上海《建筑抗震設(shè)計規(guī)程》若干條款探討及淺析

毛 杰

(上海城鄉(xiāng)建筑設(shè)計院有限公司, 上海 201103)

上海《建筑抗震設(shè)計規(guī)程》若干條款探討及淺析

毛 杰*

(上海城鄉(xiāng)建筑設(shè)計院有限公司, 上海 201103)

上海市工程建設(shè)規(guī)范《建筑抗震設(shè)計規(guī)程》(DGJ 08—9—2013)已施行4個多月，筆者在實際工程設(shè)計中遇到幾處同一內(nèi)容在不同的現(xiàn)行規(guī)范中要求不一致的問題，對其作了探討及淺析，希望與同行們交流，以便更準確地執(zhí)行新規(guī)程。

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1 引 言

上海市工程建設(shè)規(guī)范DGJ 08—9—2013《建筑抗震設(shè)計規(guī)程》(以下簡稱上海《抗規(guī)》)已施行4個多月，筆者在實際工程設(shè)計中遇到幾處同一內(nèi)容在不同的現(xiàn)行規(guī)范中要求不一致的問題，本文對其作了探討及淺析，希望與同行們交流，以便更準確地執(zhí)行上海《抗規(guī)》。

2 上海《抗規(guī)》與全國其他規(guī)范不一致的條款

2.1 上海金山區(qū)及崇明縣的抗震設(shè)防烈度

上海《抗規(guī)》3.1.2條明確規(guī)定上海市各區(qū)縣的抗震設(shè)防烈度均可按7度采用[1]，應(yīng)包括金山區(qū)及崇明縣，這是根據(jù)最新頒布的《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》編制的。而《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2010)(以下簡稱全國《抗規(guī)》)附錄A金山區(qū)及崇明縣為6度；該條應(yīng)執(zhí)行上海《抗規(guī)》。初做上海金山區(qū)及崇明縣項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員容易搞錯。

2.2 鋼筋的級別及質(zhì)量要求

縱向鋼筋的級別，上海《抗規(guī)》3.9.3條為：應(yīng)選用符合抗震性能指標的不低于HRB400級的熱軋鋼筋[1]，而全國《抗規(guī)》3.9.3條為宜選用。

箍筋的級別，上海《抗規(guī)》3.9.3條為：宜選用符合抗震性能指標的不低于HRB400級的熱軋鋼筋，也可選用HPB300級熱軋鋼筋[1]，把HRB400鋼筋作為首選；全國《抗規(guī)》3.9.3條把 HRB335 鋼筋作為首選；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB 50010—2010)(以下簡稱《混凝土規(guī)》)第 4.2.1-3 款：箍筋宜采用 HRB400，HRBF400，HPB300，HRB500，HRBF500 鋼筋，也可采用 HRB335，HRBF335 鋼筋[4]。該條把 HRB400 級鋼筋作為首選，把 HRB335 級鋼筋放在可選擇位置上；《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ 3—2010)(以下簡稱《高規(guī)》)3.2.1 條籠統(tǒng)敘述為宜采用高強鋼筋，何種級別未作規(guī)定。

到底優(yōu)先選用何種鋼筋，筆者認為執(zhí)行上海《抗規(guī)》是合理的，縱向鋼筋和箍筋均采用HRB400 鋼筋。目前為了落實國家節(jié)能減排政策，應(yīng)優(yōu)先采用高強度鋼筋。上海地區(qū)以外也可按此原則執(zhí)行。

鋼筋的質(zhì)量要求，上海《抗規(guī)》3.9節(jié)結(jié)構(gòu)材料中未提及，全國《抗規(guī)》也未提及，而《混凝土規(guī)》第 4.2.2 條明確要求鋼筋的強度標準值應(yīng)具有不小于 95%的保證率，而且該條為強制性條文,因為這是對鋼筋質(zhì)量的基本要求，上海《抗規(guī)》及全國《抗規(guī)》未提及是因為強度標準值保證率的要求不是抗震對鋼筋性能的要求，而是對鋼筋質(zhì)量的基本要求，因此設(shè)計者應(yīng)按《混凝土規(guī)》要求把此條寫到結(jié)構(gòu)總說明中。

