结构抗震设计的不规则界定及关键分析

1、结构抗震设计的结构抗震设计的不规则界定不规则界定及关键分析及关键分析 上海【上海【2003】702【2014】954现行现行 全国【全国【2010】109修改稿已开始征求意见修改稿已开始征求意见 结合各地的一些补充规定结合各地的一些补充规定关于超限高层建筑的界定（关于超限高层建筑的界定（954954）1 1、高度超限的界定、高度超限的界定从原来的从原来的1 1张表格扩大为张表格扩大为3 3张表格（张表格（A A级高度钢筋混凝土高层、级高度钢筋混凝土高层、B B级高度钢级高度钢筋混凝土高层、混合结构和钢结构高层）筋混凝土高层、混合结构和钢结构高层）一般超高：一般超高：HH混凝土混凝土A A级、较

2、多短级、较多短肢剪力墙、错层剪力肢剪力墙、错层剪力墙及框剪的适用高度墙及框剪的适用高度（表（表1 1）特别超高：特别超高：HH混凝土混凝土B B级、钢结构级、钢结构及混合的适用高度及混合的适用高度（表（表2 2、表、表3 3）2 2、规则性超限、规则性超限不规则类不规则类型型一般不规则（一般不规则（3 3（表（表4 4）不规则不规则类型类型特别不规则（特别不规则（1 1（表（表5 5） 上海上海 上海上海扭转不规扭转不规则则1 1a a考虑偶然偏心的扭转位移比考虑偶然偏心的扭转位移比大于大于1 1.2.2扭转偏扭转偏大大裙房以上较多楼层，考虑偶然偏心的裙房以上较多楼层，考虑偶然偏心的扭转位移比

3、大于扭转位移比大于1.41.4偏心布置偏心布置1b1b偏心率大于偏心率大于0.150.15或相邻层质心相差大于相应或相邻层质心相差大于相应边长边长15%15% 抗侧、抗侧、抗扭刚抗扭刚度不匹度不匹配扭配扭扭转周期比大于扭转周期比大于0.9,0.9,超高高层扭转周期比大于超高高层扭转周期比大于0.850.852 2、规则性超限、规则性超限不规则类不规则类型型一般不规则（一般不规则（3 3（表（表4 4）不规则不规则类型类型特别不规则（特别不规则（1 1（表（表5 5） 上海上海 上海上海平面凹凸平面凹凸不规则不规则平面凹进深度大于相应总尺平面凹进深度大于相应总尺寸的寸的30%30%，或凸出长度大

4、于相，或凸出长度大于相应总尺寸的应总尺寸的30%30%且凸出宽度小且凸出宽度小于凸出长度的于凸出长度的50%50%平面凹平面凹凸尺寸凸尺寸偏大偏大平面凹进深度大于相应总尺寸的平面凹进深度大于相应总尺寸的50%50%，或凸出长度大于相应总尺寸的或凸出长度大于相应总尺寸的50%50%且且凸出宽度小于凸出长度的凸出宽度小于凸出长度的50%50%楼板局部楼板局部不连续不连续开洞面积大于本层面积的开洞面积大于本层面积的30%30%（含高差大于梁高的降板），（含高差大于梁高的降板），楼板有效宽度小于典型宽度楼板有效宽度小于典型宽度的的50%50%有效楼有效楼板宽度板宽度偏窄偏窄连续三层（含三层）楼板开洞面

5、积大连续三层（含三层）楼板开洞面积大于本层面积的于本层面积的50%50%或大于或大于40%40%且洞口至且洞口至板边距离小于板边距离小于2m2m，连续三层（含三层）楼板有效宽度小连续三层（含三层）楼板有效宽度小于典型宽度的于典型宽度的40%40%塔楼偏置塔楼偏置 塔楼与大底盘（底盘高度超过塔楼高塔楼与大底盘（底盘高度超过塔楼高度的度的20%20%）的质心偏心距超过大底盘）的质心偏心距超过大底盘相邻楼层相应方向投影尺寸的相邻楼层相应方向投影尺寸的20%20%2 2、规则性超限、规则性超限不规则类不规则类型型一般不规则（一般不规则（3 3（表（表4 4）不规则类不规则类型型特别不规则（特别不规则（

