高层建筑混凝土结构技术规程2010版主要修订内容.ppt
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1、高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2010) 主要修订内容详释,王华林 广东省建筑设计研究院 2011.8.1,一、高层建筑混凝土结构技术规程 (JGJ3-2010)修订背景,根据原建设部建标200677 号文的通知,由中国建筑科学研究院作为主编单位,会同有关设计、科研、教学和施工单位对高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002 进行全面修订。 参加修订工作的设计单位有:北京市建筑设计研究院、华东建筑设计研究院有限公司、广东省建筑设计研究院、中建国际(深圳)设计顾问有限公司、广州容柏生建筑工程设计事务所;研究单位有上海市建筑科学研究院(集团)有限公司;教学单位有清华大学;施工单位有北京
2、建工集团有限责任公司、中国建筑第八工程局有限公司。,起草人员: 徐培福、黄小坤、容柏生、程懋堃 汪大绥、胡绍隆、傅学怡、肖从真 方鄂华、钱稼茹、王翠坤、肖绪文 艾永祥、齐五辉、周建龙、陈 星 蒋利学、李盛勇、张显来、赵 俭,修订过程简述,规程修编准备工作始于 2006 年,2006 年 8 月与主管部门签定规程的修订合同,同年 12月召开修编组第一次工作会议,宣布修编组成立。完成本规程的送审稿之前,共召开修编组全体工作会议 8 次;参加与建筑抗震设计规范 、 混凝土结构设计规范的协调会 10 余次。,修订过程简述,规程修编组广泛调查研究,认真总结了近年来的工程实践经验、理论和试验研究成果,参考
3、了有关国际标准和国外先进标准,先后完成了本规程的讨论稿(第一稿) 、征求意见初稿(第二稿) 、征求意见稿(第三稿) 、送审初稿(第四稿) 、送审稿(第五稿)、送审稿修订稿(第六稿)、报批稿(第七稿)、定稿(第八稿)等版本。,修订过程简述,2010 年 1月完成的规程征求意见稿; 2010年2月2日编制组向全国有关设计、研究、教学、施工、质检等单位及相关主管部门寄送了征求意见函及征求意见稿 240 余份, 并在国家工程建设标准化信息网上进行了发布; 截至 2010 年 4 月中旬,编制组共陆续收到来自有关单位及专家个人的书面反馈意见 68 份,涉及意见和建议 700 余条。,修订过程简述,修订组
4、对反馈意见和建议十分重视,对意见进行了汇总、整理,分章节研究提出了处理意见。在对反馈意见和建议逐条认真分析研究的基础上,明确了本规程修订的全部内容,于 2010年 5 月完成了征求意见稿反馈意见处理报告及规程的送审初稿,并在修编组第五次工作会议上对其进行了仔细讨论,会后形成了本规程的送审稿。后经19位来自全国的专家、学者审查,编写组修改完善后形成报批稿报建设部。建设部于2010年10月21日批复,高规于2011年10月1日起执行。,二、目前高层建筑混凝土结构设计 存在的疑难问题在新高规中的体现,1.结构抗震性能设计要求和方法。 2.结构抗连续倒塌设计的要求和方法。 3.短肢剪力墙的具体评判标准
5、和设计要求。 4.框剪结构中框架承担倾覆力矩不同时的设计。 5.楼层刚度变化的计算方法和限制条件。 6.风荷载作用下高层建筑设计的层间位移比要求。 7.框架结构中的“强柱弱梁”的设计要求。 8.竖向地震作用的范围和计算要求。 9.楼层层间位移比是否能适当放松的问题。,10.板柱剪力墙结构的适用高度和抗震设计的问题。 11.混凝土结构风振舒适度计算的问题。 12.薄弱层地震剪力放大系数偏小的问题。 13.防震缝能否满足抗震要求的问题。 14.多塔楼计算分析的原则。 15.楼梯构件对整体计算的影响要考虑。 16.托柱转换和托墙转换的区别。 17. 水平结构舒适度要求。 18.框架-筒体结构地震剪力
6、的调整。,本次规范修订对很多上一版规范执行过程中有争议的问题进行了针对性的讨论和研究,并在相关的条文中做出了相关规定,便于结构设计和施工图设计审查中的执行。 具体解决办法反映在相应的修改条文中。,三、本次高规的修改内容主要包括,1、修改了适用范围; 2、修改补充了结构平面和立面规则性有关规定; 3、调整了部分结构最大适用高度,增加了8度(0.3g)抗震设防区房屋最大适用高度规定; 4、增加了结构抗震性能设计基本方法及抗连续倒塌设计基本要求;,5、修改、补充了房屋舒适度设计规定; 6、修改、补充了风荷载及地震作用有关内容; 7、调整了“强柱弱梁、强剪弱弯”及部分构件内力调整系数; 8、修改、补充