2.3 鋼筋代換要求

上海《抗規(guī)》第 3.9.4 條規(guī)定：在施工中，當需要以強度等級較高的鋼筋替代原設(shè)計中的縱向受力鋼筋時，應(yīng)按照鋼筋受拉承載力設(shè)計值相等的原則換算，并應(yīng)滿足最小配筋率要求[1]。全國《抗規(guī)》第 3.9.4 條同樣規(guī)定，《高規(guī)》第 3.2 節(jié)材料中未提及鋼筋代換要求。《混凝土規(guī)》第 4.2.8 條對鋼筋代換提出的要求更詳細，除應(yīng)符合設(shè)計要求的構(gòu)件承載力、最大力下的總伸長率、裂縫寬度驗算以及抗震規(guī)定以外、還要滿足最小配筋率、鋼筋間距、保護層厚度、錨固長度、接頭面積百分率及搭接長度等構(gòu)造要求。筆者認為鋼筋代換應(yīng)同時執(zhí)行《抗規(guī)》及《混凝土規(guī)》，設(shè)計者應(yīng)按《抗規(guī)》及《混凝土規(guī)》要求把此條寫到結(jié)構(gòu)總說明中。

2.4 上海地區(qū)的設(shè)計特征周期及水平地震影響系數(shù)最大值的取值

上海地區(qū)的設(shè)計特征周期取值，上海《抗規(guī)》3.2.2條明確規(guī)定，上海地區(qū)多遇地震和設(shè)防烈度地震時，Ⅲ類場地時取為0.65s，Ⅳ類場地時取為0.9s，罕遇地震時Ⅲ、Ⅳ類場地時取為1.1s。而全國《抗規(guī)》5.1.4條Ⅲ類場地時取為0.45s，Ⅳ類場地時取為0.65s，罕遇地震時Ⅲ、Ⅳ類場地時取為0.50s和0.70s。上海地區(qū)之所以不同，是根據(jù)上海地區(qū)的場地條件確定的。

水平地震影響系數(shù)最大值的取值，上海《抗規(guī)》5.1.4條規(guī)定，罕遇地震時7度、8度分別為0.45、0.81，是全國《抗規(guī)》相應(yīng)值的90%，因為設(shè)計特征周期1.1s是根據(jù)上海地區(qū)軟弱場地在大震下的較強非線性響應(yīng)特征而定的，特征周期比小震時加大了較多，而加速度反應(yīng)譜平臺高度卻降低了。

上海地區(qū)的設(shè)計特征周期及水平地震影響系數(shù)最大值的取值必須按上海《抗規(guī)》執(zhí)行，初做上海地區(qū)項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須注意。

2.5 彈性層間位移角的限值

彈性層間位移角的限值，上海《抗規(guī)》5.5.1條對以下結(jié)構(gòu)的嵌固端上一層：鋼筋混凝土框架-抗震墻、框架-核心筒、板-柱-抗震墻的限值為1/2000；對以下結(jié)構(gòu)的嵌固端上一層：鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒、鋼筋混凝土框支層限值為1/2500；而全國《抗規(guī)》對此無明確要求；初做上海地區(qū)項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員很容易遺忘。

2.6 裙房與主樓相連的抗震等級

上海《抗規(guī)》6.1.4-2款是這樣規(guī)定的：裙房與主樓相連，除應(yīng)按裙房本身確定抗震等級外，相關(guān)范圍不應(yīng)低于主樓的抗震等級[1]；該條文解釋相關(guān)范圍一般可從主樓周邊外延3跨且不小于20 m，地下一層的相關(guān)范圍一般指主樓周邊外延1跨至2跨的地下室范圍。全國《抗規(guī)》第6.1.3-2 款同上海《抗規(guī)》，但其條文解釋沒有提到地下一層相關(guān)范圍如何取值，筆者認為可以按上海《抗規(guī)》條文解釋執(zhí)行。裙房與主樓分離時，兩本《抗規(guī)》都規(guī)定應(yīng)按裙房本身確定抗震等級，但是裙房與主樓之間設(shè)防震縫，在大震作用下可能發(fā)生碰撞，筆者認為該部位也需要采取加強措施。

