汶川地震后某省建筑结构设计暂行规定.doc

附件某省建筑结构设计暂行规定为了规范某建筑设计市场，保证建筑结构安全，根据某省建设厅关于下达编制计划的通知（闽建科函2008106号）的要求，省土木建筑学会建筑结构委员会、省设协结构与抗震专业委员会组织专家，参照补充新标准建筑抗震设计规范GB50011-2001、高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002、超限高层建筑工程抗震设防管理规定（建筑部令第111号）和汶川地震的震害情况，针对我省设计合同出现含钢量、混凝土用量等指标降低结构安全度，预应力管桩存在适用条件考虑不足，结构概念设计方面存在强柱弱梁考虑不足，结构体系布置方面应优先采用二道以上防线等问题，结合我省结构设计经验和工程实践，编制以下规定：1、设计招投标和设计合同中严禁有不符合相关规范要求的含钢量和混凝土用量等指标。条文说明：由于设计市场竞争激烈，有些业主在设计合同、招标文件中提出的经济指标低于建筑物本身按照规范设计的经济指标，个别设计单位为了取得设计项目，各项指标均采用规范容许的最低限值或者规范未作规定的情况，极个别设计人员甚至不按规范的设计参数取值，弄虚作假编制计算书，压低经济指标，造成结构的安全度的降低，工程存在安全隐患。鉴于规范给出的规定和构造要求是最低要求，结构设计如果都采用最低限，结构的安全度会大大降低，多数专家认为，设计合同，招标文件中不应含有含钢量和混凝土用量规定指标，但同时又担心设计项目会存在浪费，所以在导向上是不提倡的，因此这一条文作这样规定。2、预应力混凝土管桩在以下条件不应使用： 对钢结构和混凝土有强腐蚀性的场地。 地下室或承台周边存在中等或严重液化土层的场地。 建筑结构无地下室（半地下室），且在承台周边存在软弱土层，结构高度超过28m（10层以上）的建筑。 建筑结构有一层地下室，且在地下室周边存在软弱土层，结构高度超过80m（25层以上）的建筑。 桩端持力层为中微风化岩、碎块状强风化岩、密实的碎卵石层，且桩端持力层以上土层均为淤泥质土层、淤泥层等软弱土层。条文说明： 对钢结构、混凝土有强腐蚀性的场地，由于技术上无法对桩身进行防护，对这种场地不应采用预应力混凝土管桩；但当必须选用预应力混凝土管桩时，应经试验论证并采取可靠措施，确能满足防腐蚀要求时方可使用。 地下室或承台周边存在中等或严重液化以上的土层，在地震的情况下，土层液化，形成高桩承台，对现阶段常用的400、500直径的管桩，不能承受水平力，因此不应采用A400、A500的预应力混凝土管桩；、 对于无地下室（或半地下室）的建筑，结构超过一定的高度和有一层地下室结构高度超过80m（25层以上），且在地下室或承台周边存在软弱土层，由于预应力混凝土管桩抗压承载力远大于水平承载力，采用竖向承载力控制桩数的工程，A400、A500无法满足抗剪要求，因此A400、A500不应采用，除非经过抗剪承载力验算； 承台底以下存在较厚的淤泥层，由于桩顶处没有硬壳层，对桩身上部的约束较差，容易产生偏斜，断桩，桩身受力尤如悬臂杆受压，受力性能差。有些工程会出现上部均为淤泥质土、淤泥等软弱土层，持力层为中微风化岩、碎块状强风化岩、密实的碎卵石层，桩端无法进入持力层一定深度。这种情况不应使用预应力混凝土管桩。3、对无地下室的建筑，采用预应力混凝土管桩基础，当地梁线刚度不能达到底层结构柱的线刚度2倍以上时，不应采用单柱单桩和单柱两桩。条文说明：对无地下室的建筑，柱下采用单桩（或单柱两桩短向）、除柱底轴力外，柱底弯矩无法由桩基承受，这时需用地梁平衡。经过有限元分析，柱底弯矩由地梁平衡的情况，地梁线刚度需达到2倍结构柱的线刚度以上时，才可作为建筑物的嵌固端处理。4、对于采用预应力混凝土管桩基础的建筑，应验算桩基的水平承载力。条文说明：建筑物桩基的布置，一般按竖向承载力布置桩基，设计院不重视桩基的水平承载力验算，由于预应力混凝土管桩抗压承载力远大于水平承载力，对于底部剪力较大的结构，按竖向承载力控制的桩基，其桩基水平承载力不经验算是不安全的。