7、了框架、剪力墙(含短肢剪力墙)、框架-剪力墙、筒体结构的有关规定;,9、修改、补充了复杂高层建筑结构的有关规定; 10、混合结构增加了筒中筒结构、钢管混凝土、钢板剪力墙有关设计规定; 11、 补充了地下室设计有关规定; 12、修改、补充了结构施工有关规定。,字体为修改的主要内容。 字体为新高规条文。 字体为修订原因、解释或补充说明。 字体为高亮部分,以引起注意。 字体为重点字眼,着重注意部分。 定稿与送审稿的区别之处。,四、对设计影响较大的条文修改,1、调整了设计范围:本规程适用范围调整为10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑结构和房屋高度大于24m的其他民用高层建筑结构。 第1.0
8、.2条:本规程适用于10层及10层以上或房屋高度超过28m的住宅建筑结构和房屋高度大于24m的其他高层民用建筑结构。非抗震设计和抗震设防烈度为6至9度抗震设计的高层民用建筑结构,其适用的房屋最大高度和结构类型应符合本规程的有关规定。本规程不适用于建造在危险地段及发震断裂最小避让距离内的高层建筑结构。,修订原因: 首先是为了与我国现行有关标准协调,民用建筑设计通则、 高层民用建筑设计防火规范有相应规定。 有的住宅建筑的层高较大或住宅的底部几层布置层高较大的商场(商住楼),其层数虽然不到10层,但房屋总高度已超过28m,仍应按本规程进行结构设计。 大量地震震害及其他自然灾害表明,在危险地段及发震断
9、裂最小避让距离之内建造房屋和构筑物较难幸免灾祸;我国也没有在危险地段和发震断裂的最小避让距离内建造高层建筑的工程实践经验和相应的研究成果。,2、提出了结构抗震性能设计要求和基本方法:见1.0.3条和3.11节。 第1.0.3条:抗震设计的高层建筑混凝土结构,当其房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等有特殊要求时,可采用结构抗震性能设计方法进行分析和论证。,修订原因: 近几年,结构抗震性能设计已在我国“超限高层建筑结构”抗震设计中比较广泛地采用,积累了不少经验。国际上,高层建筑采用抗震性能设计已形成一种发展趋势。(美国20世纪90年代陆续提出一些抗震性能设计的文件,2008年美国:
10、超过50m;日本1981年开始:超过60m) 正确应用性能设计方法将有利于判断高层建筑结构的抗震性能,有针对性地加强结构的关键部位和薄弱部位,为发展安全、适用、经济的结构方案提供创造性的空间。,条文中提出的房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等有特殊要求的高层建筑混凝土结构包括: 1)“超限高层建筑结构”; 2)有些工程虽不属于“超限高层建筑结构”,但由于其结构类型或有些部位结构布置的复杂性,难以直接按本规程的常规方法进行设计; 3)还有一些位于高烈度区(8度、9度)的甲、乙类设防标准的工程或处于抗震不利地段的工程,出现难以确定抗震等级或难以直接按本规程常规方法进行设计的情况。
11、为适应上述工程抗震设计的需要,有必要规定可采用抗震性能设计方法进行分析和论证。,第3.11.1条:结构抗震性能设计应分析结构方案的特殊性、选用适宜的结构抗震性能目标,并采取满足预期的抗震性能目标的措施。(并分析论证结构方案可满足预期的抗震性能目标的要求。) 结构抗震性能目标应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素选定。结构抗震性能目标分为A、B、C、D四个等级,结构抗震性能分为1、2、3、4、5五个水准(表3.11.1),每个性能目标均与一组在指定地震地面运动下的结构抗震性能水准相对应。,本条规定了结构抗震性能设计的三项主要工作: 1
12、)分析结构方案在房屋高度、规则性、结构类型、场地条件或抗震设防标准等方面的特殊要求,以确定结构设计是否需要采用抗震性能设计方法并以此特殊性作为选用性能目标的主要依据。 2)选用抗震性能目标。性能目标选用时,一般需征求业主和有关专家的意见。 3)结构抗震性能分析论证的重点是深入的计算分析和工程判断,找出结构有可能出现的薄弱部位,提出有针对性的抗震加强措施,必要的试验验证,分析论证结构可达到预期的抗震性能目标。,分析论证一般需要进行如下工作: 1)分析确定结构超过本规程适用范围及不规则性的情况和程度; 2)认定场地条件、抗震设防类别和地震动参数; 3)深入的弹性和弹塑性计算分析(静力分析及时程分析