2.7 抗震墻底部加強區(qū)無端柱或翼墻時厚度的確定

抗震墻結(jié)構(gòu)底部加強部位無端柱或翼墻時的墻厚，上海《抗規(guī)》6.4.1規(guī)定，一、二級時不應(yīng)小于220 mm，且不宜小于層高及無支長度的1/12；全國《抗規(guī)》6.4.1條無不應(yīng)小于220 mm的規(guī)定；《高規(guī)》7.2.1-2規(guī)定一、二級時不應(yīng)小于220 mm，但無且不宜小于層高及無支長度的1/12；該條上海《抗規(guī)》最為嚴格；筆者認為上海地區(qū)的工程無論多層還是高層均執(zhí)行上海《抗規(guī)》；其他地區(qū)一般是高層建筑按《高規(guī)》及《抗規(guī)》從嚴執(zhí)行，多層建筑按全國《抗規(guī)》執(zhí)行。

2.8 抗震墻豎向和橫向分布鋼筋的直徑

上海《抗規(guī)》 6.4.4-3 款規(guī)定抗震墻豎向和橫向分布鋼筋的直徑，均不宜大于墻厚的 1/10 且不應(yīng)小于 8 mm；豎向鋼筋直徑不宜小于10 mm[1]。全國《抗規(guī)》與上海《抗規(guī)》完全相同。《高規(guī)》7.2.18 條規(guī)定剪力墻的豎向和水平鋼筋的直徑不應(yīng)小于 8 mm，豎向鋼筋無不宜小于 10 mm的規(guī)定。《混凝土規(guī)》11.7.15 條規(guī)定與兩本《抗規(guī)》一樣。而《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 50007—2011)(以下簡稱《基規(guī)》)中8.4.5條規(guī)定，高層建筑筏形基礎(chǔ)的地下室墻體內(nèi)水平鋼筋的直徑不應(yīng)小于12 mm，豎向鋼筋的直徑不應(yīng)小于10 mm[5]五本規(guī)范三種規(guī)定，設(shè)計中如何執(zhí)行？特別是高層住宅抗震墻量較大，含鋼量影響也較大，要么影響開發(fā)商的利益，要么審圖公司提意見。筆者的做法是：高層建筑的地下室執(zhí)行《基規(guī)》，多層建筑的地下室執(zhí)行《抗規(guī)》；地面以上的抗震墻無論高層還是多層，上海地區(qū)執(zhí)行《抗規(guī)》；其他地區(qū)與當?shù)貙張D機構(gòu)溝通后確定，這樣在不違反規(guī)范保證結(jié)構(gòu)安全的前提下盡量讓開發(fā)商滿意。

2.9 抗震墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件陰影區(qū)的范圍

上海及全國《抗規(guī)》圖 6.4.5-1 轉(zhuǎn)角墻陰影區(qū)出墻邊大于或小于200 mm，且每邊大于或等于400 mm；中翼墻出墻邊無要求，但總長大于或等于400 mm且大于或等于墻厚；《混凝土規(guī)》圖 11.7.19 轉(zhuǎn)角墻同《抗規(guī)》；中翼墻出墻邊大于或等于200 mm，總長大于或等于400 mm，并且2倍中翼墻墻厚大于或等于墻厚；而《高規(guī)》圖 7.2.16 的轉(zhuǎn)角墻陰影部分出墻邊為 300 mm，無總長規(guī)定；中翼墻出墻 300 mm，無總長規(guī)定。四本規(guī)范標注有所不同。筆者的做法是：以上不同之處高層建筑可按《高規(guī)》及《抗規(guī)》從嚴執(zhí)行;多層建筑可按《抗規(guī)》執(zhí)行。

