高层建筑结构设计 第02章 高层建筑结构设计基本规定

• A级高度钢筋混凝土乙类和丙类高层建筑的层建筑的最 大适用高度应符合表3.3.2-2的规定。
说明
• 取消了在Ⅳ类场地上房屋适用的最大高度应适当 降低的规定。
• 平面和竖向均不规则的结构，其适用的最大高度 宜适当降低，由“应“改为“宜”。
• 当相邻结构的基础存在较大沉降差时，宜增大防震 缝的宽度；
• 防震缝宜沿房屋全高设置；地下室、基础可不设防 震缝，但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接；
• 结构单元之间或主楼与裙房之间如无可靠措施，不 应采用牛腿托梁的做法设置防震缝。
• 当相邻部分基础、埋深不一致、地基土层变 化很大或房屋层数、荷载相差悬殊时，应设 沉降缝将相邻部分分开，基础在沉降缝处应 断开。
• 楼板开大洞削弱后，宜采取以下构造措施 予以加强：1.加厚洞口附近楼板，提高楼板
的配筋率；采用双层双向配筋，或加配斜 向钢筋；2.洞口边缘设置边梁、暗梁；3.在 楼板洞口角部集中配置斜向钢筋。
三、缝的设置
• 设置防震缝时，应符合下列规定：
• 防震缝最小宽度应满足下列要求：①框架 结构房屋，高度不超过15m的部分，可取 70mm；超过15m的部分，6度、7度、8度 和9度相应每增加高度5m、4m、3m和2m， 宜加宽20mm；②框架-剪力墙结构房屋可 按第一项规定数值的70%采用，剪力墙结 构房屋可按第一项规定数值的50%采用， 但二者均不宜小于70mm。
• （3）房屋高度不超过50m、6、7度抗震设计的框架 -剪力墙结构，当采用装配整体式楼盖时，除应符合 上述第（2）条第①款的规定外，其楼盖每层宜设置 钢筋混凝土现浇层。现浇层厚度不应小于50mm， 混凝土强度等级不应低于C20，不宜高于C40，并应 双向配置直径6~8mm、间距150~200mm的钢筋网， 钢筋应锚固在剪力墙内。
• 不宜采用同一楼层刚度和承载力变化同时 不满足规则性要求的结构。因为这类结构 对抗震十分不利，应尽量避免。
• 通常刚度变化不符合规程要求的楼层，称 为软弱层；承载力变化不符合规程要求的 楼层称为薄弱层。为方便起见，新规程将 软弱层、薄弱层及竖向抗侧力构件不连续 的楼层统称为结构薄弱层。为提高安全度， 新规程将结构薄弱层在地震作用标准值作 用下的剪力增大系数从原02规定1.15改为 1.25，适当提高安全度要求。
2.3 楼盖结构
• 房屋高度超过50m时，框架-剪力墙结构、 筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇 楼盖结构，剪力墙结构和框架结构宜采用 现浇楼盖结构。当房屋高度不超过50m时， 剪力墙结构和框架结构可采用装配式楼盖， 但应采取必要的构造措施。
• 楼盖构造要求 • （1）为了保证楼盖的平面内刚度，现浇楼盖的混凝
• （3）对超过B级高度的工程，应通过全国超限高 层建筑工程抗震专家委员会进行审查论证。
A 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
结构类型
非抗震设计
框架，板柱—抗震墙
５
框架—抗震墙
5
筒体，抗震墙，框架—筒体
6
抗震设防烈度
6度、7度 8度 9度
4
3
2
5
4
3
6
5
4
注：（1）当有大底盘时，计算高宽比的高度从大底盘的顶部算起； （2）超过表内高宽比的体型复杂的房屋，应进行专门研究。
• （5）采用预应力混凝土平板的厚度，应考虑刚度、 抗冲切承载力、防火以及防腐蚀等要求。在初步 设计阶段，现浇混凝土楼板厚度可按跨度的 1/45~1/50采用，且不应小于150mm。
• （6）现浇预应力楼板为防止或减小主体结构刚度 对施加楼盖预应力的不利影响，应采用合理的施 加预应力的方案。如采用板边留缝以张拉和锚固 预应力钢筋，或在板中部预留后浇带，待张拉并 锚固预应力钢筋后再浇筑混凝土。
高层建筑高宽比的计算
• 高层建筑的高宽比为房屋的高度H与建筑平面宽 度B之比。
• 房屋的高度H，对不带裙房的塔楼，即为地面以 上高度（不计局部突出屋面的电梯机房、水箱、 构架等）；对带有裙房的高层建筑，当裙房的面 积和刚度超过其上部塔楼的面积和刚度的2.5和 2.0倍时，可取裙房以上部分的高度作为计算高 宽比时房屋的高度H；
• 房屋的平面宽度B，一般矩形平面按所考虑方向 的最小投影宽度计算高宽比，对突出建筑物平面 很小的局部构件（如楼梯间、电梯间等），一般 不作为建筑物计算宽度。
• 实际上当满足高规对侧向位移、结构稳定、 抗倾覆能力、承载能力等性能的规定时， 高宽比的规定可不作为一个必须满足的条 件，也不作为判断结构规则与否及超限高 层建筑抗震专项审查的一个指标。
3. 抗震设计时，结构竖向抗侧力构件宜上下连续贯通。
• 对框架 — 剪力墙结构、板柱 — 剪力墙结构、剪力
墙结构、框架 — 核心筒结构、筒中筒结构，楼面体
系对侧向刚度贡献较小，当层高变化时刚度变化不
明显，可按
2
Vi i1hi Vi1 i hi1
定义楼层侧向刚度比作为判定侧向刚度变化的依据，
结构体系
框架结构
