上海《建筑抗震設計規程》若干條款探討及淺析

毛 杰

(上海城鄉建筑設計院有限公司, 上海 201103)

上海《建筑抗震設計規程》若干條款探討及淺析

毛 杰*

(上海城鄉建筑設計院有限公司, 上海 201103)

上海市工程建設規范《建筑抗震設計規程》(DGJ 08—9—2013)已施行4個多月，筆者在實際工程設計中遇到幾處同一內容在不同的現行規范中要求不一致的問題，對其作了探討及淺析，希望與同行們交流，以便更準確地執行新規程。

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1 引 言

上海市工程建設規范DGJ 08—9—2013《建筑抗震設計規程》(以下簡稱上海《抗規》)已施行4個多月，筆者在實際工程設計中遇到幾處同一內容在不同的現行規范中要求不一致的問題，本文對其作了探討及淺析，希望與同行們交流，以便更準確地執行上海《抗規》。

2 上海《抗規》與全國其他規范不一致的條款

2.1 上海金山區及崇明縣的抗震設防烈度

上海《抗規》3.1.2條明確規定上海市各區縣的抗震設防烈度均可按7度采用[1]，應包括金山區及崇明縣，這是根據最新頒布的《中國地震動參數區劃圖》編制的。而《建筑抗震設計規范》(GB 50011—2010)(以下簡稱全國《抗規》)附錄A金山區及崇明縣為6度；該條應執行上海《抗規》。初做上海金山區及崇明縣項目的結構設計人員容易搞錯。

2.2 鋼筋的級別及質量要求

縱向鋼筋的級別，上海《抗規》3.9.3條為：應選用符合抗震性能指標的不低于HRB400級的熱軋鋼筋[1]，而全國《抗規》3.9.3條為宜選用。

箍筋的級別，上海《抗規》3.9.3條為：宜選用符合抗震性能指標的不低于HRB400級的熱軋鋼筋，也可選用HPB300級熱軋鋼筋[1]，把HRB400鋼筋作為首選；全國《抗規》3.9.3條把 HRB335 鋼筋作為首選；《混凝土結構設計規范》(GB 50010—2010)(以下簡稱《混凝土規》)第 4.2.1-3 款：箍筋宜采用 HRB400，HRBF400，HPB300，HRB500，HRBF500 鋼筋，也可采用 HRB335，HRBF335 鋼筋[4]。該條把 HRB400 級鋼筋作為首選，把 HRB335 級鋼筋放在可選擇位置上；《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ 3—2010)(以下簡稱《高規》)3.2.1 條籠統敘述為宜采用高強鋼筋，何種級別未作規定。

到底優先選用何種鋼筋，筆者認為執行上海《抗規》是合理的，縱向鋼筋和箍筋均采用HRB400 鋼筋。目前為了落實國家節能減排政策，應優先采用高強度鋼筋。上海地區以外也可按此原則執行。

鋼筋的質量要求，上海《抗規》3.9節結構材料中未提及，全國《抗規》也未提及，而《混凝土規》第 4.2.2 條明確要求鋼筋的強度標準值應具有不小于 95%的保證率，而且該條為強制性條文,因為這是對鋼筋質量的基本要求，上海《抗規》及全國《抗規》未提及是因為強度標準值保證率的要求不是抗震對鋼筋性能的要求，而是對鋼筋質量的基本要求，因此設計者應按《混凝土規》要求把此條寫到結構總說明中。

2.3 鋼筋代換要求

上海《抗規》第 3.9.4 條規定：在施工中，當需要以強度等級較高的鋼筋替代原設計中的縱向受力鋼筋時，應按照鋼筋受拉承載力設計值相等的原則換算，并應滿足最小配筋率要求[1]。全國《抗規》第 3.9.4 條同樣規定，《高規》第 3.2 節材料中未提及鋼筋代換要求。《混凝土規》第 4.2.8 條對鋼筋代換提出的要求更詳細，除應符合設計要求的構件承載力、最大力下的總伸長率、裂縫寬度驗算以及抗震規定以外、還要滿足最小配筋率、鋼筋間距、保護層厚度、錨固長度、接頭面積百分率及搭接長度等構造要求。筆者認為鋼筋代換應同時執行《抗規》及《混凝土規》，設計者應按《抗規》及《混凝土規》要求把此條寫到結構總說明中。