6、1 1（表（表5 5） 上海上海 上海上海侧向刚度侧向刚度不规则不规则层刚度小于相邻上层的层刚度小于相邻上层的70%70%或连或连续相邻上三层平均值的续相邻上三层平均值的80%80%，（除顶层或出屋面小建筑，或（除顶层或出屋面小建筑，或裙房高度不大于主楼的裙房高度不大于主楼的20%20%外）外）局部收进尺寸大于相邻下层的局部收进尺寸大于相邻下层的25%25%, ,上部楼层大于下部楼层水平尺上部楼层大于下部楼层水平尺寸寸1.11.1倍或整体水平悬挑大于倍或整体水平悬挑大于4m4m层刚度偏层刚度偏小小本层侧向刚度小于相邻上层的本层侧向刚度小于相邻上层的50%50%竖向抗侧竖向抗侧力构件不力构件不连

7、续连续上下墙、柱、支撑不连续上下墙、柱、支撑不连续高位转换高位转换局部框支剪力墙结构转换层，局部框支剪力墙结构转换层，7 7度超度超过过5 5层，层，8 8度超过度超过3 3层层 厚板转换厚板转换7878度抗震设防的厚板转换结构度抗震设防的厚板转换结构承载力突承载力突变变层受剪承载力小于相邻上层层受剪承载力小于相邻上层的的80%80% 2 2、规则性超限、规则性超限不规则类不规则类型型一般不规则（一般不规则（3 3（表（表4 4）不规则类不规则类型型特别不规则（特别不规则（1 1（表（表5 5） 上海上海 上海上海 复杂连接复杂连接 各部分层数、刚度、布置不同的错层，各部分层数、刚度、布置不同

8、的错层，连体两端塔楼高度、体型或者沿大底连体两端塔楼高度、体型或者沿大底盘某个主轴方向的振动周期显著不同盘某个主轴方向的振动周期显著不同的结构。的结构。复杂结构复杂结构 错层结构（左右或前后错错层结构（左右或前后错) )，带带加强层加强层的高层建筑，的高层建筑，裙房大底盘的裙房大底盘的多塔多塔以及以及连连体体高层建筑高层建筑多重复杂多重复杂 同时具有转换层、加强层、错层同时具有转换层、加强层、错层( (多多数层同时左右、前后错）、连体和多数层同时左右、前后错）、连体和多塔等复杂类型中的任意塔等复杂类型中的任意3 3种种2 2、规则性超限、规则性超限不规则类不规则类型型一般不规则（一般不规则（3

9、 3（表（表4 4）不规则不规则类型类型特别不规则（特别不规则（1 1（表（表5 5） 上海上海全国全国 上海上海全国全国扭转不规扭转不规则则1 1a a考虑偶然偏心的扭转位移比考虑偶然偏心的扭转位移比大于大于1 1.2.2扭转偏扭转偏大大裙房以上较多楼层，考虑偶然偏心的裙房以上较多楼层，考虑偶然偏心的扭转位移比大于扭转位移比大于1.41.4偏心布置偏心布置1b1b偏心率大于偏心率大于0.150.15或相邻层质心相差大于相应或相邻层质心相差大于相应边长边长15%15% 抗侧、抗侧、抗扭刚抗扭刚度不匹度不匹配扭配扭扭转周期比大于扭转周期比大于0.9,0.9,超高高层扭转周期比大于超高高层扭转周期

10、比大于0.850.852 2、规则性超限、规则性超限不规则类不规则类型型一般不规则（一般不规则（3 3（表（表4 4）不规则类不规则类型型特别不规则（特别不规则（1 1（表（表5 5） 上海上海全国全国 上海上海全国全国平面凹凸平面凹凸不规则不规则平面凹进深度大于相应总尺平面凹进深度大于相应总尺寸的寸的30%30%，或凸出长度大于相，或凸出长度大于相应总尺寸的应总尺寸的30%30%且凸出宽度小且凸出宽度小于凸出长度的于凸出长度的50%50%（+ +细腰）细腰）平面凹凸平面凹凸尺寸偏大尺寸偏大（全国（全国不计）不计）平面凹进深度大于相应总尺寸的平面凹进深度大于相应总尺寸的50%50%，或凸出长度