框架—剪力墙结构、框架—核心筒结构、 板柱— 剪力墙结构
• 对于结构上下有收进或挑出时， 其收进或挑出部分的尺 寸限制为：上部楼层收进时， 且 H 1 / H ＞ 0.2 时， 应 有 B 1 / B ≥ 0.75 ； 上部楼层外挑时， 应有 B / B 1 ≥ 0.9
且a≤4m。
二、最大适用高度与高宽比
结构体系
框架
框架--抗震墙
抗震墙
全部落地 部分框支
1.平面宜简单、规则、对称，减少偏心；
2.平面长度不宜过长，突出部分长度l不宜过 大（图2.2）；L、l等值宜满足表2.1的要求；
3.不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面 图形。
图2-2 有突出部分的建筑平面
二、楼板洞口
• 楼面凹入或开洞尺寸不宜大于楼面宽度的 一半；楼板开洞总面积不宜超过楼面面积 的30%；在扣除凹入或开洞后，楼板在任 一方向的最小净宽度不宜小于5m，且开洞 后每一边的楼板净宽度不应小于2m。
说明
防震缝的宽度，根据2008年汶川地震的震害 调查，02规程规定的防震缝宽度偏小，本次 最小宽度由70mm改为100mm。本条规定与 《抗规》（GB 50011）是一致的，该值为最 小值，在强烈地震作用下，防震缝两侧的相 邻结构仍可能发生局部碰幢而损坏。
• 防震缝两侧结构体系不同时，防震缝宽度应按不利 的结构类型确定；防震缝两侧的房屋高度不同时， 防震缝宽度应按较低的房屋高度确定；
土强度等级不宜低于C20；同时由于楼盖结构中的 梁和板为受弯构件，所以混土强度等级不宜高于 C40。 • （2）房屋高度不超过50m的框架结构或剪力墙结构， 当采用装配式楼盖时，应符合下列要求：①楼盖的 预制板板缝上缘宽度不宜小于40mm，板缝大于 40mm时应在板缝内配置钢筋，并宜贯通整个结构 单元。预制板板缝、板缝梁的混凝土强度等级应高 于预制板的混凝土强度等级，且不宜低于C20；② 预制板搁置在梁上或剪力墙上的长度分别不宜小于 50mm; ③预制板板端宜预留胡子筋，其长度不宜小 于100mm；④预制板板孔堵头不小于60mm，并采 用强度等级不低于C20的混凝土浇灌密实。 加50mm 厚现浇层。
2. 抗侧力结构层间受剪承载力的突变将导致薄弱层出 现严重破坏甚至倒塌。为防止结构出现薄弱层，A 级高度高层建筑的楼层层间抗侧力结构的受剪承载 力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于 其上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的 楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一 层受剪承载力的75%。
但控制指标也应作相应的改变，一般情况按不小于
0.9控制；层高变化较大时，对刚度变化提出更高的
要求，按1.1控制；底部嵌固楼层层间位移角结果较
小，因此对底部嵌固楼层与上一层侧向刚度变化作
了更严格的规定按1.5控制。
新增规定：
• 楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5 倍，这是对质量沿竖向分布不规则的限制。
• (4)一般楼层现浇楼板厚度不应小于80mm，当板内 预埋暗管时不宜小于100mm；顶层楼板厚度不宜小 于120mm，宜双层双向配筋。转换层楼板厚度不宜 小于180mm，应双层双向配筋，且每层每方向的配 筋率不宜小于0.25%，楼板中钢筋应锚固在边梁或 墙体内；落地剪力墙和筒体外周围的楼板不宜开洞。 楼板边缘和较大洞口周边应设置边梁，其宽度不宜 小于板厚的2倍，纵向钢筋配筋率不应小于1.0%， 钢筋接头宜采用机械连接或焊接。
• 对部分框支剪力墙结构，表中规定的最大适用高 度已考虑了框支层的不规则性，而比全落地剪力 墙结构降低。故对“平面和竖向均不规则”，是 指框支层以上的结构同时存在平面和竖向不规则 的情况。
• 仅有个别墙体不落地，只要框支部分的设计安全 合理，其适用的最大高度可按一般剪力墙结构确 定。
• 关于房屋适用高度尚应注意以下问题： • （1）B级高度未列入框架结构、板柱 — 剪力墙
结构和9度抗震设计的各类结构。主要原因是研究成 果和工程经验不足。
• （2）对具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构，其抗 震性能尚待进一步研究。其适用高度比一般剪力墙 结构适当降低，7度不应超过100m，8度（0.2g）不 应超过80m，8度（0.3g）不应超过60m；B级高度及 9度A级时高度不应采用这种结构。
2.4 水平位移限制和舒适度要求
表2.8
弹性层间位移角限值 ue e h
结构类型 钢筋混凝土框架 钢筋混凝土框架-抗震墙，板柱-抗震墙，框架-
核心筒
钢筋混凝土抗震墙，筒中筒
除框架外的转换层
多、高层钢结构
[θe]
1/550
1/800
1/100 0
1/100 0
1/300
表2.9 层间弹塑性位移角限值
一、平面形状
• 地震区的建筑不宜采用角部重叠的平面形状或细 腰形平面形状 .
