劉梓堃

（中山市南粵建筑設計有限公司 廣東中山 528400）

0 前言

根據(jù)“深圳市住房和建設局關于發(fā)布《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程》的通知（深建標［2021］12號）”，深圳市《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程：SJG 98—2021》（以下簡稱“深圳高規(guī)”）于2021 年7 月1 日起實施。在《深圳高規(guī)》開始實施之際，筆者結(jié)合自己對國家標準《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程：JGJ 3—2010》（以下簡稱“國家高規(guī)”）、廣東省標準《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程：BDJ 15-92—2013》（以下簡稱為“廣東舊高規(guī)”）和廣東省標準《高層建筑混凝土結(jié)構技術規(guī)程：BDJ 15-92—2021》（以下簡稱為“廣東新高規(guī)”）以及相關論文的理解，對《深圳高規(guī)》的內(nèi)容進行了探討，提出自己的理解和認識，拋磚引玉，供同行交流。

1 總體構架

《深圳高規(guī)》規(guī)程是在《國家高規(guī)》、《廣東舊高規(guī)》和《深圳地區(qū)鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構設計試行規(guī)程：SJG1—84》（以下簡稱“深圳舊高規(guī)”）的基礎上編制而成。筆者認為，應以《國家高規(guī)》、《廣東舊高規(guī)》和《廣東新高規(guī)》為主要參照對象，對比研究《深圳高規(guī)》。筆者未將《深圳舊高規(guī)》列入?yún)⒖嫉脑蛴袃牲c：①《深圳舊高規(guī)》的編寫年份距今久遠，已難以和現(xiàn)有的理論基礎、規(guī)范體系和工程實踐相承接、聯(lián)系和適應；②過去3 年，筆者在深圳參與和了解的項目中，主要使用的規(guī)范以《國家高規(guī)》為主，偶爾參考《廣東舊高規(guī)》，從未見到過有使用《深圳舊高規(guī)》的情況。綜上，筆者認為《深圳舊高規(guī)》參考意義不大，且《深圳舊高規(guī)》出版年份久遠，獲取原本幾率極小，因此未將其列入主要參考規(guī)范中。

《深圳高規(guī)》屬地方性標準，在大原則上應遵照高一級別的國家標準《國家高規(guī)》來執(zhí)行；《國家高規(guī)》適用地域范圍為全國，為求全面性和普適性，條文內(nèi)容不得不“廣而泛”，《深圳高規(guī)》適用地域范圍僅為深圳市，無需顧及各種情況，條文內(nèi)容可以做到“精而細”；《深圳高規(guī)》發(fā)布時間為2021年，距離《國家高規(guī)》發(fā)布的2010年已有11年之久，這個11年里，中國的高層建筑經(jīng)歷了質(zhì)和量的飛躍，作為經(jīng)濟發(fā)展位于全國前列的深圳市，更是積累了大量的高層建筑前沿建設技術和經(jīng)驗，在既有規(guī)范的基礎上并且結(jié)合近些年設計和實踐經(jīng)驗而修訂的《深圳高規(guī)》，與《國家高規(guī)》相比，必然是會更具有前沿性和創(chuàng)新性。筆者將基于以上規(guī)范層級、適用地域和發(fā)布時間關系，展開對《深圳高規(guī)》的認知和理解。

《深圳高規(guī)》中未提及而《國家高規(guī)》和《廣東舊高規(guī)》中有涉及的內(nèi)容，根據(jù)《深圳高規(guī)》條文1.0.4“除應符合本規(guī)程的規(guī)定外，尚應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定”的原則，筆者認為應以《國家高規(guī)》為指導，參考《廣東舊高規(guī)》和《廣東新高規(guī)》。

2 對《深圳高規(guī)》條文的認知理解

需要提前說明的是，除非在前面注明了規(guī)范簡稱，下文提及的條文編號都是《深圳高規(guī)》中的條文編號。

《深圳高規(guī)》中和《國家高規(guī)》沒有根本性差異的條文，是無需深入探究的，包括但不限于：結(jié)合近年研究和實踐提出了許多新的高層建筑結(jié)構形式的相關參數(shù)、因深圳的抗震設防烈度是7 度而略去與其他設防烈度相關的參數(shù)。以下將討論《深圳高規(guī)》條文中筆者認為值得注意的部分條文。

