当前我省超限高层建筑工程抗震设防技术十大特点
莫 庸，梁文钊
(甘肃省超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会，甘肃 兰 州730030)
超限高层房屋是高度超高、结构布置特别不规则、抗震设防技术最为复杂、技术难度最大的 高层建筑工程。近年来，我省通过20多个超限高层建筑工程的专项审查，摸索和总结了许多
超限高层建筑的抗震设防技术，取得了一定的进展和成绩。当前，我省超限高层建筑工程的 抗震设防技术有如下十大特点。
特点1：均按建设部111号新部长令及“技术要点”进行抗震设防的超限申报和专项审查，申报审查工作质量逐步提高。
2002年7月25日，建设部发布了第111号部长令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》；2003年3月9日，建设部发布了《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2003]46号)
(以下简称“技术要点”)，这两个文件的特点是：总结了59号部长令发布以来超限高层建筑抗震设计及专项审查的丰富经验；规定的范围、内容、方法更为具体细致；结构布置特别不规则超限高层建筑的判定更为准确便捷，操作性很强，和新的抗震规范及高层规程相互匹配。
因此当前我省超限高层建筑工程的抗震设防超限申报和专项审查工作均以新部长令及“技术 要点”为主要依据，申报审查工作质量逐步在提高。这两个文件登载于本刊2003年第6期。
特点2：设法把高度控制在100m内及A类高度范围内，尽量不建超过100m及B类高度的高层建筑，以回避超限。
通过几年来超限高层建筑的申报和专项审查，多数建设单位和设计单位意识到高层建筑超限后带来设计施工的复杂性及房屋造价提高、工期拖后的不利影响，同时考虑对超过100m以后消防带来的审批复杂性及造价影响。为此，把高度控制在100m以内及A类高度范围内，尽量不建超过100m及B类高度的高层建筑，以回避形成超限高层，是当前我省高层建筑的一大发展趋势。
特点3：以剪力墙全部落地及抗震缝分割办法巧妙躲开了高位转换及多塔楼等复杂超限高层建筑。
过去设计大底盘底商上宅多塔综合楼时，为保证下部商场的大空间，往往采用了上部剪力墙底部框支剪力墙的结构方案，这种结构带来将剪力墙结构靠转换层转换至框支部分，当高度
超限时框支部分往往需做型钢砼柱，带来设计制作、吊装施工中的复杂性，且因钢柱竖向偏差及现场焊接等问题，施工质量不易保证；采用大底盘多塔楼后，塔楼间裙房屋面梁板因地震作用下的高振型影响受较大的拉压剪扭力，同时大底盘顶的塔楼底也成薄弱部位需要加强
，使这一结构的设计、施工、安装、检测变得十分复杂。
为解决这一问题，大多数建设及设计单位采用了剪力墙全部落地、以抗震缝将裙楼分割的办法，将过去设计经常采用的大底盘带转换层底商上宅多塔楼这一复杂结构改变为无转换层、
非大底盘的独立剪力墙直接落地高层建筑及框架结构多层裙楼，巧妙地躲开了高位转换及多塔楼等复杂超限高层建筑，这是当前我省高层建筑的又一发展趋势。
特点4：高宽比超限问题已经淡化(“抗规”无高宽比要求)，如何满足“高规”表4.2.3规定正在摸索。
高宽比超限在建设部59号部长令中作为三项超限主要内容之一，但在建设部111号新部长 令中已经取消，新的《建筑抗震设计规范》GB50011-2001中也无任何具体规定。可是，《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002的表4.2.3中却有明确的高宽比限制规定。而高层建筑工程的结构设计要同时满足两个规范的要求，使设计人员十分为难。通过摸索，我们趋向于下述做法：
