結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題討論

1、結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題討論目 錄1. 地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位.12. 框架結(jié)構(gòu)中，僅布置少量剪力墻的問題.33. 剪力墻結(jié)構(gòu)中，僅布置量少量框架的問題 54. 短肢剪力墻的判定及高層建筑結(jié)構(gòu)“短肢.7剪力墻較多”的理解5高層建筑的高寬比106框架柱的軸壓比127無筋擴(kuò)展混凝土基礎(chǔ)148柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)的抗剪計算169地基承載力深度修正.1910. 對消防車荷載的理解21武漢市東梁審圖公司 陳繼淮編2008 . 3 地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位1、地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。（JGJ3-2002：5.3.7）注釋1：側(cè)向剛度比可用下列剪切剛度比估算2式中

2、 地下一層及地上一層的混凝土剪變模量，可按混凝土彈性模量的0.4倍采用；地下一層及地上一層的折算受剪面積；沿計算方向，本層剪力墻的全部有效截面面積（不包括翼緣面積）；本層全部柱的截面面積，當(dāng)柱的截面寬度不小于300且長寬比不小于4時，可按剪力墻考慮。計算多塔樓大底盤的地下室樓層剪切剛度比時，除滿足大底盤地下室的整體剛度與所有塔樓的總體剛度比不小于2外，每棟塔樓范圍內(nèi)的地下剪切剛度與相鄰上部塔樓的剪切剛度比不宜小于1.5。（建筑抗震設(shè)計手冊355頁）注釋2：計算嵌固部位的側(cè)向剛度比時，地下室外墻（擋土墻）是否參與計算，一般情況下，高層建筑結(jié)構(gòu)地下室外墻均可參與地下室的側(cè)向剛度計算。對于地下室外墻

3、與上部結(jié)構(gòu)相距比較遠(yuǎn)（如超過4050）的情況，一般不宜作為判斷嵌固條件的墻體參與地下室的側(cè)向剛度計算。（黃小坤高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ3-2002）若干問題討論2.32）2、地下一層的抗震等級應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級。地下室柱截面每側(cè)的縱向鋼筋面積除應(yīng)符合計算要求外，不應(yīng)小于地上一層對應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍。地下室中超出上部主樓范圍且無上部結(jié)構(gòu)的部分，其抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級。（JGJ3-2002：4.8.5）注釋1：所謂嵌固部位也就是預(yù)期塑性鉸出現(xiàn)部位，確定嵌固部位就可通過剛度和承載力調(diào)整迫使塑性鉸在預(yù)期部位出現(xiàn)

4、。為了做到在地上一層的柱底出現(xiàn)塑性鉸，通常采用提高地下室頂板梁和地下室柱頂?shù)氖軓澇休d力的方法來保證柱底的嵌固條件。地下室結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受上部結(jié)構(gòu)屈服超強(qiáng)及地下室本身的地震作用。地下室剪力墻的配筋不應(yīng)少于地上一層剪力墻的配筋。地下室各層柱載面，對應(yīng)上部結(jié)構(gòu)的柱截面，每側(cè)實配縱向鋼筋面積，除應(yīng)滿足計算要求外，不應(yīng)小于地上一層對應(yīng)柱的每側(cè)實配縱向鋼筋面積的1.1倍。（建筑抗震設(shè)計手冊355頁）地下室柱子多出的縱向鋼筋不應(yīng)向上延伸，應(yīng)錨于地下室頂板的框架梁內(nèi)。（建筑抗震設(shè)計規(guī)范答疑6.23）3、地下室樓層的頂樓蓋應(yīng)采用梁板結(jié)構(gòu)，樓板厚度不宜小于180，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C30，應(yīng)采用雙層雙向配筋，且每

5、層每個方向的配筋率不宜小于0.25%。（JGJ3-2002：4.5.5）注釋1：地下室頂板不宜采用無梁樓蓋。注釋2：為了保證地下室頂板有足夠的平面內(nèi)整體剛度和承載力，能將上部結(jié)構(gòu)的地震作用傳遞到全部地下室抗側(cè)力構(gòu)件，對頂板的構(gòu)造要求作了規(guī)定。各類框架柱在地下室頂板部位的嵌固彎矩由地下室頂板與基礎(chǔ)之間構(gòu)成的力偶及柱端兩側(cè)的框架梁所承擔(dān)，其中前者占主要部分，且與地下室結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)。考慮到地下室結(jié)構(gòu)剛度的不確定性，為了避免柱塑性鉸向下轉(zhuǎn)移，地下室頂板部位柱端左右框架梁的約束彎矩設(shè)計值之和不宜小于該部位的上柱下端實際嵌固彎矩設(shè)計值。2. 框架結(jié)構(gòu)中，僅布置少量剪力墻的問題 1、結(jié)構(gòu)分析計算應(yīng)考慮該剪力

