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從標準的角度剖析超限高層建筑工程抗震設防

來源:建筑結構  作者:*  日期:2014-7-8
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  做好超限高層建筑工程抗震設防專項審查工作,根據《超限高層建筑工程抗震設防管理規定》制定本技術要點。

  (五) 抗震試驗數據和研究成果,要有明確的適用范圍和結論。

  第三章 專項審查的控制條件

  第八條 抗震設防專項審查的重點是結構抗震安全性和預期的性能目標。為此,超限工程的抗震設計應符合下列最低要求:

  (一) 嚴格執行規范、規程的強制性條文,并注意系統掌握、全面理解其準確內涵和相關條文。

  (二) 不應同時具有轉換層、加強層、錯層、連體和多塔等五種類型中的四種及以上的復雜類型。

  (三) 房屋高度在《高層混凝土結構規程》B級高度范圍內且比較規則的高層建筑應按《高層混凝土結構規程》執行。其余超限工程,應根據不規則項的多少、程度和薄弱部位,明確提出為達到安全而比現行規范、規程的規定更嚴格的針對性強的抗震措施或預期性能目標。其中,房屋高度超過《高層混凝土結構規程》的B級高度以及房屋高度、平面和豎向規則性等三方面均不滿足規定時,應提供達到預期性能目標的充分依據,如試驗研究成果、所采用的抗震新技術和新措施、以及不同結構體系的對比分析等的詳細論證。

  (四)在現有技術和經濟條件下,當結構安全與建筑形體等方面出現矛盾時,應以安全為重;建筑方案(包括局部方案)設計應服從結構安全的需要。

  第九條 對超高很多或結構體系特別復雜、結構類型特殊的工程,當沒有可借鑒的設計依據時,應選擇整體結構模型、結構構件、部件或節點模型進行必要的抗震性能試驗研究。

  第四章 專項審查的內容

  第十條 專項審查的內容主要包括:

  (一) 建筑抗震設防依據;

  (二) 場地勘察成果;

  (三) 地基和基礎的設計方案;

  (四) 建筑結構的抗震概念設計和性能目標;

  (五) 總體計算和關鍵部位計算的工程判斷;

  (六) 薄弱部位的抗震措施;

  (七) 可能存在的其他問題。

  對于特殊體型或風洞試驗結果與荷載規范規定相差較大的風荷載取值以及特殊超限高層建筑工程(規模大、高寬比大等)的隔震、減震技術,宜由相關專業的專家在抗震設防專項審查前進行專論證。

  第十一條 關于建筑結構抗震概念設計:

  (一) 各種類型的結構應有其合適的使用高度、單位面積自重和墻體厚度。結構的總體剛度(詞條“剛度”由行業大百科提供)應適當(含兩個主軸方向的剛度協調符合規范的要求),變形(詞條“變形”由行業大百科提供)特征應合理;樓層最大層間位移和扭轉位移比符合規范、規程的要求。

  (二) 應明確多道防線的要求。框架與墻體、筒體共同抗側力的各類結構中,框架部分地震剪力的調整應依據其超限程度比規范的規定適當增加。主要抗側力構件中沿全高不開洞的單肢墻,應針對其延性不足采取相應措施。

  (三) 超高時應從嚴掌握建筑結構規則性的要求,明確豎向不規則和水平向不規則的程度,應注意樓板局部開大洞導致較多數量的長短柱共用和細腰形平面可能造成的不利影響,避免過大的地震扭轉效應。對不規則建筑的抗震設計要求,可依據抗震設防烈度和高度的不同有所區別。

  主樓與裙房間設置防震縫時,縫寬應適當加大或采取其他措施。

  (四) 應避免軟弱層和薄弱層出現在同一樓層。

  (五)轉換層應嚴格控制上下剛度比;墻體通過次梁轉換和柱頂墻體開洞,應有針對性的加強措施。水平加強層的設置數量、位置、結構形式,應認真分析比較;伸臂的構件內力計算宜采用彈性膜樓板假定,上下弦桿應貫通核心筒的墻體,墻體在伸臂斜腹桿的節點處應采取措施避免應力集中導致破壞。

  (六) 多塔、連體、錯層等復雜體型的結構,應盡量減少不規則的類型和不規則的程度;應注意分析局部區域或沿某個地震作用方向上可能存在的問題,分別采取相應加強措施。

  (七) 當幾部分結構的連接薄弱時,應考慮連接部位各構件的實際構造和連接的可靠程度,必要時可取結構整體模型和分開模型計算的不利情況,或要求某部分結構在設防烈度下保持彈性工作狀態。

  (八) 注意加強樓板的整體性,避免樓板的削弱部位在大震下受剪破壞;當樓板在板面或板厚內開洞較大時,宜進行截面受剪承載力驗算。

  (九) 出屋面結構和裝飾構架自身較高或體型相對復雜時,應參與整體結構分析,材料不同時還需適當考慮阻尼比不同的影響,應特別加強其與主體結構的連接部位。

  (十)高寬比較大時,應注意復核地震下地基基礎的承載力和穩定。

  第十二條 關于結構抗震性能目標:

  (一) 根據結構超限情況、震后損失、修復難易程度和大震不倒等確定抗震性能目標。即在預期水準(如中震、大震或某些重現期的地震)的地震作用下結構、部位或結構構件的承載力、變形、損壞程度及延性的要求。

  (二) 選擇預期水準的地震作用設計參數時,中震和大震可仍按規范的設計參數采用。

  (三) 結構提高抗震承載力目標舉例:水平轉換構件在大震下受彎、受剪極限承載力復核。豎向構件和關鍵部位構件在中震下偏壓、偏拉、受剪屈服承載力復核,同時受剪截面滿足大震下的截面控制條件。豎向構件和關鍵部位構件中震下偏壓、偏拉、受剪承載力設計值復核。

