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【摘要】：本文从结构选型和结构计算角度出发，针对钢筋砼结构的抗震设计特点，依据我国新颁布的有关设计规范，讨论砼板柱结构在高层建筑抗震结构体系中的地位，以及连体结构的抗震设计和结构计算问题，提出了相关建议。
【关键词】：高层建筑;砼结构;抗震设计;结构体系;结构计算
1 前言：现行国家设计规范为高层建筑结构选型和结构计算提供了依据。与高层建筑钢筋砼抗震结构设计有关的国家规范有：《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、和《髙层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）。本文分别简称为：《震规》、《砼规》 和《高规》：合称为“三规范”或《规范》。
结构工程师在结构选型及确定结构计算方法时，既要遵守设计规范中的各种规定，又要根据具体情况进行综合判断及灵活运用。本文针对钢筋砼结构抗震设计特点，依据新颁布的“三规范”，着重讨论建筑经济指标较好的砼异型柱结构在高层建筑抗震结构体系中的地位，同时讨论了连体结构的结构抗震计算相关问题，并提出了建议。
2砼板柱结构体系抗震性能
砼板柱属于砼异型截面柱，异型截面柱的截面可以是“—”、“T”、“I”或“L”形等。 结构选型的重要依据是房屋适用的最大高度。新修订的《震规》第6.1.1条在规定现浇钢筋砼房屋适用的最大髙度限制时，在传统的结构体系的基础上新增了①部分框支剪力墙、②框架-核心筒、③筒中筒、④板柱-抗震墙：新修订的《高规》第4.2.2条关于钢筋砼房屋适用的最大高度的规定只在A级高度中引入了板柱-抗震墙结构体系;而新的《砼规》除在附录中提到“板柱节点” ，正文中并未引入任何板柱结构体系。本文以下通过三本规范的对比分析和参照国内学者的观点， 试图界定板柱结构在高层建筑砼抗震结构体系中的地位。
2.1柱、板柱和短肢剪力墙
根据原抗震规范第6.3.1条规定：“梁截面宽度不宜小于200，且不宜小于柱宽的1 / 2”（新《震 规》由于引入了扁梁取消了此限制），可知按原抗震规范柱的最小截面尺寸不会小于400×400。新《震规》第6.3.6条则直接规定“柱的截面宽度和高度不宜小于300”，柱的“截面长边与短边的边长比不宜大于3”。
多层中对于结构平面布置时的长宽比（L/B）无明确限制，为避免房屋横向刚度与房屋纵向刚度过于悬殊，常釆用矩形柱。实际工程中，柱的截面长边与短边的边长比一般都不会大于3”。高层建筑对于结构平面布置时的长宽比（L/B）限制较严，提倡“塔形”平面。所以柱多为方形、圆形或接近方形。
《震规》第6.4.9条规定：“抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时，应按柱的要求进行设计《砼规》第10.5.1条规定，“当构件的截面的长边尺寸大于其短边尺寸4倍时宜按墙的要求进行设计”。《高规》第7.1.2条用注的方式规定：“短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙”。
2.2 板柱结构抗震性能
在水平往复力作用下剪力墙中的多肢墙在绝大多数楼层间无反弯点出现，变形基本上仍属整体弯曲型。恢复力曲线虽呈“捏缩型”，耗能尚好，但因其刚度大，抗侧移能力强，适用于高层抗震结构。
框架结构在水平往复力作用下的变形整体呈剪切型。恢复力曲线呈“梭型”，耗能虽好，但因其刚度小，抗侧移能力弱，适用于多层或小高层抗震结构。板柱在水平力作用下的变形不同于剪力墙也不同于框架，板柱的侧移刚度比联肢墙低得多，板柱的延性不如框架。《震规》条文6.1.1指出，板柱结构“有利于节约建筑空间及平面布置的灵活性，但板柱节点较弱，不利于抗震”。
2.3板柱结构抗震体系的应用
