《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)若干问题解说.PDF

高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ322002)若干问题解说黄小坤(中国建筑科学研究院)摘要:对高层建筑混凝土结构技术规程(JG J322002)理解和应用中的若干问题进行了解说和讨论,主要包括房屋适用高度、风荷载和地震作用、结构平面和竖向规则性、构件抗震等级、剪力墙边缘构件、带转换层结构等56个问题,供有关教学、结构设计和施工图审查等专业人员参考。关键词:高层建筑结构;混凝土结构;规则性;结构抗震设计;剪力墙边缘构件中图分类号:TU973+112 文章标识码:A文章编号:10002131X(2004)0320001211EXPLANATION ON SOME QUESTIONS ABOUT THE TECHNICAL SPECIFICATION FORCONCRETE STRUCTURES OF TALL BUILDING(JGJ322002)Huang Xiaokun(China Academy of Building Research)Abstract:56 questions referring to the comprehension and application about the Technical Specification for Concrete Struc2tures of Tall Building(JG J322002)are explained and discussed in the paper.It mainly includes questions such as the applica2ble height of buildings,the wind load and earthquake action,horizontal and vertical regularities,the seismic design grade ofstructural members,the end or corner element within shear walls,structure with transfer story,etc.It could be used as refer2ence for the professionals engaged in teaching,structural design and inspection of drawings.Keywords:tall building structures,concrete structure,regularities,structural seismic design,end or corner element withinshear walls收稿日期:2003-11-011 引 言高层建筑混凝土结构技术规程JG J3220021(以下简称高规)自发布实施以来,已有一年多时间。规程的发布实施,受到了建筑工程行业广大设计、施工图审查、教学和研究人员的广泛关注,对我国高层建筑混凝土结构的设计和施工起到了重要的作用。为了正确、全面地理解和应用高规,编制组在全国范围进行了多次宣贯培训,编写出版了培训教材高层建筑混凝土结构技术规程理解与应用2,对有关人员的来函、来电进行了解释和回复。本文对设计人员、施工图审查人员广泛关注的若干问题进行解说和讨论,以期对高规的全面、正确地实施有所帮助。2 若干问题的解说和讨论211 多层建筑如何参照执行高规适用于10层及10层以上或房屋高度超过28m的非抗震设计和抗震设防烈度为6至9度抗震设计的高层民用建筑结构。对于不超过10层或房屋高度不超过28m但接近10层或28m(如8层或24m)的混凝土民用建筑可参照高规的相关规定执行。对于层数较少、房屋高度较矮的混凝土房屋,高规的某些规定可根据具体情况适当放松;混凝土结构设计规范G B5001022002、建筑抗震设计规范G B5001122001(以下分别简称混凝土规范、抗震规范)有关多层建筑也有一些规定。今后,随着规范的不断完善,对于多层混凝土结构房屋的结构设计,宜有更详细的专门规定。