鋼筋砼結(jié)構(gòu)高層建筑的最大適用高度

邱　勇

摘要：對采用鋼筋混凝土材料的高層建筑，從安全性、經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮，其最大適用高度應(yīng)有所控制。文章將散落在規(guī)范各章節(jié)中的關(guān)于房屋高度的有關(guān)條文進(jìn)行了歸納、集中，并對規(guī)范中沒有明確量化的概念提出了可供參考的可行性建議。

關(guān)鍵詞：鋼筋砼；最大適用高度；適當(dāng)降低；地震傾覆力矩；抗震設(shè)計

中圖分類號：TU973文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2009）16-0150-02

早在17世紀(jì)以前，人類就地取材，利用粘土、草料、木頭，石塊等簡易材料建造住所。憑借著勞動的智慧創(chuàng)造出各種地域性、風(fēng)土性、傳統(tǒng)性極強的建筑造型，在人類的歷史長河中留下了深刻的痕跡。然而，在18世紀(jì)以前，受建筑材料及施工技術(shù)的限制，高層建筑的建造非常困難。18世紀(jì)后，由于英國產(chǎn)業(yè)革命的到來，出現(xiàn)了“混凝土、鋼鐵、玻璃”等依靠工業(yè)力量生產(chǎn)的新型建筑結(jié)構(gòu)材料，建筑物的形狀、高度從此有了全新的改觀。鋼筋混凝土的應(yīng)用使建筑物的高度有了巨大的突破，高層建筑迅猛發(fā)展，人們挑戰(zhàn)自然，不斷地建造出更高的高層、超高層建筑。但是，從現(xiàn)有的技術(shù)、材料、當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件出發(fā)，考慮到結(jié)構(gòu)的安全性及經(jīng)濟(jì)性等諸多綜合因素的影響，建筑的高度還不可無限制的增長。因此，規(guī)范對各種結(jié)構(gòu)類型的高層建筑均提出了相應(yīng)的最大適用高度限值。為了便于設(shè)計師簡便、有效的掌握限值，筆者仔細(xì)查閱了相關(guān)規(guī)范條文及有關(guān)資料，將各結(jié)構(gòu)類型的高層建筑的最大適用高度限值集中起來，并給出了一些可供參考的可行性建議。

一、房屋適用高度的規(guī)范規(guī)定

房屋的高度：房屋的結(jié)構(gòu)高度是指室外地面至主要樓層屋面頂部的總高度。房屋適用高度的控制是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計控制的重要內(nèi)容?！陡邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）（以下簡稱“高規(guī)”）第4.2.1條將鋼筋砼高層建筑結(jié)構(gòu)的房屋高度分為A級高度和B級高度。A級、B級高度的最大適用高度限值詳見“高規(guī)”第4.2.2條。正常條件下滿足A級高度的建筑，其受力、變形、穩(wěn)定性、承載力等比較合理，而且經(jīng)濟(jì)性較好；B級高度比A級高度要高，其建筑結(jié)構(gòu)的受力性能、變形特征、穩(wěn)定性、承載力等均較復(fù)雜，需采取更為嚴(yán)格的安全措施，其經(jīng)濟(jì)性也較差。

二、不同結(jié)構(gòu)類型建筑的最大適用高度限值

結(jié)合“高規(guī)”及《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011-2001）的有關(guān)規(guī)定，鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度詳見表1和表2。

（一）A級高度乙類和丙類鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度應(yīng)符合表1的規(guī)定

（二）框架剪力墻，剪力墻，筒體結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土高層建筑高度

超過表1規(guī)定時，為B級高度高層建筑。B級高度乙類和丙類鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度應(yīng)符合表2的規(guī)定：

三、應(yīng)注意的幾點說明及相應(yīng)的處理措施

1．對超過A級高度限值的建筑，在B級高度范圍內(nèi)時應(yīng)提出進(jìn)行超限審查。因為超過A級高度限值的建筑僅滿足規(guī)范要求是不夠的，必須采取更為嚴(yán)格的構(gòu)造措施和更為縝密的分析方法。

2．對超過B級高度限值的建筑，應(yīng)通過專門審查論證，補充多方面的計算分析，必要時進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)試驗研究，獲得充分可靠的依據(jù)，并采取專門有效的加強措施。