6、墻與框架的協(xié)同工作。如樓、電梯間位置較偏而產(chǎn)生較大的剛度偏心時，宜采取將此種剪力墻減薄、開豎縫、開結(jié)構(gòu)洞、配置少量單排鋼筋等措施，減少剪力墻的作用，并宜增加與剪力墻相連之柱子的配筋。（JGJ3-2002：6.1.7）注釋1：框架結(jié)構(gòu)中，有時僅在樓電梯間或其他部位設(shè)置少量剪力墻，由于剪力墻與框架協(xié)同工作，使框架的上部受力增加，因此在結(jié)構(gòu)分析時，應(yīng)考慮這部分剪力墻與框架的協(xié)同工作。設(shè)置少量剪力墻的框架結(jié)構(gòu)，因剪力墻承受的底部傾覆力矩較小，因此框架部分的抗震等級仍應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)采用。（6.1.7條文說明）注釋2：由于剪力墻的存在，使得結(jié)構(gòu)地震作用增大。注釋3：從受力及變形特點來分析，在水平荷載作用下，

7、單獨的剪力墻變形曲線為彎曲型，其水平位移主要取決于所受彎矩的大小，越往上側(cè)移增加越快；而單獨的框架變形曲線為剪切型，其水平位移主要取決于各樓層剪力的大小，越往上側(cè)移增加越慢。通過剛性樓板的聯(lián)系，使框架和剪力墻協(xié)同工作，兩者變形協(xié)調(diào)一致，共同承擔(dān)水平荷載，將兩種不同變形特征的結(jié)構(gòu)，組成一種彎剪型變形的結(jié)構(gòu)。在水平荷載作用下，在下部數(shù)層，因剪力墻位移比框架小，幫著框架，使框架層間側(cè)移減?。辉谏喜繋讓?，框架的層間位移比剪力墻小，幫著剪力墻，即框架除了要承擔(dān)原有的那部分剪力外，還要承擔(dān)拉回剪力墻變形的附加剪力。注釋4：建議當(dāng)框架的傾覆力矩不小于結(jié)構(gòu)底部傾覆力矩的80%時，可判定為配置少量剪力墻的框架結(jié)

8、構(gòu)。此時，設(shè)置剪力墻并沒有改變結(jié)構(gòu)體系，仍是框架結(jié)構(gòu)。2、抗震設(shè)計的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%時，其框架部分的抗震等級應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)采用，柱軸壓比限值宜按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定采用；其最大適用高度和高寬比限值可比框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加。（JGJ3-2002：8.1.3）注釋1：基本振型一般指每個主軸方向以平動為主的第一振型。（中國建筑科學(xué)研究院 王亞勇，戴國瑩.建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011答疑6.1）注釋2：對于豎向布置比較規(guī)則的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，框架部分承擔(dān)的地震傾覆力矩可按下式計算：式中 Mc框架承擔(dān)的基本振型地震作用下的地震傾覆力矩；

9、 房屋層數(shù)； 框架第層的柱根數(shù)； 第層第根框架柱的計算地震剪力； 第層層高。 （高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程理解與應(yīng)用8.1）注釋3：此時，結(jié)構(gòu)的變形特征接近于框架結(jié)構(gòu)，即框架部分也是主要的抗側(cè)力構(gòu)件，需按框架結(jié)構(gòu)體系的抗震等級采用。房屋的最大適用高度可比框架結(jié)構(gòu)適當(dāng)放寬，依據(jù)墻體數(shù)量的多少，一般不超過20%。（戴國瑩房屋抗震設(shè)計強(qiáng)制性條文的理解和實施3.1）注釋4：至于適用高度和高寬比則可取框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩者之間的值。視框架部分承擔(dān)總傾覆力矩的百分比而定。（高屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程理解與應(yīng)用8.1.3）設(shè)置少量剪力墻的根本目的是為了利用剪力墻的彈性剛度，滿足規(guī)范對框架結(jié)構(gòu)（而不是框架剪

10、力墻結(jié)構(gòu)）彈性位移角限值1/550的要求。所以，只有在純框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算已滿足規(guī)范要求，而彈性位移角不滿足要求時，才設(shè)置少量剪力墻。對框架部分應(yīng)采用包絡(luò)設(shè)計的原則，即分別按純框架結(jié)構(gòu)（除去剪力墻）計算和按框架剪力墻結(jié)構(gòu)計算，還應(yīng)驗算在剪力墻失效后（除去剪力墻）結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，并應(yīng)使其滿足規(guī)范對框架結(jié)構(gòu)的要求。剪力墻的設(shè)計原則：按框架剪力墻結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計算，取其計算結(jié)果配筋設(shè)計，當(dāng)計算超筋時，在滿足強(qiáng)剪弱彎的前提下按截面的最大配筋率配筋設(shè)計，剪力墻抗震等級按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)確定。由于布置少量剪力墻的框架結(jié)構(gòu)在設(shè)計原則及具體設(shè)計中存在諸多不確定因素，給結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工圖審查帶來相當(dāng)?shù)睦щy，建議結(jié)構(gòu)

11、設(shè)計中應(yīng)盡量避免采用，盡可能采用概念清晰、便于操作且抗震性能較好的框架剪力墻結(jié)構(gòu)。（朱炳寅 配置少量剪力墻的框架結(jié)構(gòu)、對剪力墻及相關(guān)結(jié)構(gòu)體系的認(rèn)識與把握 建筑結(jié)構(gòu). 技術(shù)通訊 2007年5月、9月）3.剪力墻結(jié)構(gòu)中，僅布置量少量框架的問題在剪力墻結(jié)構(gòu)中設(shè)置少量的框架，結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件仍為剪力墻，少量框架根本起不到二道防線的作用，因此，不能將其歸類為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)采用包絡(luò)設(shè)計的原則：剪力墻設(shè)計時，可不考慮框架柱的抗側(cè)作用（框架柱不變，對取小值），剪力墻的抗震等級按純剪力墻結(jié)構(gòu)取?？蚣苤O(shè)計時，框架抗震等級按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)取，按照框架-剪力墻協(xié)同工作計算。對此類結(jié)構(gòu)的判別可