第37卷第3期土 木 工 程 学 报Vol137No132 0 0 4年3月CHINA CIVIL ENGINEERINGJOURNALMar.2004 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.212 风压取值基本风压按高规第31212条的规定采用,但不得小于013kNm2。对于特别重要的高层建筑,目前尚无统一、明确的定义,一般可根据建筑结构可靠度设计统一标准G B5006822001规定的设计使用年限和安全等级确定。设计使用年限为100年的或安全等级为一级的高层建筑可认为是特别重要的高层建筑。对风荷载是否比较敏感,主要与高层建筑的自振特性有关,如结构的自振频率和振型等。对于前几阶振型频率比较密集、振型比较复杂的高层建筑结构,高振型影响不可忽视,仅采用考虑第一振型影响的风振系数2来估计风荷载的动力作用,有时不能全面反映建筑物对风荷载的动力响应,可能偏于不安全,因此适当地提高风压取值。为了便于条文的执行,高规条文说明指出,一般情况下,房屋高度大于60m的高层建筑可取100年一遇的风压值;对于房屋高度不超过60m的高层建筑,其风压取值是否提高,可由设计人员根据实际情况确定。对于侧向刚度较大的高层建筑结构,房屋高度大于60m时也可按50年一遇的基本风压计算风荷载。213 群集建筑的风荷载增大对房屋相互间距较近的建筑群,由于旋涡的相互干扰,房屋某些部位的局部风压会显著增大,设计时宜考虑其不利影响。群体效应一般与建筑物的相对高度、距离、方位、体型等有关3,情况比较复杂,我国现行国家标准建筑结构荷载规范G B500922001尚未给出具体计算方法,一般可将风荷载体型系数进行放大,如高规第31217条的要求。风洞试验表明,风对群集建筑物的荷载增大效应往往是局部的,表现为局部风压的增大。对于有参考经验的情况,可采用已有的放大系数;对比较重要的或体型、环境非常复杂的高层建筑,建议通过边界层风洞试验考虑风荷载作用。2146度抗震设计时为何规定计算地震作用和作用效应鉴于高层建筑的重要性且结构计算分析软件应用已十分普遍,因此规定所有6度抗震设计的高层建筑也进行地震作用和作用效应计算,而不仅仅限于四类场地上的较高房屋。通过计算,可与无地震作用效应组合工况进行比较,并可采用有地震作用组合的柱轴压力设计值计算柱的轴压比等,方便抗震设计。215 考虑质量偶然偏心的依据和方法国外多数抗震设计规范认为,需要考虑由于施工、使用等因素所引起的质量偶然偏心或地震地面运动的扭转分量的不利影响。现行国家标准抗震规范中,对平面规则的结构,采用增大边榀结构地震作用效应的简化方法考虑偶然偏心的影响。对于高层建筑而言,规定直接取垂直于地震作用方向的建筑物每层投影长度的5%作为该层质量偶然偏心来计算单向水平地震作用,是和国外有关标准4,5的规定一致的。实际计算时,可将每层质心沿参考坐标系的同一方向(正向或负向)偏移,分别计算地震作用和作用效应;也可近似按照原始质量分布情况计算地震作用,再按规定的质量偶然偏心位置分别施加计算的地震作用,分别计算结构的地震作用效应。对于连体结构、多塔楼结构,相对分离的塔块可按其自身的边长确定相应楼层的质量偶然偏心值。216 何时需要考虑计算双向地震作用强震观测表明,几乎所有地震作用都是多向性的,尤其是沿水平方向和竖向的振动作用。高规第31312条规定了考虑计算双向地震作用的情况,即质量与刚度分布明显不均匀、不对称的结构。“质量与刚度分布明显不均匀不对称”,主要看结构刚度和质量的分布情况以及结构扭转效应的大小,总体上是一种宏观判断,不同设计者的认识有一些差异是正常的,但不应产生质的差别。一般而言,可根据楼层最大位移与平均位移之比值判断,若该值超过扭转位移比下限112较多(比如A级高度高层建筑大于114、B级高度或复杂高层建筑等大于113),则可认为扭转明显,需考虑双向地震作用下的扭转效应计算,此时,判断楼层内扭转位移比值时,可不考虑质量偶然偏心的影响。217 如何计算双向地震作用高规第313111条规定了双向地震作用效应的计算方法。计算分析表明,双向地震作用对结构竖向构件(如框架柱)设计影响较大,对水平构件(如框架梁)设计影响不明显。