從1.0.2 條可以看出《深圳高規(guī)》對高層住宅建筑結(jié)構的定義已不再包括“28 m”這一高度控制項，條文說明中的解釋為“考慮到住宅樓的層高一般均大于2.8 米”，且從土地利用和經(jīng)濟利益的角度而言，未來深圳的高層住宅建筑不可能再低于28 m，這一修改筆者認為是合理的。

3.1.2 條第3 款提到的防連續(xù)倒塌需要考慮的效應《深圳高規(guī)》中只重力荷載，而“國家高規(guī)”還有風荷載和地震作用。筆者認為這樣修改的理由是：就目前提及采用的考慮延性的設計方法而言，只要是經(jīng)過依據(jù)規(guī)范設計和施工的結(jié)構，會導致部分結(jié)構和構件的破壞的原因只可能是持續(xù)時間很短的罕遇地震作用和偶然作用，而這兩者作用在采用延性設計的結(jié)構上，在作用發(fā)生的短期間內(nèi)，結(jié)構倒塌的概率極小。而且在發(fā)生了具有警示作用的結(jié)構和構件的大變形和破壞后，人員會迅速撤離建筑。也就是說，對于經(jīng)過規(guī)范設計和施工的建筑，足夠的延性和相對于設計使用年限而言很短的從遭受嚴重破壞到人員撤離的時間，可以成為不需在抗連續(xù)倒塌設計中考慮和地震作用和風荷載的理由，不考慮風荷載和地震作用有利于建筑的經(jīng)濟性。

3.1.4條提出了剪力墻結(jié)構“兩個方向的側(cè)向剛度不宜相差超過30%”，比《國家高規(guī)》的定性規(guī)定“不宜相差過大”更具有可操作性。

3.15 條提出了細分有剪力墻結(jié)構的新標準——層剪力比，以此劃分一向少墻剪力墻結(jié)構和框架剪力墻結(jié)構。相關研究［1］指出了只根據(jù)傾覆力矩比判斷剪力墻結(jié)構類別存在2 個問題：①剪力墻結(jié)構的傾覆力矩比受剪力墻的位置是否靠近質(zhì)心位置影響較大，同樣的剪力墻在靠近平面兩端時的傾覆力矩遠大于靠近質(zhì)心時；②剪力墻結(jié)構的傾覆力矩比在結(jié)構不同高度樓層時有變化的。針對這2個問題該研究提出補充層剪力比來對剪力墻結(jié)構體系進行判別會更加合適，參照規(guī)范對于傾覆力矩比的規(guī)定，建議剪力墻層剪力比大于0.9 或框架部分層剪力比不大于0.1 時，按剪力墻結(jié)構進行設計，否則按框架-剪力墻結(jié)構進行設計，剪力墻底層傾覆力矩比和層剪力比計算結(jié)果有差異時，取較小值。

3.2.3 條提出設置水平桁架的結(jié)構，可不受《國家高規(guī)》中對側(cè)向剛度比的限制。如條文說明提到的，實踐表明，設置水平桁架的樓層剛度明顯比只有梁柱作為抗側(cè)構件的樓層大，因而和相鄰樓層的側(cè)向剛度比多不滿足《國家高規(guī)》要求?！秶腋咭?guī)》3.5.2條中對于樓層側(cè)向剛度比的限制并未對帶水平桁架的結(jié)構做出具體的細化的規(guī)定，而是概括性地歸到框架-核心筒結(jié)構中，筆者認為原因可能是在《國家高規(guī)》編制的時期，帶水平桁架的高層建筑實踐和研究較少，滿足編入規(guī)范所需的認知還不夠成熟。《國家高規(guī)》發(fā)布的11 年以來，國內(nèi)大量帶水平桁架的高層建筑拔地而起，并形成了對這種結(jié)構的成熟認知，《深圳高規(guī)》基于大量新的工程實踐和研究，提出了關于該類型結(jié)構的側(cè)向剛度比的新規(guī)定，并在7.4 節(jié)提出了一些針對與相鄰樓層側(cè)向剛度差異大的相應加強措施。