12、以通過剪力墻承受的傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的比值大于0.8作為判斷指標(biāo)。傾覆力矩的考察部位，規(guī)范沒有明確規(guī)定，應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗確定。一般情況下，對均勻?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)可取結(jié)構(gòu)底部，對其他結(jié)構(gòu)可取底部加強(qiáng)部位（取小值）。（朱炳寅文 建筑結(jié)構(gòu). 技術(shù)通訊 2007年9月）框架總剪力的調(diào)整：框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，柱與剪力墻相比，其抗剪剛度是很小的，故在地震作用下，樓層地震總剪力主要由剪力墻來承擔(dān)，一般剪力墻承擔(dān)樓層總剪力的80%甚至更多，框架柱只承擔(dān)很小一部分，就是說框架由于地震作用引起的內(nèi)力是很小的。如果就按框剪結(jié)構(gòu)在小震作用下，彈性階段變形協(xié)調(diào)協(xié)同工作計算出來的剪力進(jìn)行柱子的承載力設(shè)計，在大震作用下，連梁

13、及剪力墻出現(xiàn)裂縫后，剛度退化，框架柱剪力將大大增加，框架部分就不能有效地作為抗震的第二道防線。為了保證框架部分有一定的能力儲備，規(guī)范要求人為地將計算出來的柱子剪力放大：不滿足0.2的樓層，其框架總剪力應(yīng)按二者的較小值采用：式中：對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值且未經(jīng)調(diào)整的各層框架承擔(dān)地震總剪力；應(yīng)取對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值且未經(jīng)調(diào)整的剪力。分別為結(jié)構(gòu)底部總剪力、各層框架承擔(dān)的地震總剪力中的最大值。各層框架所承擔(dān)的總剪力的調(diào)整，當(dāng)按振型分解反應(yīng)譜法計算地震作用時，可在振型組合之后進(jìn)行。對框架柱數(shù)量從下至上分段有規(guī)律變化的結(jié)構(gòu)，值應(yīng)取每段最下一層結(jié)構(gòu)對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的總剪力；值應(yīng)取每段中對應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值且

14、未經(jīng)調(diào)整的各層框架承擔(dān)的地震總剪力中的最大值。這是因為隨著建筑形式的多樣化，框架柱的數(shù)量沿豎向有時會有較大的變化，考慮到若某樓層段突然減少了較多框架柱，按結(jié)構(gòu)基底總剪力來調(diào)整柱剪力時，將使這些樓層的單根柱承擔(dān)的剪力過大，這顯然是不合理的，故高規(guī)規(guī)定允許分段進(jìn)行調(diào)整，即當(dāng)某樓層段柱根數(shù)減少時，則以該段為調(diào)整單元，取該段最底一層的地震剪力為該段的底部總剪力，該段內(nèi)各層框架承擔(dān)的地震總剪力中的最大值為該段的。4.短肢剪力墻的判定及高層建筑結(jié)構(gòu)“短肢剪力墻較多”的理解短肢剪力墻的判定:1、JGJ3-2002 7.1.2條注：短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為58的剪力墻，一般剪力墻是指墻肢截面高度

15、與厚度之比大于8的剪力墻。2、GB50010-2002 10.5.1條：當(dāng)構(gòu)件截面的長邊（長度）大于其短邊（厚度）的4倍時，宜按墻的要求進(jìn)行設(shè)計。3、廣東省標(biāo)準(zhǔn)（DBJ/T15-46-2005）：短肢剪力墻的墻肢（截面）高厚比為48。當(dāng)剪力墻截面厚度不小于層高的1/15、且不小于，高度與厚度之比大于4時仍屬一般剪力墻。4、建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)措施簡稱北京措施（北京市建筑設(shè)計研究院編中國建筑工業(yè)出版社2007年2月第一版）5.5.5：當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比雖為58，但墻肢兩側(cè)均與較強(qiáng)連梁（連梁截面高度400，且連梁凈跨與連梁截面高度之比2.5）或墻長較短但與翼墻相連時（翼墻長度不小于翼墻厚度的5倍

16、），或墻厚400時，可不作為“短肢剪力墻”。5、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常見及疑難問題解析（徐建主編 中國建筑工業(yè)出版社2007年6月第1版）2.4.1：短肢剪力墻的判定，應(yīng)同時滿足以下兩條，才可判斷為短肢剪力墻。1）對L形、T形、I形截面剪力墻，兩個方向墻肢截面高度與厚度之比均為58；2）墻肢兩側(cè)均與弱連梁（連梁跨高比大于6）或一端與弱連梁相連、一端為自由端。由剪力墻開洞后所形成的聯(lián)肢墻、壁式框架等，雖然其墻肢的截面高度與厚度之比也很可能為58，但這些墻肢不是獨立墻肢，它們并不是各自獨立發(fā)揮作用，而是和連梁一起共同工作，有著較大的抗側(cè)力剛度。故由聯(lián)肢墻、壁式框架等構(gòu)成的結(jié)構(gòu)不應(yīng)判定為短肢剪力墻。6、對剪