假定结构整体坐标系为OXYZ,框架柱局部坐标系为oxyz,在X、Y单向地震作用下框架柱的地震内力标准值如表1,取考虑双向地震作用下的框架柱地震内力标准值可表示为:表1X、Y单向地震作用下柱内力标准值Table 1Characteristic values of column forces underXorYdirection earthquake action柱内力标准值轴力x轴弯矩y轴弯矩x轴剪力y向剪力扭矩X向作用NXMxXMyXVxXVyXTXY向作用NYMxYMyYVxYVyYTY2 土 木 工 程 学 报2004年 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.N=maxN2X+(0185NY)2,N2Y+(0185NX)2T=maxT2X+(0185TY)2,T2Y+(0185TX)2Vx=maxV2xX+(0185VxY)2,V2xY+(0185VxX)2Vy=maxV2yX+(0185VyY)2,V2yY+(0185VyX)2Mx=maxM2xX+(0185MxY)2,M2xY+(0185MxX)2My=maxM2yX+(0185MyY)2,M2yY+(0185MyX)2按照规定,位移指标的核算也应考虑双向地震作用,例如对楼层内最大弹性水平位移(层间位移)与平均水平位移(层间位移)的比值要求。218 质量偶然偏心和双向地震作用是否同时考虑质量偶然偏心和双向地震作用都是客观存在的事实,是两个完全不同的概念。在地震作用计算时,无论考虑单向地震作用还是双向地震作用,都有结构质量偶然偏心的问题;反之,不论是否考虑质量偶然偏心的影响,地震作用的多维性本来都应考虑。显然,同时考虑二者的影响计算地震作用原则上是合理的。但是,鉴于目前考虑二者影响的计算方法并不能完全反映实际地震作用情况,而是近似的计算方法,因此,二者何时分别考虑以及是否同时考虑,取决于现行规范的要求。按照高规的规定,单向地震作用计算时,应考虑质量偶然偏心的影响;质量与刚度分布明显不均匀、不对称的结构,应考虑双向地震作用计算。因此,质量偶然偏心和双向地震作用的影响可不同时考虑。如此规定,主要是考虑目前计算方法的近似性以及经济方面的因素。至于考虑质量偶然偏心和考虑双向地震作用计算的地震作用效应谁更为不利,会随着具体工程而不同,或同一工程的不同部位(不同构件)而不同,不能一概而论。因此,考虑二者的不利情况进行结构设计,显然是可取的。219 单向与双向地震作用扭转效应有何区别对水平地震作用而言,只要结构的刚度中心和质量中心不重合,则必定有地震扭转效应。按高规第31312条第2款的规定,无论单向还是双向地震作用,均应考虑地震扭转效应。单向地震作用是指每次仅考虑一个方向地震输入,其作用和作用效应可采用非耦联或耦联的振型分解反应谱方法计算,前者主要适用于简单规则的结构。单向地震作用的非耦联计算,也应考虑扭转效应(质心与刚心不重合时),但忽略了平动与扭转振型的耦联作用;单向地震作用的耦联计算,按高规(31311121)(31311126)式进行,已包含了平扭耦联效应。目前,双向地震作用是考虑两个垂直的水平方向同时有地震输入时的作用和作用效应计算,每个方向的地震作用和作用效应均按高规(31311121)(31311126)式计算,然后按(31311127)和(31311128)式计算双向地震作用效应,并取二者的较大值。因此,在需要考虑双向水平地震作用计算的情况下,双向地震作用效应一定大于不考虑质量偶然偏心的单向地震作用效应。2110 如何按水平地震剪力系数最小值调整地震剪力对于刚度较弱、周期较长的结构,地震地面运动速度和位移输入可能对结构的破坏具有更大影响,但现行规范所采用的振型分解反应谱法对此尚不能做出估计。高规第313113条规定了结构各层地震剪力系数(剪重比)最小值,使周期较长、刚度较弱结构的地震作用不过小。如果结构部分楼层实际计算的地震剪力系数与规定的值相差不多,则可直接按最小剪力系数要求调整相关层的地震剪力;如果结构总地震剪力与规定的值相差较多,表明结构整体刚度偏小,宜考虑调整结构设计,适当增加结构侧向刚度,使计算的地震作用增加。地震剪力的调整可直接反映在相应楼层构件的地震内力中,不必向下层传递。对于6度抗震设计的结构,抗震规范没有规定其地震剪力系数最小值,高规中也不能自行加以规定。作为参考,设计中一般可考虑控制为010080101。对高层建筑的地下室结构层,当嵌固部位在地下室顶板位置时,一般不要求单独核算楼层最小地震剪力系数,因为地下室的地震作用是明显衰减的。2111 如何判断结构扭转为主的振型为了使结构的抗扭刚度不过弱,以免产生过大的扭转效应,高规第41315条规定了结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比的限制性要求。因此,对每一个特定的结构,需要确定每一个振型的特征,判断它是平动为主还是扭转为主。