1.对高宽比≥6(8度)、≥7(7度)的个别高层建筑，由于高宽比特大时不利因素较多，技术 上把握性不大，建议仍做抗震设防的专项审查；
2.对高宽比<6(8度)、<7(7度)的部分A级高度高层建筑，侧重在施工图审查中作为一项审查 内容进行审查，不再做专项审查，施工图审查中注意审查的主要内容为：
(1) 严格控制层间位移角并留有一定余地；
(2) 进行结构整体抗倾覆及稳定验算，控制基边不出现负应力；
(3) 底部加强区纵外边柱及剪力墙控制轴压比(按正常要求降0.05考虑)，并加强断面配筋 。
特点5：剪力墙结构设角窗如何加强?框支柱如何合理配筋?竖向错位柱如何转换?三项难题已 有了较好的处理办法。
1.剪力墙结构设角窗后破坏了竖向结构的整体性，形成了结构新的薄弱环节。通过实践摸 索，我省几个设角窗剪力墙结构工程采取了如下加强措施：
(1) 角窗边剪力墙端设约束边缘构件，同时增设楼板内斜暗梁与约束边缘构件形成斜构造框架；
(2) 角窗边剪力墙应增设翼缘墙，形成T形、L型稳定结构；
(3) 加大角窗范围楼板的厚度配筋；
(4) 角窗顶L形高梁加大断面配筋，且以双悬臂梁核算配筋。
2.框支柱如何配筋?底商上宅综合楼超限后我们往往采用设转换层及型钢砼框支柱的办法。 型钢砼框支柱优点是结构强度延性好、抗震性能好，但存在着柱安装竖向偏差大及梁负筋与钢柱牛腿焊接质量不易保证等问题。我们在中环广场框支柱专项审查时提出采用增设芯柱办法，即在矩形柱外边方箍纵筋配筋内再加上两层园形内芯柱，箍筋采用螺旋箍，外方纵筋构造配筋率不小于1.6%，内二层园芯柱纵筋不小于1.2%，箍筋体积配筋率不小于1.6%。采用增设两层芯柱办法可大大提高柱的延性及抗震性能，但设计施工方便，没有施工质量隐患
，优点较多。此办法已被设计单位采纳并在具体工程中实施。
3.由于建筑设计要求竖向错位柱在工程中经常遇到，大部分设计往往将柱直接支承在单向 梁上，没有采取任何结构转换的抗震措施，对这一问题，专项审查中提出采用斜柱转换或搭接柱转换，通过斜柱或搭接柱完成结构转换，而不主张将柱子直接悬空支在单向梁上。
特点6：整体转换、整体连体、整体错层、整体厚板转换等整体超限复杂高层建筑逐 渐减少，但局部转换、局部连体、局部错层、局部厚板等局部超限还不时出现。
整体转换、整体连体、整体错位、整体厚板转换均系超限复杂高层结构，由于建设单位及设计单位已意识到这类复杂结构设计施工上的复杂性及造价提高、工期拖长等因素，故设计中
已尽量避免采用上述整体复杂结构。但因建筑功能的需要，局部转换、局部连体、局部错层 、局部厚板等还不时出现，这类复杂结构系局部超限问题，是局部薄弱环节。设计及审查中均按整体超限的抗震概念进行局部加强处理，并加强与主体结构的连接和锚固，充分利用整体结构的刚度和延性、整体性来约束影响并提高其局部薄弱部位的抗震性能。
特点7：周期比及位移比超限问题突出，积极探索特别不规则平面高层建筑的扭转计 算及抗扭控制问题已立项列入研究课题。
当前，超限高层建筑结构计算中突出的问题是周期比往往超过0.9，有的达1.1；而位移比 超过1.4~1.5，这是由于平面体型十分复杂(为蝶形、T形、L形等)，房屋长宽比过大(L/B
>5~6)以及主裙楼偏置过大等因素及设计中抗扭刚度薄弱所造成，目前已结合工程设计摸索了一些解决这一问题的初步经验。
为解决这一问题，甘肃省建设科技专家委员会已向省抗震办公室申请立项为抗震研究课题， 目前已进行了一部分工作，准备年底写出《高层建筑结构扭转计算及抗扭控制设计建议》，
以指导今后我省复杂平面高层建筑的结构计算工作。
特点8：薄弱点、薄弱线、薄弱面、薄弱层、薄弱段有了明确的概念和相应的抗震设防措施。
我省把超限高层建筑中的抗震薄弱环节分为薄弱点、薄弱线、薄弱面、薄弱层、薄弱段五项具体内容。
