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1、高層住宅建筑常見結構不規則類型及分析摘 要：建筑結構的規則性判別工作，是抗震設計文件審查工作中較重要的一個環節。文章通過對高層住宅結構設計進行分析，整理出常見的結構不規則類型，總結出避免不規則設計和減少不規則設計程度的技術措施和要點，對今后高層住宅類項目的技術審查進行指導，進一步加快審查速度，提高審批效率，推進了行政審批標準化的管理工作。關鍵詞：結構規則性判別；抗震設計文件審查；高層住宅中圖分類號：TU973 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0189-041 研究背景及意義近年來，為發展經濟，進一步推進建設項目特別是重大工程建設項目的建設工作，本市各級政府及部門相2、繼出臺優化前期審批手續的實施細則，要求加快工程建設項目前期審批工作，提高審批效能，減少審批時限，這就要求我們將行政審批標準化的管理工作進一步推進。工作中發現，建設單位為了降低建設成本、避免設計出現抗震超限高層建筑，對提交的設計資料進行反復的修改和補充，這是影響抗震設計文件審查時間的主要因素之一。出現這種現象的主要原因是對相關文件分析得不到位和對規范相關條文理解得不透徹?，F對閔行區近年來建設項目進行研究，就高層住宅類項目的結構規則性判別形成研究課題。通過對已完成抗震設計文件審查的項目進行分析，整理出高層住宅建筑常見的結構不規則類型，總結出避免不規則設計的技術措施和要點，將這些技術措施和要點具體化3、，避免不規則設計或減少建筑結構不規則設計程度。2 高層住宅類建筑不規則結構的常見類型根據近年來閔行區抗震設計文件審查情況，高層住宅建筑（房屋高度不超過規定）常見的結構不規則類型及所占比例情況如圖1所示。由圖可見，最常見的類型為扭轉不規則和平面凹凸不規則，下面就以工程實例來分類闡述。2.1 平面凹凸不規則工程實例A、B。工程實例A：圖2為一棟14層住宅樓的標準層結構平面圖，如圖所示，凹進一側尺寸為4100mm（從抗側力構件截面中心算起），相應總尺寸為10300mm， 凹進一側尺寸大于相應總尺寸的30%，為相應總尺寸的40%。工程實例B：圖3為一棟11層住宅樓的標準層結構平面圖，如圖所示，凹進一側4、尺寸為5600mm（從抗側力構件截面中心算起），相應總尺寸為11300mm， 凹進一側尺寸大于相應總尺寸的30%，為相應總尺寸的49.6%。2.2 扭轉不規則工程實例C：一地上17層、地下1層住宅樓，采用鋼筋混凝土剪力墻結構，結構高度為50.3米，與多棟建筑共建于同一座地下室之上，地下室頂板作為嵌固端。在具有偶然偏心的規定水平力作用下，樓層兩端抗側力構件彈性水平位移（或層間位移）的最大值與平均值的比值大于1.2，驗算結果如下（表1）：2.3 樓板局部不連續工程實例D：關于樓板局部不連續，高層住宅常見的不規則類型主要為有效樓板寬度小于該層樓板典型寬度的50%。工程實例如下：圖4為一高層住宅樓二層5、結構布置圖，建筑功能要求一層大堂局部挑空，因此形成二層樓面局部大開洞。圖示有效樓板寬度為3750mm，小于該層樓板典型寬度的40%。2.4 側向剛度不規則工程實例E、F：工程實例E：一棟地上25層、地下1層住宅樓，采用鋼筋混凝土剪力墻結構，結構高度為79.5米，地上除1層層高為3.600米外，其余層層高均為3.15米，與多棟建筑共建于同一座地下室之上，地下室頂板作為嵌固端。一層與上一層等效剪切剛度（或上三層等效剪切剛度平均值）之比最小值在X方向上小于0.7，驗算結果如表2（最小值）：工程實例F：側向剛度不規則的另一個類型主要表現在建筑立面尺寸的收進以及懸挑上，具體工程立面簡如圖5、圖6所示：圖6、5所示建筑立面在裙房以上處收進，收進處高度大于主樓高度的20%，并且4層及以上收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%，為3層的30%。