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1、 8 设计交流 Building Structure We learn we go 建筑结构设计中一些问题的讨论（六） 李国胜/北京市建筑设计研究院，北京 100045 建筑抗震设计规范（GB 500112010）（简称抗规）、混凝土结构设计规范（GB 500102010）（简称混凝土规范）、高层混凝土结构技术规程（JGJ 32010）（简称高规）相继开始执行，有关专业人员都在关心这些标准中的重要规定和相互有哪些不一致及仍不明确的一些问题，本文按作者的学习体会和认识就上述问题进行讨论。 1 重要规定 1.1 抗震措施和抗震构造措施 抗规第2.1.10条、第2.1.11条的条文说明：抗震构造措施
2、只是抗震措施的一个组成部分。地震作用效应（内力和变形）调整的规定均属于抗震措施，而设计要求中规定，可能包含有抗震措施和抗震构造措施。 2004年北京市建筑设计技术细则-结构专业（简称北京细则）第 5.4.3 条 2 款：抗震措施应包括抗震计算措施和抗震构造措施两项：应按相应抗震等级满足第 5.4.4 条（剪压比、组合弯矩、剪力增大系数等）计算要求，即计算中对各类构件组合内力进行相应调整，满足强剪弱弯，避免脆性破坏，使塑性铰出现在规定的部位等要求。抗震构造措施应按相应抗震等级满足第 5.4.5 条要求，例如，剪力墙截面的最小厚度、分布钢筋最小配筋率、轴压比、边缘构件、钢筋锚固长度等构造要求。 1
3、.2 结构抗震性能设计 高规第3.14节结构抗震性能设计，是新增加的重要内容。基于性能的抗震设计方法，自 20世纪 90 年代在美国兴起，在我国和其他国家已在许多建筑结构工程中采用。这种设计方法的特点：使抗震设计从宏观定性目标向具体量化的多重目标过渡，业主（设计者）可选择所需的性能目标；抗震设计中更强调实施性能目标的深入分析和论证，有利于建筑结构的创新，经过论证（包括试验）可以采用现行规范中还未规定的新结构体系、新技术、新材料；有利于根据不同抗震设防烈度、场地条件及建筑的重要性采用不同的性能目标和抗震措施。 结构抗震性能目标应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震
4、后损失和修复难易程度等各项因素后选定。结构抗震性能目标分为A，B，C，D四个等级，结构抗震性能分为1，2，3，4，5五个水准（表1）。A，B，C，D四级性能目标的结构，在小震作用下均应满足第1抗震性能水准，即满足弹性设计要求；在中震或大震作用下，四种性能目标所要求的结构抗震性能水准有较大的区别。在中震和大震作用下结构构件按弹性或不屈服计算时有以下要点：按工程的设防烈度，分别取中震或大震的最大地震影响系数 max；风荷载效应不组合；弹性计算时：1）不考虑与抗震等级相关的地震组合内力增大系数；2）考虑重力及地震作用的分项系数；3）考虑材料分项系数（即材料强度为设计值）；4）考虑抗震承载力调整系数R
5、E。不屈服计算时：1）不考虑与抗震等级相关的地震组合内力增大系数；2）重力及地震作用的分项系数均取为1（即取标准值）；3）材料强度均取标准值；4）不考虑抗震承载力调整系数RE（即取1）1。 结构抗震性能目标 表1 性能目标 地震水准 A B C D 多遇地震 1 1 1 1 设防烈度地震 1 2 3 4 预估的罕遇地震 2 3 4 5 1.3 分项系数G的取值 高规第 5.6.2 条 1 款和建筑结构荷载规范（GB 500092001）（2006年版）第3.2.5条规定：对由永久荷载效应控制的组合时，分项系数G应取1.35。当活荷载标准值等于或小于总荷载标准值的 26%时应以此计算，则 Sd=
6、GSGk+QQSQk =1.35SGk+1.40.7SQk。在设计顶板上覆土厚度较大的地下车库时需要采用此种组合2。 1.4 楼板的重要性 高规第3.4.6条至第3.4.8条、第3.6.1条至第3.6.5条有对楼板的明确规定。 结构在风荷载及水平地震作用下，竖向抗侧力构件之间协同工作主要靠楼板。因此，在某些部位的楼板有足够厚度和整体性是必要的。例如，底部大空间框支剪力墙结构，转换层上部抗侧力构件的剪力要通过转换层楼板进行重分配，传递到落地剪力墙和框支柱上去，因而楼板承受较大的内力，因此要用现浇楼板并采取加强措施。 1.5 作为上部结构嵌固部位的地下室楼盖有关规定 除了高规第3.6.3条、第3.
