關(guān)于大底盤塔樓偏置超限判斷存在的一些問(wèn)題

申 振 超

(廣西華景城建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣西 南寧 530022)

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關(guān)于大底盤塔樓偏置超限判斷存在的一些問(wèn)題

申 振 超

(廣西華景城建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣西 南寧 530022)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)大底盤塔樓偏置的特點(diǎn)和本質(zhì)進(jìn)行了介紹，并對(duì)判斷塔樓偏置是否超限的幾種不同理解和計(jì)算方法以及存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析和比較，提出了一些解決問(wèn)題的建議，對(duì)塔樓偏置超限判斷具有一定的參考價(jià)值。

塔樓偏置，超限審查，大底盤

JGJ 3—2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》)、《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》(建質(zhì)[2010]109號(hào))(以下簡(jiǎn)稱舊版《技術(shù)要點(diǎn)》)、《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》(建質(zhì)[2015]67號(hào))(以下簡(jiǎn)稱新版《技術(shù)要點(diǎn)》)均對(duì)單塔或多塔與大底盤偏置的情況做出了限制規(guī)定，其中《高規(guī)》第10.6.3條第1款規(guī)定“各塔樓的層數(shù)、平面和剛度宜接近；塔樓對(duì)底盤宜對(duì)稱布置；上部塔樓結(jié)構(gòu)的綜合質(zhì)心與底盤結(jié)構(gòu)質(zhì)心的距離不宜大于底盤相應(yīng)邊長(zhǎng)的20%”，新版《技術(shù)要點(diǎn)》附件1中的表2規(guī)定“偏心率大于0.15或相鄰層質(zhì)心相差大于相應(yīng)邊長(zhǎng)15%”的為偏心布置，表3規(guī)定“單塔或多塔與大底盤的質(zhì)心偏心距大于底盤相應(yīng)邊長(zhǎng)20%”的為塔樓偏置，這與舊版《技術(shù)要點(diǎn)》的要求相同，但在判定是否超限上，新版《技術(shù)要點(diǎn)》有所放寬，在舊版《技術(shù)要點(diǎn)》中，僅表3此1項(xiàng)參數(shù)滿足與否就直接涉及到工程是否超限，而新版《技術(shù)要點(diǎn)》需要同時(shí)具有表3中的某2項(xiàng)不規(guī)則或表3中的1項(xiàng)再加表2中的某項(xiàng)不規(guī)則，無(wú)論判定標(biāo)準(zhǔn)如何變化，對(duì)表2、表3中關(guān)于偏心布置和塔樓偏置的判斷都是很重要的，但在具體的操作執(zhí)行過(guò)程中，還是存在一些疑問(wèn)和不同理解，現(xiàn)分析如下，以供參考。

1 關(guān)于質(zhì)心和判別是否屬于塔樓偏置的幾種不同理解

下面以大底盤單塔為例，對(duì)判斷新版《技術(shù)要點(diǎn)》附件1中的表3塔樓偏置時(shí)的幾種不同理解敘述如下：

1)第1種理解，認(rèn)為《高規(guī)》和新版《技術(shù)要點(diǎn)》中所說(shuō)的質(zhì)心是本層樓面重力荷載代表值的中心(可稱之為樓面質(zhì)心)，本層樓面重力荷載代表值包括本層的梁、板、柱、墻自重，本層板面恒活荷載，本層梁上恒活荷載等，但不包括上部豎向構(gòu)件傳遞下來(lái)的軸力。理由是新版《技術(shù)要點(diǎn)》附件1中的表2表述為“相鄰層質(zhì)心”，那么作為判斷某項(xiàng)不規(guī)則嚴(yán)重程度的表3，應(yīng)該是表2的延續(xù)，采用的應(yīng)該是同一判斷標(biāo)準(zhǔn)，與判斷扭轉(zhuǎn)不規(guī)則程度的位移比1.2和1.4類似，而且計(jì)算程序SATWE在圖形或文本文件輸出中“各層配筋構(gòu)件編號(hào)簡(jiǎn)圖”“總信息(WMASS.OUT)”給出的各層質(zhì)心坐標(biāo)，也是按上面的方法計(jì)算得到的，只是在統(tǒng)計(jì)每層活荷載的質(zhì)量時(shí)，考慮了重力荷載代表值的組合值系數(shù)0.5。按此理解，在判別表3的塔樓偏置時(shí)，直接使用程序給出的裙樓屋面及其上一層的質(zhì)心坐標(biāo)(Xmi，Ymi)(Xm(i+1)，Ym(i+1))，將這兩層的質(zhì)心坐標(biāo)分別相減可得到相應(yīng)方向的質(zhì)心水平距離，再分別除以相應(yīng)方向的大底盤邊長(zhǎng)，即可判斷是否超過(guò)20%。

3)第3種理解，與第2種理解相近，只是在確定大底盤的質(zhì)心時(shí)，用的不是裙樓屋面層的樓層質(zhì)心，而是裙樓地面以上首層的樓層質(zhì)心，即剖切位置在1層樓面以上處。

上面3種理解得到的計(jì)算結(jié)果各不相同，例如，1棟18層的框剪結(jié)構(gòu)，底部5層為大底盤，6層樓面為裙樓屋面所在標(biāo)高，塔樓在Y方向偏置在大底盤的北側(cè)，大底盤在南側(cè)超出上部塔樓2跨，塔樓在Y向?yàn)?跨，大底盤、主塔樓結(jié)構(gòu)平面如圖1，圖2所示。