当单桩基础和单排桩基纵向轴线与水平力方向相垂直时，桩顶按铰接考虑，否则桩顶约束状态介于铰接与固接之间。预应力混凝土管桩的单桩水平承载力特征值如下：地基土水平抗力系数的比例系数m=2.5(5.0)MN/，水平位移允许值10mm，桩的换算深度，桩与承台连接按铰接。PHC400-95单桩水平承载力特征值22.4(34.0)KNPHC500-100单桩水平承载力特征值34.0(51.5)KNPHC500-125单桩水平承载力特征值35.0(53.0)KN承台下属淤泥层土层（其水平抗力系数的比例系数m=2.5 MN/），预应力混凝土管桩PHC500-125A，其单桩水平承载力特征值仅有35 KN；对于无地下室的建筑，为了满足桩基水平承载力要求，对于剪重比为1.6%的结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于2187KN；对于剪重比为2.4%的结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于1458KN；对于剪重比为3.0%的结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于1166KN；从中可看出，单桩水平承载力与单桩抗压承载力不匹配，因此必须验算桩基的水平承载力。5、高层建筑宜设置地下室；对于无地下室的高层建筑，应满足规范埋置深度的要求，在地面和承台面标高处均应设置地梁。条文说明：一般情况高层建筑宜设置地下室，如不设置地下室，除应满足规范埋置深度的要求外，在承台面和地面标高处均应设置地梁。6、为了保证强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件的抗震设计概念，设计中应满足如下要求： 实配柱纵筋和箍筋时，应考虑梁翼缘板的作用和梁裂缝宽度验算或超配而增加梁纵筋的影响。 对于大跨度的框架结构，框架柱的线刚度须大于框架梁的线刚度的1.1倍。 高层建筑结构柱的最小截面不应小于350400，且须满足梁钢筋的水平锚固的要求。 框架柱纵向钢筋的最小配筋率，应比建筑抗震设计规范规定的最小配筋率提高0.2%，框架柱纵向钢筋直径宜16。 对于底层空旷（如架空层、商场、骑楼等），二层以上框架之间有砌体的框架建筑，须考虑二层以上砌体的侧面刚度，底层应布置适量的剪力墙或支撑，控制底层和二层的刚度比，底层竖向构件地震剪力应乘以1.15的放大系数。(6) 剪力墙竖向分布钢筋直径应10，剪力墙边缘构件（暗柱）钢筋直径应14 。条文说明： 汶川地震震害表明，结构柱底或柱顶破坏严重，未能体现强柱弱梁、强剪弱弯的设计概念，由于梁翼缘板和梁裂缝宽度验算增加的梁纵筋的作用，低估了梁端的承载力，相对高估了柱端承载力，因此在实配柱纵筋和箍筋时，应考虑这部分梁纵筋的影响： 柱增加的单向纵筋和箍筋可按以下简化计算确定：柱增加的单边纵筋： 柱增加的箍筋：，其中：-验算裂缝宽度或考虑梁翼缘板增加的钢筋；-梁纵向钢筋的强度设计值；-柱纵向钢筋的强度设计值；-柱箍筋的强度设计值；-梁截面有效高度；-柱截面有效高度；-柱的净高；为了减轻设计人员的工作量，可按以下方法配筋：（a） 考虑梁翼缘板的影响时，柱纵筋单边增加3（二级钢），柱箍筋增加量对于小截面框架柱（高度），在箍筋间距200情况下，单边增加0.503 (即一级钢)；对于框架柱截面高度大于，柱箍筋可不增加。（b）考虑梁裂缝宽度验算或超配影响时，柱纵筋单边增加50%Agb，Agb为验算裂缝宽度或超配增加的梁面支座钢筋。柱箍筋应计算其增加量。 一般情况下，由于有板的有利作用，无须再增加梁支座钢筋的数量。 对于大跨度的框架结构，规定了柱截面的最小尺寸，由于梁跨度大，梁截面和梁跨中底筋较大，梁底筋全部伸入柱内，也形成了强梁。因此框架柱的截面和配筋也应满足强柱弱梁的设计概念。 