《砼规》未收录“板柱”结构。因此，将板柱应用于多高层抗震结构体系时必须慎重对待。《震规》也仅将其应用范围限于“板柱一抗震墙体系”，同时对节点构造有较严格的要求。《高规》将“板柱一抗震墙体系”限于A级髙层。两本规范都未将其应用于9度区。总之，异型截面柱抗震结构目前国家还没有统一的行业标准。据了解天津、上海、广州有地方标准。四川近年来正在积极研究及工程实践之中。这些城市都为7度区。
3房屋最大适用高度
3.1房屋最大髙度
三本规范统一定义为：“室外地面到主要屋面板板顶的高度'
3.2高限表的套用
《震规》在表6.注4中规定，“乙类建筑可按本地区的设防烈度确定适用的最大高度”。《砼 规》表11.1.3注4中指出：“乙、丙类建筑应按本地区的设防烈度确定房屋最大高度”。《高规》第 4.2.2条对于A级高层的高度限制同《砼规》表11.1.3注4 一致。
《震规》第3.1.2条对甲类建筑的抗震设防标准的规定是，“地震作用应髙于本地区抗震设防烈 度的要求”，“抗震措施，当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提髙一度的要求”。《砼规》表11.1.3注4中明确指出“甲类建筑应按本地区的设防烈度提高一度确定房屋最大高 度”。《髙规》表4.2.2-1注5《砼规》表11.1.3注4内容基本一致。
综合后认定：
乙、丙类建筑结构选型时，应按本地区的设防烈度，根据《规范》规定的房屋最大适用高度选择结构体系。
甲类建筑结构选型时一定要注意到：6、7、8度宜按本地区的设防烈度提高一度确定房屋最大高度，9度设防烈度时应进行专门研究。
4高层连体结构计算
4.1砼连体结构抗震等级的确定
《高规》第10.5.5条专门规定了连体结构抗震等级的确定办法，即“抗震设计时，连接体和连接体相邻的结构构件的抗震等级应提高一级釆用，一级提高至特一级，若原抗震等级为特一级则不再提高。”
4.2连体结构的力学分析 连体结构属于体形和结构布置复杂的建筑，因此高层连体结构的力学分析应按《 震规 》和《 高 规 》新增的有关条文规定，采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算。
本文建议，对于高层砼连体结构还应采用通用力学分析软件，通过整体计算把握结构重要部位的应力场和位移场为局部的构造配筋提供依据。
4.3连体部分竖向地震作用
以往研究表明：水平横向结构物的竖向地震作用大小主要与三个因素有关，它们是：地震烈度、 结构跨度和结构质量。因此《震规》规定了：“ 8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建 筑，应计算竖向地震作用。”《高规》新增的第10.5.2条作为强制性条文规定：“8度抗震设计时，连体结构的连接体应考虑竖向地震的影响。”
实际工程中连体结构形式和结构尺度各有不同。《高规》的上述规定未对高层连体结构中以下因素加以区分：①连接体的跨度大小;②连接体在结构中的竖向位置高低;③连接体的质量大小。
5结语
高层建筑结构选型和结构计算是一个比较基础和综合的问题。本文经综合分析、对比研究后的 结论和建议如下：
板柱截面尺寸应在（3或4） <h/b< （4或5）范围内。
板柱结构目前全国尚无统一的行业标准，在抗震地区使用时要谨慎对待。
在6～8度区使用板柱一剪力墙体系时，房屋最大髙度必须符合《震规》和《高规》的要求。
7度区可以使用高度不超过15米的板柱框架结构，8度区可使用板柱_ 桁架结构。
在确定刚性连接的砼连体结构抗震等级时，应将连接体和主体中的连接层及其相邻层的抗震等级提高1度考虑。
7度区的“高抬桥”形式的连体结构是否需要考虑竖向地震作用，还需要进一步的研究。
参考文献：
[1]中华人民共和国建设部主编.中华人民共和国国家标准GB 50010-2002混凝土结构设计规范.
