法，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性和抗扭剛度（抗扭縱筋及箍筋沿梁長(zhǎng)加密），較少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
6.2在外伸端及結(jié)構(gòu)的細(xì)腰處均增加板厚，樓板配筋率適當(dāng)增大以減少樓板較窄對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利的影響，使外伸端與主體及細(xì)腰兩側(cè)結(jié)構(gòu)能變形調(diào)諧。
6.3在二層層頂，擴(kuò)大樓板加厚的部位，并采用雙層雙向配筋，使二層成為加強(qiáng)層，起套箍的作用，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。
6.4在樓板有較大開洞的部位兩側(cè)采用雙層雙向配筋，以抵抗該部位的應(yīng)力集中，增強(qiáng)其抵抗變形的能力。建筑平面有較大凹槽處設(shè)置拉梁，并且適當(dāng)增大周邊梁板剛度（圖1陰影部分為加強(qiáng)區(qū)）。
6.5為了加強(qiáng)地下室梁、墻的協(xié)同工作，使一層的地震力通過(guò)地下室頂板很好的擴(kuò)散至周邊的梁、墻上，增加了地下室頂現(xiàn)澆板的厚度，并采取雙層雙向配筋，每層每向配筋率不小于0.25%。
6.6在地下車庫(kù)的主裙樓間增設(shè)了沉降后澆帶，減小基礎(chǔ)的不均勻沉降對(duì)主體的影響。
6.7要求設(shè)備預(yù)留洞在管線安裝完畢后均用混凝土封堵，加強(qiáng)樓板的整體性。
7.總結(jié)
本工程為豎向規(guī)則，平面有兩項(xiàng)超限不規(guī)則的超限高層。依據(jù)《高規(guī)》要求進(jìn)行了兩個(gè)不同程序軟件計(jì)算對(duì)比，計(jì)算結(jié)果無(wú)異常。各項(xiàng)重要指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果均滿足高規(guī)及抗震的相關(guān)要求。
7.1.1為體現(xiàn)抗震設(shè)防目標(biāo)三水準(zhǔn)（小震不壞，中震可修，大震不倒）的要求，本工程進(jìn)行了在多遇地震（超越概率63%）下采用彈性反應(yīng)譜法進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力及彈性側(cè)移驗(yàn)算，可以滿足第一、第二水準(zhǔn)的抗震要求；并進(jìn)行了罕遇地震作用下的彈塑性靜力分析，達(dá)到了第三水準(zhǔn)的要求。