对于4-6.8m跨度的高层框架剪力墙结构，按照规范的轴压比要求设置柱截面，截面尺寸偏小，有些可达到350350，需控制最小的截面尺寸，且还须满足梁的纵筋的水平锚固要求； 柱纵向钢筋按规范最小配筋率配制钢筋时，柱钢筋直径偏小，很多工程采用14钢筋即可达到要求；设计时未考虑梁翼缘板对梁端承载力提高，不能满足强柱弱梁的设计概念，因此规定柱最小的配筋率和直径的最小值。 对于底层空旷（二层以上框架之间有砌体）的建筑，底层结构柱在汶川地震震害非常严重，震害表明，二层以上砌体对侧向刚度贡献还是很大的，这会造成底层和二层以上的刚度比相差较大，底层存在软弱层，设计时需考虑上、下层刚度的差异，最直接有效的办法即在空旷底层设置剪力墙或支撑，且底部竖向构件地震剪力放大1.15倍。(6) 200mm厚剪力墙竖向分布钢筋直径用8和暗柱钢筋直径用12，虽可满足规范的最低限要求，但整栋建筑均采用规范的最低限要求，是不合适的，因此规定钢筋的最小直径。7、抗震设计时，钢筋混凝土结构体系布置应符合下面要求： 住宅结构禁止采用平面和竖向同时不规则的超限结构体系。 结构布置优先采用有两道防线的结构体系。 高层的框架结构不应采用单跨框架，多层框架结构不宜采用单跨框架。 抗震墙结构、框架-抗震墙结构中，抗震墙应双向布置。 横向框架在15m范围内框架至少需拉通一榀，纵向框架至少需拉通2榀。 楼梯间禁止采用悬挑结构。 高层建筑设置角窗或凸窗时，建筑物阳角的角点处必须设置竖向受力构件。 层高相差较大的建筑，由于层高相差引起的相邻层侧向刚度的比值不应小于60%。 楼板禁止采用混凝土预制板，应采用现浇钢筋混凝土楼板。条文说明： 住宅结构近年来在我省存在平面和竖向不规则的情况较多，甚至达到结构超限的情况，结构设计难以满足规范要求，需进行超限审查。对于一般住宅，结构体系越规则越好，对于平面和竖向均不规则引起超限的工程，结构设计经验较少，真正达到地震考验的工程几乎没有，因此从造价和安全角度考虑，应严格限制平面和竖向均不规则的结构体系。 汶川地震震害表明，结构体系仅有一道防线的建筑，震害严重，即使框架结构内有填充砌体的情况下，填充砌体可作为第一道防线，其震害也较轻，从结构体系上，能布置成有二道防线的体系，须优先采用。 高层的框架结构采用单跨框架在台湾9.21地震时，震害非常严重，这次汶川地震震害也表明多层框架的单跨结构震害也是很严重的，因此限制单跨框架的使用。 结构布置需在两个方向均布置抗侧力构件，且两个方向抗侧力构件刚度需匹配。 横向和纵向框架拉通，梁柱传来直接，有利于结构受力，但考虑到有些住宅结构柱网相互错位较多，每榀拉通的可能性较小，在这里规定各个方向框架拉通的最少榀数。 楼梯间采用悬挑结构，震害严重，因此规定这条文。 建筑物在角部的竖向构件在地震作用中极为重要，震害表明无角柱的结构震害严重。 有些建筑物层高相差较大，如底层较高，相邻层的侧向刚度比值需控制在60%以上，避免出现软弱层。 楼板采用预制板，结构措施上无法做到有效连接，且预制板的搁置长度有限，在这次汶川地震中，震害非常严重，因此禁止采用预制板。8、抗震设防烈度7度（含7度）以上地区，多层砌体房屋的结构布置除满足建筑抗震设计规范GB50011-2001要求外，还应符合下面要求： 大空间建筑不应采用砌体结构。 砌体房屋的高度不应大于，层数不应大于层，分别为建筑抗震设计规范GB50011-2001规定的最高高度和层数。砌体房屋的层高不应大于3.6米。 楼梯间四角，建筑物四角和每隔6.6m开间的纵横墙交点处须设置构造柱。构造柱周边的墙体须采用马牙槎砌法，必须采用先砌墙后浇捣构造柱的施工方法。 每层必须设置钢筋圈梁，圈梁梁面标高须在楼层标高处。 必须采用现浇钢筋混凝土楼板。楼板禁止采用预制混凝土空心板。 砌体房屋楼梯间不宜设置在建筑物的两端头，如不能避免，楼梯间四角的构造柱应按能承受上部荷载、四周圈梁应按能承担本层荷载来设计，同样采用先砌墙后浇捣柱的施工方法。条文说明： 大空间建筑（如承重墙间距大于6米）不应采用砌体结构。主要考虑大空间建筑承重砖墙太少，抵抗水平力和整体性较差。 该条文比建筑抗震设计规范GB50011-2001限制更为严格，主要考虑到建筑物的高度、层数和层高越大，对抗震越不利。 