3.4.2 條相比《國家高規(guī)》增加了對角部重疊和細腰部分的寬度要求，與《廣東舊高規(guī)》和《廣東新高規(guī)》要求有差別。

3.4.3條表明相比于《國家高規(guī)》，《深圳高規(guī)》沒有對扭轉(zhuǎn)周期比做出限制規(guī)定。理論研究［2］證明了控制扭轉(zhuǎn)周期比一定程度上加強了結(jié)構上抗扭剛度，但并不能等同于直接控制扭轉(zhuǎn)周期，更不能直接控制樓層和豎向構件在水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)角和豎向構件產(chǎn)生的扭矩，所以控制扭轉(zhuǎn)周期比的效果是存疑的；建議重視樓層豎向構件在地震作用下的層間扭轉(zhuǎn)角和扭矩。以上可以作為《深圳高規(guī)》3.4.3 條文的理論依據(jù)。

3.4.4 條規(guī)定了當樓層平均層間位移角小于規(guī)范限制達到一定比例時，扭轉(zhuǎn)位移比可放松到的具體數(shù)值。文獻［3］里有說明，控制結(jié)構在水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)反映關鍵之一是控制扭轉(zhuǎn)角，但由于技術條件的不成熟，現(xiàn)階段采用控制扭轉(zhuǎn)位移比只能起到間接控制扭轉(zhuǎn)角的作用；但扭轉(zhuǎn)位移比還受到平均位移和建筑物長度地影響，建議對扭轉(zhuǎn)位移比的限值對平均位移較小的樓層和一向長度較長的建筑適當降低?！稄V東舊高規(guī)》的修訂依據(jù)［4］里更是直白地指出，扭轉(zhuǎn)位移比不能作為衡量結(jié)構扭轉(zhuǎn)效應大小的指標。并舉例說明了存在扭轉(zhuǎn)位移比由《國家高規(guī)》限值增大到遠大于該限值，但是扭矩和扭轉(zhuǎn)角不變且樓蓋的最大位移更小的情況。

3.5.1 條提出了某樓層超過相鄰樓層層高的3 倍時，一種新的計算樓層側(cè)向剛度的計算方法，并且與該樓層所在位置無關。相關研究［5］說明了，《國家高規(guī)》側(cè)向剛度計算存在的問題，并提出了建議的側(cè)向剛度計算方法。該研究通過以某建筑高層為例，證明了相對于新舊《國家高規(guī)》和美國UBC規(guī)范計算方法，建議的計算方法更能準確地反映出豎向構件剛度明顯削弱或者層高明顯增大的樓層的側(cè)向剛度的削弱及其造成層側(cè)向剛度比的減??；而且該研究還證明了，相對于《國家高規(guī)》附錄提出的轉(zhuǎn)換層側(cè)向剛度計算方法，建議的計算方法能更好地反映轉(zhuǎn)換層結(jié)構的真實側(cè)向剛度。

3.5.6 條提出了當結(jié)構樓層中有斜撐等抗側(cè)力構件時，根據(jù)各層的抗剪裕度指數(shù)判斷結(jié)構的抗剪薄弱層的方法，抗剪裕度指數(shù)是樓層抗剪承載力與樓層地震剪力作用之比，該值越小說明樓層的抗剪富裕度越小。有關論文［3］中說明了，《國家高規(guī)》中薄弱層的判別方法只考慮了上下層抗剪承載力之比，是不全面的，因為某層與相鄰層的這個比例小不代表其沿結(jié)構全高為最小，還要看該層的抗剪裕度指數(shù)是否是全部樓層中的最小值，并以此來判斷該層是否是整棟結(jié)構的薄弱層；該論文還指出，當抗剪裕度指數(shù)小于1 時，該層可能抗剪屈服，建議取該值為最小的1～3 個，且相互距離較近的樓層作為抗剪薄弱層。

