《高层建筑混凝土结构技术规程》学习提示

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002学习提示一、前言前言中关于《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002（以下简称“新高规”）主要修订内容的说明对设计人员是重要的，应作为重点内容进行学习和掌握。“新高规”主要修订内容如下：1、适用范围提高为10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构高层民用建筑，其最大适用高度和高宽比，除A级高度外，增加了B级高度，对B级高度高层建筑结构的规则性、作用效应计算及构造措施提出了比A级高度更严的规定；2、增加了特一级抗震等级的计算和构造措施；3、补充、修改了荷载和地震作用计算；4、补充了结构平面和竖向布置的规则性界限，强调概念设计的重要性；5、修改了结构侧向位移限制条件，增加了150m以上高层民用建筑的舒适度要求；6、补充、修改了结构计算分析的有关规定，增加了楼层地震剪力控制和考虑质量偶然偏心的地震作用计算，结构重力二阶效应计算，修改了稳定计算和倾覆验算，修改了框架-剪力墙结构中框架柱地震剪力的调整方法；7、补充和修改了框架、剪力墙、框架-剪力墙及筒体结构体系中结构布置的有关规定，增加了板柱-剪力墙结构、具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的有关设计规定；8、调整了强柱弱梁、强剪弱弯、剪力墙底部加强部位、框支柱等内力增大系数，增加了剪力墙轴压比限制条件及约束边缘构件的规定；9、增加了钢-混凝土混合结构以及复杂高层建筑结构的有关设计规定；10、补充、修改了基础设计、结构施工的有关规定；二、总则1.0.2（原文略）[提示：1、适用范围提高为10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝结构民用建筑；2、特别强调不适用于建造在危险地段场地的高层建筑。新《建筑抗震设计规范》GB50011-2001（以下简称“新抗规”）在第3.3.1条明确规定：“不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑”，该条被2002版国家“工程建设标准强制性条文（房屋建筑部分）”作为强制性条文（以下简称“2002版强制性条文”或“强条”），是没有活动余地的。]1.0.5（原文略）[提示：1、将注重概念设计作为高层建筑结构的最高原则提出。2、概念设计的主要内容：（1）应特别重视建筑结构的规则性（包括平面规则性和竖向规则性）；（2）合理选择建筑结构体系（包括：a明确的计算简图和合理的地震作用传递途径；b避免因部分结构构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力、风载和地震作用的能力；c结构体系应具备必要的承载能力和良好的变形能力，从而形成良好的耗能能力）；（3）采取必要的抗震措施提高结构构件的延性。三、荷载和地震作用3.1竖向荷载3.1.1（原文略）[提示：竖向荷载按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009（以下简称“新荷载规范”）有关规定采用。使用时应注意新荷载规范的如下改动（注意荷载取值及折减规定均为“强条”）：1、办公楼、宿舍和住宅等项目，其荷载标准值提高为2.0KN/m2；2、消防疏散楼梯活载采用3.5KN/m2。（难点属于正确区分消防疏散楼梯与普通楼梯。商场、影院、车站等等公共建筑无论是否为消防疏散楼梯均取3.5KN/m2）；3、新增通风机房和电梯机房活载，暂定为6.0KN/m2；4、新增考虑消防车的活载。此处注意两点：（1）消防车系指总重30t级的大型车。当总重超过30t时应另行换算；（2）注意其限定条件，防止错误输入。如对次梁间距的限定，对双向板（含双向肋板）的柱网限定，以及对主梁、柱及基础的折减规定等；5、书库活载一般仍按原规范采用，但增加书架超过2m时按每米书架高度不小于2.5KN/m2确定的规定。注意书库与档案库的区别；6、增加了非固定隔墙的等效活载的确定办法，即取隔墙每延米自重（KN/m）的1/3作为楼面活载附加值，但该值不小于1.0KN/m2。