  (四) 確定所需的延性構造等級。中震時出現小偏心受拉的混凝土構件應采用《高層混凝土結構規程》中規定的特一級構造,拉應力(詞條“拉應力”由行業大百科提供)超過混凝土抗拉強度標準值(詞條“強度標準值”由行業大百科提供)時宜設置型鋼

  (五) 按抗震性能目標論證抗震措施(如內力增大系數、配筋率、配箍率和含鋼率)的合理可行性。

  第十三條 關于結構計算分析模型和計算結果:

  (一) 正確判斷計算結果的合理性和可靠性,注意計算假定與實際受力的差異(包括剛性板、彈性膜、分塊剛性板的區別),通過結構各部分受力分布的變化,以及最大層間位移的位置和分布特征,判斷結構受力特征的不利情況。

  (二) 結構總地震剪力以及各層的地震剪力與其以上各層總重力荷載代表值的比值,應符合抗震規范的要求,Ⅲ、Ⅳ類場地時尚宜適當增加(如10%左右)。當結構底部的總地震剪力偏小需調整時,其以上各層的剪力也均應適當調整。

  (三) 結構時程分析的嵌固端應與反應譜分析一致,所用的水平、豎向地震時程曲線應符合規范要求,持續時間一般不小于結構基本周期的5倍(即結構屋面對應于基本周期的位移反應不少于5次往復);彈性時程分析的結果也應符合規范的要求,即采用三組時程時宜取包絡值,采用七組時程時可取平均值。

  (四) 軟弱層地震剪力和不落地構件傳給水平轉換構件的地震內力的調整系數取值,應依據超限的具體情況大于規范的規定值;樓層剛度比值的控制值仍需符合規范的要求。

  (五) 上部墻體開設邊門洞等的水平轉換構件,應根據具體情況加強;必要時,宜采用重力荷載下不考慮墻體共同工作的手算復核。

  (六) 跨度大于24m的連體計算豎向地震作用時,宜參照豎向時程分析結果確定。

  (七) 錯層結構各分塊樓蓋的扭轉位移比,應利用電算結果進行手算復核。

  (八) 對于結構的彈塑性分析,高度超過200m應采用動力彈塑性分析;高度超過300m應做兩個獨立的動力彈塑性分析。計算應以構件的實際承載力為基礎,著重于發現薄弱部位和提出相應加強措施。

  (九) 必要時(如特別復雜的結構、高度超過200m的混合結構、大跨空間結構、靜載下構件豎向壓縮變形差異較大的結構等),應有重力荷載下的結構施工模擬分析,當施工方案與施工模擬計算分析不同時,應重新調整相應的計算。

  (十) 當計算結果有明顯疑問時,應另行專項復核。

  第十四條 關于結構抗震加強措施:

  (一) 對抗震等級、內力調整、軸壓比、剪壓比、鋼材的材質選取等方面的加強,應根據烈度、超限程度和構件在結構中所處部位及其破壞影響的不同,區別對待、綜合考慮。

  (二) 根據結構的實際情況,采用增設芯柱(詞條“芯柱”由行業大百科提供)、約束邊緣構件、型鋼混凝土或鋼管混凝土構件,以及減震耗能部件等提高延性的措施。

  (三) 抗震薄弱部位應在承載力和細部構造兩方面有相應的綜合措施。

  第十五條 關于巖土工程勘察成果:

  (一) 波速測試孔數量和布置應符合規范要求;測量數據的數量應符合規定。

  (二) 液化判別孔和砂土、粉土層的標準貫入錘擊數據以及粘粒含量分析的數量應符合要求;水位的確定應合理。

  (三)場地類別劃分、液化判別和液化等級評定應準確、可靠;脈動測試結果僅作為參考。

  (四)處于不同場地類別的分界附近時,應要求用內插法確定計算地震作用的特征周期。

  第十六條 關于地基和基礎的設計方案:

  (一) 地基基礎類型合理,地基持力層選擇可靠。

  (二) 主樓和裙房設置沉降縫的利弊分析正確。

  (三) 建筑物總沉降量和差異沉降量控制在允許的范圍內。

  第十七條 關于試驗研究成果和工程實例、震害經驗:

  (一) 對按規定需進行抗震試驗研究的項目,要明確試驗模型與實際結構工程相符的程度以及試驗結果可利用的部分。

  (二) 借鑒國外經驗時,應區分抗震設計和非抗震設計,了解是否經過地震考驗,并判斷是否與該工程項目的具體條件相似。

  (三) 對超高很多或結構體系特別復雜、結構類型特殊的工程,宜要求進行實際結構工程的動力特性測試。

  第五章 超限大跨空間結構的審查

  第十八條 關于可行性論證報告:

  (一) 明確所采用的大跨屋蓋的結構形式和具體的結構安全控制荷載和控制目標。

  (二) 列出所采用的屋蓋結構形式與常用結構形式在振型、內力分布、位移分布特征等方面的不同。

  (三) 明確關鍵桿件(詞條“桿件”由行業大百科提供)和薄弱部位,提出有效控制屋蓋構件承載力和穩定的具體措施,詳細論證其技術可行性。

  第十九條 關于結構計算分析:

  (一) 作用和作用效應組合:

  設防烈度為7度(0.15g)及以上時,屋蓋的豎向地震作用應參照時程分析結果按支承結構的高度確定。

  基本風壓基本雪壓應按100年一遇采用;屋蓋體型復雜時,屋面積雪分布系數、風載體型系數和風振系數,應比規范要求增大或經風洞試驗等方法確定;屋蓋坡度較大時尚宜考慮積雪融化可能產生的滑落沖擊荷載。尚可依據當地氣象資料考慮可能超出荷載規范的風力。

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