11、大于相应总尺寸的或凸出长度大于相应总尺寸的50%50%且且凸出宽度小于凸出长度的凸出宽度小于凸出长度的50%50%楼板局部楼板局部不连续不连续开洞面积大于本层面积的开洞面积大于本层面积的30%30%（含高差大于梁高的降板），（含高差大于梁高的降板），楼板有效宽度小于典型宽度楼板有效宽度小于典型宽度的的50%50%有效楼板有效楼板宽度偏窄宽度偏窄（全国（全国不计）不计）连续三层（含三层）楼板开洞面积大连续三层（含三层）楼板开洞面积大于本层面积的于本层面积的50%50%或大于或大于40%40%且洞口至且洞口至板边距离小于板边距离小于2m2m，连续三层（含三层）楼板有效宽度小连续三层（含三层）楼板有

12、效宽度小于典型宽度的于典型宽度的40%40%塔楼偏置塔楼偏置 塔楼与大底盘（底盘高度超过塔楼高塔楼与大底盘（底盘高度超过塔楼高度的度的20%20%）的质心偏心距超过大底盘）的质心偏心距超过大底盘相邻楼层相应方向投影尺寸的相邻楼层相应方向投影尺寸的20%20%2 2、规则性超限、规则性超限不规则类不规则类型型一般不规则（一般不规则（3 3（表（表4 4）不规则类不规则类型型特别不规则（特别不规则（1 1（表（表5 5） 上海上海全国全国 上海上海全国全国侧向刚度侧向刚度不规则不规则层刚度小于相邻上层的层刚度小于相邻上层的70%70%或连或连续相邻上三层平均值的续相邻上三层平均值的80%80%，（

13、除顶层或出屋面小建筑，或（除顶层或出屋面小建筑，或裙房高度不大于主楼的裙房高度不大于主楼的20%20%外）外）局部收进尺寸大于相邻下层的局部收进尺寸大于相邻下层的25%25%, ,上部楼层大于下部楼层水平尺上部楼层大于下部楼层水平尺寸寸1.11.1倍或整体水平悬挑大于倍或整体水平悬挑大于4m4m(+(+多塔）多塔）层刚度偏层刚度偏小小本层侧向刚度小于相邻上层的本层侧向刚度小于相邻上层的50%50%竖向抗侧竖向抗侧力构件不力构件不连续连续上下墙、柱、支撑不连续上下墙、柱、支撑不连续（含加强层、连体类）（含加强层、连体类）高位转换高位转换局部框支剪力墙结构转换层，局部框支剪力墙结构转换层，7 7度

14、超度超过过5 5层，层，8 8度超过度超过3 3层层 厚板转换厚板转换7878度抗震设防的厚板转换结构度抗震设防的厚板转换结构（+9+9度）度）承载力突承载力突变变层受剪承载力小于相邻上层层受剪承载力小于相邻上层的的80%80% 2 2、规则性超限、规则性超限不规则类不规则类型型一般不规则（一般不规则（3 3（表（表4 4）不规则类不规则类型型特别不规则（特别不规则（1 1（表（表5 5） 上海上海全国全国 上海上海全国全国 复杂连接复杂连接 各部分层数、刚度、布置不同的错层，各部分层数、刚度、布置不同的错层，连体两端塔楼高度、体型或者沿大底连体两端塔楼高度、体型或者沿大底盘某个主轴方向的振动

15、周期显著不同盘某个主轴方向的振动周期显著不同的结构。的结构。复杂结构复杂结构 错层结构（左右或前后错错层结构（左右或前后错) )，带带加强层加强层的高层建筑，的高层建筑，裙房大底盘的裙房大底盘的多塔多塔以及以及连连体体高层建筑高层建筑（描述为已计入上述不规则（描述为已计入上述不规则的除外，如局部的除外，如局部穿层柱穿层柱、斜柱、夹层、个别构斜柱、夹层、个别构件错层或转换件错层或转换）多重复杂多重复杂 同时具有转换层、加强层、错层同时具有转换层、加强层、错层( (多多数层同时左右、前后错）、连体和多数层同时左右、前后错）、连体和多塔等复杂类型中的任意塔等复杂类型中的任意3 3种种关于超限高层建筑