分別按以上3種理解對(duì)單塔的偏心情況進(jìn)行計(jì)算，得到的Y方向的“偏心比例”(兩質(zhì)心間的水平距離除以大底盤相應(yīng)方向邊長(zhǎng))分別為26.6%，3.8%，10.1%，由此看出，3種不同理解得到的計(jì)算結(jié)果差別巨大，按第1種理解進(jìn)行判斷，結(jié)構(gòu)屬于塔樓偏置，而按第2，3種理解進(jìn)行判斷，則不屬于塔樓偏置，且還有較大的富余。

那么究竟哪一種理解是正確的，或者說(shuō)更接近《高規(guī)》和新版《技術(shù)要點(diǎn)》的本意，這就需要對(duì)大底盤塔樓偏置的本質(zhì)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

2 關(guān)于塔樓偏置的本質(zhì)

大底盤塔樓結(jié)構(gòu)在裙樓屋面處抗側(cè)剛度突變(下大上小)，大底盤對(duì)上部塔樓會(huì)起到一個(gè)“嵌固作用”，上部塔樓傳下來(lái)的水平力會(huì)有較大一部分傳遞到裙樓的豎向構(gòu)件處再傳遞到基礎(chǔ)，而不是完全通過(guò)主塔樓部分的豎向構(gòu)件傳遞到基礎(chǔ)，上部塔樓水平地震作用在裙房屋面交接處發(fā)生了傳力路徑的改變，裙房屋面板實(shí)際承擔(dān)了轉(zhuǎn)換層樓板的作用；而塔樓偏置，會(huì)導(dǎo)致上部塔樓傳到裙樓豎向構(gòu)件的水平力對(duì)裙樓產(chǎn)生一個(gè)扭矩，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，由于上部塔樓層數(shù)多，質(zhì)量大，塔樓偏置的程度對(duì)裙樓的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)將起主導(dǎo)作用。由此可以看出，若不控制大底盤塔樓結(jié)構(gòu)的偏置程度，則會(huì)在裙樓屋面處同時(shí)存在由抗側(cè)剛度突變引起的豎向不規(guī)則和由扭轉(zhuǎn)效應(yīng)偏大引起的平面不規(guī)則這兩種不利因素，塔樓偏置產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)還會(huì)引起裙樓屋面板平面內(nèi)的應(yīng)力分布不均勻，這些對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震來(lái)說(shuō)都是非常不利的，故應(yīng)嚴(yán)格控制。

3 塔樓偏置判斷時(shí)存在的問(wèn)題和建議

現(xiàn)在回過(guò)頭再來(lái)看看前面3種不同的理解和計(jì)算方法，第1種理解，在計(jì)算質(zhì)心時(shí)，僅考慮了本層的樓面質(zhì)量的質(zhì)心，而未考慮上部豎向構(gòu)件傳下來(lái)的軸力，顯然是不正確的，上部塔樓層數(shù)多，總質(zhì)量大，對(duì)塔樓和大底盤的合質(zhì)心位置影響巨大；而第2種理解，在計(jì)算大底盤質(zhì)心時(shí)只算到裙樓屋面層的樓層質(zhì)心，考慮的不夠全面，當(dāng)裙樓層數(shù)較多時(shí)，會(huì)引起較大的誤差；而第3種理解，雖然用的是裙樓屋面以上塔樓的合質(zhì)心、大底盤和塔樓的合質(zhì)心，但仍然是質(zhì)心與質(zhì)心之間的水平距離，在概念上不夠清晰，不能反映塔樓偏置的本質(zhì)，如此看來(lái)，上述的3種理解和計(jì)算方法均存在問(wèn)題。

筆者認(rèn)為用裙房屋面以上層的合質(zhì)心與裙樓屋面層的剛心在相應(yīng)方向的水平距離代替質(zhì)心偏心距來(lái)判斷，更能反映塔樓偏置的概念本質(zhì)，更為合理，此時(shí)可近似取SATWE圖形文件輸出“各層配筋構(gòu)件編號(hào)簡(jiǎn)圖”中的裙樓屋面層的剛心，按此理解來(lái)計(jì)算前例的“偏心比例”(此時(shí)改為質(zhì)心與剛心的水平距離除以大底盤相應(yīng)方向邊長(zhǎng))，得到的Y方向的偏心比例為13.3%，第3種理解在計(jì)算結(jié)果上與之接近，亦可作為判斷塔樓偏置程度的參考。

[1]JGJ 3—2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.

[2]建質(zhì)[2010]109號(hào)，超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn).

[3]建質(zhì)[2015]67號(hào)，超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn).

[4]馮中偉，楊現(xiàn)東，王立維.成都百貨大樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).建筑結(jié)構(gòu)，2010，40(9)：87-90.

[5]JGJ 99—98，高層民用鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.

[6]徐培福.復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

[7]朱炳寅.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程應(yīng)用與分析.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[8]滬建管[2014]954號(hào)，上海市超限高層建筑抗震設(shè)防管理實(shí)施細(xì)則.

Some problems about large chassis tower bias overrun review

Shen Zhenchao

(GuangxiHuajingCityArchitecturalDesignLimitedCompany,Nanning530022,China)

According to relevant norms requirements, this paper introduced the characteristics and essence of chassis towers bias, and made analysis and comparison on several different understandings and calculation method and existing problems judgment of the towers bias whether overrun or not, put forward some suggestions to solve the problem, had certain reference value to tower bias overrun judgment.

tower bias, overrun review, large chassis

1009-6825(2015)21-0021-02

2015-05-19

申振超(1980- )，男，工程師，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師

TU317

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