钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定.pdf
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1、钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定时间:2003-12-29 10:43:27|钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定 JGJ3-79 主编单位:中国建筑科学研究院 批准单位:中华人民共和国国家建筑工程总局 试行日期:1980 年 10 月 1 日 通 知(79)建工科字第 155 号 根据国家建委一九七七年全国工程建设抗震科技重点项目计划和一九七七年全国工程建设抗震科技重点项目计划中关于编制高层建筑结构设计与施工规定的要求,由中国建筑科学研究院会同有关单位编制的钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定(JGJ3-79),经有善 门会审完毕,现批准自一九八年十月一日起试行。本规定适用于八层以上高层
2、民用建筑钢筋混凝土框架结构、框架一剪力墙结构和现浇剪力墙结构。鉴于高层建筑的试验研究和实践经验不足,请各单位在试行中注意总结经验,提出修改和补充意见,随时函告中国建筑科学研究院。国家建筑工程总局 一九七九年七月二十八日 说 明 根据国家建委一九七六年至一九七七年全国工程建设科学技术发展计划和一九七七年全国工程建设抗震科技重点项目计划中关于编制高层建筑结构设计与施工规定的要求,为适应目前高层建筑结构设计与施工的需要,由中国建筑科学研究院会同北京市建筑 设计院、北京市第一建筑工程公司、上海市民用建筑设计院、上海市第八建筑工程公司、上海市建筑科学研究所、广东省建筑设计院、广州市住宅公司、华南工程学院
3、、沈阳市第二建筑工程公司、湖北建筑工业学院等单位组成编写组,在总结我国高层建筑结构 设计、施工的实践经逡和科研成果的基础上,编制了本钢筋混凝土高层建筑结构 设计与施工规定。一九七六年五月,在“高层建筑结构设计与施工技术座谈会”上通过了本规定的编写提纲;六月份编写组起草了本规定的征求意见稿。此后,在北京、上海、天津、广州、沈阳等地邀请有关单位座谈讨论,大家对该征求意见稿提出了许多宝贵意见。一九七七年四五月,编写组根据各地提出的意见和唐山地震的震害分析,并吸取一年来各协作单位新的科研成果和实践经验进行了补充和修改,写出高层建筑结构设计与施工规定(讨论稿)。经再次征求各有关单位意见后,编写组又进行了
4、修订,编写出本规定的送审稿,提交一九七八年二月在天津召开的高层建筑结构设计与施工规定审查会审查,经会议审查和修改后后定稿。本规定虽经多次讨论和修改,但仍需从实践中不断地补充修订与完善。如发现有需要修改和补充之处,请将意见及有关资料随时寄交我院。以便今后修订。中国建筑科学研究院 一九七八年八月 第一章 总 则 第 1 条 为了在钢筋混凝土高层建筑结构的设计与施工中,做到技术先进,经济合理,安全适用,确保质量,特制定本规定。第 2 条 钢筋单混凝土高层建筑结构的设计与施工,应根据建筑工业化和使用等要求统一考虑采用先进合理的设计与施工方案,并根据不同类型结构的特点,积极采用新技术、新工艺、新材料。第
