限值规定的变化
各版《高规》的限值
版本 | 1979 | 1991 | 2002-2010 |
风荷载 | 1/800 | 1/900~1/1100 | 1/1000 |
地震荷载 | 1/500 | 1/800~1/1000 | 1/1000 |
注:1991版按照两种不同的装修标准进行限值。
各版《抗规》的限值
版本 | 1989 | 2001-2016 |
地震荷载 | 1/800(框剪) | 1/1000(剪力墙) |
98年时,一篇研究论文建议将89版《抗规》中框剪的限值从1/800提高到1/1200。主要观点基于层间位移角与剪力墙混凝土开裂进行的强关联。
1. 试验的结果:引用日本学者广泽雅的试验数据(175片),显示剪力墙开裂位移角主要分布在1/3300~1/1100。
2. 有限元分析的结果:使用SAP84进行的弹性有限元分析结果表明,剪力墙的开裂位移角为1/4000~1/2500。
3. 实际工程统计的结果:对分布于不同地区的124幢高层建筑结构(8、90年代)的层间位移角进行了统计分析,85%的房屋的层间位移角小于1/1200。
综上,后面的《抗规》和《高规》就都是1/1000了。(如果只是考虑内隔墙不要破坏,1/500基本就够了。)
质疑的观点
首先,与日本、美国等国家相比,认为中国的规范对钢筋混凝土结构在多遇地震作用下的层间位移角限制严格很多。(钢结构是完全接轨的:从1/300放宽到1/250,不区分结构体系。)
对层间位移角的严格限制导致建筑尤其是低层及多、高层建筑的刚度需求偏大,这不仅会造成投资的“浪费”,反而可能对结构抗震不利(结构越刚、地震反应越大)。
质疑声中最关键的两点是:
1. 即使混凝土受拉开裂,结构仍可能处于弹性工作阶段,因为此时的钢筋应力还很小,不会影响结构的安全性和耐久性。
2. 层间位移由于包含了整体弯曲所产生的部分,通常较大值出现在中、上部楼层。底部的剪力墙有可能层间位移角虽然相对小,反而最先开裂。
这样的逻辑分析,动摇了层间位移角与剪力墙混凝土开裂的关联性。
地标先行
关于层间位移角的争论由来已久,尤其是在被房地产开发商要求不断优化设计的市场环境下,这个指标成了成本关注的重点。结构的刚度强弱和构件的数量、尺寸大小密切相关,增加刚度,就是要增加构件的数量或尺寸,增加成本。
出于以上质疑的内容,不同的地方标准做出了不同的先行探索。
1. 直接与国际接轨,采用“中震”进行设计,层间位移角限值放宽,给设计单位更多的自主权,可以根据具体项目实际情况来提高标准。
2. 局部修正,对嵌固端的上一层提出更高的要求,1/2500。这样就可以防止底层的剪力墙过早开裂。
小结
地标先行放宽层间位移角的要求,会在其他地方推广吗?个人看法:中长期,还不现实。住宅剪力墙结构,在智能软件加持的设计技术层面,虽然已经被用得炉火纯青,但是各地的设计、施工、管理水平参差不齐,是长期改变不了的事实。
未来还要造更好的房子,降低标准限值,变得更加不合时宜。
参考资料:《关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论》;《建筑结构抗震变形验算中层间弹性位移角限值的研讨》;广东《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ/T 15-92-2021;上海《建筑抗震设计标准》DG/TJ 08-9-2023。
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