關于山西超限高層建筑規定中兩條條文的討論

郝 利 君

(太原市建筑設計研究院，山西 太原 030002)

關于山西超限高層建筑規定中兩條條文的討論

郝 利 君

(太原市建筑設計研究院，山西 太原 030002)

通過對《山西省抗震設防超限高層建筑工程界定規定》中第四條中兩款條文規定的分析、計算，結合實際工作中碰到的相關實例，分析了這兩款條文在實際執行過程中存在的問題，并提出了進一步細化相關規定的建議，以供參考。

超限審查，樓板開洞，上部收進，彈性時程，靜力彈塑性

山西省住房和建設廳于2011年6月21日發布的《山西省抗震設防超限高層建筑工程界定規定》(以下簡稱《規定》)，其中第四條，一項不規則的超限高層建筑界定中有如下兩條規定：

第11款，樓板開洞：開洞后樓板在任一方向的凈寬(由凈寬不小于2 m的樓板累計)小于5 m，或樓板開洞面積6度、7度(0.1g)和7度(0.15g)、8度時分別大于蓋樓層面積的35%和30%。

第12款，上部收進：上部樓層收進部位到室外地面的高度H1與房屋高度H之比大于0.2時，上部樓層收進后的水平尺寸B1小于下部樓層水平尺寸的0.65倍。

作為一項不規則界定的條件，此兩條條文具有“一票否決權”，一旦符合了此兩條規定的內容，即被判定為超限建筑工程，需要進行超限審查，對工程設計影響較大。但是在實際工程設計中，碰到一些實際的工程按此兩條條文來界定并不是十分合理，發現此兩條條文有值得改進、細化之處。以下分別說明。

1 樓板開洞的界定

此條文來源于《建筑抗震設計規范》表3.4.3-1和《高層建筑混凝土結構技術規程》3.4.6條關于樓板局部不連續的規定。此條文規定的考慮是，樓板有較大的凹口或開洞時，樓板有較大的削弱并可能產生顯著的平面內變形，凹口或開洞削弱了平面各部分之間的連接，在地震中平面各部分之間容易產生相對振動而使平面削弱部位產生比較嚴重的震害。

《規定》只規定了開洞率和有效寬度的絕對值5 m，而未對有效寬度的比例做出要求。這就導致如圖1所示的結構，由于開洞比較狹長，按開洞率計算并未超過規定，有效寬度大于5 m，也未超出規定。但是由于有效寬度所占比例很小，僅有的有效樓板并不能協調兩側結構的變形，兩側結構容易產生相對振動，地震作用下僅有的樓板連接部位容易產生比較嚴重的破壞。

本工程經PMSAP進行計算分析，全樓定義彈性樓板，準確考慮樓板的平面內、平面外剛度，計算結果顯示樓板連接部位應力集中非常嚴重，如圖2所示。在Y向地震作用下，連接處樓板平面外剪力較其余部位大3倍，此部分樓板在地震作用下必然很快被剪切斷裂，導致嚴重破壞。

采用PMPM-PUSH軟件，進行靜力彈塑性分析，發現此處連接部位，最先出現塑性鉸，在整樓其余部位完好的情況下，此處梁已出現塑性破壞，如圖3所示。在這種情況下，此處梁板必然先行破壞，不能有效連接兩部分主體結構。

如果兩側結構更長或者體量更大時，連接處的樓板將更加難以實現有效連接的目的，地震時將更易發生破壞。

由此可見，雖然此工程按照《規定》并不超限，但是在地震作用下其破壞會比較嚴重，故建議此條規定不應只規定樓板的有效寬度絕對值，還應將樓板有效寬度占樓板總寬度的比例計入。

2 上部收進問題

此條文來源于《高層建筑混凝土結構技術規程》3.5.5條。此條文規定的考慮是，當上部樓層收進部位到室外地面高度H1與房屋高度H之比大于0.2，且上部縮進尺寸超過下部對應尺寸的1/4時，將導致結構頂部的鞭梢效應明顯。按照《高規》條文解釋“當結構上部樓層相對于下部樓層收進時，收進的部位越高、收進后的平面尺寸越小，結果的高振型反應越明顯，因此對收進后的平面尺寸加以限制”。

