兼谈京沪粤三地对高规的理解

转－高层若干问题讨论
2007-10-30 10:59:31
高层若干问题讨论--------兼谈京沪粤三地对高规的理解
高规自2002年6月颁布以来，各地在设计中，在对高规的应用实施中，大部分都能遵循高规的要求，但是对于高规中涉及些条文，由于缺少具体量化或各地对规范条文理解不同，在应用中各地也出现不同的差异，北京、上海、广东等地也结合当地设计经验和工程实践相继发布本地的技术措施或规程。

本话题通过对国家规范高规（JGJ3-2002）及其宣贯材料、《北京市建筑设计技术细则-结构专业》、上海市《建筑抗震设计规程》、“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”等谈谈各地对高规部分条文的理解。

一、部分短肢墙结构
根据高规7.1.2条高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构，即只能采用部分短肢剪力墙。

对于部分短肢墙结构的定义，高规只明确这种类型结构中的一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%（高规7.1.2第2条），
而对于短肢剪力墙并没有给出一个具体量化指标。

1、中国建筑科学研究院主编《房屋建筑抗震设计常见问题解答》（下文简称《抗震解答》中黄小坤认为“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%”同时认为“一般剪力墙结构中，如果存在少量的短肢剪力墙，则不必要遵守高规7.1.2条的规定”
2、《北京市建筑设计技术细则-结构专业》（以下简称《北京技术细则》P86页5.5. 5条规定：当墙肢截面高度与厚度之比虽为5~8，但墙肢二侧均与较强的连梁（连梁净跨与连梁高度之比≤2.5）相连时或有翼墙相连的短肢墙（翼墙长度应不小于墙厚度的3倍），可不作为短肢墙。

短肢墙较多结构定义：可按结构中短肢剪力墙承受的竖向荷载与总竖向荷载的比例来判定，当由短肢剪力墙负荷楼面与全部楼面面积之比超过50%时，应定义为短肢墙较多结构。

3、《上海超限高层建筑工程抗震设计指南》（下面简称《上海超限指南》认为：当短肢剪力墙截面面积不大于全部剪力墙截面面积的20%时，可以按全部落地剪力墙控制建筑物高度，同时明确规定了短肢墙部分的抗震措施仍应按短肢墙规定执行。

当采用短肢墙比例进行判别时，应在建筑物的两个主轴方向分别计算，取较大的比例作为控制条件。

从上海这条规定可以看出当短肢剪力墙截面面积比例>20%时，应属于较多短肢剪力墙即短肢墙结构，其最大适用高度应比高规表4.2.2.-1适当降低，且7度和8度时分别不应大于100m和60m
4、《广东高规补》3.2.4条认为规定具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构指短肢墙的截面面积占剪力墙总截面面积50％以上，其房屋的最大适用高度应比《高规》表4.2. 2规定的剪力墙结构适用高度降低20％
5、对于L型、T型剪力墙中若一肢为短肢，另一肢为长肢，目前无论是从PKPM程序还是地方各规程似已统一认为不是短肢墙，其中广东规补3.2.3条认为：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。

6、综述，从上面可以看出，上海规程对短肢墙结构相对要求较严，而广东偏松，显然各地并没有在高规基础上达成相对一致的共识，这主要反映下面几点
1）对于短肢墙的加强措施上海认为短肢墙部分的抗震措施都应按短肢墙执行，而
北京、广东仅对短肢墙较多的结构，其短肢墙抗震等级提高一级采取抗震措施。

2）对于如何判定短肢墙较多结构，广东和上海采用相同的方法，但限值不同。

北京对短肢墙较多结构依据受荷面积50%判定，相对于上海广东依据短肢墙截面积比例控制，从概念上讲要合理，但是对于北京、广东可作到50%以上，个人认为短肢墙所承受的底部倾覆力矩很容易超50%，这点与高规认为短肢墙抗震性能差，缺少抗震经验，不提倡采用的观点有抵触，相比之下这点上海控制较严。