17、力墻及相關(guān)結(jié)構(gòu)體系的認(rèn)識與把握（中國建筑設(shè)計研究院朱炳寅建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)通訊2007年9月）1.3設(shè)計建議：短肢剪力墻分為一字形短肢剪力墻和帶翼緣短肢剪力墻（翼緣長度時，注意此處不是翼墻自身截面厚度可認(rèn)為有效翼墻）。對剪力墻截面厚度不小于層高的1/15，且2000的墻，可不按短肢剪力墻考慮。這是考慮到墻的厚度較大時，通過截面高寬比來定義短肢剪力墻是不合理的。7、混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ149-2006）2.1.1異形柱為截面幾何形狀為L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高肢厚之比不大于4的柱。8、全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施/結(jié)構(gòu)10.1.11抗震設(shè)計時，應(yīng)盡量避免在洞口與墻邊或在兩個洞口之

18、間形成墻肢截面高度與厚度之比小于5的小墻肢。當(dāng)小墻肢的截面高度小于等于墻厚的4倍時，應(yīng)按框架柱設(shè)計，箍筋按框架柱加密區(qū)要求全高加密。9、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中若干問題的探討（中國建筑科學(xué)研究院 楊星 建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)通訊2007年5月）文中指出：1.2多肢短肢剪力墻判定。L形、T形、十形和Z形的短肢剪力墻，由于其比一字形短肢剪力墻的抗震性能強(qiáng)，延性及平面外穩(wěn)定較好，故規(guī)范要求短肢剪力墻應(yīng)盡可能設(shè)置翼緣。但規(guī)范規(guī)定的短肢剪力墻高厚比的判定方法僅適用于單肢剪力墻的判定，不適用于多肢剪力墻的判定。1.3短肢剪力墻與兩側(cè)相連構(gòu)件剛度有關(guān)。由于短肢剪力墻抗震性能差，應(yīng)采取必要的加強(qiáng)措施。但如果與短肢剪力墻兩側(cè)

19、相連的構(gòu)件剛度很大，使該墻抗震性能提高，如墻肢兩側(cè)均與較強(qiáng)連梁或與翼墻相連時，可不作為短肢剪力墻處理。10、對有效翼墻的判定。任何情況下，當(dāng)翼墻長度不小于墻肢厚度（注意此處不是翼墻自身的截面厚度）的3倍時，均可認(rèn)為翼墻有效。（見GB50011-2001 表6.4.7注1）高層建筑結(jié)構(gòu)“短肢剪力墻較多”的理解：1、JGJ3-2002 7.1.2-2抗震設(shè)計時，短肢剪力墻較多的結(jié)構(gòu)中，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。2、JGJ3-2002若干問題的討論（中國建筑科學(xué)研究院 黃小坤）2.37：要提出更具體的量化判斷指標(biāo)是困難的，一般情況下，短肢剪

20、力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)中，短肢剪力墻受承的傾覆力矩可占結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的4050。因此，一般剪力墻結(jié)構(gòu)中，如果存在少量的短肢剪力墻，則不必遵守7.1.2條的規(guī)定。實際上，7.2.5條對剪力墻結(jié)構(gòu)中的獨立小墻肢（/5）另有專門規(guī)定。3、北京措施5.5.5-2 短肢剪力墻較多結(jié)構(gòu)的定義，可按結(jié)構(gòu)中短肢剪力墻承受的豎向荷載與總豎向荷載的比例來確定，當(dāng)由短肢剪力墻負(fù)荷的樓面面積與全部樓面面積之比超過50時，應(yīng)定義為短肢剪力墻較多結(jié)構(gòu)。4、北京措施5.5.5-4 抗震設(shè)計時，短肢剪力墻較多的結(jié)構(gòu)中，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部傾覆力矩不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩的 70。任一層短肢剪力墻承受的水平

21、剪力不應(yīng)小于基底剪力的20。5、對剪力墻及相關(guān)結(jié)構(gòu)體系的認(rèn)識與把握2.3 對短肢剪力墻較多的判別（1）短肢剪力墻的截面面積占剪力墻總面積50%以上。經(jīng)比較可以發(fā)現(xiàn)，此時短肢剪力墻的傾覆力矩均為結(jié)構(gòu)傾覆力矩的2030。（2）短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩達(dá)到結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的40%50%。（3）短肢剪力墻承受荷載的面積達(dá)到樓層面積的4050以上（對較高的建筑，該數(shù)值應(yīng)該取更?。＃?）短肢剪力墻布置比較集中，集中在平面的一邊或一隅或建筑的周邊。也就是說，當(dāng)短肢剪力墻出現(xiàn)破壞后，樓層有可能坍塌。當(dāng)在剪力墻結(jié)構(gòu)中設(shè)置少量的短肢剪力墻時，并不影響對原結(jié)構(gòu)體系的判別，其結(jié)構(gòu)仍可確定為剪力墻結(jié)構(gòu)，