[2].中华人民共和围建设部主编.中华人民共和国国家标准GB50011-2001建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[3]中华人民共和国建设部主编.中华人民共和国行业标准JGJ3-2002高层建筑砼结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.
【关键词】：高层建筑;砼结构;抗震设计;结构体系;结构计算
1 前言：现行国家设计规范为高层建筑结构选型和结构计算提供了依据。与高层建筑钢筋砼抗震结构设计有关的国家规范有：《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、和《髙层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）。本文分别简称为：《震规》、《砼规》 和《高规》：合称为“三规范”或《规范》。
结构工程师在结构选型及确定结构计算方法时，既要遵守设计规范中的各种规定，又要根据具体情况进行综合判断及灵活运用。本文针对钢筋砼结构抗震设计特点，依据新颁布的“三规范”，着重讨论建筑经济指标较好的砼异型柱结构在高层建筑抗震结构体系中的地位，同时讨论了连体结构的结构抗震计算相关问题，并提出了建议。
2砼板柱结构体系抗震性能
砼板柱属于砼异型截面柱，异型截面柱的截面可以是“—”、“T”、“I”或“L”形等。 结构选型的重要依据是房屋适用的最大高度。新修订的《震规》第6.1.1条在规定现浇钢筋砼房屋适用的最大髙度限制时，在传统的结构体系的基础上新增了①部分框支剪力墙、②框架-核心筒、③筒中筒、④板柱-抗震墙：新修订的《高规》第4.2.2条关于钢筋砼房屋适用的最大高度的规定只在A级高度中引入了板柱-抗震墙结构体系;而新的《砼规》除在附录中提到“板柱节点” ，正文中并未引入任何板柱结构体系。本文以下通过三本规范的对比分析和参照国内学者的观点， 试图界定板柱结构在高层建筑砼抗震结构体系中的地位。
2.1柱、板柱和短肢剪力墙
根据原抗震规范第6.3.1条规定：“梁截面宽度不宜小于200，且不宜小于柱宽的1 / 2”（新《震 规》由于引入了扁梁取消了此限制），可知按原抗震规范柱的最小截面尺寸不会小于400×400。新《震规》第6.3.6条则直接规定“柱的截面宽度和高度不宜小于300”，柱的“截面长边与短边的边长比不宜大于3”。
多层中对于结构平面布置时的长宽比（L/B）无明确限制，为避免房屋横向刚度与房屋纵向刚度过于悬殊，常釆用矩形柱。实际工程中，柱的截面长边与短边的边长比一般都不会大于3”。高层建筑对于结构平面布置时的长宽比（L/B）限制较严，提倡“塔形”平面。所以柱多为方形、圆形或接近方形。
《震规》第6.4.9条规定：“抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时，应按柱的要求进行设计《砼规》第10.5.1条规定，“当构件的截面的长边尺寸大于其短边尺寸4倍时宜按墙的要求进行设计”。《高规》第7.1.2条用注的方式规定：“短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙”。
2.2 板柱结构抗震性能
在水平往复力作用下剪力墙中的多肢墙在绝大多数楼层间无反弯点出现，变形基本上仍属整体弯曲型。恢复力曲线虽呈“捏缩型”，耗能尚好，但因其刚度大，抗侧移能力强，适用于高层抗震结构。
框架结构在水平往复力作用下的变形整体呈剪切型。恢复力曲线呈“梭型”，耗能虽好，但因其刚度小，抗侧移能力弱，适用于多层或小高层抗震结构。板柱在水平力作用下的变形不同于剪力墙也不同于框架，板柱的侧移刚度比联肢墙低得多，板柱的延性不如框架。《震规》条文6.1.1指出，板柱结构“有利于节约建筑空间及平面布置的灵活性，但板柱节点较弱，不利于抗震”。
2.3板柱结构抗震体系的应用
