关于广东省标准高层建筑混凝土结构技术规程的若干问题

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1、关于广东省标准 高层建筑混凝土结构技术规程 的若干问题华南理工大学建筑设计研究院 方 小丹 2014.10.23.一、广东省高规编制工作的回顾广东省标准高层建筑混凝土结构技术规程2005年由广东省建设厅批准立项（粤建科函2005237号），成立了“广东省高规”编制组，以华南理工大学建筑设计研究院为主编单位，广东省建筑设计研究院等为参编单位，并开展工作。之后，因国家行业标准高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3-2002进行局部修订以及全面修编，编制组决定等新版行业标准实施后再编写“广东省高规”，暂停了编制工作。国家行业标准高层建筑混凝土结构技术规程于2010年10月发布并开始实施。编制组2011

2、年12月重新启动广东省高规的编写工作，根据实际情况，调整、补充了部分参编单位和人员，原则是保留原高规补充规定的起草人，增加省内各大设计院较年轻的专家。由主编在原工作的基础上，参考新高规（ JGJ3-2010），整理了讨论稿草稿，于2011年12月14日在华南理工大学建筑设计院召开了第一次（重新起算）编制工作会议，明确了分工及进度安排。2012年3月召开了第二次编制工作会议，对广东省高规讨论稿条文进行逐条讨论及修改，形成征求意见稿。2012年4月底，编制组将征求意见稿呈报广东省住建厅。5月中省住建厅将征求意见稿挂上网，发文在全省范围内公开征求意见。编制组于2012年69月召开第三、第四次编制工作

3、会议，对所征集到的近500条意见进行讨论，采纳其中部分意见，进一步完善了广东省高规并形成送审稿。2012年12月16日，广东省住建厅在广州主持召开广东省高规的审查会。送审稿顺利通过审查，并得到较高评价。“规程较全面地总结了国内特别是广东省近年来高层建筑混凝土结构的研究成果和工程实践经验，在若干重要条款上有所创新，较好地体现了国家科学发展观和技术经济政策，具有较高的实用性和可操作性。”“审查委员会认为，规程（送审稿）内容充实，技术指标合理，适用性强，无重大遗留问题，总体上达到国内领先水平。”会后，根据审查会专家意见，对送审稿进行个别条文的修改、补充，形成报批稿于2013年1月底报广东省住建厅。随

4、后，省住建厅完成了备案等行政批准手续，于2013年4月1日发布省高规实施的公告。二、编写的主要原则和内容广东省高规除与国家行业标准主要条文保持一致外，反映了近年来广东省的科研成果及工程实践经验。编写的主要原则和内容如下：1、强制性条文与国家行业标准高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2010一致。2、章节编排与（JGJ 3-2010）基本一致，结构构件的构造要求与（JGJ 3-2010）基本保持一致，增加下列内容：（1）“巨型框架-核心筒结构”独立成章 ；（2）隔震、消能减震（振）和结构控 制；（3）结构地震作用效应计算的时域显 式随机模拟法。3、对下列问题作改进和调整：（1）不限制剪力墙使

5、用C60以上高强混 凝土，提出对剪力墙使用C60以上高强 混凝土的附加要求；（2）结构的侧向刚度均以单位层间位移角所需的水平力表达；（3）适当放松结构层间位移角限值；（4）不控制结构的周期比，仅控制结构在偶然偏心地震作用下的扭转位移比；（5）改进结构抗震性能设计的方法；（6）明确不以调整结构刚度来满足楼 层最小地震剪力要求；（7）有条件地放松筒体剪力墙的轴压 比限值；（8）明确一般框架-剪力墙结构的地震 剪力调整规定不适合巨型框架-核心筒结 构，要求核心筒承担100%的地震剪力；（9）框架-剪力墙结构中，框架承担的 剪力不满足要求时，可直接调整放大框 架柱的剪力，不加大框架的刚度来满足 分担剪