圖6所示建筑，為了10層部分房型有較大的露臺，建筑立面在10層結構平面局部收進，且收進的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%，為9層的43%。2.5 樓層承載力突變工程實例G：有一地上9層、地下2層住宅樓，采用部分預制構件鋼筋混凝土剪力墻結構，結構高度為26米，層高均為2.8米，與多棟建筑共建于同一座地下室之上，地下二層頂板作為嵌固端。樓層抗剪承載力小于相鄰上一層的80%，驗算結果如表3（本層與上一層的承載力之比最小值）：2.6 其他多棟高層住宅建筑均共建于同一座整7、體地下室之上，作為上部結構嵌固端的地下室頂板，因為種植綠化等原因大多數存在高差，且一般高差均大于0.6米。另外，一些地下車庫頂板局部開洞和因車庫坡道而形成的開洞，這些都會影響地下室頂板作為上部結構嵌固端的有效性。3 避免不?則設計和減少不規則設計程度的技術措施和要點按照抗震概念設計原則，在高層住宅建筑的一個獨立結構單元內，結構平面形狀宜簡單、規則、質量、剛度和承載力分布均勻，不應采用嚴重不規則的平面布置。并且高層住宅建筑的豎向體型宜規則、均勻，避免有過大的外挑和收進，結構的側向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。下面就以工程實例，具體提一些技術措施和要點。（1）工程實例A（平面凹凸不規則）：此類不規8、則結構類型應在剪力墻外墻或凹口處設側向翼墻，或在適當的位置增加有限的抗側力構件，減少凹進一側尺寸，否則作為凹口處理，如圖2凹進一側尺寸為4100mm。經與建設單位溝通后，在不影響使用的情況下，我建議該項目在平面凹口的豎向剪力墻端處設置柱子。如圖7所示，這樣凹進一側尺寸縮短為2300mm，避免了平面凹凸不規則。此外，我還建議設計單位在后續的施工圖設計過程中加強凹口處的構造措施，如針對凹口兩側抗側力構件加強配筋、凹口處連接樓板雙層雙向配筋，加厚板厚加強配筋等。 工程?例B（平面凹凸不規則）：在抗震審查工作中遇到類似圖3的凹凸不規則結構類型，一般建議建設單位在凹口處增設拉梁和連接板，在凹口薄弱處形成9、有效的抗側力體系，這樣此處就可以不按凹口計算。凹口連接板的設置必須滿足兩點要求：其一是連接板的寬度不得小于2米；其二是連接板與主體結構連接處設置抗震墻，或連接板兩側結構梁與主體結構柱連接。工程實例B增設拉梁和連接板后詳見圖8。（2）工程實例C（扭轉不規則）：在抗震審查工作中此類不規則結構類型較為多見，一般是由于剛度分布和質量分布的均勻性差，或者抗扭能力不足，或者兩者兼而有之。為了減少不規則程度，我通常建議設計在建立計算模型時采取一些技術措施來控制結構的整體扭轉效應。當計算結果有較多樓層的扭轉位移比大于1.2時，建議先檢查調整抗側力構件剛度和質量的均勻性，再加強建筑外圈提高抗扭能力。（3）工程實10、例D：樓板局部不連續類型中，典型樓板寬度是指主要抗側力結構所在區域的樓板寬度，且不考慮懸挑結構的樓板寬度。對圖4項目建立彈性樓板力學模型，進行樓板應力分析。分析結果顯示，樓板開洞的影響主要使洞口邊應力集中，并影響了水平地震力的傳遞，使得洞口周邊的傳力構件作為拉彎構件來傳遞荷載。在后續施工圖階段應對相關薄弱部位樓板加強設計，采用雙層雙向配筋、加厚樓板、配筋適當加大，增強洞口周邊梁的設計等措施。另外，因底層層高較高，還可以對樓梯進行優化設計，增加有效樓板寬度。另外，在實際工作中還發現一種樓板局部不連續情況，即樓梯、電梯井四周沒有采用抗震墻圍合或者是抗震墻和強連梁圍合，一般此類樓板開洞的無樓板部分應11、按開洞考慮。