《砼规》未收录“板柱”结构。因此，将板柱应用于多高层抗震结构体系时必须慎重对待。《震规》也仅将其应用范围限于“板柱一抗震墙体系”，同时对节点构造有较严格的要求。《高规》将“板柱一抗震墙体系”限于A级髙层。两本规范都未将其应用于9度区。总之，异型截面柱抗震结构目前国家还没有统一的行业标准。据了解天津、上海、广州有地方标准。四川近年来正在积极研究及工程实践之中。这些城市都为7度区。
3房屋最大适用高度
3.1房屋最大髙度
三本规范统一定义为：“室外地面到主要屋面板板顶的高度'
3.2高限表的套用
《震规》在表6.注4中规定，“乙类建筑可按本地区的设防烈度确定适用的最大高度”。《砼 规》表11.1.3注4中指出：“乙、丙类建筑应按本地区的设防烈度确定房屋最大高度”。《高规》第 4.2.2条对于A级高层的高度限制同《砼规》表11.1.3注4 一致。
《震规》第3.1.2条对甲类建筑的抗震设防标准的规定是，“地震作用应髙于本地区抗震设防烈 度的要求”，“抗震措施，当抗震设防烈度为6～8度时，应符合本地区抗震设防烈度提髙一度的要求”。《砼规》表11.1.3注4中明确指出“甲类建筑应按本地区的设防烈度提高一度确定房屋最大高 度”。《髙规》表4.2.2-1注5《砼规》表11.1.3注4内容基本一致。
综合后认定：
乙、丙类建筑结构选型时，应按本地区的设防烈度，根据《规范》规定的房屋最大适用高度选择结构体系。
甲类建筑结构选型时一定要注意到：6、7、8度宜按本地区的设防烈度提高一度确定房屋最大高度，9度设防烈度时应进行专门研究。
4高层连体结构计算
4.1砼连体结构抗震等级的确定
《高规》第10.5.5条专门规定了连体结构抗震等级的确定办法，即“抗震设计时，连接体和连接体相邻的结构构件的抗震等级应提高一级釆用，一级提高至特一级，若原抗震等级为特一级则不再提高。”
4.2连体结构的力学分析 连体结构属于体形和结构布置复杂的建筑，因此高层连体结构的力学分析应按《 震规 》和《 高 规 》新增的有关条文规定，采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算。
本文建议，对于高层砼连体结构还应采用通用力学分析软件，通过整体计算把握结构重要部位的应力场和位移场为局部的构造配筋提供依据。
4.3连体部分竖向地震作用
以往研究表明：水平横向结构物的竖向地震作用大小主要与三个因素有关，它们是：地震烈度、 结构跨度和结构质量。因此《震规》规定了：“ 8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建 筑，应计算竖向地震作用。”《高规》新增的第10.5.2条作为强制性条文规定：“8度抗震设计时，连体结构的连接体应考虑竖向地震的影响。”
实际工程中连体结构形式和结构尺度各有不同。《高规》的上述规定未对高层连体结构中以下因素加以区分：①连接体的跨度大小;②连接体在结构中的竖向位置高低;③连接体的质量大小。
5结语
高层建筑结构选型和结构计算是一个比较基础和综合的问题。本文经综合分析、对比研究后的 结论和建议如下：
板柱截面尺寸应在（3或4） <h/b< （4或5）范围内。
板柱结构目前全国尚无统一的行业标准，在抗震地区使用时要谨慎对待。
在6～8度区使用板柱一剪力墙体系时，房屋最大髙度必须符合《震规》和《高规》的要求。
7度区可以使用高度不超过15米的板柱框架结构，8度区可使用板柱_ 桁架结构。
在确定刚性连接的砼连体结构抗震等级时，应将连接体和主体中的连接层及其相邻层的抗震等级提高1度考虑。
7度区的“高抬桥”形式的连体结构是否需要考虑竖向地震作用，还需要进一步的研究。
参考文献：
[1]中华人民共和国建设部主编.中华人民共和国国家标准GB 50010-2002混凝土结构设计规范.
[2].中华人民共和围建设部主编.中华人民共和国国家标准GB50011-2001建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[3]中华人民共和国建设部主编.中华人民共和国行业标准JGJ3-2002高层建筑砼结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2001.