5、 3 条 本规定适用于八层及八层以上的高层民用建筑钢筋混凝土框架结构、框架-剪力墙结构和现浇剪力墙结构,其屋面高度在下列范围内:一、无抗震设防要求或设计烈度为 7 度时不超过 130 米;二、设计烈度为 8 度时不超守 80 米;三、设计烈度为 9 度时不超过 40 米。注:屋面高度包括突出屋面的电梯间、水箱间等局部附属建筑。第 4 条 本规定是遵照我国工业与民用建筑结构荷载规范(TJ9-74),钢筋混凝土结构设计规范(TJ10-74),工业与民用建筑抗震设计规范(TJ11-78),钢筋混凝土工程施工及验收规范(GBJ10-65)(修订本),并结合有关高层建筑的实践经验和科研成果而补充编制的。
6、高层建筑结构的设计与施工,除符合本规定外还应遵守国家有关规范的规定。第 5 条 钢筋混凝土高层建筑结构施工应根据统一考虑的设计施工方案,编制施工组织设计,做好技术交底,严格执行质量检查与验收制度。第二章 设计的一般规定 第一节 对建筑布置的要求 第 6 条 建筑平面和竖向布置,应考虑到结构受力明确,有利于低抗水平荷载和便于施工。第 7 条 高层建筑的开间、进深、层高尺寸和所选用的构件类型应减少规格,以利于建筑工业化。非承重隔墙宜采用轻质构件。第 8 条 对对于有抗震设防要求的建筑物:一、建筑体型应力求简单、规则;二、在结构单元的两端或拐角部位,不宜设置楼梯间和电梯间,否则,应采取加强措施;三、
7、机房、水箱和技术层的布置应注意结构的抗震要求;四、高层建筑宜设置地下室,每一结构单元地下的埋深应一致。第二节 对结构布置的要求 第 9 条 各结构单元内的结构平面布置应尽量均匀对称。抗侧力结构的刚度中心应力求靠近水平荷载合务作用线上,以减少扭转的影响。第 10 条 框架结构仲缩缝可按规范 TJ10-74 第 140 条的规定设置;剪力墙结构的伸缩缝间距一般不宜大于 50 米。如通过调研或计算有充分依据并采取可靠措施,则本条规定可以适当调整。第 11 条 有抗震设防要求的建筑物,应优先考虑通过调整平面形状和尺寸,尽可能采用不设防震缝、沉降缝、伸缩缝的方案。但遇有下列情况之一时,宜设置阴谋诡计震缝
8、:一、建筑平面突出部分较长(如 L 形、T 形、形、U 形平面等);二、房屋有较大的错层;三、各部分结构的刚度或荷载相差悬殊。防震缝应沿房屋全高设置,基础可不设防震缝。当建筑物设有沉降缝和伸缩缝时,沉降缝和伸缩缝的宽度应满足防震缝宽度的要求。防震缝的最小宽度 t 宜符合表 1 的要求。防震缝的最小宽度 t 表 1 注:表中 H 为相邻结构单元较低的屋面高度。第 12 条 高层建筑结构由伸缩缝、防震缝或沉降缝划分成独立的结构单元,在缝的两侧应各自设置抗侧力结构。第 13 条 高层框加-剪力墙结构中剪力墙的设置应符合以下要求:一、横向剪力墙宜均匀对称地布置在建筑物的端部附近、平面形状变化处以及恒载
9、较大的地主。二、横各剪力墙的最大间距,对于现浇钢筋混凝土楼板一般不宜超过建筑物宽度的 4 倍;对于有现浇面层的装配式钢和钢筋混凝土楼板一般不宜超过建筑物宽度的 2.5 倍。但对于有抗震设防要求的建筑物尚应遵照规范 T11-78 条规定。在剪力墙之间楼板有较大的开沿削弱时,剪力墙的间距应予减少。注:(1)纵向剪力墙置在较长结构单元的两端时,可采取在楼板、墙体中留出后浇段等措施,以减少纵向收缩应力的影响。(2)为了使剪力墙下基础受力比较均匀,剪力墙也宜均匀布置,以便将剪力墙的荷载比较均匀地传给地基或桩基。第 14 条 有抗震设防要求的高层建筑,应优先采用剪力墙或框架-剪力墙结构,其力剪力墙沿竖向宜
10、贯通建筑全高。当不得不在顶层设置较大房间,而使剪力墙不能贯通全高布置时,应对顶层结构采取加强措施,或使剪力墙的刚度逐渐过渡,避免刚度有过大的突变。第 15 条 框支剪力墙结构(即底部为框架、上部为剪力墙的结构),可以在无抗震设防要求的建筑物中采用;在有抗震设防要求的建筑物中,除在剪力墙体系中夹有个别框支剪力墙者外,一般不宜采用。第三节 荷 载 第 16 条 作用高层建筑外墙表面的风荷载 W(公斤/米 2)可按下式计算:式中 W0-基本风压(公斤/米 2),按规范 TJ9-74 第 2630 条采用;Kz-风压高度变化系数,按规范 TJ9-74 第 32 条采用;k1-迎风面风荷载体型系数,取