1.薄弱点：长悬臂梁的根部、不落地竖向错位柱座落在大梁上的支承点、高层通讯工程屋 顶高铁塔底的受拉受剪螺栓等为薄弱点；
2.薄弱线：L形双塔楼角部柱间设抗震缝，竖向柱间考虑防撞形成薄弱线；
3.薄弱面：一字形双塔楼间抗震缝两侧为两片剪力墙时成防撞墙形成薄弱面；
4.薄弱层：相邻层水平刚度相差较大时，刚度小的为薄弱层，如抽柱抽剪力墙的层高较高 的顶层大会议室、剪力墙不落地底部大空间层等；
5.薄弱段：结构底部加强区(包括好多层)。
上述五项薄弱环节都具有明确的受力分析和抗震概念设计，并具有相应的抗震设防措施。如 薄弱点应加强点的抗震强度和延性；薄弱线和薄弱面应采取防撞措施，并加强柱及剪力墙底
的锚固；薄弱层应乘以115(地震作用增大系数)并加大柱及剪力墙竖向构件的配筋；薄弱 段应加强此段结构构件的断面配筋及构造措施等。
特点9：初步摸索了设计使用年限为100年的结构的抗震设防标准这一特殊问题。
现行抗震规范中，一般房屋建筑相应于设防烈度的可接受危险性水准为50年10％的超限概率 ，但对某些重要工程，要求结构服役期达到100年，故涉及到结构服役期大于50年时如何确
定抗震设防标准这一最近才提出的特殊问题。根据抗震专家周锡元院士研究，当8度抗震设防烈度区房屋设计使用年限为100年时，设防重现期为949年，房屋抗震设防烈度提高为8.49度，接近于8.5度，设计基本地震加速度为0.3
g，这一特殊问题已引起各方面的重视。 我们认为：设计使用年限为100年抗震设防分类为乙类的高层建筑应列为超限高层建筑进行
抗震设防的专项审查。目前，在问题刚刚提出，资料尚不齐全、国家抗震办尚未有正式规定的情况下，应积极搜集资料、加强学习研究，为解决这一特殊问题做好准备。
特点10：专项审查工作更为规范细致，审查整改建议已在施工图审查中具体落实， 确保了专项审查工作的质量。
省建设厅及省抗震办十分重视我省超限高层建筑工程的专项审查工作，其特点是：不泛泛地开会提几条意见作一般审查，而是先正式写出抗震设防的专项审查报告(初稿)，其内容为前
言；一、工程概况；二、审查依据；三、审查原则；四、总体设计评价；五、抗震措施评价 ；六、结论和建议；完成专项审查报告(初稿)后再上会认真讨论修改初稿变为正式报告。
专项审查报告比较全面地评价了超限高层建筑的抗震设计，对正确的给予肯定，存在问题提出整改建议，并且在修改设计后有能否达到丙(乙)类建筑抗8(7)度地震的明确结论和“通过
”、“修改”、“复审”等具体意见，故专项审查工作更为规范细致。
此外，我省超限高层建筑抗震设防专项审查的另一特点是，由具有超限高层审查资质的单位进行施工图审查，施工图审查中逐项核对其整改建议，最后，审查人员要签字负责，故专项
审查工作在施工图设计中已落实。
总的来说，我省专项审查及施工图中落实工作确保了超限高层建筑工程的抗震设防质量。
作者简介：莫 庸 教授级高级工程师，国家一级注册结构工 程师、国家注册监理工程师。1957年毕业于西安建筑科技大学。现任甘肃省建设科技专家委员会常务副秘书长，甘肃建设工程咨询设计有限公司顾问总工程师。兼任中国土木工程学会理事，全国超限高层建筑工程抗震设防专家委员会委员，全国高层建筑结构学术委员会委员
，全国高层建筑抗震专业委员会委员，甘肃省抗震防灾协会副理事长，甘肃省土木建筑学会副秘书长，兰州理工大学兼职教授等职务。为甘肃省建筑工程抗震方面的学术带头人。
梁文钊 甘肃省抗震防灾办公室主任，甘肃省建设厅勘察设计管理处处长 ，甘肃省建设科技专家委员会副秘书长，甘肃省抗震防灾协会理事长。甘肃省土木建筑学会
副理事长，甘肃省建设科技专家委员会结构专业委员会专家。
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