海南省住房和城乡建设厅
关于印发《海南省超限高层建筑结构抗震设计要点(2021年版)(附条文说明)》的通知
各市县、自治县住建局和洋浦经济开发区土地规划建设局、各勘察设计单位,各施工图审查机构,有关单位:
为贯彻落实《建设工程抗震管理条例》,进一步提高我省超限高层建筑工程抗震设防审查和设计水平,结合2018年以来我省超限高层建筑工程抗震设计经验,海南省工程抗震办公室组织海南省超限高层建筑工程抗震设防专项审查专家委员会对原《海南省超限高层建筑结构抗震设计要点(试行)》(以下简称《试行版》)进行局部修订,编制完成《海南省超限高层建筑结构抗震设计要点(2021年版)(附条文说明)》,现予以公布,并于2021年12月1日起施行,原《试行版》同时作废。
附件:《海南省超限高层建筑结构抗震设计要点(2021年版)》
海南省住房和城乡建设厅
2021年11月16日
(此件主动公开)
关于印发《海南省超限高层建筑结构抗震设计要点(2021年版)(附条件说明)》的通知
附件
海南省超限高层建筑结构
抗震设计要点(2021年版)
(附条文说明)
海南省超限高层建筑工程抗震设防专项审查专家委员会
2021年11月
1 总则
1.0.1 按国务院《建设工程抗震管理条例》(2021年5月12日国务院第135次常务会议通过)和住房和城乡建设部《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》(建设部令第111号)要求,为进一步做好我省超限高层建筑工程抗震设防专项设计和审查工作,更好地落实《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2015]67号)(以下简称《技术要点》)的实施,结合我省的实际情况,对超限高层建筑结构抗震设计的部分问题进行明确和补充,制定了《海南省超限高层建筑结构抗震设计要点》(以下简称《设计要点》)。本《设计要点》适用于海南省超限高层建筑结构抗震设计及审查的技术管理工作。
1.0.2 本《设计要点》所指的高层建筑为建筑层数10层及10层以上或房屋高度超过28m的住宅建筑和房屋高度超过24m的其他高层民用建筑。
1.0.3 本《设计要点》在使用过程中遇到有关问题请书面反馈至海南省住房和城乡建设厅工程抗震办公室,电子邮箱:hnzjtkzb@163.com。
2 初步设计阶段抗震设防专项审查
2.0.1 依据住建部第111号部令的要求,超限高层建筑工程应在初步设计阶段进行结构抗震设防专项审查。设计单位应自行判断所设计的工程是否超限。施工图审查单位应对工程是否超限进行审查判定,若确定为超限工程而未做超限专项审查的,应补做超限审查。当对具体工程超限界定有不同意见时,报海南省住建厅超限高层抗震设防专项审查委员会办公室组织专家组讨论裁定。
2.0.2 超限高层建筑工程抗震设防专项审查所需的“建筑结构工程超限设计可行性论证报告”、“结构工程初步设计计算书”和“初步设计文件”由设计单位按《技术要点》和相关规定的深度要求提供。
2.0.3 建设单位申报抗震设防审查时,应提供含以下内容的技术性文件:
1) 超限高层建筑工程抗震设防专项审查申报表;
2) 高层建筑工程超限设计的可行性论证报告;
3) 建设项目的岩土工程勘察报告;
4) 结构初步设计计算书(主要结果);
5) 达到初步设计深度的图纸(建筑和结构部分)和设计说明;
6) 当参考使用国外有关抗震设计标准、工程和震害资料及计算机程序,应提供相应的说明。
2.0.4 申报超限审查所提供的技术性文件,应达到下列深度要求:
1) 超限设计可行性论证报告,必需说明其超限的类型和程度,提出有效控制结构抗震安全性的技术措施及对策,包括抗震技术措施的适用性、可靠性,整体结构特别是重要部位或可能存在的薄弱部位的加强措施。对所预期的抗震性能目标进行论证,包括中震作用分析以及罕遇地震作用的静力或动力弹塑性分析。当房屋高度超过《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3(以下简称《高规》)3.3.1条所规定的B级高度以及房屋高度、平面和竖向规则性等三方面均不满足规范、规程的有关规定时,要求提供充分的依据,如试验研究成果、所采用的抗震新技术和新措施,必要时还应提交不同结构体系的分析对比等。论证报告文本应彩色打印。
2) 场地岩土工程勘察报告或地震安全性评价报告,应包含岩土特性参数、地基承载力、场地类别、剪切波速测试成果,以及结构时程分析所需的地震动参数。处于抗震不利地段的场地,应有相应的液化判别、边坡稳定评价、软土震陷估计、断裂影响和地形影响等抗震性能评价内容。
3) 结构初步设计计算书应包括:软件名称,力学模型、电算的原始参数(含楼层自由度、周期折减系数、地震作用修正系数、内力调整系数、结构抗震等级、输入地震波和峰值加速度等),结构周期、振型、位移、结构总重力和总地震作用、剪力墙(或筒体)承担的地震倾覆力矩,扭转位移比,楼层刚度比、结构的刚重比等整体计算结果,主要构件的轴压比、剪压比或应力比等。要有对计算结果的分析比较,包括与时程分析结果的比较等。
4) 设计说明应符合现行《建筑工程设计文件编制深度规定》的相关规定。
5) 当参考使用国外技术标准、工程资料和软件时,要有国内外同类建筑结构情况的对比分析。抗震试验数据和研究成果,要有明确的适用范围和结论。
2.0.5 采用消能减震技术时,超限高层建筑抗震设防可行性论证尚需同时提供消能减震设计专篇,并包含以下内容:
1) 消能器及消能子结构的性能目标;
2) 消能减震方案、目标及优势;
3) 消能器类型、参数及布置方案;
4) 主体结构及消能器各自的恢复力模型;
5) 各水准地震工况下结构的附加阻尼比计算;
6) 10年一遇风荷载作用下的不屈服(或不滑动)验算;
7) 罕遇地震工况下的消能子结构性能复核;
8) 各阶段消能器性能复核;
9) 消能器连接部件(连接支撑、连接梁或连接墙)的性能复核。
条文说明:消能减震器种类繁多,减震机理、力学性能各不相同,减震器在结构中的布置方案也有许多变化。同时,消能器又具有典型的非线性性质。因此,当采用消能减震设计时,应根据较为精细的、符合主体结构受力特性和消能器工作性能的计算模型、针对不同水准地震作用组合,对结构做较为完备的受力分析,通过多方案分析比较,以确定安全、合理、可行的消能减震设计方案。对于采用消能减震设计的超限高层建筑,其相应的消能减震设计专项论证工作应该在初步设计阶段抗震设防可行性论证专项审查之前完成。
2.0.6 超限高层建筑工程抗震设防专项审查通过后,当建筑方案设计提出重大修改(如结构高度改变、结构形式改变、或抗侧力体系有较大调整等)时,应重新报审。
3 超限高层建筑的界定与分类
3.0.1 符合本《设计要点》3.0.2、3.0.3和3.0.4条中任一条的高层建筑工程,界定为超限高层建筑工程。
3.0.2 房屋高度超限的界定。房屋高度超过表1所列高度的高层建筑。该类超限高层建筑的界定尚应符合以下规定:
1) 房屋高度定义按《高规》2.1.2条。当室外地坪不在同一标高时,房屋高度应从最低处起算;对屋顶为坡屋面的建筑,当檐口标高处不设水平楼板时,房屋高度可算至檐口高度,当檐口标高附近设有水平楼板时,房屋高度应算至坡屋面1/2高度处;屋顶塔楼结构面积不小于屋顶层结构面积的30%时,应计入房屋高度。
2) 框架-剪力墙结构,当结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩比值介于50%~80%之间时,房屋最大适用高度可根据剪力墙承受的地震倾覆力矩的比例取框架-剪力墙结构最大适用高度与框架结构最大适用高度之间的线性插值;当框架承担倾覆力矩的占比大于80%时,房屋高度不宜超过框架结构最大适用高度。
3) 高层建筑当其主体结构的抗侧力构件采用装配式设计时,建筑高度超过相关规范规定的最大适用高度的,界定为高度超限的高层建筑。
表1:房屋高度(m)超过下列规定的高层建筑工程
结构类型 |
6度 |
7度 (0.10g) |
7度 (0.15g) |
8度(0.20g) |
8度(0.30g) |
|
混凝土结构 |
框架 |
60 |
50 |
50 |
40 |
35 |
框架-剪力墙 |
130 |
120 |
120 |
100 |
80 |
|
剪力墙 |
140 |
120 |
120 |
100 |
80 |
|
部分框支剪力墙 |
120 |
100 |
100 |
80 |
50 |
|
框架-核心筒 |
150 |
130 |
130 |
100 |
90 |
|
筒中筒 |
180 |
150 |
150 |
120 |
100 |
|
板柱-剪力墙 |
80 |
70 |
70 |
55 |
40 |
|
较多短肢墙 |
|
100 |
100 |
80 |
60 |
|
错层的剪力墙和框架-剪力墙 |
|
80 |
80 |
60 |
60 |
|
混合结构 |
钢外框-钢筋混凝土筒 |
200 |
160 |
160 |
120 |
100 |
型钢混凝土外框-钢筋混凝土筒 |
220 |
190 |
190 |
150 |
130 |
|
钢外筒-钢筋混凝土内筒 |
260 |
210 |
210 |
160 |
140 |
|
型钢混凝土外筒-钢筋混凝土内筒 |
280 |
230 |
230 |
170 |
150 |
|
钢结构 |
框架 |
110 |
110 |
110 |
90 |
70 |
框架-中心支撑 |
220 |
220 |
200 |
180 |
150 |
|
框架-偏心支撑(延性墙板) |
240 |
240 |
220 |
200 |
180 |
|
各类筒体和巨型结构 |
300 |
300 |
280 |
260 |
240 |
注:1)平面和竖向均不规则(部分框支结构指框支层以上的楼层不规则),房屋高度应比表内数值降低至少10%;
2)对于坡地建筑,结构计算模型的嵌固端有可能在场地最低点以上时,房屋高度可从嵌固端起算;
3)当短肢剪力墙承担的倾覆力矩不小于结构底部总倾覆力矩的30%时,属于具有较多短肢墙的剪力墙结构,其最大适用高度应按较多短肢墙结构类型执行。具体判断时,对于L形、T形、十字形剪力墙,其各肢的肢长与截面厚度只比的最大值大于4且不大于8时,才划分为短肢剪力墙;对于采用刚度较大的连梁与墙肢形成的开洞剪力墙,不宜按单独墙肢判断其是否属于短肢剪力墙;
4)当剪力墙结构中仅个别剪力墙不落地,不落地墙的截面面积不大于剪力墙总截面面积的10%、且未导致结构的扭转不规则加大时,其最大适用高度同剪力墙结构;
5)局部错层(错层数不超过3层)为局部不规则,可不列入错层结构,但应对局部错层进行计算分析和做针对性的加强。
3.0.3 房屋规则性超限的界定。具有表2、表3、表4所列不规则项的特别不规则高层建筑。
表2:同时具有下列三项及三项以上不规则的高层建筑工程(不论高度是否大于表1)