11、k1=+0.8(图 1);k2=背风面风载体型系数,取 k2=-0.5;对于建筑平面长宽比 L/B=11.5,且高宽比 H/B4的塔式高层建筑,背风面荷载体型系数取 k2=-0.6;-风振系数,与建筑物结构高度 H 及宽度 B 有关:图 1 风荷载体型系数图 图 2 迎风面增大风压系数 K3 和侧风面增大风吸系数 K4 第 17 第 外墙的围护构件、局部构件及连接件,应分别按迎风面和侧风面局部增大风荷载验算其强度。迎风面的局部风荷载 W:按下式计算:式中 K3-迎风面增大的风压系数,取 K3=1.5。侧风面角部附近的风荷载 Wc 按下式计算:檐口、雨篷、遮阳板、阳台等外地挑构件及屋面轻构件,应
12、验算向上的风荷载 Ws;式中 K5-局部向上风荷载系数,取 K5=2.0。第 18 条 高建筑可沿其两个主轴方向分别进行抗震验算,一般可只考虑水平地震荷载的影响。第 19 条 对于重量和刚度沿高度分布比较均匀、高度不超过 50 米的框架结构、剪力墙结构及框-剪力墙结构,其水平地震荷载可按下列简化公式进行计算(图 3)。结构底部剪力(总地震荷载)Q0;图 3 计算地震荷载时的结构简图 作用于第 i 层楼面处的水平地震荷载 Pi:附加于顶端的水平地震荷载 Pn:式中 C-结构影响系数,按第 22 条表 2 采用;1-相应于结构基本周期 T1(秒)的地震影响系数 值,按第 22 条表 3 采用,其中
13、基本周期 T1,按第 20 条确定;W-建筑物的总重量,包括恒载、活荷载及雪荷载,并按第 23 条规定折减,一般可分层计算后叠加:Wi-集中在第 i 层楼面处的重量;Hi-第 i 层楼面的高度;-地震荷载沿高度分配的调整系数,一般可取为零,但对于高宽比大于 4 的剪力墙结构,取=0.2T1-0.05,当算得的 值超过 0.15 时应取=0.15。第 20 条 对于重量和刚度沿高度分布比较均匀的框架结构、剪力墙结构及框架-剪力墙结构,其基本周期 T1(秒)可按下式计算:式中 T-计算基本周期用的结构单元顶点的假想侧移(米),即假想把集中在各层楼面处的重量 Wi 视作水平荷载,并按第 25、27
14、和 30 条规定而算得的结构单元顶点侧移;0-基本周期考虑非承重砖墙影响的折减系数,对框架结构取 0=0.50.6,对框架-剪力墙 结构取 0=0.70.8,对剪力墙 结构取 0=1.0(当纵向非承重砖墙较多时,纵向 0 取(0.8 0.9)。基本周期也可以采用根据实测资料考虑地震影响的经验公式。第 21 条 对于高度超过 50 米,或高度虽未过 50 米但重量及刚度分布很不均匀的高层建筑结构,基地震荷载应按规范 TJ11-78 第 16 条所列振型分析方法或其它精确方法进行计算。此时计算所得的周期,也应乘折减系数 0。当采用简化方法进行初算时,可将建筑物质量集中为若干质点进行振型分析,集中质
15、点的数量不宜少于 6 个。对于高度超过 50 米,但重量和刚度沿高度分布比较均匀的高层建筑结构,可采用第 19 条的方法初步估算地震荷载。其中对于高度比大于 4 的框架-剪力墙结构,也需考虑附加于顶端的水平集中荷载 Pn。此时式(7)中的 值按下式确定:当算得的 值超过 0.15 时应取=0.15。第 22 条 结构影响系数 C,应按表 2 取值。地震影响系数,应按表 3 取值。结构影响系数 C 值 表 2 地震影响系数 值 表 3 注:(1)表中 T 为结构自振周期(秒)。(2)当算得的 值大于 max 时取=max 当算得的 值小于 max 时取=min。(3)场地土类别按规范 TJ11-