2.10 抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的4倍如何處理

抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的4倍時，上海《抗規(guī)》6.4.6條規(guī)定應(yīng)按柱的有關(guān)要求進行設(shè)計；矩形墻肢的厚度不大于300 mm時尚宜全高加密箍筋[1]。全國《抗規(guī)》6.4.6條規(guī)定抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的3倍，其處理方法與上海《抗規(guī)》相同，但分界點不同。而《高規(guī)》7.1.7條與上海《抗規(guī)》同樣的條件卻描述為宜按框架柱截面設(shè)計。剪力墻與柱都是壓彎構(gòu)件，其壓彎破壞狀態(tài)及計算原理基本相同，但截面配筋構(gòu)造有所不同，因此墻截面和柱截面配筋計算方法也各不相同。根據(jù)工程經(jīng)驗無論高層還是多層按上海《抗規(guī)》執(zhí)行較為合理,值得注意的是這類柱對結(jié)構(gòu)受力及抗震都是不利的,在工程中應(yīng)盡量避免,實際上在工程中也極少遇到，極少數(shù)會在屋面機房處遇到，筆者的做法是：計算時柱參與結(jié)構(gòu)的整體計算算一次，柱不參與結(jié)構(gòu)的整體計算再算一次,梁柱配筋取包絡(luò)值。

2.11 跨高比較小的連梁是否加交叉鋼筋

上海及全國《抗規(guī)》第 6.4.7 條規(guī)定：跨高比較小的高連梁，可設(shè)水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其他加強受剪承載力的構(gòu)造[1-2]。

《高規(guī)》第 7.2.24 條規(guī)定，跨高比不大于1.5的連梁，非抗震設(shè)計時，最小配筋率可取為0.2%，抗震設(shè)計時，最小配筋率根據(jù)跨高比的不同而不同。《高規(guī)》第 7.2.25 條對跨高比不大于2.5的連梁頂面及底面單側(cè)縱筋最大配筋率也做了規(guī)定，根據(jù)跨高比的不同而不同；可見《高規(guī)》對該類連梁采取限制縱向鋼筋最小配筋率和最大配筋率的做法；此外，《高規(guī)》對截面剪應(yīng)力及斜截面受剪承載力驗算提出了更嚴的要求，詳見《高規(guī)》7.2.22 條和 7.2.23 條。

上海《抗規(guī)》在第6.7.4條對一、二級核心筒和內(nèi)筒中跨高比不大于2 的連梁，當梁寬不小于300 mm時，宜采用交叉暗撐，全部剪力由交叉暗撐承擔，交叉暗撐的縱向鋼筋有公式計算及構(gòu)造要求，暗撐箍筋直徑不應(yīng)小于8 mm，間距有加密區(qū)非加密區(qū)之分。全國《抗規(guī)》在第 6.7.4 條規(guī)定：一、二級核心筒和內(nèi)筒中跨高比不大于2 的連梁，梁寬≥400 mm時可采用交叉暗柱配筋，200 mm≤梁寬<400 mm可另增設(shè)斜向交叉構(gòu)造鋼筋；但未規(guī)定交叉暗柱及斜向交叉構(gòu)造鋼筋規(guī)格大小；《高規(guī)》第 9.3.8 條規(guī)定，框筒梁和內(nèi)筒連梁，跨高比不大于2 時宜增配對角斜向鋼筋，跨高比不大于1 時宜采用交叉暗撐，梁寬不宜小于400 mm；全部剪力由交叉暗撐承擔，地震設(shè)計狀況時，暗撐縱筋計算公式與上海《抗規(guī)》相同，暗撐箍筋直徑不應(yīng)小于8 mm，間距不應(yīng)大于150 mm。

《混凝土規(guī)》第 11.7.10 條規(guī)定：對于一、二級抗震等級的連梁，當跨高比不大于2.5 時，除普通箍筋外宜另配置斜向交叉鋼筋[4]，并有截面限制條件及斜截面受剪承載力的計算，當洞口連梁寬度不小于250 mm時可采用交叉斜筋配筋，當連梁寬度不小于400 mm 時，可采用集中對角斜筋配筋或?qū)前祿闻浣睢！痘炷烈?guī)》第11.7.11 條有縱向鋼筋、斜筋及箍筋的構(gòu)造要求，國標圖集 11G101-1 第 76 頁交叉斜筋、對角斜筋、對角暗撐配筋構(gòu)造實際上是按《混凝土規(guī)》的要求做的，工程中可參照執(zhí)行。上海地區(qū)一、二級核心筒和內(nèi)筒中跨高比不大于2 的連梁可按上海《抗規(guī)》及圖集 11G101-1執(zhí)行。