在正则化振型向量空间中,结构质量矩阵具有正交性,即TM=I(1)其中,为振型矩阵,M为集中质量矩阵,I为单位对角矩阵。对第j振型有TjMj=110(2)其中3 第37卷 第3期黄小坤等 高层建筑混凝土结构技术规程(JG J3-2002)若干问题解说 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.j=x1jxnjy1jynj 1j njT(3)M=diagm1mn,m1mn,J1JN(4)其中,xij、yij、ij分别为第i质点j振型的三个振型位移分量;mi、Ji分别为第i质点的集中质量和质量惯矩;n为质点总数(计算层数)。将(3)、(4)式代入(2)式并定义方向因子为Dxj=ni=1mix2ij,Dyj=ni=1miy2ij,Dj=ni=1Ji2ij(5)则有Dxj+Dyj+Dj=110(6)由(6)式可知,当扭转方向因子Dj大于015时,可判断j振型为扭转为主的振型;否则,可认为是平动为主的振型。当扭转因子Dj等于1时,即为纯扭转振型;当扭转因子Dj等于0时,即为纯平动振型。扭转因子Dj大于015的物理意义可理解为楼层扭转中心与质心的距离在楼层转动半径之内。对特定的结构,平动因子Dxj和Dyj的相对大小,与整体坐标系水平轴的方向有关,不同的水平坐标轴取向,会得到不同的Dxj和Dyj值。当然,振型特征判断还与宏观振动形态有关。对结构整体振动分析而言,结构的某些局部振动的振型是可以忽略的,以利于主要问题的把握。2112 如何取结构自振周期折减系数高规第313116条规定应考虑非承重墙体的刚度影响,对计算的结构自振周期予以折减,并按折减后的周期值确定水平地震影响系数。如果在结构分析模型中,已经考虑了非承重墙体的刚度影响,则可不进行周期折减。周期折减系数的取值,与结构中非承重墙体的材料性质、多寡、构造方式等有关,应由设计人员根据实际情况确定,高规第313117条给出的参考值,主要是砖或空心砖砌体填充墙结构的经验总结,不是强制的。2113 何时考虑竖向地震作用?如何考虑?按高规第31312条规定,9度抗震设计以及8度抗震设计时的大跨度、长悬臂结构应考虑竖向地震作用,包括第101216条的转换构件以及第101512条的连体结构的连接体2。9度抗震设计时,整体结构的竖向地震作用可按高规第313114条的方法计算;8、9度时,大跨度、长悬臂结构构件的竖向地震作用可按高规第313115条的规定近似考虑,对于8度013g的情况,竖向地震作用标准值可取结构或结构构件重力荷载代表值的15%。当然,有条件时或设计需要时,采用竖向加速度反应谱方法或动力时程分析方法计算结构竖向地震作用是更合适的方法。无论采用何种方法计算竖向地震作用,均应按高规第51613条的规定进行地震作用效应的组合,即把竖向地震作用效应作为一个组合工况考虑。2114 房屋高度和最大适用高度房屋高度指建筑室外地面至主要屋面的高度,不包括局部突出屋面的楼梯间、电梯间、水箱间、小的装饰构架、女儿墙等。对有斜坡屋顶的高层建筑,房屋高度一般仍可算到屋檐标高处;对于立面逐层收进的高层建筑,其房屋高度应根据实际情况(如收进后的建筑功能、平面相对大小等)确定。最大适用高度指高规第41212条、71112条、101113条、111112条规定的房屋适用的最大高度。这里所说的最大适用高度是与高规的规定相适应的,并不是一般意义上高层建筑的最大高度限制。当房屋高度超过高规的规定时,结构设计应有可靠的依据和有效的技术措施,并需通过指定机构的抗震专项审查。2115 抗震设防烈度8度、设计基本地震加速度值为013g时,25m30m高度的框架结构,位移难以控制,截面及配筋很大;当房屋高度大于30m时,问题更突出。是否在8度时框架结构最大适用高度45m太大?要否适当减小?设计基本地震加速度为013g的地区比012g的地区的地震作用增大了50%;框架结构层间位移角限制条件比以往更严格;地震作用计算要考虑质量偶然偏心或双向地震作用。因此,相对过去的设计经验,现在的构件截面以及截面配筋增大是必然的。规程规定的是8度时的最大适用高度,包含了设计基本地震加速度值为012g的地区。对8度抗震设防地区,如果设计纯框架结构有困难或不经济,可根据具体情况设计为框架2剪力墙等其他结构体系。2116B级高度高层建筑是否属于超限高层建筑范围B级高度高层建筑是相对A级高度高层建筑而言的,是指房屋高度超过高规表4121221规定的框架2剪力墙、剪力墙及筒体结构高层建筑,其适用的最大高度不应超过高规表4121222的规定,并应遵守高规规定的更严格的计算和构造措施要求。