3）高规把一般剪力墙定义截面高度与厚度之比大于8倍，而这点《广东高规补》仍略显偏松
4）《广东高规补》认为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，个人认为也是值得商榷的，因为按这个定义4 500mm层高，设计做300mm厚的墙，墙长1250即为普通墙实在是有点短了，这点可能是由于广东对异形柱、短肢墙做的较多，结合以前经验及这么考虑的：如果上部为2 00x1650可以不算短肢剪力墙，但底部由于加大了截面宽度300x1650，这就成了短肢剪力墙，似乎过于苛刻，当然这一观点见仁见智，但《广本》这条规定就保证符合条件下，300x1650的底部加强也可与对应上部为非短肢剪力墙。

但个人这种墙至少应明确为T型或L型,一字型慎用，或者是轴压比有从严限制要求等措施加强。

5）北京除了对短肢墙的抗倾覆力矩的要求同高规7.1.2条外，对短肢墙较多结构还明确“任一层短肢剪力墙承受的水平剪力不应小于基底剪力的20%”。

这一点感觉有点牵强附会，有点把短肢墙作为第二道设防考虑；类似与框剪中框架结构？此外从目前程序SATWE使用上对此项也不好操作。

二、双向地震作用计算
根据高规3.3.2第2条质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向地震作用下的扭转影响。

对于这个明显不对称、不均匀高规并没有给出明确的量化，不同设计人员或审图人员会有不同的认识。

1、《抗震解答》中黄小坤认为可根据楼层最大位移与平均位移之比判断，若该值超过扭转位移比下限1.2较多（比如A级高度高层建筑大于1.4、B级高度或复杂高层建筑大于1.3）,则认为扭转明显，需要考虑双向地震作用
2、《北京技术细则》没有明确规定，参照高规和《抗震解答》执行
3、《上海建筑抗震设计规程》没有明确规定，参照高规和《抗震解答》执行
4、《广东高规补》2.3.2规定结构的前三个振型中，当某一振型的扭转方向因子在 0. 35~0.65之间，且扭转不规则程度为Ⅱ类时，表明结构的质量与刚度分布明显不对称、不均匀，应计算双向水平地震作用下的扭转影响。

三、错层结构
1、《抗震解答》2.47条中黄小坤都认为目前没有一致的意见，对于楼板相错高度不超过梁截面高度时，可不作为错层结构，但对于错层部位的框架柱和剪力墙宜符合高规第10.4.4和10.4.5条的要求。

2、《北京技术细则》5.9.2条较大错层指楼面错层高度h0大于相邻高侧的梁高h1时。

3、《上海建筑抗震设计规程》3.4.2条对错层定义为错层高度大于楼面梁的截面高度或大于0.6m 。

但在《上海超限指南》中对于错层高度大于1200mm即为超限高层。

o
4、《广东高规补》9.4.1 楼层板面高差大于相连处楼面梁高，或板面高差小于相连处楼面梁高但楼板间垂直净距大于支承梁梁宽时称为错层。

5、综述个人认为《广东高规补》相对较严，但是从《广东高规补》这条来看，加强错层部位梁宽，增加抗扭刚度还是有道理的
四、抗震变形验算
1、见高规4.6.3条
2、《北京技术细则》按高规4.6条执行。

3、《上海建筑抗震设计规程》5.5.1条中对结构的抗震变形验算进一步细化，见下表1
结构类型 [θe]
钢筋混凝土框架 1/550
钢筋混凝土框架-抗震墙、框架-核心筒、板柱-抗震墙、筒中筒 1/800
钢筋混凝土抗震墙 1/1000
钢筋混凝土抗震墙（底层）、钢筋混凝土框支层（底层） 1/2500
钢筋混凝土框支层（二层） 1/2000
多高层钢结构 1/300
4、《广东高规补》3.5.1条对于高度小于150m的剪力墙、筒中筒结构等弯曲型结构，当弯曲变形的影响明显，某层层间有害位移值小于层间位移值的50%，即Δui/Δui ＜0.5时，该层层间位移角限值可放宽至1/800。

