福建省建筑结构抗震设计暂行技术规定

1附件：福建省建筑结构抗震设计暂行技术规定（征求意见稿）为了规范建筑设计市场，保证建筑结构安全，根据我厅的工作部署，由省设协结构与抗震专业委员会专家参照《建筑抗震设计规范》GB50011-2001、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002、《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》（建筑部令第111号）和汶川地震的震害情况，针对我省结构设计现状：设计合同出现含钢量、混凝土用量指标等压低经济指标，降低了结构安全度问题；预应力管桩在中、强等级腐蚀性场地，无法对桩身进行防护，建筑结构无地下室时预应力管桩不一定能满足抗剪要求等，预应力管桩存在适用条件考虑不足问题；结构概念设计方面存在强梁弱柱等考虑不足问题；结构体系布置方面应优先采用二道以上防线等问题，结合我省结构设计经验和工程实践，编制以下规定：1、设计招投标和设计合同中禁止有含钢量和混凝土用量等指标。[条文说明]：由于设计市场竞争激烈，有些开发商给出的经济指标低于建筑物本身按照规范设计的经济指标，个别设计单位为了取得设计项目，各项指标均采用规范容许的最低限值或者规范未作规定的情况，极个别设计人员甚至不按规范的设计参数取值，弄虚作假编制计算书，压低经济指标，造成结构的安全度的降低；再加上施工质量又不能完全保证设计要求，因此存在安全隐患。鉴于规范给出的规定和构造要求是最低要求，结构设计均采用最低限，结构的安全度会大大降低，因此特地规定这一条文。2、预应力混凝土管桩在以下条件不应使用：⑴对钢结构和混凝土有强腐蚀性的场地。⑵存在较厚中等或严重液化土层的场地。⑶建筑结构无地下室（半地下室），结构高度超过28m（10层以上）的建筑。⑷建筑结构有一层地下室，结构高度超过80m（25层以上）的建筑。⑸桩端持力层为中微风化岩、强风化岩、碎卵石层，且桩端持力层以上土层均为淤泥质土层、淤泥层等软弱土层。[条文说明]：⑴对钢结构、混凝土有强腐蚀性的场地，由于技术上无法对桩身进行防护，对2这种场地不应采用预应力混凝土管桩；⑵场地存在中等或严重液化以上的土层，在地震的情况下，技术上采用的措施无法消除液化沉陷，对现阶段常用的400、500直径的管桩承受水平力有限，因此不应采用预应力混凝土管桩；⑶、⑷对于无地下室（或半地下室）的建筑，结构超过一定的高度和有一层地下室结构高度超过80m（25层以上），基底剪力较大，由于预应力混凝土管桩抗压承载力远大于水平承载力，采用竖向承载力控制桩数的工程，无法满足抗剪要求，因此不应采用，除非经过抗剪承载力验算；⑸承台底以下存在较厚的淤泥层，由于桩顶处没有硬壳层，对桩身上部的约束较差，容易产生偏斜，断桩，桩身受力尤如悬臂杆受压，受力性能差。有些工程会出现上部均为淤泥质土、淤泥等软弱土层，持力层为中微风化岩、强风化岩、碎卵石层，桩端无法进入持力层一定深度。这种情况不应使用预应力混凝土管桩。3、采用预应力混凝土管桩基础，当地梁线刚度不能达到底层结构柱的线刚度2倍以上时，不应采用单柱单桩和单柱两桩。[条文说明]：柱下采用单桩（或单柱两桩短向）、除柱底轴力外，柱底弯矩无法由桩基承受，这时需用地梁平衡。经过有限元分析，柱底弯矩由地梁平衡的情况，地梁线刚度需达到2倍结构柱的线刚度以上时，才可作为建筑物的嵌固端处理。4、对于采用预应力混凝土管桩基础的建筑，应验算桩基的水平承载力。[条文说明]：建筑物桩基的布置，一般按竖向承载力布置桩基，设计院不重视桩基的水平承载力验算，由于预应力混凝土管桩抗压承载力远大于水平承载力，对于底部剪力较大的结构，按竖向承载力控制的桩基，其桩基水平承载力不经验算是不安全的。当单桩基础和单排桩基纵向轴线与水平力方向相垂直时，桩顶按铰接考虑，否则桩顶约束状态介于铰接与固接之间。预应力混凝土管桩的单桩水平承载力特征值如下：地基土水平抗力系数的比例系数m=2.5(5.0)MN/4m，水平位移允许值a010mm，桩的换算深度0.4h，桩与承台连接按铰接。