序 |
不规则类型 |
简要涵义 |
备注 |
1a |
扭转不规则 |
考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.2 |
参见GB50011-3.4.3 |
1b |
偏心布置 |
偏心率大于0.15或相邻层质心相差大于相应边长15% |
参见JGJ99-3.3.2 |
2a |
凹凸不规则 |
平面凹凸尺寸大于相应边长30%等 |
参见GB50011-3.4.3 |
2b |
组合平面 |
细腰形或角部重叠形 |
参见JGJ3-3.4.3 |
3 |
楼板不连续 |
有效宽度小于50%,开洞面积大于30%,错层大于梁高 |
参见GB50011-3.4.3 |
4a |
刚度突变 |
相邻层刚度变化大于70%(考虑层高影响时,数值相应调整)或连续三层变化大于80% |
参见GB50011-3.4.3, JGJ3-3.5.3 |
4b |
尺寸突变 |
竖向构件位置缩进大于25%,或外挑大于10%和4m,多塔 |
参见JGJ3-3.5.5 |
5 |
构件间断 |
上下墙、柱、支撑不连续,含加强层、连体类 |
参见GB50011-3.4.3 |
6 |
承载力突变 |
相邻层受剪承载力变化大于80% |
参见GB50011-3.4.3 |
7 |
屋顶塔楼过高 |
屋顶塔楼结构面积小于屋顶层结构面积的30%,且屋顶塔楼高度超过房屋总高度的20%。 |
|
8 |
局部不规则 |
如局部的穿层柱、斜柱、夹层、个别构件错层或转换,或个别楼层扭转位移比略大于1.2等 |
已计入1~6项者除外 |
注:1)序号a、b不重复计算不规则项;局部不规则,视其位置、数量等对整个结构影响的大小判断是否计入不规则的一项;
2)仅前后或左右错层属于表2的一项不规则,多数楼层同时前后、左右错层属于表4的复杂连接;
3)深凹进平面在凹口设置连梁,其两侧的变形不同时仍视为凹凸不规则,不按楼板不连续的开洞对待;结构平面凹进或凸出的一侧尺寸与相应投影方向总尺寸的百分比:B1/B的值;同一剖切部位同时存在凹凸及开洞情况时,表2中的2a项和3项不叠加计算。
4)地下室顶板作为嵌固端,塔楼投影范围内竖向构件转换数量或转换横截面积占比超过30%时,属于“构件间断”不规则项。
5)24米高度以下的连接体和连廊结构,支座采用滑动支座或隔震支座的,可不认为是连体结构。
一侧凹进 一侧凸出
6)角部重叠的结构平面,其角部重叠面积小于较小部分楼板面积的25%(下图中A3/A2的值)、且细腰的宽度小于较小一边对角连线宽度的50%;
角部重叠
7)楼板有效宽度占该层楼板典型宽度的百分比:B1/B的值。其中有效宽度应扣除凹入和开洞宽度;楼板开洞后一边的净宽:不包括主体结构悬挑部分;
楼板有效宽度
表3:具有下列2项或同时具有下表和表2中某项不规则的高层建筑工程(不论高度是否大于表1)
序 |
不规则类型 |
简要涵义 |
备注 |
1 |
扭转偏大 |
裙房以上的较多(如大于30%)楼层考虑偶然偏心的扭转位移比大于1.4 |
表2之1项不重复计算 |
2 |
抗扭刚度弱 |
扭转周期比大于0.9, 超过A级高度的结构扭转周期比大于0.85 |
|
3 |
层刚度偏小 |
本层侧向刚度小于相邻上层的50% |
表2之4a项不重复计算 |
4 |
塔楼偏置 |
单塔或多塔与大底盘的质心偏心距大于底盘相应边长20% |
表2之4b项不重复计算 |
5 |
楼板有效宽度过小 |
8度时,连续三层存在楼板有效宽度小于该层楼板典型宽度的30%、或开洞面积大于该层楼面面积的40% |
表2之3项不重复计算 |
注:塔楼偏置判别时的大底盘,指单塔或多塔下部设置的、高度超过20%房屋总高度的裙房结构。
表4:具有下列某一项不规则的高层建筑工程 (不论高度是否大于表1)
序 |
不规则类型 |
简要涵义 |
1 |
高位转换 |
框支墙体的转换构件位置:7度超过5层,8度超过3层 |
2 |
厚板转换 |
7度、8度设防的厚板转换结构 |
3 |
复杂连接 |
各部分层数、刚度、布置不同的错层,连体两端塔楼高度、体型或沿大底盘某个主轴方向的振动周期显著不同的结构 |
4
|
多重复杂 |
结构同时具有转换层、加强层、错层、连体和多塔等复杂类型的3种 |
5 |
单跨框架结构 |
高度超过24m的单跨框架结构 |
6 |
楼板弱连接 |
7度、8度设防时,典型楼层存在弱连接,在扣除开洞后楼板在任一方向的最小总净宽小于4m(不计入宽度小于1m的楼板) |
注:1)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。一般情况下,某个主轴方向均为单跨框架时定义为单跨框架结构;当框架结构多跨部分的侧向刚度不小于结构总刚度的50%时,不属于单跨框架结构;
2)楼板弱连接判定时的典型楼层,指开洞的楼层数超过总楼层数的30%、或连续开洞的楼层高度超过结构总高度的25%的楼层。
条文说明:关于单跨框架结构的定义参考广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ 15-92-2020(注:以下简称《广东高规》)的有关规定。
3.0.4 其他超限高层建筑。表5所列为其他超限高层建筑。
表5:其他高层建筑工程
序 |
简称 |
简要涵义 |
1 |
特殊类型高层建筑 |