3.5.2 条对于高度小于150m的框架—剪力墙、框架—核心筒结构等弯剪型结构，当某层层间有害位移值小于层间位移值的50%，即Δui/Δui＜0.5时，该层层间位移角限值可放宽至1/650。

5、综述
从上面可以看出，上海规程对结构的抗震变形要求相对较严，而广东偏松。

1）个人认为虽然上海规程控制偏严，对抗震墙和框支结构底层的层间位移角提出限值，主要是为避免抗震墙在底部塑性铰部位过早开裂，是合理可行的，只要结构方案布置合理，一般情况下都可以满足此要求。

2）广东通过限制有害位移，来放松层间位移角限值，似又回到老规范，以便与以前工程衔接？
五、不规则的分类和不规则程度的认定（1）
1、高规：结构平面不规则见高规4.3.3条、4.3.6条，竖向不规则见4.4.2条、4.4. 3条、4.4.4条、4.4.5条，对应抗震规范GB50011-2001为3.4.2条及其条文解释。

平面凹凸不规则见附
图（1）
五、不规则的分类和不规则程度的认定（2）
《北京技术细则》5.9.2条在高规的基础上增加了几种凹凸不规则平面类型，见附图（2），不规则限值同高规表4.3.3
五、不规则的分类和不规则程度的认定（3）
3、《上海市建筑抗震设计规程》基本同抗震规范，但是有两点不同
1）．对于平面外凸部分，采用双控指标判断是否不规则，即应同时用外凸长度和外凸部分宽度两个条件来控制，两个条件同时满足时才属于凸角不规则。

见附图（2）
2）．不规则平面凹口的深度计算应计算到有竖向抗侧力构件的部位，对于有连续内凹的情况，则应累计计算凹口深度。

见附图（2）
五、不规则的分类和不规则程度的认定（4）
4、《广东高规补》3.3节明确高层建筑体型“特别不规则”、“严重不规则”的判别条件，其不规则分类与高规的不同点主要是下面几点。

1）扭转不规则的程度根据最大层间位移角及扭转位移比分为两类，扭转位移比计算时采用刚性楼板假定，并考虑地震偶然偏心作用的影响：计算最大层间位移角时可不考虑地震偶然偏心作用的影响，具体见下表1、2。

2）用相邻层层间位移角比作为高层建筑侧向刚度规则与否的判别指标。

3）竖向抗侧力构件(柱、剪力墙、抗震支撑)不连续的类型分为：
Ⅰ类：柱不连续
Ⅱ类：墙、支撑不连续
4）《广东高规补》3.3.2条及3.3.3条明确高层建筑体型“特别不规则”、“严重不规则”的判别条件，见下表
五、不规则的分类和不规则程度的认定（5）
5、综述
1）对于高规4.3.5条扭转位移比的控制，考虑到只是一个宏观指标，并不是强规，北京、上海、广东都根据当地设计经验和工程实践有条件地略为放松扭转位移比限值。

a.《抗震解答》2.20条中黄小坤认为：当层间位移角不大于位移角限值的1/3，扭转位移比的控制可略有放宽，但是具体可以放宽到多少没有明确。

b. 《北京技术细则》5.2.4条认为“剪力墙结构的最大层间位移角为1/2000时，可放松约10%，当绝对值更小时，还可继续放松，但宜以放松20%为限。

”
c.《上海建筑抗震设计规程》3.4.3条的条文解释认为：对于带有较大裙房的高层建筑，当裙房高度不大于建筑总高度的20%、裙房楼层的最大层间位移角不大于1/3000时，位移比限值可以适当放松。