2.4 上海地區的設計特征周期及水平地震影響系數最大值的取值

上海地區的設計特征周期取值，上海《抗規》3.2.2條明確規定，上海地區多遇地震和設防烈度地震時，Ⅲ類場地時取為0.65s，Ⅳ類場地時取為0.9s，罕遇地震時Ⅲ、Ⅳ類場地時取為1.1s。而全國《抗規》5.1.4條Ⅲ類場地時取為0.45s，Ⅳ類場地時取為0.65s，罕遇地震時Ⅲ、Ⅳ類場地時取為0.50s和0.70s。上海地區之所以不同，是根據上海地區的場地條件確定的。

水平地震影響系數最大值的取值，上海《抗規》5.1.4條規定，罕遇地震時7度、8度分別為0.45、0.81，是全國《抗規》相應值的90%，因為設計特征周期1.1s是根據上海地區軟弱場地在大震下的較強非線性響應特征而定的，特征周期比小震時加大了較多，而加速度反應譜平臺高度卻降低了。

上海地區的設計特征周期及水平地震影響系數最大值的取值必須按上海《抗規》執行，初做上海地區項目的結構設計人員必須注意。

2.5 彈性層間位移角的限值

彈性層間位移角的限值，上海《抗規》5.5.1條對以下結構的嵌固端上一層：鋼筋混凝土框架-抗震墻、框架-核心筒、板-柱-抗震墻的限值為1/2000；對以下結構的嵌固端上一層：鋼筋混凝土抗震墻、筒中筒、鋼筋混凝土框支層限值為1/2500；而全國《抗規》對此無明確要求；初做上海地區項目的結構設計人員很容易遺忘。

2.6 裙房與主樓相連的抗震等級

上海《抗規》6.1.4-2款是這樣規定的：裙房與主樓相連，除應按裙房本身確定抗震等級外，相關范圍不應低于主樓的抗震等級[1]；該條文解釋相關范圍一般可從主樓周邊外延3跨且不小于20 m，地下一層的相關范圍一般指主樓周邊外延1跨至2跨的地下室范圍。全國《抗規》第6.1.3-2 款同上海《抗規》，但其條文解釋沒有提到地下一層相關范圍如何取值，筆者認為可以按上海《抗規》條文解釋執行。裙房與主樓分離時，兩本《抗規》都規定應按裙房本身確定抗震等級，但是裙房與主樓之間設防震縫，在大震作用下可能發生碰撞，筆者認為該部位也需要采取加強措施。

2.7 抗震墻底部加強區無端柱或翼墻時厚度的確定

抗震墻結構底部加強部位無端柱或翼墻時的墻厚，上海《抗規》6.4.1規定，一、二級時不應小于220 mm，且不宜小于層高及無支長度的1/12；全國《抗規》6.4.1條無不應小于220 mm的規定；《高規》7.2.1-2規定一、二級時不應小于220 mm，但無且不宜小于層高及無支長度的1/12；該條上海《抗規》最為嚴格；筆者認為上海地區的工程無論多層還是高層均執行上海《抗規》；其他地區一般是高層建筑按《高規》及《抗規》從嚴執行，多層建筑按全國《抗規》執行。

2.8 抗震墻豎向和橫向分布鋼筋的直徑

上海《抗規》 6.4.4-3 款規定抗震墻豎向和橫向分布鋼筋的直徑，均不宜大于墻厚的 1/10 且不應小于 8 mm；豎向鋼筋直徑不宜小于10 mm[1]。全國《抗規》與上海《抗規》完全相同。《高規》7.2.18 條規定剪力墻的豎向和水平鋼筋的直徑不應小于 8 mm，豎向鋼筋無不宜小于 10 mm的規定。《混凝土規》11.7.15 條規定與兩本《抗規》一樣。而《建筑地基基礎設計規范》(GB 50007—2011)(以下簡稱《基規》)中8.4.5條規定，高層建筑筏形基礎的地下室墻體內水平鋼筋的直徑不應小于12 mm，豎向鋼筋的直徑不應小于10 mm[5]五本規范三種規定，設計中如何執行？特別是高層住宅抗震墻量較大，含鋼量影響也較大，要么影響開發商的利益，要么審圖公司提意見。筆者的做法是：高層建筑的地下室執行《基規》，多層建筑的地下室執行《抗規》；地面以上的抗震墻無論高層還是多層，上海地區執行《抗規》；其他地區與當地審圖機構溝通后確定，這樣在不違反規范保證結構安全的前提下盡量讓開發商滿意。