16、的界定（关于超限高层建筑的界定（954954）3 3、其他超限（表、其他超限（表6)6)特殊类型高层建筑、屋盖超限空间结构特殊类型高层建筑、屋盖超限空间结构. .较多短肢剪力墙适用高度：较多短肢剪力墙适用高度： 20%按全落地考虑，但短肢墙抗震措施任 应按短肢墙执行（指导意见第2版）。错层剪力墙及框剪适用高度：错层剪力墙及框剪适用高度：错层面积总建筑面积的10%，按非错层 控制适用高度（指导意见第2版）部分框支剪力墙适用高度：部分框支剪力墙适用高度： 少量墙（不落地墙截面面积剪力墙总截 面面积的10%），按全落地取适用高度（指导意见第2版）较多短肢剪力墙：较多短肢剪力墙：b300、450%（指

17、导意见第2版）板柱板柱- -框架框架- -剪力墙（核心筒）适用高度剪力墙（核心筒）适用高度：楼板厚度相应跨度的1/18 （不适用现浇空心楼板），可按框架-剪力墙（核心筒） 结构控制高度，但设计时应在框架受力方向设置暗梁。偏心率：偏心率： 水平作用合力线/侧向刚度的弹性半径，x、y。塔楼偏置：塔楼偏置：塔楼对底盘宜对称布置，各塔楼结构的质心与底盘结构刚度中 心的距离的控制。层刚度：层刚度： 可采用等效剪切刚度计算；对于框架结构应采用等效剪切刚度计 算（上海抗规） 带有支撑的结构，宜采用剪弯刚度（单位力作用下的层间位移角） （指导意见第2版）各种刚度：各种刚度：高规，框架为层剪力/层间位移、其他为

18、层剪力/层位移角, 高规转换层等效剪切刚度比(转换层在1、2层）， （G1A1/G2A2）X（h2/h1） Ai=Awi+2.5（hci/hi)xAci 高规转换层等效剪切刚度比(转换层在2层以上），单位力，上大 位移角/下大位移角，即剪弯刚度。 上海框架等效剪切刚度比：等同全国高规转换层位置：转换层位置：高规JGJ3-2010 10.2.5转换层的位置不超过3层、 10.2.6转换层的位 置在3层、 10.2.17框支层为3层及3层以上。 转换层所在楼层数与转换层层数，底部大空间部分框支剪力 墙高层建筑结构在地面以上的大空间层数， 以上本人认为指框支层的层数。层间受剪承载力：层间受剪承载力：

19、 应采用实际的截面尺寸和材料强度标准值，且两个方 向。对于具有斜撑的楼层，应正负方向计算，其承载力 不应将不同倾斜方向的斜撑的承载力绝对值相加。竖向构件不连续：竖向构件不连续： 个别楼层的局部区域存在竖向构件不连续，视其对整 体结构影响的大小具体做判断。竖向收进和外挑：竖向收进和外挑： 应按竖向构件计算，当仅楼盖梁板外悬挑时可不作为 项。裙房以上较多楼层裙房以上较多楼层: : 超过20%楼层。性能设计范围：性能设计范围：1.1.一般超高，一般超高，* *具有具有3 3项及以上特别不规则的；项及以上特别不规则的； * *仅具有仅具有1-21-2项特别不规则的，可按照相关项特别不规则的，可按照相关

20、 规范、规程执行，但应针对特别不规则的规范、规程执行，但应针对特别不规则的 程度，提出比规范、规程更严格的抗震措程度，提出比规范、规程更严格的抗震措 施；亦可采用基于性能的抗震设计；施；亦可采用基于性能的抗震设计；2. 2. 特别超高；特别超高；3.3.超过超过3 3种的多重复杂结构体系（表种的多重复杂结构体系（表5 5）或抗规、）或抗规、高规、高钢规暂未列入的结构体系；表高规、高钢规暂未列入的结构体系；表6 6； 现行规范目标和水准：按照我国三水准二阶段的现行规范目标和水准：按照我国三水准二阶段的抗震设计理论，重点是基于小震的强度设计和基于变形抗震设计理论，重点是基于小震的强度设计和基于变形

21、的大震设计。的大震设计。我国性能设计：我国性能设计：一级、二级、三级、四级在抗规中分别用性能一级、二级、三级、四级在抗规中分别用性能 一、性能二、性能三、性能四来表达；一、性能二、性能三、性能四来表达； 在高规中分别用在高规中分别用A A、B B、C C、D D来表达来表达* *性能一：大震下仍基本完好，一般需采用隔震、减震技术或风荷载很大时才性能一：大震下仍基本完好，一般需采用隔震、减震技术或风荷载很大时才可实现，条件许可时对某些关键构件可提出；可实现，条件许可时对某些关键构件可提出；* *性能二：在中震下基本完好，在大震下可屈服；其细部构造须满足第延性要性能二：在中震下基本完好，在大震下可