6、力的要求。（10）保留和调整广东省实施高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2002）补充规定DBJ/T 15-46-2005的一些条文，如钢管混凝土柱框架-混凝土核心筒结构框架梁弯矩调幅、桩基础承载力计算的规定等。三、若干问题的说明和讨论1、 关于“巨型框架-核心筒结构”带伸臂桁架加强层巨型框架-核心筒结构的受 力特点加强层的弯剪刚度大巨型框架的侧向刚度刚度小伸臂桁架上下弦杆间筒体剪力墙小剪跨受剪腰桁架上下弦杆所在层楼板受剪腰桁架受扭？巨型框架柱的计算长度2、不限制剪力墙使用C60以上高强混凝土高强混凝土构件避免脆性的途径：受压时约束混凝土压弯时钢筋屈服，混凝土不压溃高强混凝土筒体压弯试验

7、C80高强混凝土筒体压弯承载力， 设计轴压比n=0.51高强混凝土剪力墙与钢管混凝土剪力墙压 弯承载力对比试件特征点位移延性系数及参数比较试件编号ndVy/Vcry/crVm/Vym/ySTCHSCCW010.558.361.281.671.282.091/3181/911/23STCHSCCW020.4510.281.211.571.342.201/3901/1121/24HSCCW010.51 8.551.241.631.252.421/3301/841/24注：下标cr表示开裂，y表示屈服，m表示峰值，u表示极限。钢管混凝土剪力墙压弯试验试件位移延性系数及性能指标比较 试件编号ndPm/

8、Pym/ycrmuS010.47 6.661.262.091/5121/1181/37S020.65 5.251.302.231/4341/1061/45S040.45 6.251.252.391/6111/1051/40S050.65 4.881.292.351/4871/1021/49S060.46 5.051.233.241/8021/711/46S070.45 5.291.242.401/6011/1081/49S090.45 5.461.242.451/6091/1061/48S100.45 6.171.18 2.79 1/6361/811/373、结构的侧向刚度均以单位层间位移角所

9、需的水平力表达； 对应于剪力墙，令G=0.4E，可导得框架的等效剪切面积4、适当放松结构层间位移角限值；不再强调弯曲变形所占比例不小于50%的条件。我国规范对高层建筑位移限值比较严格的主要原因。以水平荷载作用下钢筋混凝土构件（包括柱、剪 力墙）开裂时的层间位移角作为多遇地震作用下 结构的弹性位移角限值。对结构计算周期进行折减，但结构计算位移没有 相应调整。由单自由度体系的周期计算公式 可知，结构刚度K与周期T的平方成反比例，因此，大致上框架结构的位移计算值约偏大估计 ，即约2.042.77倍；框-剪结构约偏大 ，即约1.56-2.04倍；剪力墙结构约偏大 ，即约1.01.23倍。没有扣除刚体位

10、移的影响。结构的层间位移角限值过于严格造成建筑物尤其是低层及多、高层建筑的刚度需求偏大，其直接后果就是结构的地震反应增大，除造成投资的浪费外，反而对结构抗震不利。5 、不控制结构的周期比，仅控制结构在偶然偏心地震作用下的扭转位移比。结构扭转效应的大小体现于扭转引起的扭转角和扭矩。研究表明，限制偶然偏心地震作用下的结构扭转位移比不要过大，就可控制结构的扭转刚度不致过弱。采用扭转周期比控制指标易产生的不合理现象有: a) 不满足扭转周期比要求的规则结构通过增加偏心可满足要求, 这与结构抗震设计概念相悖。 b) 不满足扭转周期比要求的结构 可通过削弱结构的平动刚度来满足要求。c) 同时满足规范要求的

