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摘要：本文介绍了广州某超限高层的结构设计，包括结构体系，结构整体分析及超限情况。针对结构的框支转换梁，结合有限元通用软件ANSYS及响应面法，计算该框支转换梁的可靠度，满足工程要求。为今后进一步探索ANSYS软件在复杂结构建筑物可靠度分析中应用提供参考。
关键词：超限高层；可靠度；转换梁
超限高层建筑工程是指超出国家和地方现行规范规程所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程，结构布置特别不规则的高层建筑工程，以及有关的政府管理机构文件中规定应当进行抗震专项审查的高层建筑工程。超限高层建筑工程的认定主要从三大方面认定：建筑物高度，建筑物规则性和建筑物跨度，其中建筑物规则性超限又分为平面规则性超限和竖向规则性超限。
结构的可靠度是指结构在规定的时间内、在规定的条件下，完成预定功能的概率。可靠度的设计是人们对在工程实践中影响工程结构设计、施工及使用过程中可靠性，即安全性、适用性和耐久性的不确定性因素认识的基础上逐渐发展起来的。
1工程概况
本工程位于广州市珠江新城，建筑用地面积4201㎡，总建筑面积为59099㎡，其中地上建筑面积46360㎡，地下建筑面积12739㎡，地面以上39层，建筑物总高度为128米。地面以下3层，主要为停车库及设备用房，其中地下3层及地下二层局部为核六级人防地下室。
本工程的设计基准期为50年，结构的设计使用年限为50年。建筑结构安全等级为二级，建筑结构防火等级为一级；地基基础的设计等级为甲级。
本工程抗震设防烈度为七度，Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g，特征周期0.35s，抗震设防分类为丙类。
2结构布置及计算分析
本工程地下室顶板采用梁板结构，楼板厚度为180-200mm，地下室位置抗震墙厚度为600mm，楼、电梯间200mm。塔楼位置抗震墙，首层抗震墙厚度为600mm，楼、电梯间200mm，其余楼层剪力墙厚度为200～400mm。框支柱采用钢筋混凝土柱，有1000×1000，800×1000，1000×1200。转换梁采用混凝土梁800×2200。剪力墙及框支柱混凝土强度等级从C60～C30，梁板混凝土等级为C30～C25。本工程采用剪力墙结构，由于建筑使用功能的要求，局部结构竖向构件上下不连续贯通，需要进行竖向构件转换。考虑工程实际情况，在不影响建筑功能使用的前提下，在二层楼面设置转换梁进行竖向构件转换。
选用中国建筑科学研究院编制的SATWE软件，并考虑偶然偏心地震作用、双向地震作用、扭转耦联及施工模拟，对结构进行计算分析。结构自振周期分别为3.98s，3.46s，3.06s，第一扭转周期与第一平动周期之比小于0.85。在50年一遇风荷载作用下最大层间位移角为1/1240。按规范计算的反应谱地震荷载下最大层间位移角为1/1070。考虑±5%偶然偏心下最大扭转位移比为1.33。因此本工程存在扭转不规则、凹凸不规则、局部剪力墙转换3项不规则，属B级高度的超限高层建筑。
3转换梁可靠度分析
结构可靠是指结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力，安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性。与这一概念相对应，结构在规定的时间内和规定的条件下，完成预定功能的概率称为结构可靠度。结构可靠度是结构可靠性的概率度量。
根据《建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001》结构构件的可靠度宜采用可靠指标度量。在结构安全等级为二级，破坏类型为脆性破坏时，结构构件承载能力极限状态的可靠指标不宜小于3.7[3]。因此
可靠度计算方法目前主要有一次二阶矩法，JC法，蒙特卡洛法，响应面法等。本文结合通用有限元软件ANSYS，利用其可靠度模块，采用实用的响应面法计算转换梁的可靠度[4]。其具体计算流程为：
（1）通过ANSYS中的APDL语言，创建宏文件，建立有限元分析模型，并划分网格，求解。在建立有限元模型时，需选取合适的单元进行分析。本文考虑转换梁和上部墙体共同工作，梁柱选用Beam188单元，墙体选用SHELL63单元。
（2）进入后处理/POST1模块，提取转换梁的拉力N及弯矩M，并定义结构的功能函数。受压纵筋面积 取受拉纵筋面积 的0.3倍，小偏心受拉的结构极限状态方程为=0。大偏心受拉。
（3）定义随机变量[5]。
（4）执行循环，拟合响应面函数。
（5）通过ANSYS响应面计算，采用最小二乘法拟合出结构的响应面函数Z。
（6）执行蒙特卡洛模拟，估算结构可靠指标。
通过计算分析，转换梁的可靠指标β为
本文结合具体工程，利用通用有限元软件ANSYS及响应面法，分析了框支转换梁的可靠度，通用有限元软件分析结构可靠度将在工程领域得到更广泛的应用。
参考文献
吕西林.超限高层建筑工程抗震设计指南[M].上海：同济大学出版社，2009
赵国藩.工程结构可靠性理论与应用[M].大连：大连理工大学出版社，1996
[3] GB50153-2008工程结构可靠性设计统一标准[s].北京：北京科文图书业信息技术有限公司，2009
[4] Release 10. 0 Documentation for ANSYS. [M/OL]. ANSYS，Inc，