按照文献6的规定,B级高度高层建筑属于超限高层建筑工程,仍然需要进行抗震设防专项审查;审查可由各地超限高层建筑工程审查委员会完成,审查的主要依据是高规中有关B级高度高层建筑的规定,其目的是检查、复核结构设计是否符合4 土 木 工 程 学 报2004年 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.高规的相关要求。2117 房屋高宽比为何不作为超限高层建筑抗震专项审查的依据,如何计算高宽比高层建筑的高宽比规定,是对结构整体刚度、抗倾覆能力、整体稳定、承载能力以及经济合理性的宏观控制指标,是过去工程经验的总结。在高规中,对这些性能中的绝大部分已有专门规定,如承载力、侧向位移、稳定、倾覆等,因此不再将其作为超限高层建筑的一个判断指标,高规中的相应用词是“不宜超过”规定值,不是必须满足的条件。一般情况下,结构平面宽度可按平面最小投影宽度计算。大底盘结构的高宽比,可对整体结构和底盘以上的塔楼结构分别进行核算。高规条文说明中,裙楼刚度和面积“较大”,是相对塔楼面积而言的,不便于量化,可依据工程经验和规则性程度确定。2118 楼层扭转位移控制时为何要考虑质量偶然偏心的影响高规第41315条,分别规定了楼层最大位移(层间位移)与平均位移(层间位移)之比值的下限112和上限115(或114),并规定地震作用位移计算应考虑质量偶然偏心的影响。考虑质量偶然偏心的要求,除规则结构外,比现行国家标准抗震规范的规定严格,是高层建筑结构设计的需要,也与国外有关标准4,5的规定一致。2119 当计算双向地震作用时,楼层扭转位移控制可否不考虑质量偶然偏心的影响高规第31313条条文说明“当计算双向地震作用时,可不考虑质量偶然偏心的影响”,主要表示地震作用计算时,质量偶然偏心和双向地震作用可不同时考虑,并不表示判断楼层扭转位移鄙限值时,不考虑质量偶然偏心的影响。因此,如果计算了双向地震作用,按理应再单独计算考虑质量偶然偏心的地震作用,以判断位移比是否满足要求。实际工程中,对确实需要考虑双向地震作用的结构(如本文216节所述),也可以近似按此位移进行扭转位移比控制,但位移计算应按本文217节所述,按双向地震作用效应的规定计算。2120 楼层扭转位移控制条件可否突破正常情况下,楼层位移比的上限条件是不应超过的。根据文献6,“规则性要求的严格程度,可依设防烈度不同有所区别。当计算的最大水平位移、层间位移值很小时,扭转位移比的控制可略有放宽。”因此,特殊条件下,个别楼层扭转位移比值超过规定的上限要求也是允许的,可由有关超限审查机构审查确定。所谓“最大水平位移、层间位移值很小”,一般要求层间位移角不大于位移角限值的13。2121 抗震变形验算中,任一层位移、层间位移、层位移差有何联系和区别?为何第41613条“楼层位移计算不考虑偶然偏心的影响”?任一楼层的位移(含顶点位移)是相对结构固定端(基底)的相对侧向位移;层间位移是上、下层侧向位移之差;层间位移角是层间位移与层高之比值。在原规程JG J3291中,对结构侧向位移有顶点位移和层间位移角双重要求。实践表明,如果层间位移角得到有效控制,结构的侧移安全性和适用性均可得到满足。因此,本次修订仅保留了层间位移角的限值条件,与国外有关规范的要求相一致;同时,对150m以上的高层建筑提出了舒适度要求,即增加了结构顶点风振加速度的限制条件。楼层位移、层间位移角的要求是从宏观上保证结构具有必要的侧向刚度,结构构件基本处于弹性工作状态,非结构构件不破坏。目前,层间位移没有考虑由于结构整体转动而产生的所谓无害位移的影响。但实际上,对高度较高的房屋建筑,结构整体弯曲引起的侧移影响是不可忽视的,在高规第41613条第2、3款已有反映,即以放宽层间位移角限值的方式加以考虑。在高规第41315条中,规定了同一楼层最大水平位移(层间位移)与平均水平位移(层间位移)的比值限值,以限制结构的扭转效应不致过大。高规第41613条楼层层间位移角控制条件,采用了层间最大位移计算,考虑了扭转的影响。抗震设计中,核算楼层层间位移角限制条件时,可不考虑质量偶然偏心的影响,主要考虑到,新规范采用楼层最大层间位移控制层间位移角已经比原规程JG J3291严格,而侧向位移的控制是相对宏观的要求,同时也考虑到与抗震规范等国家标准保持一致。