3．房屋高度指室外地面至主要樓層屋面頂部的總高度，不包括局部突出屋面的電梯機房、水箱、構(gòu)架等高度?！爸饕菝妗钡亩x規(guī)范正文及條文解釋均沒做具體說明，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范應(yīng)用圖解手冊》的建議可按如下原則確定：（1）對屋頂層面積較其下層面積有突出者，當(dāng)屋面面積小于下層面積的50%時，可按“局部突出屋面”考慮，房屋高度計算可不包括“局部突出屋面”的高度；（2）對屋頂層面積與其下層面積相比緩變者，當(dāng)屋頂層面積小于其下緩變前標(biāo)準(zhǔn)層面積的50%時，可按“局部突出屋面”考慮，房屋高度計算可不包括“局部突出屋面”的高度。

4．表1中框架不含異形柱框架結(jié)構(gòu)。

5．表1及表2中的設(shè)防烈度是指本地區(qū)的設(shè)防烈度，與確定抗震等級時設(shè)防烈度的調(diào)整無關(guān)。

6．A級高度范圍內(nèi)的甲類建筑，6、7、8度時宜按本地區(qū)設(shè)防烈度提高1度后符合表1的要求，9度時專門研究。

7．B級高度范圍內(nèi)的甲類建筑，6、7度時宜按本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度后符合表2的要求，8度時專門研究。

8．一般來說部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指的是地面以上有部分框支剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。對框支結(jié)構(gòu)在地下一層時應(yīng)分不同情況區(qū)別對待：當(dāng)?shù)叵乱粚优c首層抗側(cè)剛度之比不滿足上部結(jié)構(gòu)在地下室頂面的嵌固要求時，可理解為“部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)”，按表中部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)對應(yīng)的高度限值執(zhí)行；反之，當(dāng)?shù)叵乱粚优c首層抗側(cè)剛度之比滿足上部結(jié)構(gòu)在地下室頂面的嵌固要求時，可認(rèn)為不屬于“部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)”，按表中剪力墻結(jié)構(gòu)對應(yīng)的高度限值執(zhí)行。

9．平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或Ⅳ類場地上的結(jié)構(gòu)，最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低。適當(dāng)降低的定量把握規(guī)范正文沒作具體規(guī)定，應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗綜合確定，當(dāng)無可靠經(jīng)驗時，建議以不超過最大適用高度的20%為限。

10．對“短肢剪力墻較多”的量值把握，規(guī)范也沒有給出具體的規(guī)定。但是，給出了一個控制“短肢剪力墻較多”在計算量值上的定義：抗震設(shè)計時，短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜大于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩的百分比可以通過查驗電算輸出文件計算得到。另外，我們還可以根據(jù)短肢剪力墻承受豎向荷載面積的大小，判定短肢剪力墻在結(jié)構(gòu)中所占比例的多少：當(dāng)短肢剪力墻承受豎向荷載面積達(dá)到樓層面積的40%～50%以上時，即為“短肢剪力墻較多”的情況。

11．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)地震傾覆力矩的50%時，說明剪力墻太少。這種情況應(yīng)控制結(jié)構(gòu)的最大適用高度，規(guī)范要求按框架結(jié)構(gòu)的最大適用高度適當(dāng)提高，而小于框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度。但是適當(dāng)提高的幅度規(guī)范未予具體規(guī)定，應(yīng)根據(jù)工程經(jīng)驗綜合考慮，或參照以下方法確定：（1）比框架結(jié)構(gòu)的最大適用高度提高20%；（2）按框架部分承受的地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比值，在純框架（傾覆力矩按100%考慮）與框架－剪力墻結(jié)構(gòu)（傾覆力矩按50%考慮）的使用高度之間按線性內(nèi)差法確定；（3）當(dāng)框架部分承受的地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比值不小于75%時，可認(rèn)為屬于《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第6.1.7條“布置少量鋼筋混凝土剪力墻的框架結(jié)構(gòu)”，其最大適用高度建議按框架結(jié)構(gòu)提高20%考慮。

四、結(jié)論

規(guī)范中給出的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑的最大適用高度并非是不可逾越的限值，在保證結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定的前提下，這個限值可以被突破。但是，同比而言，突破的高度越多，單位造價就越高，其經(jīng)濟(jì)效益越低。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，施工技術(shù)及結(jié)構(gòu)材料的更新將使高層、超高層建筑的建造更加安全經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)

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[3]朱炳寅．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范應(yīng)用圖解手冊[M]．中國建筑工業(yè)出版社．

作者簡介：邱勇，男，供職于中國城市建設(shè)研究院深圳分院，研究方向：建筑設(shè)計。