[5] 赵国藩，贡金鑫. 工程结构生命全过程可靠度[M]. 北京：中国铁道出版社，2004
关键词：超限高层；可靠度；转换梁
超限高层建筑工程是指超出国家和地方现行规范规程所规定的适用高度和适用结构类型的高层建筑工程，结构布置特别不规则的高层建筑工程，以及有关的政府管理机构文件中规定应当进行抗震专项审查的高层建筑工程。超限高层建筑工程的认定主要从三大方面认定：建筑物高度，建筑物规则性和建筑物跨度，其中建筑物规则性超限又分为平面规则性超限和竖向规则性超限。
结构的可靠度是指结构在规定的时间内、在规定的条件下，完成预定功能的概率。可靠度的设计是人们对在工程实践中影响工程结构设计、施工及使用过程中可靠性，即安全性、适用性和耐久性的不确定性因素认识的基础上逐渐发展起来的。
1工程概况
本工程位于广州市珠江新城，建筑用地面积4201㎡，总建筑面积为59099㎡，其中地上建筑面积46360㎡，地下建筑面积12739㎡，地面以上39层，建筑物总高度为128米。地面以下3层，主要为停车库及设备用房，其中地下3层及地下二层局部为核六级人防地下室。
本工程的设计基准期为50年，结构的设计使用年限为50年。建筑结构安全等级为二级，建筑结构防火等级为一级；地基基础的设计等级为甲级。
本工程抗震设防烈度为七度，Ⅱ类场地，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g，特征周期0.35s，抗震设防分类为丙类。
2结构布置及计算分析
本工程地下室顶板采用梁板结构，楼板厚度为180-200mm，地下室位置抗震墙厚度为600mm，楼、电梯间200mm。塔楼位置抗震墙，首层抗震墙厚度为600mm，楼、电梯间200mm，其余楼层剪力墙厚度为200～400mm。框支柱采用钢筋混凝土柱，有1000×1000，800×1000，1000×1200。转换梁采用混凝土梁800×2200。剪力墙及框支柱混凝土强度等级从C60～C30，梁板混凝土等级为C30～C25。本工程采用剪力墙结构，由于建筑使用功能的要求，局部结构竖向构件上下不连续贯通，需要进行竖向构件转换。考虑工程实际情况，在不影响建筑功能使用的前提下，在二层楼面设置转换梁进行竖向构件转换。
选用中国建筑科学研究院编制的SATWE软件，并考虑偶然偏心地震作用、双向地震作用、扭转耦联及施工模拟，对结构进行计算分析。结构自振周期分别为3.98s，3.46s，3.06s，第一扭转周期与第一平动周期之比小于0.85。在50年一遇风荷载作用下最大层间位移角为1/1240。按规范计算的反应谱地震荷载下最大层间位移角为1/1070。考虑±5%偶然偏心下最大扭转位移比为1.33。因此本工程存在扭转不规则、凹凸不规则、局部剪力墙转换3项不规则，属B级高度的超限高层建筑。
3转换梁可靠度分析
结构可靠是指结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力，安全性、适用性和耐久性总称为结构的可靠性。与这一概念相对应，结构在规定的时间内和规定的条件下，完成预定功能的概率称为结构可靠度。结构可靠度是结构可靠性的概率度量。
根据《建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068-2001》结构构件的可靠度宜采用可靠指标度量。在结构安全等级为二级，破坏类型为脆性破坏时，结构构件承载能力极限状态的可靠指标不宜小于3.7[3]。因此
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本工程中钢筋混凝土转换梁的可靠指标不宜小于3.7。可靠度计算方法目前主要有一次二阶矩法，JC法，蒙特卡洛法，响应面法等。本文结合通用有限元软件ANSYS，利用其可靠度模块，采用实用的响应面法计算转换梁的可靠度[4]。其具体计算流程为：
（1）通过ANSYS中的APDL语言，创建宏文件，建立有限元分析模型，并划分网格，求解。在建立有限元模型时，需选取合适的单元进行分析。本文考虑转换梁和上部墙体共同工作，梁柱选用Beam188单元，墙体选用SHELL63单元。
（2）进入后处理/POST1模块，提取转换梁的拉力N及弯矩M，并定义结构的功能函数。受压纵筋面积 取受拉纵筋面积 的0.3倍，小偏心受拉的结构极限状态方程为=0。大偏心受拉。
（3）定义随机变量[5]。
（4）执行循环，拟合响应面函数。
（5）通过ANSYS响应面计算，采用最小二乘法拟合出结构的响应面函数Z。
（6）执行蒙特卡洛模拟，估算结构可靠指标。
通过计算分析，转换梁的可靠指标β为
4.254，满足工程要求。
4结论本文结合具体工程，利用通用有限元软件ANSYS及响应面法，分析了框支转换梁的可靠度，通用有限元软件分析结构可靠度将在工程领域得到更广泛的应用。
参考文献
吕西林.超限高层建筑工程抗震设计指南[M].上海：同济大学出版社，2009
赵国藩.工程结构可靠性理论与应用[M].大连：大连理工大学出版社，1996
[3] GB50153-2008工程结构可靠性设计统一标准[s].北京：北京科文图书业信息技术有限公司，2009
[4] Release 10. 0 Documentation for ANSYS. [M/OL]. ANSYS，Inc，
[5] 赵国藩，贡金鑫. 工程结构生命全过程可靠度[M]. 北京：中国铁道出版社，2004