2122 扭转周期与平动周期的比值要求,是否对两个主轴方向平动为主的振型都要考虑扭转为主的振型中,周期最长的称为第一扭转为主的振型,其周期称为扭转为主的第一自振周期Tt。平动为主的振型中,根据确定的两个水平坐标轴方向X、Y,可区分为X向平动为主的振型和Y向平动为主的振型。假定X、Y方向平动为主的第一振型(即两个方向平动为主的振型中周期最长的振型)的周期值分别记为T1X和T1Y,并定义:T1=max(T1X,T1Y)(7)T2=min(T1X,T1Y)(8)则T1即为高规第41315条中所说的平动为主的第一自振周期,T2姑且称作平动为主的第二自振周期。5 第37卷 第3期黄小坤等 高层建筑混凝土结构技术规程(JG J3-2002)若干问题解说 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.对特定的结构,T1、T2的值是恒定的,究竟是T1X还是T1Y,与水平坐标轴方向X、Y的选择有关。扭转为主或平动为主振型的判断方法参见本文2111节。研究表明,结构扭转第一自振周期与地震作用方向的平动第一自振周期之比值,对结构的扭转响应有明显影响,当两者接近时,结构的扭转效应显著增大7。高规第41315条对结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比值进行了限制,其目的就是控制结构扭转刚度不能过弱,以减小扭转效应。高规对扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第二自振周期T2之比值没有进行限制,主要考虑到实际工程中,单纯的一阶扭转或平动振型的工程较少,多数工程的振型是扭转和平动相伴随的,即使是平动振型,往往在两个坐标轴方向都有分量。针对上述情况,限制Tt与T1的比值是必要的,也是合理的,具有广泛适用性;如对Tt与T2的比值也加以同样的限制,对一般工程是偏严的要求。对特殊工程,如比较规则、扭转中心与质心相重合的结构,当两个主轴方向的侧向刚度相差过大时,可对Tt与T2的比值加以限制,一般不宜大于110。实际上,按照抗震规范第31513条的规定,结构在两个主轴方向的侧向刚度不宜相差过大,以使结构在两个主轴方向上具有比较相近的抗震性能。21238度区抗震等级已经是一级,当为乙类建筑时,抗震措施按9度查表仍为一级,此两个一级是否完全相当?当设防烈度为9度,乙类建筑的抗震措施“应符合比9度抗震设防更高的要求”,此“更高的要求”的具体内容是什么?高规表41812为丙类建筑的抗震等级表,乙类建筑应提高一度采取抗震措施,其中抗震等级应按提高一度后查表41812确定:8度时为二级者,提高后则为一级,8度时已经为一级者,若仍按表41812查9度对应的抗震等级时也是一级,但因为对应的最大适用高度是不同的,后者的抗震措施(主要是抗震构造措施)应比一级适当加强,加强的幅度应与房屋高度有关,但有关抗震设计的内力调整系数一般可不必提高。设防烈度为9度时,房屋高度不应超过A级高度最大适用高度的要求。若为A级高度的乙类建筑,“应符合比9度抗震设防更高的要求”,在高规第41812条中已有规定,即应按特一级抗震等级要求设计。8度抗震设防时,B级高度乙类建筑的抗震等级,在高规第41813条中没有规定,其抗震措施应专门研究确定。2124 高规第41811和41814条对抗震措施和抗震构造措施的规定,对乙、丙类建筑如何具体应用按照高规第41811条和41814条规定,同一设防烈度下,不同场地仅影响抗震构造措施,除抗震构造措施以外的其他抗震措施是相同的。在给定设计基本地震加速度时,抗震设防烈度是唯一确定的,决定抗震措施的烈度如表2,决定构造措施的烈度如表38。表2 决定抗震措施的烈度Table 2Intensity to determine seismic fortification measures建筑类别设计基本地震加速度(g)和设防烈度01050110115012013014677889甲、乙类788999+丙类677889 注:“9+”表示应采取比9度更高的抗震措施,幅度应具体研究确定。表3 决定抗震构造措施的烈度Table 3Intensity to determine details of seismic design建筑类别场地类别设计基本地震加速度(g)和设防烈度01050110115012013014677889甲、乙类677889788999+、788+99+9+丙类666778677889、678899 注:“8+”表示应采取比8度更高的抗震构造措施,但比9度要求低;“9+”表示应采取比9度更高的抗震构造措施,提高幅度应具体研究确定。