关于山西超限高层建筑规定中两条条文的讨论

郝 利 君

(太原市建筑设计研究院，山西 太原 030002)

关于山西超限高层建筑规定中两条条文的讨论

郝 利 君

(太原市建筑设计研究院，山西 太原 030002)

通过对《山西省抗震设防超限高层建筑工程界定规定》中第四条中两款条文规定的分析、计算，结合实际工作中碰到的相关实例，分析了这两款条文在实际执行过程中存在的问题，并提出了进一步细化相关规定的建议，以供参考。

超限审查，楼板开洞，上部收进，弹性时程，静力弹塑性

山西省住房和建设厅于2011年6月21日发布的《山西省抗震设防超限高层建筑工程界定规定》(以下简称《规定》)，其中第四条，一项不规则的超限高层建筑界定中有如下两条规定：

第11款，楼板开洞：开洞后楼板在任一方向的净宽(由净宽不小于2 m的楼板累计)小于5 m，或楼板开洞面积6度、7度(0.1g)和7度(0.15g)、8度时分别大于盖楼层面积的35%和30%。

第12款，上部收进：上部楼层收进部位到室外地面的高度H1与房屋高度H之比大于0.2时，上部楼层收进后的水平尺寸B1小于下部楼层水平尺寸的0.65倍。

作为一项不规则界定的条件，此两条条文具有“一票否决权”，一旦符合了此两条规定的内容，即被判定为超限建筑工程，需要进行超限审查，对工程设计影响较大。但是在实际工程设计中，碰到一些实际的工程按此两条条文来界定并不是十分合理，发现此两条条文有值得改进、细化之处。以下分别说明。

1 楼板开洞的界定

此条文来源于《建筑抗震设计规范》表3.4.3-1和《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.6条关于楼板局部不连续的规定。此条文规定的考虑是，楼板有较大的凹口或开洞时，楼板有较大的削弱并可能产生显著的平面内变形，凹口或开洞削弱了平面各部分之间的连接，在地震中平面各部分之间容易产生相对振动而使平面削弱部位产生比较严重的震害。

《规定》只规定了开洞率和有效宽度的绝对值5 m，而未对有效宽度的比例做出要求。这就导致如图1所示的结构，由于开洞比较狭长，按开洞率计算并未超过规定，有效宽度大于5 m，也未超出规定。但是由于有效宽度所占比例很小，仅有的有效楼板并不能协调两侧结构的变形，两侧结构容易产生相对振动，地震作用下仅有的楼板连接部位容易产生比较严重的破坏。

本工程经PMSAP进行计算分析，全楼定义弹性楼板，准确考虑楼板的平面内、平面外刚度，计算结果显示楼板连接部位应力集中非常严重，如图2所示。在Y向地震作用下，连接处楼板平面外剪力较其余部位大3倍，此部分楼板在地震作用下必然很快被剪切断裂，导致严重破坏。

采用PMPM-PUSH软件，进行静力弹塑性分析，发现此处连接部位，最先出现塑性铰，在整楼其余部位完好的情况下，此处梁已出现塑性破坏，如图3所示。在这种情况下，此处梁板必然先行破坏，不能有效连接两部分主体结构。

如果两侧结构更长或者体量更大时，连接处的楼板将更加难以实现有效连接的目的，地震时将更易发生破坏。

由此可见，虽然此工程按照《规定》并不超限，但是在地震作用下其破坏会比较严重，故建议此条规定不应只规定楼板的有效宽度绝对值，还应将楼板有效宽度占楼板总宽度的比例计入。

2 上部收进问题

此条文来源于《高层建筑混凝土结构技术规程》3.5.5条。此条文规定的考虑是，当上部楼层收进部位到室外地面高度H1与房屋高度H之比大于0.2，且上部缩进尺寸超过下部对应尺寸的1/4时，将导致结构顶部的鞭梢效应明显。按照《高规》条文解释“当结构上部楼层相对于下部楼层收进时，收进的部位越高、收进后的平面尺寸越小，结果的高振型反应越明显，因此对收进后的平面尺寸加以限制”。

以下算例为实际工程，地下1层，地上9层，剪力墙结构，带2层的框架结构裙房，8度(0.2g)，Ⅲ类场地，结构平面见图4，剖面图见图5。

从图4，图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。根据《规定》此建筑属超限工程。

经采用PKPM系列SATWE软件进行结构模态分析，计算结果选择前15阶振型，结果如表1所示。

表1 结构模态分析计算结果

由以上结果可见，前5阶振型，X向有效质量系数累加可达83.25%，Y向有效质量系数累加可达87.41%。再高阶振型参与系数均较小。可见并不存在高振型反应明显的问题。

采用PKPM系列SATWE软件进行弹性时程分析，选取三条地震波进行计算，计算结果如图6～图9所示。

通过图6～图9楼层位移曲线、层间位移角曲线、楼层剪力曲线、弯矩曲线可见，在裙房顶部(3层)地震剪力、楼层位移并未出现较大的变化，即并未出现鞭梢效应。

由于外扩为单跨框架，其对主楼剪力墙结构的刚度承载力的影响亦微乎其微，采用带裙房和不带裙房的两个计算模型的计算结果对比如表2所示。

表2 计算结果对比表

可见，除了楼层承载力略有影响，加裙房后变化为12.87%外，其余计算指标的变化均可忽略不计。

由以上分析可知，按照《规定》此工程为超限工程，但由计算分析可见并未出现不利的结果，定义为超限工程并不十分合理。

3 结语

通过对《山西省抗震设防超限高层建筑工程界定规定》中第四条11款、12款内容的讨论和计算分析，认为此两条条文，有进一步优化改进的空间。以下为一些参考资料中关于此两条条文的规定，可供参考。

对11款，楼板开洞的条文，可增加楼板有效宽度比例的要求更为合理。如《超限高层建筑工程抗震设计指南》对超限高层建筑界定的规定中，对“楼板尺寸和平面刚度急剧变化”一条超限的条文，规定“楼板有效宽度小于该层楼板典型宽度的40%”；《上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则》对“有效楼板宽度偏窄”一条超限条文，增加了楼层数量的要求，规定“连续三层(含三层)楼板有效宽度小于该层楼板典型宽度的40%”。

对12款，建议收进尺寸的界定用于相同结构形式，或参考刚度和承载力的突变比值进行综合控制。而且此条规定，在《高规》条文规定仅为“宜”，将此条文75%简单修改数值为65%列入《规定》，作为一条超限条文是否过于严格。在建设部发布的《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2010]109号)、《上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则》《广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则》中的超限条文均无此条文规定。

由于作者水平有限，文中观点仅供参考，如有不妥之处，敬请各位专家、同行指正。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[2] JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3] 朱炳寅.高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析[M].北京:中国建筑工业出版社，2013.

[4] 朱炳寅.建筑抗震设计规范应用与分析[M].北京:中国建筑工业出版社，2011.

[5] 建质[2010]109号，超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点[S].

[6] 吕西林.超限高层建筑工程抗震设计指南[M].上海:同济大学出版社，2009.

[7] 沪建管[2014]954号，上海市超限高层建筑抗震设防管理实施细则[S].

[8] 粤建市函[2011]580号，广东省超限高层建筑工程抗震设防专项审查实施细则[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，工程师，一级注册结构工程师，注册土木工程师(岩土)

1009-6825(2015)08-0048-03

TU972.11

A