抗震规范、高层混凝土结构规程和高层钢结构规程暂未列入的其他高层建筑结构,特殊形式的大型公共建筑及超长悬挑结构,特大跨度的连体结构等 |
2 |
大跨屋盖建筑 |
空间网格结构或索结构的跨度大于120m或悬挑长度大于40m,钢筋混凝土薄壳跨度大于60m,整体张拉式膜结构跨度大于60m、屋盖结构单元的长度大于300m,屋盖结构形式为常用空间结构形式的多重组合、杂交组合以及屋盖形体特别复杂的大型公共建筑 |
注:表中大型公共建筑的范围,可参考《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223。
4 结构抗震性能化设计
4.1 结构抗震性能目标与性能水准
4.1.1 结构抗震性能目标应结合抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等因素选定。甲类、乙类、丙类建筑可按表6给出的在指定地震地面运动下结构抗震性能水准的组合选定适合的结构抗震性能目标。
表6:结构抗震性能目标
性能目标 性能水准 地震水准 |
A |
B |
C |
弱C |
D |
小震 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
中震 |
1 |
2 |
3 |
3 |
4 |
大震 |
2 |
3 |
4 |
5 |
5 |
条文说明:《高规》和《高钢规》关于结构抗震性能化设计的条文均提出高层建筑性能目标可分为A、B、C、D四个等级,结构抗震性能可分为1、2、3、4、5五个水准,每个性能目标与一组在指定地面运动下的结构抗震性能水准相对应。但近些年高烈度地区超限高层建筑工程抗震设计的实践表明,高烈度地区超B级高度的高层建筑要完全实现C级性能目标确有困难,尤其是钢筋混凝土剪力墙构件大震作用下承载力不屈服的要求较难满足;如果将其性能目标定为D级,对超B级高度的高层建筑来说,其在中震作用下的性能水准又明显偏低。故此,本《设计要点》提出增加弱C级性能目标,其在小震、中震、大震等三个地震水准作用下对应1、3、5三个性能水准的组合。弱C级不适用于钢结构体系的高层建筑。
4.1.2 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、震后损失和修复难易程度等各项因素选定。
4.1.3 8度乙、丙类建筑抗震性能目标的选定可参考以下原则:
1) 乙类建筑:不宜低于C级;其中医院、中心血站等生命线工程的建筑应采用减隔震技术提高结构的抗震性能。
2) 丙类建筑: B级高度时视结构规则性的超限程度(即超过《高规》适用范围的程度)由低至高可选用D级、弱C级或C级;房屋高度超过B级高度或不规则性较多时,可考虑采用C级或弱C级;房屋高度超过B级最大适用高度20%以上或不规则形超过《高规》适用范围很多时,不宜低于C级,不应低于弱C级;房屋高度超过B级最大适用高度50%以上时不应低于C级。
4.2 各性能水准结构抗震
4.2.1 结构的抗震性能水准应由关键构件、普通竖向构件和耗能构件可能的损坏程度来保证,不同部位的构件可选用相同或不同的抗震性能要求。当以提高结构的抗震安全性为主时,应确保结构构件在不同水准下的承载力性能;当需要地震残余变形确定使用性能时,应对不同水准下的结构层间位移提出明确要求,具体可执行《抗规》附录M。
4.2.2 结构的关键构件可由结构工程师根据工程实际情况分析确定。通常可将下列构件宜列为关键构件:
1) 底部加强部位的重要竖向构件;
2) 水平转换构件及其相连竖向支承构件;
3) 连体结构的连接体及与其相连的竖向支承构件;
4) 大悬挑结构的主要悬挑构件及其支承构件;
5) 加强层伸臂和周边环带结构的竖向支承构件(加强层及上下相邻层的竖向构件);
6) 承托上部多个楼层框架柱的腰桁架;
7) 长短柱在同一楼层且数量相当时该层各柱;
8) 扭转变形很大部位的竖向(斜向)构件、重要的斜撑构件。
4.2.3 第1性能水准的结构,结构在小震作用下的承载力和刚度应符合《抗规》、《高规》或《高层民用建筑钢结构设计规程》JGJ 99(以下简称《高钢规》)的有关规定;在中震作用下,结构构件的抗震承载力应满足下式要求:
式中:和分别为水平地震作用和竖向地震作用标准值的构件内力,不考虑与抗震等级有关的增大系数,可不考虑双向地震作用,但宜计入偶然偏心影响。
条文说明:中震作用下竖向构件的承载力保证是实现“中震可修”设防目标的关键。考虑到偶然偏心是结构自身固有的问题,故要求相应的内力分析宜计入偶然偏心影响。下文第4.2.10条的大震作用下的承载力验算可不考虑结构偶然偏心影响。
4.2.4 高度不大于150m的钢筋混凝土结构,结构在小震或风荷载作用下的弹性层间位移角不宜大于《高规》3.7.3条表3.7.3限值的要求;8度时的结构,当有可靠中震抗震承载力性能保证时,允许结构在小震作用下的弹性层间位移角适当放松要求,但不应超过《高规》限值的1.1倍。
条文说明:控制结构在风荷载或小震作用下的弹性层间位移角不超出规范的限值,就基本上保证了结构处于弹性受力状态,避免混凝土剪力墙、柱等抗侧力构件产生裂缝,避免幕墙、隔墙和装饰构件等非结构构件变形过大而出现明显破坏。基于海南琼北地区近些年工程实践的经验,本条提出,对8度设防时按抗震性能化方法设计的超限高层建筑结构,可以适当放松其在小震作用下的弹性层间位移角限值。
4.2.5 第2性能水准的结构,在中震或预估的大震作用下,关键构件及普通竖向构件的抗震承载力宜满足式(4.2.3)的要求;框架梁或剪力墙主要连梁构件的受剪承载力宜满足式(4.2.3)的要求,其正截面承载力应满足下式要求:
式中:截面承载力标准值,按材料强度的标准值计算。
4.2.6 第3性能水准的结构,在中震或预估的大震作用下,关键构件及普通竖向构件的正截面承载力应满足式(4.2.5)的要求,水平长悬臂结构和大跨度结构中的关键构件的正截面承载力尚应满足式(4.2.6)的要求,其受剪承载力宜满足式(4.2.3)的要求;框架梁或剪力墙主要连梁构件的受剪承载力应满足式(4.2.5)的要求。
4.2.7 第4性能水准的结构,在中震或预估的大震作用下,其关键构件的抗震承载力应满足式(4.2.5)的要求,水平长悬臂结构和大跨度结构中的关键构件的正截面承载力尚应满足式(4.2.6)的要求;钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应按4.2.9条要求进行复核。
4.2.8 第5性能水准的结构,在大震作用下,其关键构件的抗震承载力可按极限承载力要求复核,采用式(4.2.8-1)或(4.2.8-2)计算;钢筋混凝土竖向构件的受剪截面应按4.2.9条要求进行复核。
式中,为按材料最小极限强度值计算的承载力;钢材可取其极限强度、钢筋可取屈服强度标准值的1.25倍、混凝土抗压强度可取其立方强度的0.88倍。
条文说明:按照《高规》3.11.3条第5款规定,第5性能水准的结构在大震作用下关键构件的抗震承载力宜按构件截面的承载力标准值复核。实际上,对于结构抗震性能目标要求较低(对应于本《设计要点》给出的弱C级或D级)时,结构薄弱层的残余变形控制是结构抗倒塌的关键。对关键构件或其连接节点的承载力可以按构件截面的极限承载力复核,以控制整体结构承载力下降的幅度不超过10%为原则。参考《抗规》附录M相关规定,本《设计要点》提出结构构件在大震作用下的抗震承载力按极限值复核。
4.2.9 中、大震作用下,构件受剪截面复核应符合式(4.2.9-1)和式(4.2.9-2)的规定:
式中:——为地震作用标准值的构件剪力,不考虑与抗震等级有关的增大系数,不考虑双向地震作用,但宜计入偶然偏心影响;
、——分别为端部或中部暗柱中型钢的强度标准值和截面面积;
、——分别为剪力墙墙内钢板的强度标准值和截面面积。
4.2.10 中震承载力复核及受剪截面复核宜采用等效弹性分析结果;大震承载力复核、受剪截面复核及弹塑性变形计算应进行弹塑性分析;大震承载力复核及受剪截面复核也可采用等效弹性分析结果。
条文说明:采用性能化设计时,构件承载力复核需要依据较为可信的内力分析结果。当遭遇大震作用时,整体结构进入弹塑性状态,应进行弹塑性分析。正确的静力弹塑性分析或弹塑性动力时程分析,可以给出构件的出铰顺序和损伤状态、宏观判定结构的薄弱部位、给出相应的弹塑性层间位移角,为判定结构的薄弱部位和宏观判定中、大震设防目标提供依据。但现阶段,弹塑性分析尚无法提供令人信服的构件内力(不同的弹塑性计算方法,构件内力计算结果差异过大),故本条提出中、大震承载力验算需采用等效弹性分析结果的要求。
4.2.11 钢筋混凝土结构中震等效弹性分析部分计算参数可按以下建议值确定:结构自振周期不折减,结构阻尼比可依据对应的性能水准适度提高、以考虑部分耗能构件进入开裂或塑性屈服对结构动力响应的影响。阻尼比取值:第2水准时同小震分析,第3水准时比小震分析阻尼比增加0.005~0.01,第4性能水准时比小震分析阻尼比增加0.01;剪力墙连梁刚度折减系数:第2水准时不宜小于0.5,第3水准时不宜小于0.4,第4性能水准时不宜小于0.3。
条文说明:当结构遭遇中震地震作用时,部分结构构件和许多非结构构件会开裂,结构的阻尼比会增大;同时,剪力墙连梁等耗能构件会进入受弯屈服状态。本条对影响中震作用下结构的“等效弹性”分析结果的相关技术参数提出建议值。
4.2.12 钢筋混凝土结构大震等效弹性分析部分计算参数可按以下建议值确定:结构自振周期不予折减,并宜充分考虑构件开裂或屈服等弹塑性工作状态对结构刚度和结构阻尼比的影响。结构阻尼比可适当增大,但增加值一般不大于0.02;剪力墙连梁刚度折减系数不宜小于0.3,但必要时对跨高比较小(如小于1.5)的连梁可取更低的折减系数(如0.1或0.05)以模拟连梁退化为近似链杆状态;框架梁抗弯刚度经折减后:边梁不宜小于1.0,中梁不宜小于1.2;剪力墙抗弯刚度可取0.85。
条文说明:当结构遭遇大震地震作用时,相当数量的结构构件会进入开裂或屈服状态,多非结构构件严重开裂,结构的阻尼比相比小震明显增大;同时,大多数剪力墙连梁会进入受弯屈服状态,其中部分连梁会退化为不对墙肢传递约束弯矩的链杆模式;框架梁会进入明显受弯屈服状态;底部楼层的剪力墙会出现弯曲或弯剪开裂。本条对影响大震作用下结构的“等效弹性”分析结果的相关技术参数提出建议值,以期获得与弹塑性分析结果的地震总剪力水平相匹配的计算结果。
4.2.13 大震作用下,当采用等效弹性分析方法进行构件承载力复核和受剪截面复核时,其地震作用效应可依据弹塑性分析与等效弹性分析结构底部总剪力比值的大小进行适当修正; 8度0.2g和0.3g时,修正后的结构底部总剪力分别不宜小于小震下结构底部总剪力值的4.0倍和3.5倍。
条文说明:本条提出可依据弹塑性分析结果对大震等效弹性分析得到的结构底部总剪力进行适当折减,以期修正与弹塑性分析结果相比过大、不可信的地震作用效应,采用修正后的内力值进行构件在大震作用下的承载力复核和抗剪截面剪压比复核。