抗震措施包含了抗震构造措施,因此,表2表示所有抗震措施应满足的烈度要求;表3表示因场地类别不同,对抗震构造措施提出的部分放松或从严的要求。具体说,与构件设计内力调整及抗震构造措施都有关时,按表2的烈度确定抗震等级;仅与抗震构造设计有关时,按表3的烈度确定抗震等级。2125 第41811和41812条中框支框架的含义框支框架是指转换构件(如框支梁)以及其下面的框架柱和框架梁,不包括不直接支承转换构件的框架。如考虑结构变形的连续性,在水平方向上与框支框架直接相连的非框支框架的抗震构造设计可适当加强,加强的范围可不少于相连的一个跨度。2126 如何理解和掌握裙房抗震等级不低于主楼的抗震等级高层建筑往往带有裙房,有时裙房平面面积还较6 土 木 工 程 学 报2004年 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.大,当裙房与主楼在结构上完全分开时,主楼和裙房分别按各自的结构体系、房屋高度确定抗震等级。当主楼和裙房连接为整体时,裙房除按自身条件确定抗震等级外,还不应低于主楼的抗震等级。例如,裙房为纯框架、主楼为剪力墙结构且连为整体时,主楼按剪力墙结构确定抗震等级,裙楼框架的抗震等级除按自身条件确定外,尚不应低于主楼剪力墙的抗震等级。当主楼为部分框支剪力墙结构时,框支框架按部分框支剪力墙结构确定抗震等级,裙楼可按框架2剪力墙结构确定抗震等级,若低于主楼框支框架的抗震等级,则与框支框架直接相连的非框支框架应适当加强抗震构造措施。2127 地下室抗震等级是否因上部结构的嵌固部位不同而不同按照高规第41815条的规定,原则上,除与上部结构直接相连的地下室一层结构的抗震等级应与上部结构相同外,其余地下室结构的抗震等级可比上部结构放松要求。由于整体性能和建筑功能的需要,高层建筑一般都有一层或多层地下室,且通过合理设计,容易满足上部结构嵌固于地下室顶板标高位置(010)的条件,因此,一般地下室结构的抗震等级可按第41815条确定。对于 010标高确实不能作为上部结构嵌固部位的情况,实际嵌固部位所在楼层以及其上部的地下室楼层(与地面以上结构对应的部分)的抗震等级,可取为与地上结构相同或根据地下部分结构的有利情况适当放松。2128 高度小于60m的框架2核心筒结构可否按框架2剪力墙结构确定抗震等级高规中,框架2核心筒结构是结构布置相对固定的一种结构形式,是框架2剪力墙结构的一种特例,其房屋高度一般比较高(大于60m),而一般框架2剪力墙结构的布置形式比较灵活,房屋高度适用范围比较宽(可小于60m)。因此,在表41812中,框架2剪力墙结构按房屋高度60m为界线区分了不同的抗震等级,框架2核心筒结构的抗震等级没有按房屋高度区分。实际上,当房屋高度大于60m时,表41812中框架2核心筒结构和框架2剪力墙结构的抗震等级是相同的。对于房屋高度小于60m的框架2核心筒结构,若按框架2剪力墙结构确定其抗震等级,则除应满足核心筒的有关设计要求外,同时应满足规程对框架2剪力墙结构的其他要求,如剪力墙所承担的结构底部地震倾覆力矩的规定等。2129 对6度抗震设防的高层建筑结构,高规第31314条和511113条对弹性动力时程分析的要求不一致,如何执行?高规第31314条对6度抗震设防时,未作弹性时程分析补充计算的明确规定,是考虑到此种情况的地震作用相对较小,主要以抗震构造设计为主。但并不表明6度时对所有结构都不需要做弹性时程分析补充计算,对特别不规则的高层建筑或高规另有规定的情况(如第41614条、511113条等),仍应进行弹性时程分析补充计算,其加速度时程曲线的最大加速度值可按抗震规范表5111222采用,即取18cms2。2130 高规第511116条如何判断计算结果的合理性目前,采用计算机软件进行高层建筑结构分析和设计是相当普遍的。因此,对计算结果的合理性、可靠性进行判断是十分必要的,是结构设计最主要的任务之一。这项工作要以结构工程师的力学概念和丰富的工程经验为基础,一般从结构总体和局部两个方面考虑。总体上包括:所选用的计算软件是否适用以及使用是否恰当、结构的振型、周期、位移形态和量值、地震作用的分布和楼层地震剪力的大小、有效参与质量、截面配筋设计等,是否在合理的范围,总体和局部的力学平衡条件是否得到满足。