2.9 抗震墻構造邊緣構件陰影區的范圍

上海及全國《抗規》圖 6.4.5-1 轉角墻陰影區出墻邊大于或小于200 mm，且每邊大于或等于400 mm；中翼墻出墻邊無要求，但總長大于或等于400 mm且大于或等于墻厚；《混凝土規》圖 11.7.19 轉角墻同《抗規》；中翼墻出墻邊大于或等于200 mm，總長大于或等于400 mm，并且2倍中翼墻墻厚大于或等于墻厚；而《高規》圖 7.2.16 的轉角墻陰影部分出墻邊為 300 mm，無總長規定；中翼墻出墻 300 mm，無總長規定。四本規范標注有所不同。筆者的做法是：以上不同之處高層建筑可按《高規》及《抗規》從嚴執行;多層建筑可按《抗規》執行。

2.10 抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的4倍如何處理

抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的4倍時，上海《抗規》6.4.6條規定應按柱的有關要求進行設計；矩形墻肢的厚度不大于300 mm時尚宜全高加密箍筋[1]。全國《抗規》6.4.6條規定抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的3倍，其處理方法與上海《抗規》相同，但分界點不同。而《高規》7.1.7條與上海《抗規》同樣的條件卻描述為宜按框架柱截面設計。剪力墻與柱都是壓彎構件，其壓彎破壞狀態及計算原理基本相同，但截面配筋構造有所不同，因此墻截面和柱截面配筋計算方法也各不相同。根據工程經驗無論高層還是多層按上海《抗規》執行較為合理,值得注意的是這類柱對結構受力及抗震都是不利的,在工程中應盡量避免,實際上在工程中也極少遇到，極少數會在屋面機房處遇到，筆者的做法是：計算時柱參與結構的整體計算算一次，柱不參與結構的整體計算再算一次,梁柱配筋取包絡值。

2.11 跨高比較小的連梁是否加交叉鋼筋

上海及全國《抗規》第 6.4.7 條規定：跨高比較小的高連梁，可設水平縫形成雙連梁、多連梁或采取其他加強受剪承載力的構造[1-2]。

《高規》第 7.2.24 條規定，跨高比不大于1.5的連梁，非抗震設計時，最小配筋率可取為0.2%，抗震設計時，最小配筋率根據跨高比的不同而不同。《高規》第 7.2.25 條對跨高比不大于2.5的連梁頂面及底面單側縱筋最大配筋率也做了規定，根據跨高比的不同而不同；可見《高規》對該類連梁采取限制縱向鋼筋最小配筋率和最大配筋率的做法；此外，《高規》對截面剪應力及斜截面受剪承載力驗算提出了更嚴的要求，詳見《高規》7.2.22 條和 7.2.23 條。

上海《抗規》在第6.7.4條對一、二級核心筒和內筒中跨高比不大于2 的連梁，當梁寬不小于300 mm時，宜采用交叉暗撐，全部剪力由交叉暗撐承擔，交叉暗撐的縱向鋼筋有公式計算及構造要求，暗撐箍筋直徑不應小于8 mm，間距有加密區非加密區之分。全國《抗規》在第 6.7.4 條規定：一、二級核心筒和內筒中跨高比不大于2 的連梁，梁寬≥400 mm時可采用交叉暗柱配筋，200 mm≤梁寬<400 mm可另增設斜向交叉構造鋼筋；但未規定交叉暗柱及斜向交叉構造鋼筋規格大小；《高規》第 9.3.8 條規定，框筒梁和內筒連梁，跨高比不大于2 時宜增配對角斜向鋼筋，跨高比不大于1 時宜采用交叉暗撐，梁寬不宜小于400 mm；全部剪力由交叉暗撐承擔，地震設計狀況時，暗撐縱筋計算公式與上海《抗規》相同，暗撐箍筋直徑不應小于8 mm，間距不應大于150 mm。

《混凝土規》第 11.7.10 條規定：對于一、二級抗震等級的連梁，當跨高比不大于2.5 時，除普通箍筋外宜另配置斜向交叉鋼筋[4]，并有截面限制條件及斜截面受剪承載力的計算，當洞口連梁寬度不小于250 mm時可采用交叉斜筋配筋，當連梁寬度不小于400 mm 時，可采用集中對角斜筋配筋或對角暗撐配筋。《混凝土規》第11.7.11 條有縱向鋼筋、斜筋及箍筋的構造要求，國標圖集 11G101-1 第 76 頁交叉斜筋、對角斜筋、對角暗撐配筋構造實際上是按《混凝土規》的要求做的，工程中可參照執行。上海地區一、二級核心筒和內筒中跨高比不大于2 的連梁可按上海《抗規》及圖集 11G101-1執行。