11、较小耦联扭转周期比, 可能对应扭转刚度较大和较小两种情况(下图), 说明满足耦联扭转周期比要求的结构不一定具备预期的抗扭刚度, 耦联扭转周期比不能反映抗扭刚度与抗侧刚度的关系。d) 某些平动刚度大的结构耦联扭转周期比不满足要求, 但扭转位移比较小, 其抗震性能未必比扭转周期比未超限的结构差。e) 扭转周期比大于1即扭转为第一振型产生的扭矩和扭转角远较考虑5%偶然偏心小，对结构构件承载力并不起控制作用。扭转位移比与耦联周期比的关系算例：结构平面图算例：结构不同偏心时的扭转控制指标结构方案 e /r T/T 扭转振型 扭转位移比 方案1 0.00 0. 926 第2振型 1.14 方案2 0.05

12、 0. 896 第2振型 1.40 方案3 0.10 0.830 第3振型 1.56 国家馆结构模型 结构小震计算结果软件ETABSPMSAP第1扭转，第1，2平动周 期/s1.411.281.271.461.291.27方向XY45XY45地 震 作 用顶点位移/总高1/1930 1/1890 1/1920 1/1890 1/1830 1/1990最大层间位移角1/1700 1/1640 1/1670 1/1740 1/1700 1/1690基底弯矩M0 106kNm4.514.464.474.274.184.12基底剪力Q0/104kN7.607.457.327.597.337.35剪重比

13、Q0/G/%5.275.175.085.275.095.10由于建筑造型上的需要，由下至上随着展厅范围的伸展，质量分布范围增大，转动惯量 加大，导致结构扭转周期成为第1周期。第1扭转周期Tt与第1平动周期T1之比为1.10，未能满足混凝土高规4.3.5条不应大于0.9的要求。在考虑偶然偏心地震作用下，楼盖竖向构件的最大水平位移为屋面两端竖向构件弹性水 平位移平均值的1.18倍，小于1.2，属扭转规则结构。 削弱前墙肢布置 削弱后墙肢布置 刚度削弱后与削弱前指标的比值 TtT1顶点位移 最大层间 位移角最大扭 转角位移比墙肢最大剪力 设计值1.261.701.751.961.951.031.03

14、当单方向削弱结构刚度时，周期比Tt/T1为0.87，可满足不大于0.9的要求，但是此时结构的x向水平刚度约减小80；扭转角约增大95，而且原本为基本对称布置的抗侧力构件人为变成不对称的布置，对结构抗震也是不利的。工程由4个平面尺寸18.6m18.6m的混凝土筒体通过组合楼盖连成整体，结构平面规则对称。由偶然偏心引起的扭转更主要的是由4个筒体的抗侧平动刚度来抵抗。计算结果表明，就单个混凝土筒体而言，最大弹性水平位移仅为平均水平位移的1.01倍，可见就单个筒体来说，其扭转效应并不明显。即更主要的是由4个筒体的“公转”而不是单个筒体的“自转”来抵抗整体结构的扭转。计算结果还表明，虽然扭转振型是第一振

15、型，但第一扭转振型引起的扭矩仅为第一平动振型考虑偶然偏心引起的11。虽然展厅的楼层数少，但筒体内沿竖向的连梁较多，弹塑性分析和振动台试验结果已经证明，大震下多处连梁屈服，结构具有良好的耗能机制。甚至在8度大震的作用下，结构模型的最大层间位移角远小于极限弹塑性位移角。可见，对本工程来说，虽然扭转周期是第一周期，但结构的扭转反应并不显著。模拟地震振动台试验模型满足动力相似关系及重力相似关系，加速度及重力 加速度相似比为1，几何相似比为1/27，应力相似比为1/7，钢筋混凝土部分由微粒混凝土、镀锌铁丝模拟，钢结构部分由 紫铜模拟。试验选用了EL Centro波、Pasadena波、上海 SHW2人工地震波等3条地震波，在单向、双向、三向地震作 用，7度小、中、大震和8度大震下依次进行了模拟地震的振 动台试验。 7度大震后原型结构频率最大下降23.8%，8度大 震后频率最大下降38.1% 地震作用7度小震7度大震8度大震最大层间位移角1/20031/3521/24360.3m标高屋盖位移比1.221.051.05最大