4.2.14 大震弹塑性分析可采用静力弹塑性分析方法或弹塑性动力时程分析方法;静力弹塑性分析宜采用倒三角水平力分布模式、或采用振型分解法CQC组合的水平力分布模式。
条文说明:非对称结构静力弹塑性分析时应考虑不同方向加载。
4.3 剪力墙中震作用墙肢名义拉应力控制
4.3.1 剪力墙墙肢名义拉应力验算宜采用等效弹性分析结果。中震时出现小偏心受拉的混凝土构件应采用特一级构造;中震时双向水平地震下墙肢全截面由轴向力折算的名义拉应力大于1.2 倍混凝土抗拉强度标准值ftk时,应在墙肢内增设型钢、并与在型钢部位或其附近设置的墙肢边缘构件纵向钢筋一起共同承担全部拉力,且墙肢全截面平均名义拉应力不宜超过2 倍ftk (注:混凝土受拉截面可计入型钢按弹性模量换算的等效混凝土面积,可按实体截面剪力墙组合截面整体进行受拉计算);墙肢全截面名义拉应力小于1.2 倍ftk时,可不设置型钢,但应对墙肢的竖向配筋予以加强。
条文说明:当全截面名义拉应力不大于1.2倍ftk时,对应的剪力墙墙肢应该处于刚刚拉裂状态,但裂缝宽度有限,墙肢内纵向钢筋的应力水平较低,本条提出采用适当提高墙肢竖向配筋的方式控制小偏心受拉墙肢裂缝的扩展。当全截面名义拉应力超过1.2倍ftk时,应在墙肢内增设型钢,并与在型钢部位或附近设置的边缘构件纵向钢筋一起共同承担全部拉力,且控制按计入型钢按弹性模量换算的等效混凝土面积的墙肢全截面名义拉应力不超过2倍ftk。
4.3.2 当全截面型钢和钢板的含钢率超过2.5%时,相应墙肢全截面名义拉应力水平可以根据含钢率大小适当放松,放松程度可参考表8。
表8:剪力墙名义拉应力与型钢含钢率的参考关系
名义拉应力 |
2ftk |
3ftk |
4ftk |
5ftk |
6ftk |
含钢率 |
2.5% |
3.8% |
5% |
6.3% |
7.5% |
条文说明:当个别墙肢中震名义拉应力水平过大时,除适当增大墙肢截面尺寸或提高混凝土强度等级外,尚应适当提高墙肢截面的含钢率。经推算,当墙肢截面的含钢率满足本条要求时,型钢的名义拉应力水平一般不超过200MPa,可有效控制墙肢的裂缝扩展。
4.3.3 8度(0.3g)地区,高度超过本《设计要点》3.0.2条表1所列高度90%、且高宽比大于4的高层建筑,宜满足4.3.1条的要求。
条文说明:高烈度区高度接近规范界限高度且高宽比大的高层剪力墙结构,中震下剪力墙受拉严重。拉应力过大时,宜配置型钢抵抗拉力。
5 荷载与地震作用
5.1 竖向荷载
5.1.1 高层建筑结构的楼面活荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》 GB50009取值。当业主有特别要求时,可按业主的使用要求采用,但不应小于荷载规范的规定值。
5.1.2 对地下室顶板有较大施工设备、物料荷载时,应根据实际情况取相应的荷载。首层楼面施工荷载不宜小于10.0kN/m2。构件承载力验算时,施工荷载的分项系数可取1.0。
条文说明:本条考虑了高层建筑施工现场的实际需求,如施工过程中有临时堆放材料所产生的附加荷载问题。
5.2 风荷载
5.2.1 风荷载计算时,地面粗糙度类别的确定应考虑本省常年遭遇强台风的不利影响,海岸城市地面粗糙度不应低于B类,海岸线2km范围内的地面粗糙度宜取A类。
条文说明:强台风或超强台风常年光顾海南岛,对海岸边建筑损坏较大,为此建议以高标准应对。
5.2.2 我省各市县基本风压W0可按表9取值。
表9:海南省各市县基本风压取值
地 名 |
风压(kN/m2) n=50 |
地 名 |
风压(kN/m2) n=50 |
地 名 |
风压(kN/m2) n=50 |
海口市 |
0.75 |
琼中县 |
0.45 |
乐东县 |
0.75 |
三亚市 |
0.85 |
临高县 |
0.75 |
白沙县 |
0.65 |
三沙市 |
1.80 |
昌江县 |
0.75 |
澄迈县 |
0.75 |
儋州市 |
0.75 |
万宁市 |
0.85 |
屯昌县 |
0.65 |
琼海市 |
0.85 |
陵水县 |
0.85 |
定安县 |
0.75 |
文昌市 |
0.85 |
东方市 |
0.85 |
|
|
五指山市 |
0.45 |
保亭县 |
0.65 |
|
|
条文说明:《荷载规范》对海南各市县基本风压取值的规定不完整。本条按距海岸距离,细化了全省市县的基本取值风压值。本表适用于市县政府所在城镇区,当工程场地远离市县城镇区而靠近海岸线时,应根据位置对照《荷载规范》基本风压分布图取值。如昌江县棋子湾区域,应取0.85kN/㎡,而不是取昌江县城镇区的0.75kN/㎡。
5.2.3 临近陆地的人工填岛,基本风压取0.90 kN/m2。
条文说明:人工填岛,认为离陆地很近(不超过2km;当超过2km时,由相关部门提供风压取值),基本风压相比陆地略有提高。n=10和100年的风压值,参考《荷载规范》中类似条件(浙江临海0.60和1.05,台湾台东0.65和1.05,香港0.80和0.95),考虑到台湾台东与海南环境相近,建议取值0.65kN/㎡和1.05kN/㎡。
5.2.4 对风洞试验的结果,当与按规范计算的风荷载存在较大差异时,设计人员应进行分析判断,合理确定建筑物的风荷载取值,必要时应组织相关专家进行专项论证。
条文说明:考虑到目前的风洞试验并不能准确反映实际情况,当风洞试验结果比荷载规范的结果值小很多时,应分析原因,建议接近或等于荷载规范的结果。