16、78 第 5 条规定。第 23 条 验算高层建筑结构的抗震强度时,地震荷载应按规范 TJ11-78 第 22 条规定与其它各项荷载组合,其中:恒载取全部,楼面活荷载取 50%,雪荷载取 50%,风荷载可不考虑。安全系数取不考虑地震荷载时数值的 80%,但不得小于 1.1。第 24 条 当采用附墙塔、爬塔等对结构受力有影响的起重机械和其它施工设备时,在结构 设计中应根据具体情况验算施工何载的影响。第三章 内力和位移的计算 第一节 内力与位移计算的原则 第 25 条 进行高层建筑结构内力和位移计算时,可采用楼面在自身平面内为绝对刚性的假定。相应地在设计中应采取措施保证楼面的整体性。高层建筑结构的内
17、力与位移按弹性方法计算,并考虑各抗侧力结构的协同工作。第 26 条 在剪力墙和框架-剪力墙的内力和位移计算中,根据计算方法的不同,可分别采用如下的计算假定:一、无孔洞剪力墙和整体小开口剪力墙,可采用平截面假定按整截面或组合截面计算。二、采用连续化假定的计算方法时,剪力墙墙肢、连梁和框架可视作竖向悬臂结构、等效弹笥连续体和等效竖向剪切梁。三、开口较大的剪力墙采用壁式框架分析方法时,剪力墙视为宽梁、宽柱组成的壁式框架,等效壁式框架的梁柱轴线,按剪力墙连梁和墙肢截面的形心轴线确定。剪力墙连梁和墙肢的相交的一部分可作为弯曲刚度无限大的刚域。四、其它计算方法可采用相应的计算图形。第 27 条 高层建筑结
18、构进行内力与位移计算时,除必须考虑弯曲变形外,对 50 米以上或高宽比大于 4 的结构,还应考虑墙肢和柱的轴向变形对内力与位移的影响。对剪力墙宜考虑剪切变形的影响。第 28 条 高层建筑结构应进行水平荷载和竖向荷载作用下的内力分析并进行内力组合。第 29 条 高层剪力墙孔洞沿竖向成列布置并可或划分为若干墙肢时,可视开孔的大小分别按整体小开口墙、联肢墙或壁式框架计算。一、当剪力墙连梁刚度和墙肢宽度基本均匀时,如满足式(9)的条件,可按整体小开口墙计算:式中-剪力墙的整体系数,-系数,当为 34 肢时可取为 0.8;57 肢时可取为 0.85;8 肢以上可取为 0.9;J-剪力墙对组合截面形心的惯
19、性矩;-孔洞的列数;Jif-第 j 列连梁的折算惯性矩,h-层高;Aij-第 j 列连梁的截面面积;Jij0-第 j 列连梁的惯性矩;Jj-第 j 墙肢的惯性矩;H-剪力墙的总高度;aj-第 j 列洞口两侧墙肢轴线距离;lj0-第 j 列洞口跨度;lj-第 j 列连梁计算跨度,hlj-第 j 列连梁高度;Z-系数,由 及层数按列取用:系数 Z 二、当只满足 10 时,按联肢墙计算。不能由竖向成列布置的孔洞牙分为若干墙肢的剪力墙,宜用平面有限单元法或其它有效方法进行内力和位移计算。当其孔洞面积与剪力墙总面积之比不大于 0.15,且孔洞间净距及孔洞至墙边的净距大于孔洞长边尺寸时,一般可作为整截面竖
20、向悬臂构件考虑,此时,为计算剪力墙等效刚度所用的惯性矩可按下式计算:式中 Jq-剪力墙的惯性矩;Ji-剪力墙竖向各段性惯性矩,有洞口时扣除洞口的影响;hi-各段相应的高度。第 30 条 在进行内力协同计算、自振周期和稳定性计算中,按第 27 条规定需考虑轴向变形和剪切变形的影响时,为简化计算可采用等效刚度方法或其它有效方法。当采用等效刚度时,抗侧力结构的刚度可按顶点位移相等的原则折算为竖向悬臂受弯构件的等效刚度。刚度沿竖向较均匀的结构,其等效刚度 EJd 可分别按照下列方法计算:一、对于单肢剪力墙及符合本章第 29 条规定按整截面考虑的剪力墙和整体小开口墙,可按下式计算等效刚度:式中 EJd-