3.6 節(jié)主要內(nèi)容是樓板薄弱部位在地震作用下承載力驗算的規(guī)定，包括必須驗算抗震承載力的情況、地震作用下截面剪力的簡化計算方法、樓板單側(cè)配筋規(guī)定、截面抗剪承載力、組合樓蓋鋼梁和樓板間抗剪栓釘?shù)目辜舫休d力等等，其理論基礎可參考魏璉等的研究［6］。該研究指出在某些不規(guī)則結(jié)構中，樓板在水平荷載的作用下會產(chǎn)生較大的樓板平面內(nèi)軸力、剪力以及面外附加彎矩，需要在結(jié)構設計中加以考慮，并通過使用有限元軟件ETABS 和MIDAS/Gen 進行了水平荷載下樓板應力分析，利用得到的結(jié)果總結(jié)出了不同性能目標下，樓板承載力的驗算方法。對于高層建筑平面凹凸不規(guī)則弱連接樓蓋抗震設計方法，深圳市出臺了相應的技術指引［7］，可供參考。

3.7.1 條提出了在50 年重現(xiàn)期風荷載作用下，采用彈性方法計算的層間最大位移角不宜大于1/500并且在一些情況下可適當放松。文獻［8］指出：“國家高規(guī)”限值層間位移角的2個主要目的是：①保證柱結(jié)構基本處于彈性受力狀態(tài)；②保證非結(jié)構構件的完好。目的①因《國家高規(guī)》中的層間位移角未區(qū)分由豎向構件頂端在彎矩和剪力作用下產(chǎn)生的受力層間位移角和豎向構件底端轉(zhuǎn)角的非受力層間位移角且前者普遍遠大于后者，是存在問題的；而目的②是需要遵守的；綜合考慮P-△效應、地下室構件影響、結(jié)果剛度折減系數(shù)（文中用實例說明了考慮這3個因素，層間位移角都將增大）、幕墻規(guī)范和其他研究對幕墻和其他非結(jié)構構件的層間位移角建議值、舒適度等因素，建議區(qū)分作用特點不同的風荷載和地震荷載的層間位移角限值，把不考慮剛度折減系數(shù)時不同結(jié)構類型的風荷載下最大層間位移角限值統(tǒng)一定為1/500，而且采用阻尼器等減震措施和當位移計入地下室相應構件變形的影響時限值可適當放松。

3.9 節(jié)規(guī)定了與《國家高規(guī)》明顯不同的墻肢軸壓比限值且還要求驗算邊緣構件的軸壓比。本節(jié)內(nèi)容的理論背景可參考魏璉等人的研究［9］，該研究指出《國家高規(guī)》中采用的用墻肢全截面面積統(tǒng)一考慮墻肢軸壓比的方法存在問題，不能反映剪力墻不同位置軸力的差異，也不能較完滿地考慮不同烈度時的地震作用和同一烈度時大小震的區(qū)別。該研究中提出了一種將剪力墻分段計算、考慮地震作用并以標準組合表達的新的軸壓比計算方法。這種計算方法建立剪力墻分段軸壓與標準值計算軸壓比的函數(shù)式，這個函數(shù)式里還包括與大小震相應水平影響系數(shù)最大值之比相關的參數(shù)γ和小震作用下墻體軸力與重力荷載代表值作用下墻體軸力的比值λ。通過改變表達式中的γ和λ，找出剪力墻分段軸壓比和標準值計算軸壓比大致的數(shù)值關系，并依此總結(jié)出考慮不同烈度下地震作用的“高規(guī)調(diào)整軸壓比限值”?！渡钲诟咭?guī)》將此文中給出“高規(guī)調(diào)整軸壓比限值”里7度區(qū)下基本組合的軸壓比限值稍作調(diào)整，收錄入3.9節(jié)中，并規(guī)定應驗算其邊緣約束構件的軸壓比。