但是具体可以放宽到多少没有明确。

2）《广东高规补》对不规则分类详细，设计人员和审图人员有明确的尺度可以掌握，便于操作和使用。

3）对于凹凸不规则的判定，上海规程更加合理和明确。

对于错层的争议较大。

1。

由于一旦认定结构为错层，那么建筑总高马上得降低，否则高度超限。

因此，大家对错层的认定都比较慎重。

2。

从高规等规范对错层的图示大概可以看出，错层是指沿着某一轴线全楼有高差的结构。

这类结构由于在该轴线上墙柱构件被两个沿高度错开的水平楼板切断，变形与内力集中，对抗震极为不利。

对于卫生间降板导致的类似情况，显然不在此列。

事实上，很多结构不是此类理想的错层情况。

举例来说，如果该结构每隔三～四层为平板，仅在局部层有错层，这种结构在高层住宅中还不少（如半复式，越层与平层的组合体），这种情况显然好过典型的错层结构。

如何认定却是一个难事。

3。

广东规范对于错层的定义是指楼板高差处板净高差大于该处的梁宽。

虽有一定道理，个人我认为偏严。

4。

个人认为，目前包括各地区在内的规范所定义的错层仅适合局部楼层错层的定义，对于全楼是否错层结构，定义不够明确。

一个极端的例子，一座30层的建筑，如果只有一层错层，整体结构难道也属于错层结构？
1、对于错层结构，应属整体结构体系问题，个人认为是针对整体来说，如整楼或较多楼层，如《北京技术细则》所示图例见下图，除措施加强外，适用高度应降低。

2、对于某层楼板错层，个人认为主要属局部楼板不连续，对错层部位的构件加强即可。

六、侧向刚度计算方法
1、对于一般结构，《抗震规范》3.4.
2、3.4.3条文说明及《高规》4 .4.2条文说明：楼层的侧向刚度可取该楼层剪力和该楼层层间位移的比值
2、《北京技术细则》P89、P106对于一般结构的侧向刚度计算均采用的是楼层剪力与该楼层层间移的比值，即《抗震规范》、《高规》建议的方法
3、《上海建筑抗震设计规程》6.1.19条在对地下室嵌固刚度的论述中，规定“…当进行初步设计时，侧向刚度比可用剪切刚度比估计，并作为计算刚度比的控制指标”《上海超限指南》对侧向刚度比的控制，也是采用等效剪切刚度。

4、《广东高规补》3.3.1用相邻层层间位移角比作为判定侧向刚度比的依据
5、综述
1）《高规》、《抗规》及北京对侧向刚度比计算推荐采用楼层剪力和楼层层间位移的比值方法对于不同的结构（框架、框剪（支撑）、剪力墙）是否完全适用值得商榷。

2）上海规程建议按剪切刚度判断用于初设的估算比较方便，但是由于剪切刚度计算没有考虑梁刚度及墙开洞影响，是偏于安全的，相比《高规》的计算方法有时截面会取得偏大，才能符合刚度比要求。

例如某剪力墙结构，抗震等级三级，一层4.8米，墙厚按1/20取，为250mm；二层以上2.9m，墙厚为200mm。

若按剪切刚度计算¡=A0* h1/A1*h0=250*2900/200*4800=0.755<0.8,不满足，一层墙厚要做300mm。

个人认为上海规程和《上海超限指南》明确采用剪切刚度在地下室嵌固刚度和超限高层计算中还是有一定道理：
a．上海抗震规程规定桩筏基础的一层地下室大于相邻上层侧向刚度的1.5倍及以上，且地下室顶板厚不小于180mm，则地下室顶板可作为上部结构的嵌固部位，这点比国家抗震规范两层地下室、不小于2倍刚度还是偏松的
b．超限高层多为复杂结构，对超限高层分析更应注重概念分析，对竖向不规则判定采用剪切刚度的实用计算方法从严控制还是无可厚非的，想必这也是专家的意见。