此时应注意两点：（1）不应将梁上固定隔墙按上述办法化为附加活载输入计算。上述化非固定隔墙为附加活载的办法仅适用于梁间范围内具有非固定隔墙的板（或双向密肋板）；（2）对卫生间、贮藏间等具有密集隔墙的情况，应按实际情况进行等效换算或根据经验合理确定附加值；7、对不上人屋面均布活载采用0.5KN/m2，并允许根据实际情况有0.2KN/m2的增减。当施工荷载较大的，应规定实际情况采用或采取特殊措施。屋顶花园的荷载标准值取3.0KN/m2，但不包括花圃土石材料的自重。应考虑屋面可能出现的积水荷载（可按活载考虑）]3.1.2施工中采用附墙塔、爬塔等对结构受力有影响的起重机械或其它施工设备时，应根据具体情况验算施工荷载对结构的影响；[提示：此条文内容极易被设计人员忽略，一旦发生事故，设计人员难脱其咎。建议将其写入每项设计的结构总说明中，同时设计人员应在必要时认真进行此项补充验算。]3.1.3~3.1.5（原文略）[旋转餐厅轨道和驱动设备、擦窗机等清洗设备，其自重差别较大，应分别按各自的实际情况确定。直升机活载取局部荷载效应（乘动力系数）和等效均布活载效应二者的较大值。其局部荷载效应按单轮着地考虑。3.2风荷载3.2.2（原文略）[提示：1、本条文在“新高规”中被列为强制性条文，但未被2002版工程建设标准强制性条文录入，因而不作为“强条”对待。2、对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑规定其基本风压按100年重现期的风压值取值，其难点在于如何界定是否为“较敏感”，条文说明中给出以60m为界，算是有了一个界线。但对于60m以下的某些高层建筑，如高宽比较大、自振周期较长者，也可能属于对风载敏感的高层建筑，设计人员应注意鉴别以决定是否采用100年重现期的风压值。]3.3地震作用3.3.1（原文略）[提示：1、本条作为与“新抗规”第3.1.3条等效的条文被列入“2002版强制性条文”。2、本条文实际上规定了设防烈度为6度时也应进行地震作用计算，这与“新抗规”第5.1.6条的规定是有一定冲突的，该条规定：6度时的建筑（建造于IV类场地上较高的高层建筑除外），以及生土房屋和木结构房屋等，应允许不进行截面抗震验算，但应符合有关的抗震措施要求。这实际上等于规定了6度时一般可不进行地震作用计算。“新高规”在条文说明中强调：通过计算，可与无地震作用效应组合进行比较，并可采用有地震作用组合的柱轴压力设计值计算柱的轴压比。对此，设计人员要予以注意。]3.3.2关于高层建筑结构考虑地震作用的原则（原文略）[提示：1、本条内容与“新抗规”第5.1.1条内容基本相同，5.1.1条被列入“2002版强制性条文”，本条则作为等效条文列入，因而也是“强条”。2、应正确理解“两个主轴”的含义。从严格意义上讲，主轴是指地震沿该轴方向作用时结构只发生沿该轴方向的侧移而不发生扭转位移的轴线。当结构平面具有对称轴（质量及刚度均对称且沿竖向均匀时，该对称轴就是主轴，而与之垂直且通过平面形心的另一根轴则为另一个方向的主轴。当然，严格满足上述条件的主轴在实际工程中是不存在的，故只要大致满足即可。所以在一般情况下允许在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用计算。是因为一般说来沿这两个方向输入水平地震作用可得到最大的或较大的地震反应，且不致有较大的扭转效应。必要时设计人员可以从TAT或STWE的计算输出结果中查得最不利地震作用方向的方向角来，再按此方向角二次输入计算，即可得到结构的最大地震反应。在存在斜交抗侧力构件时，应注意按要求分别计算各抗侧力构件方向水平地震作用。如此要求的目的有两个：（1）沿斜交方向输入水平地震作用可能会得到最大水平地震效应；（2）即便得到的不是最大地震效应，甚至是相对较小的地震效应，但对斜交构件仍可能产生最大不利效应。在考虑沿斜交方向输入水平地震作用时，应注意同时考虑可能的不利方向，不可遗漏。3、双向水平地震作用的要求是2000系列新规范新提出的要求。需要注意几点：（1）合理界定“明显不对称、不均匀”。这是一个模糊的提法，难于界定时按双向水平地震作用计算即可；（2）按双向地震作用计算时可不再考虑偶然偏心影响；（3）按双向地震作用计算时，柱均宜按双向偏压计算。对于只考虑单向水平地震作用的情况，需注意如下内容：（1）对不计算双向水平地震作用的高层建筑结构，均应计算单向水平地震作用下的扭转。