4.2.8 條剪重比的調(diào)整中樓層最小剪力系數(shù)值選擇需要考慮的因素比《國家高規(guī)》多了一個場地類別。相關研究［10］指出超高層建筑結(jié)構底部樓層剪重比不滿足規(guī)范的要求在Ⅰ、Ⅱ類場地中是經(jīng)常發(fā)生的，《國家高規(guī)》對剪重比的限值規(guī)定未考慮場地類別這個影響因素是不合適的。該研究分析證明：《國家高規(guī)》中規(guī)定高層建筑在水平地震作用下的基底剪力不能小于結(jié)構重力荷載代表值的λ倍，實質(zhì)上是假設了一個處于Ⅱ類場地，質(zhì)量為ξ M（即高層建筑總質(zhì)量M的ξ倍）的單質(zhì)點結(jié)構（見圖1），其周期與高層建筑結(jié)構的基本平動周期T相同，ξ為質(zhì)量調(diào)整系數(shù)，ξ=λ/α（α為地震影響系數(shù)）。T=3.5 s 時，ξ=1.00；T=5.0 s 時，ξ=0.88；中間為線性變化。然后根據(jù)《國家高規(guī)》α 和T的函數(shù)關系，推斷出場地特征周期Tg對α值影響很大，根據(jù)不同的場地類別和對應的Tg值，推出T=3.5和5.0 s 時的α值。最后根據(jù)λ=ξα 得出T=3.5 s 和5.0 s時的剪重比限值λ。“深圳高規(guī)”收錄了7 度下Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類場地的λ值。

圖1 Ⅱ類場地單質(zhì)點結(jié)構Fig.1 A SDOF System in Site Ⅱ

4.2.9 條給出了不滿足剪重比要求時宜將該樓層及相鄰樓層的層地震作用放大，可不采取增大剛度的方法。相關研究［10］推導出剪重比是否滿足規(guī)范要求的判別式，判別式的值與調(diào)整結(jié)構第1振型特征、結(jié)構總質(zhì)量、基底剪力有關，但是通過調(diào)整剛度或重量是很難使剪重比滿足《國家高規(guī)》的。該研究還證明了乘以周期折減系數(shù)后，可以使判別式更容易滿足。最后總結(jié)出調(diào)整剪重比滿足《國家高規(guī)》要求的方法：①放大樓層地震剪力（不傳遞）；②在《國家高規(guī)》規(guī)定范圍內(nèi)適當取周期折減系數(shù)的較小值，使判別式的值更容易滿足規(guī)范的剪重比限值要求；而提高結(jié)構剛度的方法與抗震設計基本概念不相符，且實際設計中操作較為困難。針對調(diào)整剪重比在實際設計中的操作問題，金燦國等人［11］總結(jié)出更全面的結(jié)論：體型規(guī)則的建筑結(jié)構，通常前三階振型質(zhì)量參與系數(shù)占比超60%以上，如果前三階振型結(jié)構基本周期落位于反應譜的位移控制段，此時通過提高結(jié)構剛度來加大地震影響系數(shù)，從而提高剪重比使之滿足規(guī)范限值的要求，可能代價很大；故建議剪重比不滿足限值要求時，若前三階振型結(jié)構基本周期大小為Tg～5Tg，或稍大于5Tg，此時可以通過提高結(jié)構剛度，來加大地震影響系數(shù)，從而提高剪重比，滿足規(guī)范限值要求；若前三階振型結(jié)構基本周期遠大于5Tg，此時可能需要調(diào)整結(jié)構體系和總體布置，來使剪重比接近規(guī)范限值要求。

第5 章是關于抗震性能設計。相比于《國家高規(guī)》，《深圳高規(guī)》的抗震性能目標增加了D+等級并且提出了各種結(jié)構的各類構件在規(guī)定性能水準下的建議抗震性能目標。相關研究［12］指出，《國家高規(guī)》中性能目標C：在小震、中震、大震時分別對應性能水準1、水準3、水準4，小震時的水準1、中震時的水準3 與《國家高規(guī)》中的設防目標一致，但大震時的水準4“修復或加固后可繼續(xù)使用”，顯然比《國家高規(guī)》中的大震設防目標高。性能目標D：小震、中震、大震分別對應性能水準1、水準4、水準5，小震水準1 與《國家高規(guī)》一致，中震性能水準4“修復或加固后可繼續(xù)使用”，明顯低于《國家高規(guī)》中的中震的“一般修理繼續(xù)使用”的設防目標，大震水準5 基本與《國家高規(guī)》中的大震一致。因此建議增加一個性能目標D+，其小震、中震、大震的性能水準分別為性能水準1、水準3、水準5，這樣可與現(xiàn)行《國家高規(guī)》的設防目標一致。該研究按結(jié)構類型分類，給出了各類構件在5 級性能目標所對應的性能水準下抗震性能目標細化規(guī)定，包括樓蓋的抗震性能目標。《深圳高規(guī)》將新的性能目標D+等級和C、D+、D 級性能目標所對應的性能水準下各類構件抗震性能目標細化規(guī)定收錄，并細分了一種構件新類型——重要構件（指罕遇地震下允許出現(xiàn)部分延性屈服的關鍵構件）。