PHC400-95单桩水平承载力特征值haR22.4(34.0)KN3PHC500-100单桩水平承载力特征值haR34.0(51.5)KNPHC500-125单桩水平承载力特征值haR35.0(53.0)KN承台下属淤泥层土层（其水平抗力系数的比例系数m=2.5MN/4m），预应力混凝土管桩PHC500-125A，其单桩水平承载力特征值仅有35KN；对于无地下室的建筑，为了满足桩基水平承载力要求，对于剪重比为1.6%的结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于2187KN；对于剪重比为2.4%的结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于1458KN；对于剪重比为3.0%的结构，其单桩抗压承载力特征值不应高于1166KN；从中可看出，单桩水平承载力与单桩抗压承载力不匹配，因此必须验算桩基的水平承载力。5、高层建筑宜设置地下室；对于无地下室的高层建筑，应满足规范埋置深度的要求，且地面标高处应设置地梁、承台面应设置联系梁。[条文说明]：一般情况高层建筑宜设置地下室，如不设置地下室，除应满足规范埋置深度的要求外，在承台面应设置联系梁，地面标高处应设置地梁。6、为了保证强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件的设计概念，设计中应满足如下要求：⑴实配柱纵筋和箍筋时，应考虑梁翼缘板的作用和梁裂缝宽度验算而增加梁纵筋影响。⑵对于大跨度的框架结构，框架柱的线刚度须大于框架梁的线刚度的1.1倍。⑶高层建筑结构柱的最小截面不应小于350×400，且须满足梁钢筋的水平锚固的要求。⑷框架柱纵向钢筋的最小配筋率，应比《建筑抗震设计规范》规定的最小配筋率提高0.2%，框架柱纵向钢筋直径宜≥16㎜。⑸对于底层空旷（如架空层、商场、骑楼等），二层以上框架之间有砌体的框架建筑，须考虑二层以上砌体的侧面刚度，底层应布置适量的剪力墙，控制底层和二层的刚度比，底层竖向构件地震剪力应乘以1.15的放大系数。(6)剪力墙竖向分布钢筋直径应≥10㎜，剪力墙暗柱钢筋直径应≥14㎜。[条文说明]：⑴汶川地震震害表明，结构柱底或柱顶出现破坏严重，未能体现强柱弱梁、强剪弱弯的设计概念，由于梁翼缘板和梁裂缝宽度验算增加的梁纵筋的作用，低估4了梁端的承载力，相对高估了柱端承载力，因此在实配柱纵筋和箍筋时，应考虑这部分梁纵筋的影响：柱增加的单向纵筋和箍筋可按以下简化计算确定：柱增加的单边纵筋：ccybgbbygchfhAfA002柱增加的箍筋：cyvsvhfVsA025.1，其中：HAhfHMMVgbbbybctc09.0gbA------验算裂缝宽度或考虑梁翼缘板增加的钢筋；byf-------梁纵向钢筋的强度设计值；cyf-------柱纵向钢筋的强度设计值；yvf-------柱箍的强度设计值；bh0-------梁截面有效高度；ch0-------柱截面有效高度；H-------柱的净高；为了减轻设计人员的工作量，可按以下方法配筋：（a）考虑梁翼缘板的影响时，柱纵筋单边增加22cm（二级钢），柱箍筋增加量较小，无须再增加。（b）考虑梁裂缝宽度验算影响时，柱纵筋单边增加50%Agb，Agb为验算裂缝宽度增加的梁面支座钢筋。柱箍筋无须再增加。⑵对于大跨度的框架结构，规定了柱截面的最小尺寸，由于梁跨度大，梁截面和梁跨中底筋较大，梁底筋全部伸入柱内，也形成了强梁。因此框架柱的截面和配筋也应满足强柱弱梁的设计概念。⑶对于4~6.8m跨度的高层框架剪力墙结构，按照规范的轴压比要求设置柱截面，截面尺寸偏小，有些可达到350×350㎜，需控制最小的截面尺寸，且还须满5足梁的纵筋的水平锚固要求；⑷柱纵向钢筋按规范最小配筋率配制钢筋时，柱钢筋直径偏小，很多工程采用Φ14钢筋即可达到要求；设计时未考虑梁翼缘板对梁端承载力提高，不能满足强柱弱梁的设计概念，因此规定柱最小的配筋率和直径的最小值。