13、)并判断计算结果的合理性; 4)找出结构有可能出现的薄弱部位以及需要加强的关键部位,提出有针对性的抗震加强措施; 5)必要时还需进行构件、节点或整体模型的抗震试验,补充提供论证依据,例如对本规程未列入的新型结构方案又无震害和试验依据或对计算分析难以判断、抗震概念难以接受的复杂结构方案; 6)论证结构能满足所选用的抗震性能目标的要求。,第3.11.2条:结构抗震性能水准可按表3.11.2进行宏观判别。,对调,位移参考指标,本条所说的“关键构件”可由结构工程师根据工程实际情况分析确定。 例如:水平转换构件及其支承的竖向构件、大跨连体结构的连接体及其支承的竖向构件、大悬挑结构的主要悬挑构件、加强层伸
14、臂和周边环带结构的竖向支撑构件、承托上部多个楼层框架柱的腰桁架、长短柱在同一楼层且数量相当时该层各个长短柱、扭转变形很大部位的竖向(斜向)构件、重要的斜撑构件等。,抗规中部分关于抗震性能设计的内容,1.建筑抗震设计规范GB50011-2010第3.10.1条条文说明中指出:不同的抗震设防类别,其性能设计要求也有所不同。鉴于目前强烈地震下结构非线性分析方法的计算模型及参数的选用尚存在不少经验因素,缺少从强震记录、设计施工资料到实际震害的验证,对结构性能的判断难以十分准确,因此在性能目标选用中宜偏于安全一些。,2.抗规第3.10.2条:建筑结构的抗震性能化设计,应根据实际需要和可能,具有针对性:可
15、分别选定针对整个结构、结构的局部部位或关键部位、结构的关键部位、重要构件、次要构件以及建筑构件和机电设备支座的性能目标。 条文解释提到:建筑的抗震性能化设计,立足于承载力和变形能力的综合考虑,具有很强的针对性和灵活性。针对具体工程的需要和可能,可以对整个结构,也可以对某些部位或关键构件,灵活运用各种措施达到预期的性能目标着重提高抗震安全性或满足使用功能的专门要求。,例如: 1)楼梯可以提出确保大震下能具有安全避难通道的具体目标和性能要求; 2)特别不规则、复杂建筑结构的抗侧力结构的水平构件和竖向构件可以提出相应的性能目标,提高其整体或关键部位的抗震安全; 3)需要连续工作的机电设备其相关部位的
16、层间位移需满足规定层间位移限值的专门要求,也可提出大震后可修复运行的位移要求; 4)玻璃幕墙预留变形缝隙。,3.抗震规范第3.10.3条为抗震性能化设计的做法和要求,与高规类似,但不完全相同,比如性能目标方面,抗规在多遇地震、设防地震和罕遇地震三个不同地震水准下按不同的使用要求和变形分为性能14。 实现相应的性能目标,需要落实到具体设计指标,即各个地震水准下构件的承载力、变形和细部构造的指标。,抗规附录M里面对实现性能设计目标的参考方法有比较具体的描述,包括有: 1.抗震承载力、变形能力和构造的抗震等级等不同内容的参考指标示例; 2.内力计算、变形计算的方法; 3.建筑构件和附属设备支座抗震性
17、能设计方法。 相比较而言,大部分的需要进行性能化设计的建筑物一般都是高层建筑、超高层建筑或者复杂高层建筑,高规给出的条文主要是针对高层建筑的承载力、变形等要求,相对而言更为简单具体,更具有可操作性。,第3.11.4条: 结构弹塑性计算分析除应符合本规程第5.5.1条的规定外,尚应符合下列要求: 1 高度不超过150m的高层建筑可采用静力弹塑性分析方法; 高度超过200m时,应采用弹塑性时程分析法; 高度在150200m之间,可视结构自振特性和不规则程度选择静力或时程分析法。 高度超过300m的结构或新型结构或特别复杂的结构,应有两个(由两个不同单位进行)独立的计算,进行校核。不同单位指该工程设
18、计团队之外的另一个设计、咨询单位。(),2 弹塑性计算分析应以混凝土构件的实际配筋、型钢和钢构件的实际截面规格为基础,不应以估算的配筋和钢构件替代。(定稿已取消) 3 复杂结构应进行施工模拟分析,应以施工全过程完成后的内力为初始状态。 4 弹塑性时程分析宜采用双向或三向地震输入。计算结果宜取多组波计算结果的包络值; (定稿已取消) 5 应对计算分析结果进行合理性判断。 (定稿已取消),3、增加了对混凝土、钢筋、钢材材料的要求,强调了应用高强钢筋、高强高性能混凝土以及轻质非结构材料。见3.2节。 第3.2.1条:高层建筑混凝土结构宜采用高强高性能混凝土和高强钢筋;构件内力较大或抗震性能有较高要求