5.3 地震作用
5.3.1 设计地震分组为第二组,当依据可靠的场地剪切波速测试报告资料,确认土层剪切波速或场地覆盖层厚度的取值处于《抗规》表4.1.6所列的场地类别的分界线附近(指相差±15%的范围)时,可根据下图提供的Tg等值线图使用插入方法确定地震作用计算所用的特征周期(图中相邻Tg等值线的差值均为0.01s)。
在dov-vse平面上的Tg等值线图(用于设计地震分组第二组)
条文说明:本插值图是抗震规范编写组2017年3月31日回答我省抗震办公室提问时提供的附件2中的附图。
5.3.2 对按《抗规》要求需要采用弹性时程分析法进行多遇地震下补充分析的高层建筑,也可采用时域显式随机模拟法进行该补充分析。
条文说明:采用显式随机模拟法进行地震作用效应计算可参照《广东高规》DBJ 15-92-2020附录C执行。
6 结构计算分析
6.0.1 结构电算分析结果应包括软件名称和版本,力学模型,电算的原始参数、结构自振特性、整体计算结果等内容。
6.0.2 结构小震弹性分析,宜采用至少两个不同单位编制的结构分析软件进行整体计算。不同软件计算结果的差异不应过大,总质量、前二阶平动振型周期相差不宜超过8%,第一阶扭转振型周期相差不宜超过15%,反应谱法计算的基底剪力不宜超过8%,倾覆弯矩相差不宜超过15%;必要时用第三个计算软件进行校核。高度超B级较多或复杂的空间结构,宜采用国际通用软件校核。
6.0.3 当结构分析模型不以地下室顶板为上部结构的计算嵌固部位时,宜与嵌固部位为地下室顶板的模型分析结果进行对比,对底部加强区竖向构件进行包络设计。
条文说明:当地下室结构不满足顶板嵌固所需要的刚度比条件、或不符合《高规》12.2.1条的相应要求时,可以将上部结构计算模型嵌固端下移至顶板下方的楼盖板或底板顶面部位,按带有部分或全部地下室结构的计算模型进行分析。但考虑到实际地下结构对上部结构的约束依然存在,首层结构依然相对薄弱,预期的地震破坏依然会出现在首层等底部楼层。故本条要求此情况下应对底部加强区竖向构件进行包络设计。
6.0.4 结构分析模型应根据结构实际情况确定,应能准确地反映结构中各构件的实际受力状况。一般情况下,梁、柱构件可用杆单元模拟,楼板宜用膜或壳单元模拟,剪力墙采用壳单元模拟;连梁可用杆单元或壳单元模拟,但当连梁的跨高比小于2时,宜用壳单元模拟;剪力墙边洞口或转角洞口形成的连梁不得采用壳单元模拟。
条文说明:高层住宅等剪力墙结构中,常常因建筑方案需要(转角窗等)在两个正交或斜交的剪力墙墙肢之间设置转角洞口。从宏观概念分析,这些部位的洞口连梁受平面外扭转作用的影响,在地震作用下极易发生脆性剪扭破坏。从抗震概念设计出发,这些部位的洞口连梁宜进行弱化处理,以减小墙肢平面外弯矩。与此同时,这些部位的洞口连梁采用壳体单元模拟会夸大其对剪力墙墙肢的约束,造成对整体结构抗侧及抗扭刚度分析指标的误判,致使整体结构抗震设计偏于不安全。
6.0.5 建筑高度超过150m或高宽比大于5的高层建筑应考虑横风向风振效应。
条文说明:本条是对需要考虑结构横风向风振效应的起始建筑高度或高宽比加以明确。
6.0.6 大震作用下结构的弹塑性变形计算可根据工程实际情况采用静力弹塑性分析或弹塑性动力时程分析方法。
6.0.7 对弹塑性动力时程分析结果应进行验证。通过对比分析大震弹性分析模型与小震弹性分析模型的总质量、振型、周期等结构基本特性,以验证分析模型的准确性;同时通过对比大震弹塑性时程分析与大震弹性时程分析结果的基底剪力、层间位移角、顶点位移时程等,以宏观判定弹塑性分析结果的可信性。
6.0.8 构件截面设计由风荷载组合控制的结构,采用弹性或等效弹性分析验算其抗震承载力性能满足中震弹性及大震不屈服时,可不进行弹塑性分析。
7 结构设计
7.1 一般规定
7.1.1 施工图设计文件应包含对抗震设防专项审查意见的答复及采取的抗震加强措施;应在计算书和施工图中明确关键构件。
7.1.2 超限高层建筑工程施工图设计时,各结构构件的配筋与截面验算应按小震弹性分析和中、大震性能目标对应的计算分析结果进行对比,并包络设计;应根据弹性时程分析结果,对振型反应谱分析的楼层剪力进行对比,将相关楼层的地震剪力予以调整。
7.1.3 相邻层竖向构件的截面和配筋出现较大跳跃时,应设置过渡层,避免出现刚度或承载力突变。
条文说明:本条主要针对高烈度地区高度在80m~130m范围的高层剪力墙结构住宅或酒店式公寓建筑。当采用性能化设计时,常常因为了提高并保证底部加强区剪力墙在中震作用甚至大震作用组合工况下的抗震承载力而不得不采用墙厚尺寸较大(如400mm~600mm)、且截面配筋率较高的墙肢截面,而其上部的墙肢厚度有可能很快减薄至200mm~300mm厚,截面配筋率也较低,多为构造配筋。当底部加强区剪力墙截面设计与其上部剪力墙墙肢之间出现较大跳跃时,合理设置过渡层,避免出现因加强底部剪力墙截面承载力而使结构薄弱层人为上移的情况。
7.1.4 钢筋混凝土剪力墙墙肢中因中震名义拉应力的要求设置的型钢,其边缘距墙肢外边的距离不宜小于100mm、不应小于75mm。
条文说明:应控制剪力墙墙肢中震名义拉应力而设置的型钢在墙肢截面上的布置位置相对较为灵活,型钢截面形式也较为灵活,较多采用“工”字形或“王”字形截面的多种组合。这种组合构件与普通意义上的型钢混凝土剪力墙结构有所不同。鉴于此,考虑到实际工程剪力墙结构有可能在250mm~300mm厚度的墙肢中布设控制名义拉应力的型钢构件,若按《高规》对型钢混凝土剪力墙墙肢中型钢构件的最小保护层厚度要求的规定,则会使型钢翼缘板采用宽度较小而厚度较大的钢板,加大型钢构件的制作难度。故本条对该类型钢的最小混凝土保护层厚度放宽到不小于75mm。但设置在墙肢端部暗柱中的型钢至端部边缘的距离不应小于100mm,设置在墙肢端部端柱中的型钢各方向的保护层厚度不应小于150mm。