3）《广东高规补》以层间位移角比来衡量结构侧向刚度的变化对于剪弯或弯曲型变形为主的结构（如框剪）是否合适，值得商榷，这点可从《广东省超限高层建筑工程抗震设防审查细则》的解释说明看出，其推导依据以剪切变形为主的结构。

八、局部转换的补充定义
1、《北京技术细则》P112：当结构中个别为框支转换结构，且其负荷面积所占楼层面积范围很小时（未有定量），该结构在整体计算时不必提高结构的抗震等级和增大所有构件的内力调整系数，设计时可仅对与个别框支相邻的落地墙及框支梁、柱在计算与构造上进行加强；对于已经满足在地下室顶板嵌固条件的高层建筑，当地下室有个别框支转换结构时，可不作为带转换层的复杂高层建筑考虑。

2、《广东高规补》9.2.2 当建筑物上部楼层仅部分柱不连续时，可仅适当加强转换部位楼盖，但转换托梁的承载力安全度储备应适当提高，内力增大系数不宜小于1.1，托梁的构造按实际的受力情况确定。

9.2.3 当框架—剪力墙或筒体结构仅少量剪力墙不连续，需转换的剪力墙面积不大于剪力墙总面积的8%时，可仅加大水平力转换路径范围内的板厚、加强此部分板的配筋，并提高转换结构的抗震等级。

框支框架的抗震等级应提高一级，特一级时不再提高。

结构的最大适用高度可按一般框架—剪力墙或筒体结构采用
从上面分析看各地对高规的理解和应用虽有差别，大部分规定是对高规的很好的补充，但是有些地方规定可能结合当地的实践经验，比高规的规定略有偏严或略有放松，这些地区差异既反映了各地对规范理解的不统一，也反映高规需待完善的地方，希望将来高规修订时，能给予补充和完善。

由于本文作者水平有限，对规范和各地规定有不当理解敬请谅解,希望各位同仁多批评指正、畅所欲言，也欢迎各地同仁结合当地情况展开进一步的讨论。

对于采用剪切刚度法计算侧向刚度的算法，对地下室应该合适。

对于上部结构可能有点问题。

2。

举例来说，对于层高改变的结构，假设层高由4.8米变为3.6米，其他条件不变时，该楼层侧向刚度比采用剪切刚度法为3.6/4.8=0.75，满足规范要求。

但是，若该楼层位于超高层结构中，采用剪力与位移比法时，近似地，采用层高比代替位移比，则刚度比为(Vi+1)*3.6/(Vi)*4.7,对于超高层来说，对照振型分解法计算公式，可见本例3.6米层高的Vi+1基本上小于4.8米层高的Vi，因此，其结果小于0.75。

可见，对于超高层来说，采用剪切刚度法计算可能不太稳妥。

七、高宽比计算和控制
1、《高规》第4.2.3条及条文说明
2、《北京技术细则》5.2.1条对下列四种建筑平面的高宽比计算给出说明：
1）对于L、Π形建筑，如平面上伸出长度a与其宽度之比不超过3，则不应以b计算其高宽比
2）对于口形建筑，如a/b不大于6，则不应以b计算高宽比
3）对于弧形建筑物，不应以b计算高宽比（不以b计算，那以什么计算？以弧顶到弧的最底角点？）
3、《上海抗震规程》及《上海超限指南》未做进一步规定，但是上海市《钢筋混凝土高层建筑筒体结构设计规程》3.1.2条注2：当结构高宽比超过表中A级限值但为超过B级限值时，应按B级筒体结构的规定设计.
4、《广东高规补》3.2.2 高层建筑的高宽比为地面以上高度H(不计突出屋面的机房、水池、塔架等)与建筑平面宽度B之比。

当建筑平面非矩形时，可取平面的等效宽度B =3．5r，r为建筑平面(不计外挑部分)最小回转半径。

5、综述
1）高宽比限值是对结构整体稳定、整体刚度、承载能力和造价的宏观控制，它同“最大适用高度”一样，只是个“适用高宽比”，并不是强制的，正如《北京技术细则》P61页所述：“当高宽比超过规定值时，规程中的内容，不一定完全适用，须由设计人采取一定的加强措施，以保安全。

