建设抗震设计OS.pdfVIP

我国高层建筑抗震设计问题探究 1、我国高层建筑的发展 如果说70年代是我国高层建筑设计与施工的学习与练兵阶段，那么80年代则 是我国高层建筑在设计、计算及施工技术各方面迅速发展的阶段，各大中城市普 遍兴建高度在100m左右或100m以上的以钢筋混凝土为主的建筑。进入90年代，我 国高层建筑结构的设计与施工技术进入了新的阶段，不仅结构体系及建筑材料出 现多样化，而且在高度上上长幅度很大，有一个飞跃。目前对于我国的58座最高 建筑结构的分析研究，笔者发现以下规律。 1．150m以上的高层建筑绝大部分集中在沿海经济发达地区，以上海最为集 中，全部建在抗震设防地区，为抗震结构。 2．从建筑材料看，在超高层建筑中，钢筋混凝土结构占64％，而在前30幢 中，钢筋混凝土结构只占50％；高度增加以后，混合结构的比例上升，由26％升 为40％，而钢结构占的比例未变，仅为10％。可以说，目前我国最高的一些建筑， 钢与混凝土组成的混合结构占了重要地位，其它如钢骨混凝土结构及钢管混凝土 结构则很少。 3．从结构体系看，超高层建筑主要采用了三种体系：框架一筒体体系、筒 中筒体系和框架一支撑体系。框架一支撑体系都是钢结构。筒中筒体系中，除一 幢是钢结构，一幢为混合结构外，其它都是钢筋混凝土结构。在框架一筒体体系 中，则以外框架一核心简体系为主，其中又以外钢框架一混凝土核心筒结构占了 很大比例，特别是在前30幢建筑中，17幢框架一筒体都是外框架一核心筒结构， 其中有11幢采用外钢与内混凝土组合的混合结构；在我国前58幢建筑中，有35 幢建筑为框架一筒体结构，其中，外钢框架一混凝土核心筒结构占了14幢。 4．从国内外设计(指结构设计)比例看，前30幢建筑，国内设计占2 ／3；前58幢 建筑，国内设计达3 ／4从施工看，除少数是国外公司总承包外，进入90年代以后， 绝大部分是由国内建筑公司承包了。从以上的简要回顾可见，我国的高层建筑发 展快、数量多，特别是全部150m以上的建筑都在7度、8度抗震设防地区。面对如 此的挑战，如何精心设计、精心施工，不断提高高层建筑的抗震设计水平，是一 个迫切需要引起广泛注意、加强研究的艰巨任务，它需要广大设计、施工、管理 人员的共同努力。我国在建筑抗震设计方面已经积累了很多经验，现行国家规范 《建筑抗震设计规范》及行业规程《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》 与78规范及79规程相比，有了很大的进步。现行规范和规程的抗震设计方法已经 为广大工程技术人员所掌握。但是，随着我国高层建筑的发展，国家经济实力的 提高，个人财产的增多，我国高层建筑结构抗震设计有许多新的问题需要研究解 决。本文仅就其中几个问题提出一些看法。 2材料与体系 我国150m以上的建筑，采用的三种主要结构体系，都是其它国家高层建筑采 用的主要体系。但国外、特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土 结构及混合结构占了90％。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没 有经受较大地震作用的考验。在前30幢建筑中，17幢外框架～核心筒结构中的1l 幢采用外钢框架和混凝土核心筒的混合结构，大部分建在上海，最高的是深圳地 王大厦。国外很少采用这种混合结构，在抗震结构中更少见；国内工程界对这种 体系的看法不一，争论较大。采用这种体系的主要原因是比钢结构的用钢量少， 又可减小柱子断面，常常为业主所看中。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受 80％以上的地震层剪力，有的高达90％以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主， 变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准(或适当放宽)n1；由于内筒的高 宽比很大(约为10～12)，其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作 减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土筒 的刚度或设置伸臂结构、形成加强层才能满足规范侧移限值；为了安全起见，规 程要求框架承担剪力不小于底部剪力的25％，这也会使钢材的用量加大；混凝土 筒的轴向压力随高度增大而增大，为保证其延性，可能要加大筒壁的厚度和配筋， 因而用钢量也会相对上升。此外，由于钢筋混凝土内筒与钢柱的竖向变形性能不 同，由徐变、温度等因素会引起结构附加内力；在构造上，有一些结构为了增加 结构刚度而将楼板钢粱与混凝土内筒做成刚接，这不仅增加施工困难，而且钢与 混凝土的连接节点可靠性较差，要保证两个加工精度相差悬殊的构件按设计要求 连接是不容易的，一般并不能保证刚接。采用混凝土核心筒，可以节省一些钢材， 但是究竟能节省多少，还要做进一步分析。而我国当前的国情，已经不是结构材