22、屈服；其细部构造须满足第延性要求；求；* *性能三：在中震下已有轻微塑性变形，大震下有明显塑性变形，其细部构造性能三：在中震下已有轻微塑性变形，大震下有明显塑性变形，其细部构造须满足中等延性的要求；须满足中等延性的要求；* *性能四：中震下的损坏已大于性能三，整体承载力仅略高于一般情况，其细性能四：中震下的损坏已大于性能三，整体承载力仅略高于一般情况，其细部构造须满足高延性的要求。部构造须满足高延性的要求。 参考美国参考美国ASCE41-6ASCE41-6的目标和水准：的目标和水准：* *OPOP（OperationalOperational），无结构性破坏；，无结构性破坏；正常使用正常使用；

23、构件小于或达；构件小于或达到强度极限状态；尚无塑性变形（弹性阶段）；到强度极限状态；尚无塑性变形（弹性阶段）；* *IO(Immediate Occupancy)IO(Immediate Occupancy)，立即入住或可运行立即入住或可运行；有轻微结构性；有轻微结构性破坏，有较小塑性变形；破坏，有较小塑性变形；* *LS(Life Safety)LS(Life Safety)，生命安全生命安全；结构性破坏显著但可修复，修复；结构性破坏显著但可修复，修复不一定经济，但可确保人员从建筑物中安全撤离；距临近倒塌状不一定经济，但可确保人员从建筑物中安全撤离；距临近倒塌状态还有至少态还有至少25%25

24、%的变形能力储备；的变形能力储备；* *CPCP（Collaps Prevention,Near CollapseCollaps Prevention,Near Collapse），不倒塌不倒塌；严重结；严重结构性破坏不可修复，临近倒塌；构件抗力构性破坏不可修复，临近倒塌；构件抗力- -变形骨架曲线开始出变形骨架曲线开始出现强度退化。现强度退化。静力非线性分析静力非线性分析- -推覆分析：推覆分析：* *适用高度在适用高度在150150米以下，且结构振型清晰（第一、第二米以下，且结构振型清晰（第一、第二振型为平动）；振型为平动）；* *至少使用两种不同分布模态的推覆力；结构不对称时至少使用两种

25、不同分布模态的推覆力；结构不对称时应正反两个方向进行推覆；计入高振型的影响；应正反两个方向进行推覆；计入高振型的影响；* *校核第一批塑性铰出现时的地震水准；校核大震性能校核第一批塑性铰出现时的地震水准；校核大震性能点时的位移；点时的位移；* *观察塑性铰出现的顺序和位置是否符合抗震概念设计观察塑性铰出现的顺序和位置是否符合抗震概念设计（强柱弱梁、强剪弱弯）。（强柱弱梁、强剪弱弯）。* *目前常用的软件：目前常用的软件：MIDASMIDAS、ETABSETABS、SATWESATWE等。等。动力非线性分析动力非线性分析- -时程分析时程分析: :* *地震波选用的合理性；波形持续时间不宜小于结

26、构基地震波选用的合理性；波形持续时间不宜小于结构基本周期的本周期的1010倍，特别超高的不宜小于倍，特别超高的不宜小于6060秒；秒；* *校核大震波作用下的性能水准；校核大震波作用下的性能水准；* *全面评估结构的抗震性能；全面评估结构的抗震性能；* *着重于发现薄弱部位，提出相应的加强措施；着重于发现薄弱部位，提出相应的加强措施；* *目前常用的软件：目前常用的软件：perform-3Dperform-3D、ABQUSABQUS、DYNADYNA（奥雅纳）（奥雅纳） 及及MIDASMIDAS等。等。严重不规则建筑方案的论证严重不规则建筑方案的论证 专项审查一般是在初步设计（或专项审查一般是在初步设计（或总体设计）阶段进行，对于严重不总体设计）阶段进行，对于严重不规则及建筑奇异的项目，规则及建筑奇异的项目，建议建议进行进行方案阶段的咨询或论证，方案阶段的咨询或论证，建议建议建筑建筑师参加论证会议；师参加论证会议；建议建议参加方案论参加方