注意此处提出的是计算单向水平地震作用下的扭转，不同于“新抗规”第5.1.1条“应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响”的规定。计算单向地震作用应考虑偶然偏心，根据3.3.3条取（Li为第i层垂直于地震作用方向的建筑物总长度）；（2）认为考虑了平扭耦联计算之后即可不考虑偶然偏心的观点是错误的。考虑平扭耦联计算的同时仍必须考虑偶然偏心。但考虑偶然偏心时则不一定必须考虑平扭耦联（如对于很规则的高层建筑结构）。以上计算要求在新版PKPM系列软件中均能得到较好体现，只是计算工作量大大增加，如考虑斜交方向时，每多一对方向，抗震组合数就增加一倍，而在考虑偶然偏心后，地震组合数将增加到原来的3倍。]3.3.4地震作用计算方法（原文略）[提示：1、振型分解法是高层建筑结构进行地震作用的主要方法。基底剪力法只适用于高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构。世界各国抗震规范也大抵如此。2、对质量和刚度不对称、不均匀的结构以及高度超过100m的高层建筑结构应采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。鉴于计算机技术的强大能力和普及的事实，同时考虑到高层建筑结构的相对重要性，建议高层建筑结构抗震计算均采用考虑扭转耦联的计算方法。3、综合本规范和“新抗规”的有关规定，列出应进行弹性时程法进行多遇地震下补充计算的建筑结构如下：1）7~9度时甲类高层建筑结构；2）7~9度时符合“新高规”表3.3.4条件的高层建筑结构；3）7~9度时不满足“新高规”第4.4.2~4.4.5条关于竖向规则性要求的高层建筑结构；4）7~9度时质量沿竖向分布特别不均匀的高层建筑结构。（以上均见“新高规”第3.3.4条）；5）B级高度和“新高规”第10章规定的复杂高层建筑结构（“新高规”第5.1.13条）；6）特别不规则的多层建筑结构（“新抗规”第5.1.2条）。]3.3.5关于动力时程分析的具体规定（原文略）[提示：1、选择输入的地震加速度时程曲线，要满足地震动三要素的要求，即频谱特性，有效峰值和持续时间均要符合规定。2、选用地震波应不少于2条实际记录和一条人工模拟波。3、要根据场地类别和设计地震分震分组选用相应的地震波。4、要满足设防烈度要求的加速度最大值的要求。5、要满足“在统计意义上相符”的条件，即每条时程曲线计算得到的结构底部剪力不小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65%，多条时程曲线计算所得的结构底部剪力平均值不小于振型分解反应谱法求得的底部剪力的80%。不满足时可通过提高加速度最大值的办法予以解决。6、地震波的持续时间不宜小于建筑结构基本自振周期的3~4倍，也不宜少于12s。7、对弹性时程分析结果，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振分解反应谱法计算结果的较大值，也可在对比分析的基础上作适当取舍。]3.3.9关于场地类别（原文略）[“新抗规”第4.1.6条对场地类别的确定作了明确规定。该条已被录入“2002版强制性条文”。正确确定场地类别对高层建筑结构是尤其重要的。]3.3.13关于剪重比控制（原文略）[提示：1、本条作为与“新抗规”第5.2.5条等效条文，一起被录入“2002版强制性条文”。2、进行剪重比控制的主要原因是在周期较长时，由振型分解法算出的地震效应可能偏小，而这种偏小对长周期结构有更大危害。3、注意对竖向不规则结构的薄弱层，值应乘以1.15的增大系数，这是与5.1.14条对薄弱层地震剪力乘1.15增大系数相对应的。新版程序已对此进行了控制（采用了统一乘最大调整系数的办法。）]3.3.16计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙体的刚度予以折减。[提示：1、本条录入“2002版强制性条文”，应慎重对待。2、根据3.3.17条，当非承重墙体为填充砖墙时，高层建筑结构的计算自振周期折减系数可按如下取值：1）框架结构可取0.6~0.7；2）框架--剪力墙结构可取0.7~0.8；3）剪力墙结构可