22、可不采取規(guī)范對短肢剪力墻較多時相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施。 JGJ3-2002 7.2.5 矩形截面獨立墻肢的截面高度不宜小于截面厚度的5倍，當(dāng)5時，其重力荷載代表值作用下的軸壓力設(shè)計值的軸壓比不宜大于下列限值：一級（7、8度）0.4，二級0.5，三級0.6。當(dāng)3時，宜按框架柱進(jìn)行截面設(shè)計，縱向鋼筋的配筋率底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于1.2，一般部位不應(yīng)小于1.0，箍筋宜沿墻肢全高加密。5高層建筑的高寬比高層建筑的高寬比規(guī)定，是對結(jié)構(gòu)的整體剛度、整體穩(wěn)定、承載能力、抗傾覆能力以及經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制指標(biāo)，是對過去工程經(jīng)驗的總結(jié)。在JGJ3中，對這些性能的絕大部分已有專門規(guī)定：4.6.3條規(guī)定了樓層層間最大位移

23、與層高之比限值；5.4.4條高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定應(yīng)符合剛重比的規(guī)定；4.7.1條高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力驗算公式等。對于高層建筑的抗傾覆驗算，規(guī)程中雖無明確，但在12.1.7條基礎(chǔ)應(yīng)有一定的埋置深度；12.1.6條高寬比大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面不宜出現(xiàn)零應(yīng)力區(qū)；高寬比不大于4的高層建筑，基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力區(qū)面積不應(yīng)超過基礎(chǔ)底面面積的15%。4.4.7條規(guī)定高層建筑宜設(shè)置地下室，保證了抗傾覆穩(wěn)定性。因此，房屋高寬比不再將其作為超限高層建筑的一個判斷指標(biāo)，JGJ3中的相應(yīng)用詞是“不宜超過”規(guī)定值，不是必須滿足的條件。（黃小坤 JGJ3-2002若干問題討論2.17）高寬比不宜作為結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一

24、項限制指標(biāo)。尚未見到國外抗震規(guī)范中對于房屋高寬比的限制。我國抗震規(guī)范中也無高寬比的限值，這決非一個疏漏。在JGJ3中有關(guān)高寬比的表格是“適用的最大高寬比”。這個用詞，與“最大適用高度”相似，同樣不是限制。也即當(dāng)高寬比超過規(guī)定值時，規(guī)程中的內(nèi)容不一定完全適用，須由設(shè)計人采取一定的加強(qiáng)措施，以保安全。所采取的措施，可以是對于側(cè)向位移值限制得較為嚴(yán)格等等。（北京措施 5.2.1-3）在復(fù)雜體型的高層建筑中，如何計算高寬比是比較難以確定的問題。一般場合，可按所考慮方向的最小投影寬度計算高寬比，但對突出建筑物平面很小的局部結(jié)構(gòu)（如樓梯間、電梯間等），一般不應(yīng)包含在計算寬度內(nèi)；對于不宜采用最小投影寬度計算

25、高度比的情況，應(yīng)有設(shè)計人員根據(jù)實際情況確定合理的計算方法；對帶有裙房的高層建筑，當(dāng)裙房的面積和剛度相對于其上部塔樓的面積和剛度較大時（有資料建議面積為2.5倍，剛度為2.0倍），計算高寬比的房屋高度和寬度可按裙房以上部分考慮。（高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程理解與應(yīng)用4.2-6）對于L形、形平面，如伸出長度與其寬度的比值；對于口形、形平面，腰部凈長與其寬度的比值以及弧形平面徑向?qū)挾葹闀r，則均不應(yīng)以值計算其高寬比。（北京措施 圖5.2.1）廣東省實施JGJ3-2002補(bǔ)充規(guī)定提出：“當(dāng)建筑平面非矩形時，可取平面的等效寬度為建筑平面（不計外挑部分）最小回轉(zhuǎn)半徑。”可供參考。（徐建主編建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計常見及

26、疑難問題解析中國建筑工業(yè)出版社2007年6月第一版）基礎(chǔ)底面與地基之間零應(yīng)力區(qū)面積為基礎(chǔ)底面面積的15（圖）和為零時（圖），以矩形基礎(chǔ)為例，推算抗傾覆安全系數(shù)。圖a 零應(yīng)力區(qū)為基礎(chǔ)面積的15% 圖b無零應(yīng)力區(qū)按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2002圖5.2.2偏心荷載下基底壓力計算示意，應(yīng)力圖形的長度應(yīng)為3.6框架柱的軸壓比規(guī)范限制框架柱的軸壓比的目的主要是為了保證在地震作用下框架的延性要求。希望柱子截面處于具有較好延性功能的彎曲破壞狀態(tài)，以防止小偏心受壓狀態(tài)的脆性破壞（這并不是說小偏心受壓破壞狀態(tài)就沒有一點延性，也有，但不夠理想）。從而保證框架在罕遇地震作用下，即使超出彈性極限仍具有足