2.12 框架-抗震墻結構的暗梁設置

上海及全國《抗規》6.5.1-2 款規定，有端柱時，墻體在樓蓋處宜設置暗梁，暗梁的截面高度不宜小于墻厚和 400 mm 的較大值[1]；《高規》 8.2.2-3款規定，與剪力墻重合的框架梁可保留，亦可做成寬度與墻厚相同的暗梁，暗梁截面高度可取墻厚的 2 倍或與該榀框架梁截面等高[2]；2012《混凝土規》版本刪掉了2002版此章節。以上可以看出四本規范對設暗梁的要求和截面大小的規定不完全一樣。《抗規》設置暗梁的原因是：作為框架-抗震墻結構體系第一道防線的主要抗側力構件，需比一般抗震墻要有所加強，但對邊框梁有所放松，如：《抗規》第 6.5.1 條的條文說明指出，對于有端柱的情況，不要求一定設置邊框梁[2]，如果梁的寬度大于墻的厚度，則每一層的抗震墻很可能成為高寬比小的矮墻，強震作用下發生剪切破壞，同時，抗震墻給柱端施加很大的剪力，使柱端剪壞，這對抗地震倒塌是非常不利的，該條文用日本試驗舉例。上海《抗規》條文說明無解釋。《高規》8.2.2 條的條文說明是：帶邊框的剪力墻，邊框與嵌入的剪力墻應共同承擔對其的作用力[3]。因此有的設計單位在工程中要求設邊框梁柱，認為帶邊框剪力墻是該類結構的主要抗側力構件，承受著大部分地震作用，為保證其延性和承載力，保留與剪力墻重合的框架梁，還能約束墻在地震作用下的變形，對抗震有利。筆者認為就目前觀點不一的情況下，高層建筑按《高規》執行，多層建筑按《抗規》執行。

3 結 語

以上是筆者在設計過程中學習和應用上海《抗規》、全國規范遇到的問題，很粗略地表達了自己的觀點和做法，由于對上海《抗規》、全國規范的學習和理解還不夠，不當之處望同行指正，以便更準確地執行上海《抗規》及全國規范。

[ 1 ] 上海市城鄉建設和交通委員會.DGJ 08-9-2013 建筑抗震設計規程[S].上海:上海市建筑建材業市場管理總站，2013.

Shanghai Urban and Rural Construction and Traffic Committee. DGJ 08-9-2013 Code for seismic design of buildings [S].Shanghai， Shanghai Station of the Building Materials Industry Market Management, 2013. (in Chinese)

[ 2 ] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB 50011—2010 建筑抗震設計規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社,2010.

Ministrng of Honsing and Urban-Rural Developmere of the People’s Republic of China. GB 50011—2010 Code for seismic design of buildings [S]. Beijing: China Architecture and Building Press, 2010. (in Chinese)

[ 3 ] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB 50010—2010 混凝土結構設計規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社,2010.

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China. GB 50010—2010 Code for design of concrete structures [S]. Beijing: China Architecture and Building Press, 2010. (in Chinese)

[ 4 ] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. JGJ 3—2010高層建筑混凝土結構技術規程[S]. 北京：中國建筑工業出版社,2010.

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China. JGJ 3—2010 Technical specification for concrete structures of tall buildings[S]. Beijing: China Architecture and Building Press, 2010. (in Chinese)

[ 5 ] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社,2010.

Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China. GB 50007—2011 Code for design of building foundation [S]. Beijing: China Architecture and Building Press, 2010. (in Chinese)

Discussion and Analysis on a Few Specifications in “Codes for Seismic Design of Buildings” in Shanghai Area

MAO Jie*

(Shanghai Chengxiang Architectural Design Institute Co., Ltd., Shanghai 201103, China)

“Codes for Seismic Design of Buildings” (DGJ 08—9—2013) was issued for construction projects in Shanghai areas. This paper discussed a few specifications in this code by comparing with the national codes. It is expected to exchange viewpoints from a professional engineering perspective in order to help with a proper use of this newly published local seismic design code.

Shanghai area, seismic design, design code, specification

2014-02-23

*聯系作者，Email: maojiezz@sina.com