判断力平衡条件时,应针对重力荷载、风荷载作用下的单工况内力进行。对局部构件,尤其是受力复杂的构件(如转换构件等),分析其内力或应力分布是否与力学概念、工程经验相一致。2131 连梁刚度折减系数可否小于015首先,连梁刚度折减是对抗震设计而言的,对非抗震设计的结构,通常不宜对连梁刚度进行折减。其次,抗震设计时,连梁刚度折减系数的取值,应满足连梁正常使用极限状态的要求,一般与设防烈度有关,设防烈度高时可多折减一些,设防烈度低时可少折减一些,但一般不小于015。当连梁刚度折减系数取值小于015时,与之相连的剪力墙肢设计应加强,连梁本身必须满足非抗震设计的承载能力和正常使用极限状态的设计要求。2132 计算嵌固部位的侧向刚度比时,地下室外墙(挡土墙)是否参与计算一般情况下,高层建筑结构地下室外墙均可参与地下室的侧向刚度计算,因此,地下室一层与上部结构一层的等效剪切刚度比不小于2的要求是容易满足的。对于地下室外墙与上部结构相距比较远(如超过40m50m)的情况,一般不宜作为判断嵌固条件的7 第37卷 第3期黄小坤等 高层建筑混凝土结构技术规程(JG J3-2002)若干问题解说 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.墙体参与地下室的侧向刚度计算。作为上部结构嵌固部位的地下室结构设计,应符合高规第51317、41515、41815条的有关规定。2133 判断结构侧向位移限制条件时,要否考虑不同作用效应的组合按照高规第5161151614条的规定,结构位移计算按作用效应的标准组合考虑,作用的分项系数取110。因此,高层建筑结构的位移、变形验算,原则上应考虑不同作用效应的标准组合。实际设计时,对侧向位移的验算,往往仅考虑风荷载或水平地震单独作用,是一种简化处理方法。主要原因是,重力荷载作用下结构侧向位移相对很小;60m以下的结构,风与地震作用下的侧向位移不要求同时组合;60m以上的抗震设计结构,仅考虑20%的风荷载位移参与水平地震位移组合,影响不大。对于计算层间位移角接近限值的情况,应按规定考虑可能的组合效应。2134 短柱是剪跨比不大于2还是高宽比不大于4的柱?高规第61416条为何同时规定了上述两种要求?按高规规定,短柱是指剪跨比2的柱。剪跨比可按高规(6121624)式计算,其弯矩和剪力值不做强柱弱梁和强剪弱弯的调整。如果柱的反弯点在柱高中部时,2和高宽比Hnhc4是等效的。=McVch0McVchc=015VcHVchc=H2hc 如果2,则Hnhc4高规第61414条中对填充墙引起的短柱情况,采用柱高宽比不大于4的要求是近似的规定,主要是为了方便操作。2135 高规表61412注3中,对剪跨比小于115的柱,轴压比应专门研究并采取特殊构造措施,如何应用?该表注4、5的措施可否算作“特殊构造措施”?如果遇到剪跨比小于115的柱,宜首先调整结构布置,改善其受力性能。当无法调整结构设计时,轴压比限值可比表61412中数值降低011采用。表61412注4、5中加强箍筋和纵向钢筋的做法,是比较有效的提高框架柱延性的构造措施之一,因此可用于剪跨比小于115的框架柱设计。2136 剪力墙底部加强部位的高度是否包含地下室剪力墙底部加强部位的高度应按高规第71119条的规定计算,计算起点一般是室外地坪。地下一层一般可按加强部位设计,其边缘构件设计可与地上一层相同(即地上一层的边缘构件向下延伸一层)。若地下室多于一层,地下2层以下一般可按构造边缘构件要求设计;特殊情况(如地下室周边约束条件较差)需另行考虑。2137 高规第71112条短肢剪力墙较多的剪力墙结构如何界定高规第71112条中所说的“短肢剪力墙较多的剪力墙结构”,主要是指结构平面中部为剪力墙构成的薄壁筒体(常用作楼梯间、电梯间等)、其余部位基本为短肢剪力墙的一种结构布置形式,近几年来在非抗震地区以及6度、7度抗震设防地区的住宅建筑中逐渐被应用。要提出更具体的量化判断指标是困难的,一般情况下,短肢剪力墙较多的剪力墙结构中,短肢剪力墙承受的倾覆力矩可占结构底部总倾覆力矩的40%50%。因此,一般剪力墙结构中,如果存在少量的短肢剪力墙,则不必要遵守71112条的规定。实际上,高规第71215条对剪力墙结构中的独立小墙肢另有专门规定。设计中,对于短肢剪力墙较多的剪力墙结构,结构布置上宜使两个主要受力方向的刚度和承载力相差不多。71112条第4款轴压比要求应按第3款提高后的抗震等级确定。71112条主要是针对抗