19、时,宜采用型钢混凝土、钢管混凝土构件。 第3.2.2条:高层建筑的填充墙、隔墙等非结构构件宜采用各类轻质材料,构造上宜与主体结构柔性连接,并应满足自身的承载力、稳定要求和适应主体结构变形的能力。 (定稿已取消),第3.2.2条(定稿): 8 抗震设计时,框架柱的混凝土强度等级,9度时不宜高于C60,8度时不宜高于C70;剪力墙的混凝土等级强度不宜高于C60。,本节规定了关于混凝土强度等级的主要要求,关于局部特殊部位混凝土强度等级的要求;钢筋要求;补充了对混合结构中型钢钢材的抗震要求。 特别提到:混合结构中的型钢混凝土竖向构件的型钢及钢管混凝土的钢管宜采用Q345和 Q235等级的钢材,也可采用
20、Q390、Q420等级或符合结构性能要求的其他钢材;型钢梁宜采用Q235和 Q345等级的钢材。,混凝土结构设计规范GB50010-2010中: 1.纵向受力钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋,也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400钢筋; 2.梁、柱纵向受力钢筋应采用HRB400、HRB500、 HRBF400、HRBF500钢筋; 3.箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500钢筋,也可采用HRB335、HRBF335钢筋。,4、调整了房屋最大适用高度要求,增加了8度0.3g抗震设防区的房
21、屋适用高度内容;框架结构高度适当降低;板柱-剪力墙结构高度增大较多。见3.3.1条。(与送审稿原3.3.2条合并) 第3.3.1条: 钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度应区分为A级和B级。A级高度钢筋混凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用高度应符合表3.3.1-1的规定, B级高度钢筋混凝土乙类和丙类高层建筑的最大适用高度应符合表3.3.1-2的规定。 平面和竖向均不规则的高层建筑结构,其最大适用高度应适当降低。,定稿中已取消,5、调整了房屋使用的最大高宽比要求,不再区分A级高度和B级高度。见3.3.2条。 第3.3.2条:钢筋混凝土高层建筑结构的高宽比不宜超过表3.3.2的规定。,定稿中已取消
22、,修订的内容: 本次修订将A级高度与B级高度的适用高宽比限值进行了合并处理,不再强调“最大高宽比”概念;将筒中筒结构和框架-核心筒结构的高宽比限值分开规定,适当提高了筒中筒结构的适用高宽比。,6、修改了楼层位移比的计算要求及可以适当放松的条件及限值。见3.4.5条。 第3.4.5条:结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移, A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍; B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平
23、均值的1.4倍。 结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9,B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。,注:当楼层的最大层间位移角不大于本规程第3.7.3条规定的限值的40%时,该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松,但不应大于1.6。 例如:剪力墙结构最大层间位移角为1/1000,当最大层间位移角为1/2500时,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松,最大可放松至1.6。,规定的水平地震力:一般可采用振型分解组合后的楼层地震剪力换
24、算的水平作用力,并考虑偶然偏心。 水平作用力的换算原则:每一楼面处的水平作用力取该楼面上、下两个楼层的地震剪力差的绝对值;连体下一层各塔楼的水平作用力,可由总水平作用力按该层各塔楼的地震剪力大小进行分配计算。 结构楼层位移和层间位移控制值验算时仍采用CQC的效应组合。,7、调整了楼层刚度变化的计算方法和限制条件:见3.5.2条;明确了受剪承载力计算范围,3.5.3条。 增加了沿竖向质量不均匀结构的限制:见3.5.6条; 增加了竖向不规则结构的限制:见3.5.7条; 楼层竖向不规则结构地震剪力增大系数由1.15调整为1.25:见3.5.8条。,第3.5.2条:抗震设计时,高层建筑相邻楼层的侧向刚
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