27、夠大的彈塑性極限變形能力（即延性和耗能能力），實現(xiàn)“大震不倒的設(shè)計目的”。軸壓比限值的定義：鋼筋混凝土框架柱截面在大小偏心受壓界限破壞狀態(tài)下的軸壓比值。鋼筋混凝土框架柱大偏心受壓破壞的整個過程可表現(xiàn)為：縱向受拉鋼筋屈服受壓區(qū)混凝土壓潰剝落（彈性極限變形，延性特征功能啟動）箍筋逐漸屈服、發(fā)展核心區(qū)混凝土逐步壓酥個別縱向鋼筋壓屈箍筋彎鉤拉直張開縱向鋼筋壓屈成燈籠狀（彈塑性極限變形，延性特征功能終止）。從中不難看出，影響框架柱截面延性功能大小的五大主要因素中，依次為：1）箍筋的橫向約束能力，即配箍特征。其中包括體積配箍率、箍筋的強(qiáng)度與箍筋的構(gòu)造形式等。2）混凝土的強(qiáng)度等級。即核心區(qū)混凝土抗壓酥的能力

28、或核心區(qū)混凝土極限應(yīng)變能力。但強(qiáng)度等級越高，其變形能力相應(yīng)越差，所以C30混凝土的軸壓比限值應(yīng)該比C60大。3)軸壓比。在延性和耗能階段的柱截面面積已不再是原有的毛面積，而應(yīng)是扣除保護(hù)層以后的柱箍筋內(nèi)的混凝土凈面積。因為保護(hù)層在達(dá)到彈塑性極限變形時已經(jīng)剝落。在一個固定截面及配筋模式的條件下,隨著軸壓比的增大,柱子的彈塑性極限變形能力即延性系數(shù)(彈塑性極限變形和彈性極限變形的比值)會出現(xiàn)明顯的減小趨勢。4)柱截面周邊縱向鋼筋承擔(dān)截面軸壓的能力。也即縱向鋼筋的配筋率及強(qiáng)度。在其他條件都相同的情況下,框架柱截面界限破壞軸壓比值的大小與周邊縱向鋼筋的配筋率成正比,而與縱筋的強(qiáng)度等級成反比。規(guī)范的軸壓比

29、限值是以縱向鋼筋最小配筋率為基準(zhǔn)的,且沒有區(qū)別鋼筋的級別。 5)柱截面形狀。圓形截面的承載力與變形能力都優(yōu)于矩形截面。而且,圓形截面柱的大小偏心受壓界限破壞時的軸壓比值明顯地要比矩形截面柱大,有的試驗結(jié)果竟達(dá)1.25倍。故當(dāng)采用圓形截面柱時,將軸壓比上調(diào)510%是有可能的。上述五大因素彼此之間是相互影響的關(guān)聯(lián)的。也就是說,軸壓比限值的大小必須根據(jù)具體工程設(shè)計中的其他四大因素的不同前提條件而進(jìn)行適度的合理調(diào)整。因為,大小偏心受壓界限破壞狀態(tài)下的軸壓比值是隨這四個因素的不同條件而變化的。須知隨著柱截面的加大,其剪跨比會呈遞減的趨勢,結(jié)果是本著確保截面延性功能的目的,反而將構(gòu)件延性功能減弱。北京措施

30、5.3.17說明:影響柱子延性因素很多,如軸壓比、配筋率及箍筋強(qiáng)度、混凝土強(qiáng)度、混凝土壓應(yīng)變、剪跨比、縱筋配筋率和強(qiáng)度、保護(hù)層厚度等。其中,軸壓比是重要因素,但非唯一因素。單純的限制軸壓比而不考慮其他因素的影響,顯然是不全面的。例如，在軸壓比較高的情況下，如果選用強(qiáng)度高的箍筋且間距較密、含箍率較高，同樣能有較高的延性。柱子延性與其縱向壓應(yīng)變的大小有關(guān)，當(dāng)縱筋較多時，混凝土的壓應(yīng)變將相對減小，是有利的?，F(xiàn)在我們高層建筑的柱截面，基本上由軸壓比控制，強(qiáng)度富裕很多，常易形成粗短柱，對抗震不見得有利。我們?yōu)樯髦仄鹨?，對于利用縱筋放寬軸壓比，加了限制：箍筋采用HRB400級鋼筋，提高箍筋體積配箍率并采用

31、復(fù)合箍筋或螺旋箍筋，柱的縱筋配筋率比計算所需者增加，并對縱筋的總配筋率提出要求。縱筋配筋率比計算所需者增加箍筋體積配箍率縱向總配筋率軸壓比限值增加0.8%1.8%3%0.051.6%2.0%4%0.10我們主張，在加強(qiáng)柱身約束，且縱筋較多，具有一定數(shù)量抗震墻的條件下，可適當(dāng)放寬框剪結(jié)構(gòu)和框架-核芯筒結(jié)構(gòu)的軸壓比。規(guī)范中，對于軸壓比的限值，寫的是“宜”，也即可有一定的靈活余地。傅學(xué)怡研究員著文分析，規(guī)范的軸壓比限值僅與結(jié)構(gòu)類型及抗震等級有關(guān)，而與框架柱在結(jié)構(gòu)中所處的位置無關(guān)。但在地震作用下框架的中柱所受軸力較小，邊柱、角柱所受軸力較大，尤其角柱處于雙向壓彎和扭轉(zhuǎn)作用下，軸力較大，受力較復(fù)雜。因此