碰到此類項目，我建議設計優化樓梯、電梯井道外墻的設置，樓電梯間四周采用抗震墻圍合（或抗震墻和強連梁圍合），則無樓板部分不按開洞考慮，一般可以減少結構設計的不規則程度。（4）工程實例E：這類不規則情況在實際項目中不多見，對于首層剛度突變的薄弱層，一般地震剪力會放大1.15倍，同時控制首層軸壓比，邊緣構件配箍率適當提高。另外，建議設計還可以考慮適當增強首層墻、柱和梁的剛度，或適當削弱上部相關樓層墻、柱和梁的剛度。工程實例F：圖5所示建筑立面在裙房以上處收進，該建筑裙房部分為物業居委用房，靠外側均為辦公室。我建議建設單位在3層局部收進1.2米作為辦公陽臺，這樣在不影響建筑功能的情況下，做12、到逐層收進，避免收進的水平向尺寸過大而導致的豎向不規則，如圖9所示。圖6所示建筑頂層局部為躍層戶型，原先設計考慮有大露臺，所以水平向的尺寸收進過大。在與建設單位溝通后，我建議設計在保障露臺面積的情況下尺寸橫向擴大，在10層以上平面呈階梯式逐層收進，頂部2層分別收進的水平向尺寸均小于相鄰下一層的25%，避免了水平尺寸的突變，如圖10所示。（5）工程實例G：因地上二層為社區用房，我建議設計在滿足規劃要求的情況下，適當把地上二層的層高加大，調整后的結構高度為26.4米，除地上1、2層層高為3米外，其余層層高均為2.8米，受力構件截面積不變。這樣不僅在建筑功能的使用上更加合理，并且還減小了地上1層剪力13、墻的抗剪承載力，最終地下一層抗側力構件的層間受剪承載力大于相鄰上一層的80%，避免了不規則設計，驗算結果如表4（本層與上一層的承載力之比最小值）：（6）整體地下室頂板作為上部結構嵌固端的要求，首先要能保證水平地震力的可靠傳遞。對于地下室頂板高差大于0.6米的錯層處應采取加腋措施，且加腋坡度不宜大于1：2，另外還需加強錯層處豎向構件的配筋。對于多棟高層建筑共建與同一座地下室之上的情況，頂板開洞處的尺寸及位置均應有所限制，塔樓相關范圍內開洞尺寸超過1個柱距，即視為大開洞存在多塔效應。此外，提醒設計人員在施工圖設計時，地下室頂板設計應滿足國家和地方規范、規程有關嵌固端的各項要求。4 結論和展望根據上14、海市建筑工程初步（總體）設計文件抗震設防審查管理辦法（滬建管2015958號）文，高層建筑應依據住房和城鄉建設部印發的超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點、上海市住房和城鄉建設管理委員會印發的上海市超限高層建筑抗震設防管理實施細則中的有關規定進行結構的超限判別。本文對高層住宅結構的超限判別就不再作累述，具體詳見上述文件。以閔行區近年來抗震設計文件中高層住宅類建筑不規則結構的工程為例，對建筑結構特征、不規則狀況提出有效控制抗震安全的技術措施，并提出合理優化的建議，使整體結構及其薄弱部位的抗震措施得以加強。希望通過本文，在今后高層住宅類項目抗震設計文件審查工作中，對高層住宅類項目的技術審查起到一定的參考作用，以小見大、舉一反三，進一步加快審查速度，提高審批效率，推進行政審批標準化的管理工作。參考文獻：1中華人民共和國住房和城鄉建設部.超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點Z.建質201567號.2上海市住房和城鄉建設管理委員會.上海市超限高層建筑抗震設防管理實施細則Z.滬建管2014954號.3JGJ3-2010.高層建筑混凝土結構技術規程S.北京：中國建筑工業出版社.4GB50011-2010.建筑抗震設計規范（2016年版）S.北京：中國建筑工業出版社.5朱炳寅.高層建筑混凝土結構技術規程應用與分析JGJ3-2010M.北京：中國建筑工業出版社，2013.