该条文规定构造柱的位置和施工方法。 该条文规定圈梁设置、圈梁梁面标高。 由于预制混凝土空心板搁置长度有限，整体性差，这次汶川地震震害严重，因次禁止采用预制混凝土空心板，必须采用现浇钢筋混凝土楼板。 楼梯间设置在建筑物的两端头，整体性差，震害严重。如无法避免，考虑到楼梯间无楼板，整体性差，楼梯间四角的构造柱应按能承受上部荷载、四周圈梁应按能承担本层荷载来设计，同样采用先砌墙后浇捣柱的施工方法。9、抗震设防类别不低于乙类的建筑，多层框架结构不应采用单跨框架，优先采用有两道防线的结构体系。 条文说明：抗震设防类别不低于乙类的建筑，由于该建筑的重要性，特规定该条文。10、抗震设防烈度7度（含7度）以上地区，抗震设防类别不低于乙类的建筑，提倡采用隔震或消能减震的设计。 条文说明：抗震设防烈度7度（含7度）以上地区，重点设防类以上（抗震设防类别不低于乙类）的建筑，由于该建筑的重要性，提倡采用隔震或消能减震的设计。11、剧场、体育馆、会堂等大跨度、空旷的公共建筑不宜采用纯框架结构体系。条文说明：剧场、体育馆、会堂等大跨度、空旷的公共建筑侧向刚度较弱，从震害中看出，对这类建筑，侧向刚度较弱的情况，震害严重；侧向刚度较强的情况，震害较轻，因此建议对这类空旷的公共建筑，需设置剪力墙。12、错层结构楼板整体性差，不能有效传递水平力，易造成短柱，高度超过60米，层数超过18层的高层建筑不应采用错层结构。条文说明：错层结构，楼板无法连通整幢结构的竖向构件，水平力的传递通过错层高差处的竖向构件传递，该处竖向构件中受力较大，设计时无法准确计算其受力状况，且易形成短柱，因此宜限制使用。13、禁止预留可加夹层或挑空层后期可加楼板的建筑结构设计。条文说明： 近年来，开发商为增加建筑面积，加大层高或结构楼板有意多开洞，以便竣工验收后，加层或封洞来增加建筑面积。这种作法改变结构受力，后期施工质量难以达到要求。因此这种设计须禁止。14、抗震设防烈度7度（含7度）以上地区，门式刚架等单层厂房结构，原则上应采用轻质墙板；如采用砌体围护墙，其总高度不应大于5m，且需有可靠连接。门式刚架有吊车时，柱底应采用固端连接，支撑应采用刚性支撑。条文说明：汶川地震震害表明，围护墙采用砖砌体的建筑围护震害严重，因此建议优先采用轻质墙板作为门式刚架的围护墙。有吊车的门式刚架，由于有动力荷载且荷载较大，柱底须采用固端，柱间和屋面须采用刚性支撑，以减小刚架的变形。15、短肢剪力墙和一般剪力墙按以下规定进行分类： 对于一字形剪力墙，墙肢长度与厚度之比为5-8的剪力墙属于短肢剪力墙，墙肢长度与厚度之比大于8的剪力墙属于一般剪力墙。 对于L型、T型、I型剪力墙，一个方向墙肢的长度大于墙厚的3倍，另外方向的墙肢长度大于墙厚的5倍，属于一般剪力墙，否则为短肢剪力墙。条文说明：墙肢长度与厚度之比为5-8的剪力墙规范定义为短肢剪力墙，对于一字形墙体，没有异议，但对于L型、T型、I型剪力墙，各地的规定各有不同，本条文参照北京地区的规定。广东省对短肢剪力墙的定义如下：剪力墙截面高度与厚度之比大于4、小于8时为短肢剪力墙。当剪力墙截面厚度不小于层高的1/15、且不小于300mm，高度与厚度之比大于4时仍属一般剪力墙。认为广东省对短肢剪力墙的定义偏松，因此本条文参照北京地区的规定。16、框架剪力墙结构中剪力墙应上下贯通。不应为满足底部剪力墙承受的地震倾覆力矩大于50%这一要求，仅在底部楼层增设剪力墙。条文说明：框架剪力墙结构，剪力墙承受的地震倾覆力矩应大于50%，未达到50%时，其框架部分的抗震等级应按框架结构采用，柱轴压比限值宜按框架结构规定采用。有些设计人员为满足50%这一要求，仅在底部增设一些剪力墙，这种做法不符合规范的要求，剪力墙应上、下贯通。17、建筑物大屋面以上仅靠悬臂受力的女儿墙高度不应超过3米，不应采用砌体的女儿墙，应采用钢筋混凝土女儿墙。条文说明：近年来，大屋面女儿墙做得越来越高，大屋面以上无法形成纵横两方向的框架，承受水平力。因此仅靠悬臂受力的女儿墙高度不应超过3米。- 13 -