7、9.5条、第5.3.7条、第12.2.1条和抗规第6.1.14条与以前的规 9 Building Structure 设计交流 We learn we go 定相同以外，增加了地下一层柱上端和节点左右梁端实配钢筋的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配钢筋的抗震受弯承载力的1.3倍。地下一层梁刚度较大时，梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上。 1.6 框架结构中设少量剪力墙有关规定 高规第8.1.3条及其说明是新增加的内容，在框架结构中设剪力墙后按4种情况确定相应的设计方法。 1.7 梁上开洞有关规定 高规第6.3.7条和图6.3.7，对在框架梁（连梁）上开洞时作出了规定，
8、开洞较大时应进行承载力验算，并应符合计算及构造要求。现在有些工程设计的框架梁或连梁上开有较大洞口，仅参照某些图集而不经过验算设置构造钢筋，这样做既不符合有关规定，还可能不安全。梁上开洞承载力验算方法可参考有关手册资料。 1.8 对分析软件的计算结果不作分析判断 高规第 5.1.16 条、抗规第 3.6.6 条 4款和混凝土规范第 5.1.6 条均有规定：对结构分析软件的计算结果，应进行分析判断，确认其合理、有效后方可作为工程设计的依据。实际工程结构分析软件计算结果，由于各种原因出现不正常现象是常见的，需要设计人员根据自己的知识和经验进行分析、判断，做出相应处理是必要的，否则可能造成设计不合理或
9、安全隐患。 1.9 采用规定水平地震力 抗规表3.4.3-1中，计算扭转不规则时应在“规定的水平力作用下”。高规第3.4.5条的条文说明：扭转位移比计算时，楼层的位移可取“规定水平地震力”计算。“规定水平地震力”一般可采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力，并考虑偶然偏心。水平作用力的换算原则：每一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层地震剪力差的绝对值。 各楼面的水平作用力计算，应根据高规规定由结构分析软件确定。 1.10 应重视规范、规程中的条文注释和条文说明 规范、规程中的条文注释和条文说明都是内容的重要组成部分，有的甚至非常重要。例如，高规表3.3.3-1，A级高度钢筋混凝土高
10、层建筑的最大适用高度的注2：“部分框支剪力墙结构指地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构”；高规第3.4.5 条的注：“当楼层的最大层间位移角不大于本规程第 3.7.3 条规定限值的 40%时，该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松，但不大应大于1.6”；高规第3.7.3 条的注：“抗震设计时，本条规定的楼层位移计算可不考虑偶然偏心的影响”；抗规表 6.3.6和高规表6.4.2，柱轴压比限值的注16都很重要；高规表 8.1.8，剪力墙间距的注 4：“当房屋端部未布置剪力墙时，第一片剪力墙与房屋端部的距离，不宜大于表中剪力墙间距的1/2”；高规第3.3.2条的条文说明
11、：“高层建筑的高宽比，是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制；在结构设计满足本规程规定的承载力、稳定、抗倾覆、变形和舒适度等基本要求后，仅从结构安全角度讲高宽比限值不是必须满足的，主要影响结构设计的经济性”；高规第3.4.5条的条文说明：“周期比计算时，可直接计算结构的固有自振特征，不必附加偶然偏心”；高规第6.1.2条的条文说明：“单跨框架结构是指整栋建筑全部或绝大部分采用单跨框架的结构，不包括仅局部为单跨框架的框架结构。框架-剪力墙结构可局部采用单跨框架结构；其他情况应根据具体情况进行分析、判断”；高规第10.4.1条的条文说明：“相邻楼盖结构高差超过梁高（编者注：一般为6