• 高层建筑不应采用严重不规则的结构布置，当由 于使用功能与建筑的要求，结构平面布置严重不 规则时，应将其分割成若干比较简单，规则的独 立结构单元。
• 根据《高规》的规定，抗震设计的A级高度 钢筋混凝土高层建筑，其平面布置宜符合 下列要求：
• 为消除温度和收缩应力对结构造成的危害， 当房屋的总长度超过一定数值时，要设置伸 缩缝(从基础以上断开）或采用其他一些计算 和构造措施。
表2.2 防震缝的间距
结构体系 框架结构 剪力墙
施工方法 现浇 现浇
最大间距（ｍ） 55 45
2.2 结构的竖向布置
一、侧向刚度和体形的要求
1. 抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度不宜小 于相邻上部楼层侧向刚度的70%或其上相邻三层侧 向刚度平均值的80%。
筒体
框架--核心筒 筒中筒
板柱--抗震墙
非抗震设计
67 8
9
70
60 55 45
25
140
130 120 100
50
150
140 120 100
60
130
120 100 80 不应采用
160
150 140 100
70
200
180 160 120
80
70
40 35 30 不应采用
说明
• 调整了房屋最大适用高度要求，增加 了8度0.3g抗震设防区的房屋适用高度 内容；框架结构高度适当降低；板柱剪力墙结构高度增大较多。
9结构倒塌往往是由竖向构件破坏造成的既承受竖向荷载又抗侧力的竖向构件属于重要构件结构抗震性能设计地震水准结构性能水准性能指标多遇地震烈度重现期50年一般不受损坏或不需修理可继续使用力位移抗震设防地震烈度重现期475年可能损坏经一般修理或不需修理仍可继续使用不明确罕遇地震烈度重现期1975年不倒塌或发生危及生命的严重破坏位移设防类别建筑地震作用抗震措施甲类重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑高于本地区抗震设防烈度的要求其值应按批准的地震安全评价结果确定抗震设防烈度为68度时应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求抗震设防烈度为9度时应符合比9度更高的要求乙类地震中使用功能不能中断或需要尽快恢复的建筑应符合本地区抗震设防烈度的要求抗震设防烈度为68度时应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求抗震设防烈度为9度时应符合比9度更高的要求应符合本地区抗震设防烈度的要求应符合本地区抗震设防烈度的要抗震次要建筑应符合本地区抗震设防烈度的要求应允许比本地区抗震设防烈度的要求适当降低但抗震设防烈度为6度时不应降低设计目标为保证生命安全具体实施的抗震设计方法的实质仍主要是采用基于强度或承载力的设计方法难以对建筑物进行经济性评估
B 级高度钢筋混凝土高层建筑结构适用的最大高宽比
非抗震设计
抗震设防烈度
6、7度
8度
8
7
6
• 高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力 和经济性的宏观控制，结构安全并不需要满 足高宽比要求，主要影响工程的经济性。
• 本次修订将A级高度与B级高度的适用高宽比 限值进行了合并处理，不再强调“最大高宽 比”概念；将筒中筒结构和框架-核心筒结构 的高宽比限值分开规定，适当提高了筒中筒 结构的适用高宽比。
第二章 高层建筑结构设计基本规定
• 具体设计抗侧力体系时应考虑三个方面的 要求：一是应具有必要的承载能力、刚度 和变形能力；二是应避免因部分结构或构 件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷 载、风荷载和地震作用的能力；三是对可 能出现的薄弱部位，应采取有效措施予以 加强。
2.1 结构平面布置
• 结构平面布置必须考虑有利于抵抗水平和 竖向荷载， 力争均匀对称， 减少扭转的影 响。扭转是否过大，可用概念设计方法近 似计算刚心质心及偏心距后进行判断，还 可比较结构最远边缘处的最大层间变形和 质心处的层间变形 ，其比值超过1.1者，可 认为扭转太大而结构不规则。