21、等效刚度;Jq-剪力墙的惯性矩,整截面墙按式(10)计算;整体小开口墙 Jq=J1.2J 为组合截面惯性矩;Eh-混凝土的弹性模量,按规范 TJ10-76 第 6 条取用;Aq-剪力墙的截面面积。整截面墙取剪力墙的折算截面面积,Aq=0A;整体小开口墙取墙肢截面面积之和;A-无洞口剪力墙的截面面积;0-洞口削弱系数,0=1-1.25 Ad A0,其中 Ad 为洞口的面积,A0 为墙面的面积;H-剪力墙的总高度;-剪应力分布不均匀系数,短形截面=1.2;-刚度折减系数,按表 4 取值。刚度折减系数 表 4 注:(1)计算结构自振周期时,所采用的顶点假想位移r,对装配式结构按=0.800.90计算
22、;对现浇结构按=1.0 计算。(2)结构稳定验算中采用的等效刚度 EJd 按=1.0 计算。二、单片联肢墙、壁式框架和框架-剪力墙结构可采用三角形荷载或均布荷载计算共顶点水平位移,为进行整体协同工作或稳定性计算时,可根据所采用的荷载按下式之一计算等效刚度:对于均布荷载:对于三角形荷载:式中 EJd-等效刚度;q、w-分别为计算顶点位移时所采用的均布荷载、三角形荷载值;1、2-分别为均布荷载、三角形荷载作用下的结构顶点位移,计算时应考虑表 4 中的刚度折减系数。注:当所采用的内力与位移计算方法中已直接计算等效刚度时,可不按式(12)折算。第 31 条 计算剪力墙的内力与位移时,应考虑纵、横墙的共
23、同工作。纵墙的一部分可作为横墙的有效翼缘;横墙的一部分也可作为纵墙的有效翼缘。现浇剪力墙细节缘的有效宽度 b(图4)可按表 5 所列各项中最小值取用;剪力墙的翼缘有效宽度 表 5 图 4 剪力墙的翼缘有效宽度(a)横墙作为纵墙的翼缘;(b)纵墙作为横墙的翼缘 装配式整体剪力墙翼缘的有效宽度宜将表中数值适当折减后取用。表中 为翼缘宽度修正系数,按下式取值:式中 H-剪力墙的高度;a-当按剪力墙间距 S0 考虑时,取此间距的一半;当按门窗净距 b0 考虑时,取 a=b01 2 或b02c。第 32 条 在框架-剪力墙结构中,按协同工作计算所得的框架各层总剪力 Qk 应按下列方法予以调整:一、Qk0
24、.22Q0 的楼层,设计时框架各层总剪力取下式中的较小值:式中 Q0 为结构底部的总剪力。二、Qk.2Q0 的楼层,设计时 各层总剪力取 QK。第 33 条 当水平荷载合力的作用线不经过建筑物的刚度中心时,应考虑扭转的影响。无抗震设防要求或设防烈度为 7、8 度时,计算偏心距 c 取偏心距 e0;设计烈度为 9 度时,计算偏心距 e 按下式取值:式中 e0-偏心距;L-垂直于合力 P 方向上建筑物的长度;偏心距 e0=0 时,计算偏心距 e 取 0.05L。第二节 高层建筑结构的整体稳定和倾覆验算 第 34 条 高层建筑结构的整体稳定可按下式验算:式中 Pd-顶端等效竖向荷载,H-建筑物结构总
25、高度,取结构顶点至基础顶面的距离;Pi-第 i 楼层(包括该层上下各半层高的桂和墙重)的竖向荷载,楼面活荷载应按规范 TJ9-74第 7 条折减;Hi-第 i 楼层距基础顶面的距离;EJd-验算方向抗侧力结构等效刚度之和,等效刚度按本章第 30 条规定计算;但刚度折减系数 取 1.0。当各楼层的竖向荷载基本上沿建筑物高度均匀分布时,等效顶端竖向荷载可按下式计算:式中 P-顶点(除去作为均布荷载部分以外的)附加竖向荷载。第 35 条 墙肢在山墙平面外方向的计算长度取等于上下楼板的中距。第 36 条 施工(例如滑模)期间,若连续若干楼层高度范围内建造墙体而暂未安装楼板时,应注意满足墙体的强度和稳定
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