32、建議：對軸壓比控制應(yīng)區(qū)別對待，適當(dāng)調(diào)整。中柱適當(dāng)放松，邊柱不變，角柱適當(dāng)從嚴(yán)。以利于中、大震發(fā)生時，框架柱尤其是邊、角柱不致發(fā)生壓曲脆性破壞。（高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計若干重要問題探討 建筑結(jié)構(gòu).技術(shù)通訊 2007年5月）7無筋擴(kuò)展混凝土基礎(chǔ)所謂無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)是指基礎(chǔ)截面的臺階寬高比滿足GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范表8-1允許值的墻下條形基礎(chǔ)和輕型獨立基礎(chǔ)，在地基反力作用下，基礎(chǔ)的彎曲拉應(yīng)力和剪應(yīng)力小于材料的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，而無需配置鋼筋。無筋擴(kuò)展混凝土基礎(chǔ)材料最低強(qiáng)度等級為C15。對混凝土基礎(chǔ)，當(dāng)基礎(chǔ)底面在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時平均壓力值超過300kPa時，按下式驗算墻（柱）邊緣或變階處的

33、受剪承載力：式中：相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的地基土平均凈反力產(chǎn)生的沿墻（柱）邊緣或變階處單位長度的剪力設(shè)計值，對于由永久荷載效應(yīng)控制的基本組合，也可采用簡化規(guī)則，荷載效應(yīng)系數(shù)1.35。沿墻（柱）邊緣或變階處混凝土單位長度面積。令注釋1：GB50007-2002：8.1.1條無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)適用于多層民用建筑和輕型廠房。對此建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范理解與應(yīng)用的解釋：89規(guī)范規(guī)定剛性基礎(chǔ)（實際上基礎(chǔ)受力后相對變形還是存在的，只不過其值很小而已，故不能稱為剛性，現(xiàn)已改稱無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)）適用于6層和6層以下的民用建筑，根據(jù)沈陽、武漢地區(qū)的經(jīng)驗，認(rèn)為只要地基承載力能滿足要求，層數(shù)可達(dá)7-8層，因此本次修訂時對層數(shù)

34、的限制適當(dāng)放寬，取消了無筋擴(kuò)展基礎(chǔ)僅能用于6層及6層以下民用建筑這一限制。注釋2：素混凝土基礎(chǔ)受剪承載力公式是根據(jù)材料力學(xué)及素混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計值確定的，由材料力學(xué)，矩形截面最大剪應(yīng)力為： 注釋3：素混凝土基礎(chǔ)抗彎承載力驗算。依據(jù)GB50010-2002 A.3.1矩形截面受彎構(gòu)件承載力計算式中：矩形截面的截面抵抗矩塑性影響系數(shù)基本值，； 混凝土構(gòu)件的截面抵抗矩塑性影響系數(shù)； 截面高度（mm）當(dāng)注釋4：素混凝土基礎(chǔ)是否需要驗算受彎承載力的問題，規(guī)范沒有要求，編者經(jīng)分析比較得知，一般情況下不必驗算，只有當(dāng)值較低且基礎(chǔ)臺階厚度較大時會出現(xiàn)受彎承載力控制的現(xiàn)象，但這種情況在設(shè)計中的機(jī)率很小。C15混

35、凝土受彎承載力控制臺階高寬比：受剪承載力控制臺階高寬比：C15混凝土基礎(chǔ)臺階高寬比控制值計算項目=300=350=400=450=500受彎承載力控制4001.251.351.451.531.625001.291.391.491.581.676001.321.421.521.621.707001.341.451.551.641.738001.361.461.571.661.75受剪承載力控制1.221.421.621.822.03注釋5：對于高寬比大于1.25的素混凝土基礎(chǔ)，已經(jīng)超出了梁板的范疇，屬塊體構(gòu)件，已不宜采用一般受彎構(gòu)件計算截面應(yīng)力。8柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)的抗剪計算柱下鋼筋混凝土擴(kuò)展基礎(chǔ)是否

36、需要進(jìn)行斜截面抗剪承載力驗算，自執(zhí)行GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范以來，一直困惑著設(shè)計者。因為GBJ7-89規(guī)范8.2.6條二款“基礎(chǔ)高度和變階處的高度，應(yīng)按國家現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中的沖切、剪切公式計算確定。”而GB5007-2002規(guī)范8.2.7條2款“對矩形截面柱的矩形基礎(chǔ)，應(yīng)驗算柱與基礎(chǔ)交接處以及基礎(chǔ)變階處的受沖切承載力?！币?guī)范的正文中沒有對剪切承載力計算提出要求，但在條文說明8.2.7條“階梯形獨立柱基及錐形獨立柱基其斜截面受剪的折算寬度，可按本規(guī)范附錄S確定。”附錄S為“階梯形承臺及錐形承臺斜截面受剪的截面寬度”。看來又隱含著抗剪計算要求。規(guī)范要求獨立柱基臺階的寬高

37、比小于或等于2.5，跨高比較一般梁板構(gòu)件小得多，若直接按均布荷 載作用于下矩形截面無腹筋梁的抗剪承載力計算，將得到過于保守的結(jié)果。因為混凝土規(guī)范抗剪承載力系數(shù)0.7是根據(jù)時得出的，當(dāng)（對于懸臂板）時，承載力也隨著的減小而提高。由GB50007-2002 8.5.18條承臺斜截面計算公式，將抗剪承載力系數(shù)0.7改為：，剪跨比0.3時，取=0.3。筆者建議對擴(kuò)展基礎(chǔ)取廣義剪跨比軸心受壓矩形基礎(chǔ)則：一般，經(jīng)對多個工程實例分析，可取=0.75，則。承臺計算截面處有效截面面積，相當(dāng)于規(guī)范(8.5.18-1)式中的規(guī)范要求承臺計算截面處的計算寬度按本規(guī)范附錄S確定。經(jīng)筆者推導(dǎo)，直接計算值概念清晰且快捷得多