2.12 框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的暗梁設(shè)置

上海及全國《抗規(guī)》6.5.1-2 款規(guī)定，有端柱時，墻體在樓蓋處宜設(shè)置暗梁，暗梁的截面高度不宜小于墻厚和 400 mm 的較大值[1]；《高規(guī)》 8.2.2-3款規(guī)定，與剪力墻重合的框架梁可保留，亦可做成寬度與墻厚相同的暗梁，暗梁截面高度可取墻厚的 2 倍或與該榀框架梁截面等高[2]；2012《混凝土規(guī)》版本刪掉了2002版此章節(jié)。以上可以看出四本規(guī)范對設(shè)暗梁的要求和截面大小的規(guī)定不完全一樣。《抗規(guī)》設(shè)置暗梁的原因是：作為框架-抗震墻結(jié)構(gòu)體系第一道防線的主要抗側(cè)力構(gòu)件，需比一般抗震墻要有所加強，但對邊框梁有所放松，如：《抗規(guī)》第 6.5.1 條的條文說明指出，對于有端柱的情況，不要求一定設(shè)置邊框梁[2]，如果梁的寬度大于墻的厚度，則每一層的抗震墻很可能成為高寬比小的矮墻，強震作用下發(fā)生剪切破壞，同時，抗震墻給柱端施加很大的剪力，使柱端剪壞，這對抗地震倒塌是非常不利的，該條文用日本試驗舉例。上海《抗規(guī)》條文說明無解釋。《高規(guī)》8.2.2 條的條文說明是：帶邊框的剪力墻，邊框與嵌入的剪力墻應(yīng)共同承擔對其的作用力[3]。因此有的設(shè)計單位在工程中要求設(shè)邊框梁柱，認為帶邊框剪力墻是該類結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件，承受著大部分地震作用，為保證其延性和承載力，保留與剪力墻重合的框架梁，還能約束墻在地震作用下的變形，對抗震有利。筆者認為就目前觀點不一的情況下，高層建筑按《高規(guī)》執(zhí)行，多層建筑按《抗規(guī)》執(zhí)行。

3 結(jié) 語

以上是筆者在設(shè)計過程中學習和應(yīng)用上海《抗規(guī)》、全國規(guī)范遇到的問題，很粗略地表達了自己的觀點和做法，由于對上海《抗規(guī)》、全國規(guī)范的學習和理解還不夠，不當之處望同行指正，以便更準確地執(zhí)行上海《抗規(guī)》及全國規(guī)范。

[ 1 ] 上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會.DGJ 08-9-2013 建筑抗震設(shè)計規(guī)程[S].上海:上海市建筑建材業(yè)市場管理總站，2013.

Shanghai Urban and Rural Construction and Traffic Committee. DGJ 08-9-2013 Code for seismic design of buildings [S].Shanghai， Shanghai Station of the Building Materials Industry Market Management, 2013. (in Chinese)

[ 2 ] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50011—2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.

Ministrng of Honsing and Urban-Rural Developmere of the People’s Republic of China. GB 50011—2010 Code for seismic design of buildings [S]. Beijing: China Architecture and Building Press, 2010. (in Chinese)

[ 3 ] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50010—2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China. GB 50010—2010 Code for design of concrete structures [S]. Beijing: China Architecture and Building Press, 2010. (in Chinese)

[ 4 ] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. JGJ 3—2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China. JGJ 3—2010 Technical specification for concrete structures of tall buildings[S]. Beijing: China Architecture and Building Press, 2010. (in Chinese)

[ 5 ] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社,2010.

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China. GB 50007—2011 Code for design of building foundation [S]. Beijing: China Architecture and Building Press, 2010. (in Chinese)

Discussion and Analysis on a Few Specifications in “Codes for Seismic Design of Buildings” in Shanghai Area

MAO Jie*

(Shanghai Chengxiang Architectural Design Institute Co., Ltd., Shanghai 201103, China)

“Codes for Seismic Design of Buildings” (DGJ 08—9—2013) was issued for construction projects in Shanghai areas. This paper discussed a few specifications in this code by comparing with the national codes. It is expected to exchange viewpoints from a professional engineering perspective in order to help with a proper use of this newly published local seismic design code.

Shanghai area, seismic design, design code, specification

2014-02-23

*聯(lián)系作者，Email: maojiezz@sina.com