7.1.5 采用隔震或消能减震技术的施工图设计文件应符合以下要求:
1) 应注明隔震支座、阻尼器和消能减震部件的性能参数和检测要求,同时应注明其使用的环境、检查和维护要求;应要求在遭遇地震、强台风、火灾等灾害后由生产厂家对建筑物内的隔震支座、阻尼器和消能部件进行回访检查和抽样检测;
2) 应注明消能器的防火要求。承受竖向荷载作用的消能器应按主体结构的要求进行防火处理;
3) 应注明消能器的设计使用年限。消能器设计使用年限一般不应低于建筑物的设计使用年限;当低于建筑物设计使用年限时,应要求在消能器达到其设计使用年限之前及时检测,重新确定消能器使用年限或更换;
4) 应明确要求消能器应经过消能减震结构或子结构动力试验,验证消能器的工作性能和减震效果;
5) 施工图设计应明确消能器的施工安装顺序。
7.2 混凝土结构高层建筑
7.2.1 框架-剪力墙(框架-核心筒)结构任一楼层框架部分承担的剪力,不应小于结构底部总地震剪力的20%和框架部分各楼层地震剪力中最大值1.5倍二者的较小值;当需要调整时,应按调整前、后总剪力的比值调整每根柱的剪力及端部弯矩标准值,与之相连的框架梁端弯矩和剪力可适度调整。
条文说明:本着遵循强柱弱梁的抗震概念设计原则,本条提出,当需要对框架分担的剪力按《高规》8.1.4条第2款要求进行调整时,可直接调整放大框架柱的剪力,对框架梁的端弯矩和剪力可适度调整或不调整。
7.2.2 上部墙体开设边门洞等的水平转换构件,宜进行施工阶段重力荷载下不考虑墙体刚度的承载力复核。主次梁转换时,转换构件应考虑梁挠曲变形引起的不利影响。
条文说明:上部墙体开设边门洞等的水平转换构件,其对转换梁的变形比较敏感,施工阶段墙体刚度的滞后,对转换梁及其周边构件的内力有影响,所以建议转换梁上面三层的剪力墙不考虑其垂直刚度时进行承载力承载力复核。同理,主次梁转换时,转换梁挠曲变形引起的影响应予注意,应保证转换梁应具有足够的抗弯刚度。
7.2.3 对带有支撑斜杆构件的结构(如加强层等)的施工模拟加载应考虑支撑斜杆的施工安装顺序,调整加载次序。
条文说明:大多数情况下,加强层等部位的斜撑杆件是在主体结构封顶再安装就位的,旨在仅承担侧向力,不承担竖向荷载。对于支撑框架结构中的支撑,由设计者考虑是否需要承担竖向荷载。因此,对带有支撑斜杆的结构进行施工模拟分析时应根据支撑斜杆的安装顺序确定加载分析模型。
7.2.4 加强层处的水平梁设计应计入梁内轴力的影响(楼盖梁轴力计算应采用无楼板模型)。
条文说明:加强层处由于有桁架斜杆作用,水平梁内的轴力较大,而楼层有混凝土板,梁的轴力难以准确反映,建议此时删去楼板,偏安全地分析梁中轴力的影响。
7.2.5 屋顶小塔楼结构及屋顶装饰构件结构应参与整体结构计算(整体模型的质量参与系数宜比规范要求适当提高),小塔楼在小震作用下的结构弹性层间位移角不宜大于1/400,且其框架柱根部的抗震承载力宜按中震不屈服验算。
条文说明:实际震害表明,高层建筑的屋顶小塔楼容易因鞭梢效应放大所产生的较大惯性力作用而呈现较为严重的破坏,部分甚至导致屋顶小塔楼整体坍塌或掉落。本条要求将屋顶小塔楼框架柱(主要指采用纯框架结构的框架柱)根部的抗震承载力提高至中震不屈服的水平,并对小塔楼的侧向刚度提出了要求,以避免上述震害发生。
7.2.6 楼板开大洞口形成长短柱共用的结构,应对长柱采取适当的加强构造措施。
7.2.7 连体结构中的连接体和连廊结构及其连接节点设计,应保证在中震作用下的承载力和变形能力、以及大震安全。当采用刚性连接时,应复核中震双向水平地震作用效应(8度区尚应包含竖向地震效应)组合下被连接结构远端的扭转效应对连接相关部位承载力和变形能力的要求,支承部位的水平构件应延伸一跨,竖向构件宜向下延伸至底部;当采用滑动连接时,支座设计应能满足大震作用效应需要的滑动余量,支座须做相应加强。
条文说明:连体结构应力复杂,本条在《高规》10.5节基础上进行了补充,以确保连体结构的连接体结构在中震作用下基本安全可靠,并能够适应在大震作用下两侧支承结构可能发生较大相向变形的要求,通过将连接体构件伸入两端的支承结构、或在连接体支座设置必要的限位构造等加强措施,以防止连接体在强烈地震中塌落。
7.3 超限大跨度空间结构
7.3.1 对于超限大跨度空间结构,屋盖钢结构与下部钢筋混凝土支承结构的连接构造应与计算模型相吻合,应同时进行整体模型和分离模型分析,并依据分析结果进行包络设计。结构分析的阻尼比应根据子结构的材料性质确定,整体结构分析时也可采用综合阻尼比。分离模型对应部位的边界条件应符合实际受力情况。支座采用隔震或滑动减震技术时,应进行专项论证。
条文说明:大跨度空间结构的实际情况比较复杂,往往上下部具有不同材料性质的结构体系,本条规定了计算分析时需要考虑的因素。
7.3.2 应进行施工安装过程中的内力分析,地震作用和使用阶段的结构内力组合,应以施工全过程完成后的静载内力作为初始状态。
7.3.3 关键钢结构构件在重力荷载和风荷载组合下的应力比应不大于0.85。
7.3.4 屋面钢结构的温度应力计算应同时考虑施工、合拢和使用阶段三个不同时期的最不利温差的影响。