6.4.1條提出“高層建筑宜考慮結(jié)構的重力二階效應，自重下有側(cè)移和剛度質(zhì)量沿高度分布不均勻的高層建筑應考慮結(jié)構的重力二階效應”，而在《國家高規(guī)》中，是需要根據(jù)剛重比是否低于限值要求來判斷是否要考慮重力二階效應。根據(jù)許璇等人［13］的研究，剛重比作為判斷的依據(jù)，存在基本力學模型不適用于復雜結(jié)構、僅考慮結(jié)構頂點位移的變化并不全面等的不足。接著提出二階效應比的概念，意為考慮P-△貢獻（軟件進行較為精確的P-△效應計算）與不考慮P-△貢獻結(jié)構整體參數(shù)（頂點位移、層間位移角、基地傾覆力矩）或構件內(nèi)力（軸力、彎矩、剪力）的比值，并通過比較發(fā)現(xiàn)，9 個實際工程案例中結(jié)構的頂點位移與層間位移角、基底傾覆力矩的二階效應比接近，但部分構件的內(nèi)力的二階效應比大于結(jié)構整體參數(shù)的二階效應比且差值不可忽略，得出結(jié)論：剛重比能基本反映結(jié)構整體參數(shù)的重力二階效應，但無法反映單個豎向構件的二階效應。之后通過其中具體案例的分析，研究人員發(fā)現(xiàn)：自重下有一定側(cè)移的項目，剛重比不能真實反映P-△效應對構件內(nèi)力的影響；構件內(nèi)力二階效應比較大的復雜結(jié)構項目，設計應考慮P-△效應但剛重比卻滿足《國家高規(guī)》中不需要考慮重力二階效應的條件；剛重比大于2.7 且大部分構件的二階效應比都在1.05 以內(nèi)的項目，仍有部分構件的二階效應比大于1.05。通過以上發(fā)現(xiàn)，該研究總結(jié)出了收錄于“深圳高規(guī)”6.4.1條中的結(jié)論。

7.5 節(jié)內(nèi)容是一向少墻剪力墻結(jié)構，這是《深圳高規(guī)》基于近年來的研究成果［1，14］收錄的新的剪力墻結(jié)構。單向少墻剪力墻結(jié)構的特點是兩向布置剪力墻數(shù)量相差較大，少墻方向抗側(cè)承載力由剪力墻、外側(cè)框架及由另向墻與樓板組成的扁柱框架組成。是否為單向少墻的判定標準為扁柱樓板框架的底層剪力占比是否超過10%，超過10%則應對扁柱樓板框架的抗震承載力進行驗算。深圳于2017年出臺了“一向少墻剪力墻結(jié)構抗震設計指引”［7］，針對近年來深圳大量出現(xiàn)的一向少墻剪力墻結(jié)構的抗震設計方法做出了具體的規(guī)定，可以成為設計人員的參考。

3 結(jié)語

《深圳高規(guī)》是根據(jù)近些年來隨著深圳市經(jīng)濟高速發(fā)展而興建起來的大量高層建筑混凝土結(jié)構的設計和實踐經(jīng)驗，經(jīng)過深入的理論研究和歸納總結(jié)，凝練出的一本規(guī)范。深圳市近年來大量高層建筑拔地而起，其中不乏各種新型的結(jié)構形式，這給了參與建設的設計人員、研究人員和規(guī)范編制組以大量的實踐和研究機會。正是因為有這樣的背景，這本規(guī)范具有獨特的前沿性和創(chuàng)新性，其中許多條文內(nèi)容及作為理論背景的相關實驗結(jié)果和研究成果，都值得設計人員深入思考和借鑒。