12、00mm）范围的，宜按错层结构考虑。结构中仅局部存在错层构件的不属于错层结构，但这些错层构件宜参考本节的规定进行设计”；高规第 11.1.1 条的条文说明：“为减小柱子尺寸或增加延性而在混凝土柱中设置构造型钢，而框架梁仍为钢筋混凝土梁时，该体系不视为混合结构；此外对于体系中局部构件（如框支柱）采用型钢梁柱（型钢混凝土梁柱）也不应视为混合结构”；抗规第 14.1.1 条的条文说明：“本章的适用范围为单建式地下建筑。高层建筑的地下室（包括设置防震缝与主楼对应范围分开的地下室）属于附建式地下室建筑，其性能要求通常与地面建筑一致，可按本规范有关章节所提出的要求设计”；高规第7.2.2条的条文说明：“本
13、次修订对 02 规程的规定进行了修改，不论是否短肢剪力墙较多，所有短肢剪力墙都要求满足本条规定，短肢剪力墙的抗震等级不再提高，但在第2款中降低了轴压比限值”。等等。 2 抗规、高规、混凝土规范等标准不一致的有关规定 2.1 抗震等级 高规表3.9.3中A级高度的高层建筑结构抗震等级，框架结构6度、7度、8度分别为三级、二级、一级；抗规表 6.1.2 现浇钢筋混凝土房屋的抗震等级，框架结构6度、7度、8度的高度24m时分别为四级、三级、二级，当24m时与高规 10 设计交流 Building Structure We learn we go 一致。当框架结构房屋为小于或等于 24m 的多层时，抗
14、震等级应按抗规表6.1.2采用。 2.2 相邻楼层侧向刚度的计算 高规第 3.5.2 条规定：对框架结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比 1不宜小于 0.7，与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于 0.8。对框架-剪力墙、板柱-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构，楼层与其相邻上层的侧向刚度比 2不宜小于 0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于 1.5。1与 2的计算方法完全不同。 抗规第3.4.3条的表3.4.3-2和条文说明，楼层侧向刚度计算方法及楼层与其相邻上部楼层的刚度比值要求，是与高规中框架结构相同的，其他
15、结构类型的楼层侧向刚度比值计算与框架结构不再区别。 上述两标准对相邻楼层侧向刚度比值计算和要求是不相同的，多层及高层建筑结构设计中纯框架结构与其他结构加以区别采用高规的规定比较合理。 2.3 扭转效应的计算 高规第 4.3.3 条规定：计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。每层质心沿垂直于地震作用方向的偏移值可采用ei=0.05Li。 抗规第 5.2.3 条 1 款规定：规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀各构件，其地震作用效应应乘以增大系数。 高规与抗规对扭转效应的计算方法不同，实际工程设计中是采用高规的方法，相对概念明确，软件计算操作方便。 2.4 柱箍筋加密区箍筋
16、体积配筋率的计算 混凝土规范第 11.4.17 条规定：柱箍筋加密区的体积配筋率 v 计算中应扣除重叠部分的箍筋体积。 高规第 6.4.7 条 4 款规定：柱箍筋加密区范围计算复合箍筋的体积配箍率时，可不扣除重叠部分的箍筋体积。 上述两标准对柱箍筋体积配筋率计算不同，实际工程设计中采用混凝土规范的方法，操作方便，偏于安全。剪力墙的约束边缘构件箍筋体积配箍率也可按此方法计算。 2.5 剪力墙截面厚度的确定 高规第 7.2.1 条 1 款规定了剪力墙的截面厚度应符合本规程附录D的墙体稳定验算要求，其他各款规定了不同部位和抗震等级的墙截面最小厚度。取消了原高规剪力墙厚度与层高或无支长度比值的要求。在条文说明中：“设计人员可