⑸对于底层空旷（二层以上框架之间有砌体）的建筑，底层结构柱在汶川地震震害非常严重，震害表明，二层以上砌体对侧向刚度贡献还是很大的，这会造成底层和二层以上的刚度比相差较大，底层存在软弱层，设计时需考虑上、下层刚度的差异，最直接有效的办法即在空旷底层设置剪力墙，且底部竖向构件地震剪力放大1.15倍。⑹200mm厚剪力墙竖向分布钢筋直径用10㎜和暗柱钢筋直径用12㎜，虽可满足规范的最低限要求，但整栋建筑均采用规范的最低限要求，是不合适的，因此规定钢筋的最小直径。7、钢筋混凝土结构体系布置应符合下面要求：⑴住宅结构禁止采用平面和竖向同时不规则的超限结构体系。⑵结构布置优先采用有两道防线的结构体系。⑶高层的框架结构不应采用单跨框架，多层框架结构不宜采用单跨框架。⑷抗震墙结构、框架--抗震墙结构中，抗震墙应双向布置。⑸横向框架在15m范围内框架至少需拉通一榀，纵向框架至少需拉通2榀。⑹电梯井、楼梯间禁止采用悬挑结构。⑺高层建筑设置角窗或凸窗时，建筑物阳角的角点处必须设置竖向受力构件。⑻对于层高相差较大的建筑，应按规范要求严格控制侧向刚度的比值。⑼楼板禁止采用混凝土预制板，应采用现浇钢筋混凝土楼板。[条文说明]：⑴住宅结构近年来在我省存在平面和竖向不规则的情况较多，甚至达到结构超限的情况，结构设计难以满足规范要求，需进行超限审查。对于一般住宅，结构体系越规则越好，对于平面和竖向均不规则引起超限的工程，结构设计经验较少，真正达到地震考验的工程几乎没有，因此从造价和安全角度考虑，应严格限制平面和竖向均不规则的结构体系。⑵汶川地震震害表明，结构体系仅有一道防线的建筑，震害严重，即使框架结6构内有填充砌体的情况下，填充砌体可作为第一道防线，其震害也较轻，从结构体系上，能布置成有二道防线的体系，须优先采用。⑶高层的框架结构采用单跨框架在台湾9.21地震时，震害非常严重，这次汶川地震震害也表明多层框架的单跨结构震害也是很严重的，因此限制单跨框架的使用。⑷结构布置需在两个方向均布置抗侧力构件，且两个方向抗侧力构件刚度需匹配。⑸横向和纵向框架拉通，梁柱传来直接，有利于结构受力，但考虑到有些住宅结构柱网相互错位较多，每榀拉通的可能性较小，在这里规定各个方向框架拉通的最少榀数。⑹电梯井、楼梯间采用悬挑结构，震害严重，因此规定这条文。⑺建筑物在角部的竖向构件在地震作用中极为重要，震害表明无角柱的结构震害严重。⑻有些建筑物层高相差较大，如底层较高，相邻层的侧向刚度比值需控制在70%以上，避免出现软弱层。⑼楼板采用预制板，结构措施上无法做到有效连接，且预制板的搁置长度有限，在这次汶川地震中，震害非常严重，因此禁止采用预制板。8、抗震设防烈度7度（含7度）以上地区，多层砌体房屋的结构布置除满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2001要求外，还应符合下面要求：⑴大空间建筑和错层建筑不应采用砌体结构。⑵建筑物的高度不应大于12米，砌体房屋的层数不应大于四层，砌体房屋的层高不应大于3.6米。⑶楼梯间四角，建筑物四角和每隔6.6m开间的纵横墙交点处须设置构造柱。构造柱周边的墙体须采用马牙碴砌法，必须采用先砌墙后浇捣构造柱的施工方法。⑷每层必须设置钢筋圈梁，圈梁梁面标高须在楼层标高处。⑸必须采用现浇钢筋混凝土楼板。楼板禁止采用预制混凝土空心板。⑹砌体房屋楼梯间不宜设置在建筑物的两端头，如不能避免，楼梯间四角的构造柱应按能承受上部荷载、四周圈梁应按能承担本层荷载来设计，同样采用7先砌墙后浇捣柱的施工方法。[条文说明]：⑴大空间建筑（如承重墙间距大于6米）不应采用砌体结构。主要考虑大空间建筑承重砖墙太少，抵抗水平力和整体性较差。错层建筑无法传递水平力。⑵限制建筑物的高度、层数和层高是采用砌体结构的前提。福建省除金门外，最高抗震设防烈度均在7度（0.15g）（含0.15g）以下，不再区分设防烈度，该条文比《建筑抗震设计规范》GB50011-2001限制更为严格，主要考虑到建筑物的高度、层数和层高越大，对抗震越不利。⑶该条文规定构造柱的位置和施工方法。⑷该条文规定圈梁设置、圈梁梁面标高。⑸由于预制混凝土空心板搁置长度有限，整体性差，这次汶川地震震害严重，因此禁止采用预制混凝土空心板，必须采用现浇钢筋混凝土楼板。⑹楼梯间设置在建筑物的两端头，整体性差