以下算例為實際工程，地下1層，地上9層，剪力墻結構，帶2層的框架結構裙房，8度(0.2g)，Ⅲ類場地，結構平面見圖4，剖面圖見圖5。

從圖4，圖5可知H1=7.37 m，H=28.5 m，H1/H=7.37/28.5=0.26>0.2，B1=13.2 m，B=21.2 m，B1/B=13.2/21.2=0.62<0.65。根據《規定》此建筑屬超限工程。

經采用PKPM系列SATWE軟件進行結構模態分析，計算結果選擇前15階振型，結果如表1所示。

表1 結構模態分析計算結果

由以上結果可見，前5階振型，X向有效質量系數累加可達83.25%，Y向有效質量系數累加可達87.41%。再高階振型參與系數均較小。可見并不存在高振型反應明顯的問題。

采用PKPM系列SATWE軟件進行彈性時程分析，選取三條地震波進行計算，計算結果如圖6～圖9所示。

通過圖6～圖9樓層位移曲線、層間位移角曲線、樓層剪力曲線、彎矩曲線可見，在裙房頂部(3層)地震剪力、樓層位移并未出現較大的變化，即并未出現鞭梢效應。

由于外擴為單跨框架，其對主樓剪力墻結構的剛度承載力的影響亦微乎其微，采用帶裙房和不帶裙房的兩個計算模型的計算結果對比如表2所示。

表2 計算結果對比表

可見，除了樓層承載力略有影響，加裙房后變化為12.87%外，其余計算指標的變化均可忽略不計。

由以上分析可知，按照《規定》此工程為超限工程，但由計算分析可見并未出現不利的結果，定義為超限工程并不十分合理。

3 結語

通過對《山西省抗震設防超限高層建筑工程界定規定》中第四條11款、12款內容的討論和計算分析，認為此兩條條文，有進一步優化改進的空間。以下為一些參考資料中關于此兩條條文的規定，可供參考。

對11款，樓板開洞的條文，可增加樓板有效寬度比例的要求更為合理。如《超限高層建筑工程抗震設計指南》對超限高層建筑界定的規定中，對“樓板尺寸和平面剛度急劇變化”一條超限的條文，規定“樓板有效寬度小于該層樓板典型寬度的40%”；《上海市超限高層建筑抗震設防管理實施細則》對“有效樓板寬度偏窄”一條超限條文，增加了樓層數量的要求，規定“連續三層(含三層)樓板有效寬度小于該層樓板典型寬度的40%”。

對12款，建議收進尺寸的界定用于相同結構形式，或參考剛度和承載力的突變比值進行綜合控制。而且此條規定，在《高規》條文規定僅為“宜”，將此條文75%簡單修改數值為65%列入《規定》，作為一條超限條文是否過于嚴格。在建設部發布的《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》(建質[2010]109號)、《上海市超限高層建筑抗震設防管理實施細則》《廣東省超限高層建筑工程抗震設防專項審查實施細則》中的超限條文均無此條文規定。

由于作者水平有限，文中觀點僅供參考，如有不妥之處，敬請各位專家、同行指正。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設計規范[S].

[2] JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[3] 朱炳寅.高層建筑混凝土結構技術規程應用與分析[M].北京:中國建筑工業出版社，2013.

[4] 朱炳寅.建筑抗震設計規范應用與分析[M].北京:中國建筑工業出版社，2011.

[5] 建質[2010]109號，超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點[S].

[6] 呂西林.超限高層建筑工程抗震設計指南[M].上海:同濟大學出版社，2009.

[7] 滬建管[2014]954號，上海市超限高層建筑抗震設防管理實施細則[S].

[8] 粵建市函[2011]580號，廣東省超限高層建筑工程抗震設防專項審查實施細則[S].

Discussion on two provisions aboutShanxiSuperHigh-riseBuildingRegulations

Hao Lijun

(TaiyuanArchitecturalDesignInstitute,Taiyuan030002,China)

Through the analysis and calculation on two provisions definition of No.4 article toShanxiEarthquakeFortificationHigh-riseBuildingEngineeringRegulations, combining with relevant examples encountered in practical work, analyzed the existing problem of two provisions in actual implementation process, and proposed proposal for further refinement relevant provisions, for reference.

expert panel review, slabs-opening, upper setback, elastic time history, pushover

2015-01-03

郝利君(1985- )，男，工程師，一級注冊結構工程師，注冊土木工程師(巖土)

1009-6825(2015)08-0048-03

TU972.11

A