38、，結(jié)果與規(guī)范是一致的，如下圖所示： a、階梯形基礎(chǔ) b錐形基礎(chǔ) 受剪計算平面示意圖承臺計算截面處有效截面面積示意圖設(shè)計中可先由沖切承載力計算求得，再驗算抗剪承載力。以工程實例進(jìn)行分析。例：武漢商業(yè)服務(wù)學(xué)院（中南建筑設(shè)計院設(shè)計）J15(42004200) 第一階寬計算沖切承載力需要之截面度高 （大于1.0時取1.0，小于0.9時取0.9）斜截面受剪承載力驗算：若按沖切承載力計算之驗算：上例中其它條件不變，。由沖切承載力計算得： 由計算分析得知，取抗剪承載力系數(shù)為較為恰當(dāng)，由此建議：當(dāng)時，可不進(jìn)行抗剪驗算。為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時基礎(chǔ)底面處的平均壓力值。與規(guī)范表8.1.2注釋4“基礎(chǔ)底面處的平均壓力值

39、超過300的混凝土基礎(chǔ)，尚應(yīng)進(jìn)行抗剪驗算”相吻合。（筆者注：宜理解為基底壓力扣除基礎(chǔ)及回填土荷載后的凈反力標(biāo)準(zhǔn)值）。對于柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)高度的確定，首先宜由沖切承載力計算確定，然后進(jìn)行抗剪承載力驗算?？辜舫休d力驗算時考慮剪跨比的影響，,，（0.3時取0.3）,，必要時可增加基礎(chǔ)高度。9地基承載力深度修正地基土的強(qiáng)度問題，實質(zhì)上就是抗剪強(qiáng)度問題。當(dāng)?shù)鼗谪Q向荷載作用下，土中各點產(chǎn)生法向應(yīng)力與剪應(yīng)力。若某點的剪應(yīng)力達(dá)到該點的抗剪強(qiáng)度，土即沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對滑動（剪損），此時，稱為該點強(qiáng)度破壞。如荷載繼續(xù)增加，則剪應(yīng)力達(dá)到抗剪強(qiáng)度的區(qū)域（亦即塑性區(qū)）愈來愈大，最后形成連續(xù)的滑動面，一部分土體相對

40、另一部分土體產(chǎn)生滑動，基礎(chǔ)因此產(chǎn)生很大的沉降與傾斜，整個地基強(qiáng)度破壞，這時稱為地基失去穩(wěn)定。把土中一點的應(yīng)力狀態(tài)和土的抗剪強(qiáng)度聯(lián)系起來，在極限平衡狀態(tài)時，作用在土體的剪切破壞面上的法向應(yīng)力剪應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度之間應(yīng)滿足如下關(guān)系：對砂、礫土：對粘性土：深度修正的實質(zhì)是：基底水平面以上基礎(chǔ)兩側(cè)的超載，會限制滑動面的發(fā)展，提高地基極限承載力。那么基底平面以上基礎(chǔ)兩側(cè)多大范圍的超載對地基承載力的提高起作用呢？土的內(nèi)摩擦角15-30時，基礎(chǔ)兩側(cè)有效超載范圍為2B4B（B為基礎(chǔ)寬度），同時要注意，超載應(yīng)為連續(xù)的均布荷載并作用在整個滑動體表面為前提。若基礎(chǔ)兩側(cè)為獨立基礎(chǔ)時，通常不宜做深度修正。（基于整體剪切破壞

41、分析的地基承載力深度修正于海峰 建筑結(jié)構(gòu).技術(shù)通訊2007年11月）目前建筑工程大量存在著主裙樓一體的結(jié)構(gòu)，對于主體結(jié)構(gòu)地基承載力的深度修正，宜將基礎(chǔ)底面以上范圍內(nèi)的荷載，按基礎(chǔ)兩側(cè)的超載考慮，當(dāng)超載寬度大于基礎(chǔ)寬度兩倍時，可將超載折算成土層厚度作為基礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)兩側(cè)超載不等時，取小值。（GB50007-2002 5.2.4條文說明）對于主裙樓一體的結(jié)構(gòu)，地下室采用構(gòu)造底板時，可將設(shè)計采用的底板反力折算成土重進(jìn)行修正。（DB42/242-2003 5.2.5條文說明）基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度在考慮地下水（特別是多層地下水）浮托時如何取值過去往往使設(shè)計人困惑。本條對比作了明確規(guī)定?？偟脑瓌t是：基礎(chǔ)置于隔水層內(nèi)時即不考慮地下水浮托問題，采用土的天然重度加權(quán)平均值。隔水層包括粘土、粉質(zhì)粘土等不透水或弱透水層。如基礎(chǔ)置于含水層（包括強(qiáng)透水性的砂土、碎石土以及厚層粉土等）內(nèi)，則按所在含水層的水位上、下分別取天然重度、浮重度進(jìn)行基底以上土的重度加權(quán)計算。（DB42/242-2003 5.2.