所采取措施，可以是对于侧向位移限制得较为严格等等”
2）对复杂体型的高层建筑中，如何计算高宽比，广东给出了一个通用计算方法。

北
京给出四个具体示例，但《高规》和上海《筒体规程》建议按按所考虑方向的最小投影宽度计算高宽比，似有偏严。

尤其上海《筒体规程》对高宽比超限要按B级控制，所以对高宽比的计算更是对整体造价带来影响，值得商榷。

3）对带有裙房的高层建筑，当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时，计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上部分考虑。

早就想说两句了，3d兄总结的不错，补充几点
1、凹槽的深度小l/Bmax，在高规中6.7度是0.35，而上海统一0.3
2、对于框架剪力墙结构的位移，上海抗震规范提出，当框架承受的倾覆力距大于50%时，层间位移角限值可在1/800的基础上放大，并给出一个根据倾覆力距所占比值推算公式，这是其他规范中没有的，不过按此公式，当等于50%时，位移控制值为1/70 9，而如果满足框架剪力墙结构位移为1/800时，框架所承受的倾覆力距则是69%。

提供一种思路。

3、刚度比计算更多是抗震概念设计，和标准内力关系不大，选择简单明了直接的好。

4、"地下室大于相邻上层侧向刚度的1.5倍,则地下室顶板可作为上部结构的嵌固部位，这点比国家抗震规范两层地下室、不小于2倍刚度还是偏松的"
实际上上海规定1.5是有条件的，是根据本地特点的，如桩筏桩箱，底板与桩的可靠连接，桩受拉等等，松与严不好定。

另外国家规范中的“两层地下室”在戴教授的答疑中可为一层。

关于规范的理解和执行多说几句，条文不是死的，只是现阶段的条件下总结，主要是试验，所以条文都是有背景的，是限定条件下的结果。

如体积配箍率中fyv有最大取值呢，天大的康教授原话，是没有足够的实验数据。

3d兄发表了这么多精彩的总结，让我学得了不少学问呀。

以下，我想简单谈谈自己的一些看法，请大家多多指点。

1、设计人员很重要的素质，我想是负责的态度。

对谁负责？仅仅是对规范、规程、标准负责吗？个人以为，关键是对自己负责，对这个社会负责。

更不仅仅是对甲方负责，为甲方服务。

所以我们应该重视概念设计，充分发挥个人的主观能动性，积极主动地承担自己的社会责任。

对于规范标准，我自己是一向认真学习，力求深入领会，能够灵活运用。

这就要求自己在设计中要做到因地制宜。

因地制宜，根据不同的情况，努力把握工程的主要矛盾，做到抓大放小，打通关节。

2、以下就以短肢剪力墙为例。

我认为各种观点都有合理的一面。

作为设计人员，可以在不同的设计阶段，选用不同的判断方法，满足不同阶段的设计要求。

比如采用负荷面积法或截面面积对比法，在方案阶段大致判断是否属于短肢剪力墙结构，目的是控制结构总高度和抗震等级等大的原则问题。

在初步设计阶段和施工图阶段，则应按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%时，认为是短肢剪力墙结构，目的是用于调整墙肢的布置和多少，确保构件安全。

3、至于短肢剪力墙的截面面积到底是50％还是20％以上，可直观定性为短肢剪力墙结构。

我想在现在试验不充分，宜按20％控制认为在方案阶段判断为短肢剪力墙结构。

这是结构设计中的在没有把握的情况下，宜严不宜松原则的体现。

当然以后随着试验、工程实例、震害考验的增多，可适当调整比例，以适应社会发展的需要。

九、框支框架和框支层框架
1、抗规表6.1.2中为框支层框架，而高规4.8.1及4.8.2条为框支框架，一字之差。