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綜述 在工作中，屢次碰到結(jié)構(gòu)專家、業(yè)主單位的結(jié)構(gòu)工程師提到“結(jié)構(gòu)錯層的不利性”，建議在超限報告中對結(jié)構(gòu)錯層進(jìn)行分析。但在超限報告中，卻很少看到結(jié)構(gòu)錯層的專項分析，至少深圳地區(qū)是這樣。這種“陽奉陰違”的事情，我覺得挺好奇。偶爾想起來，“陽奉陰違”的原因無非兩點(diǎn)，一線的結(jié)構(gòu)工程師不知道怎么分析，或者認(rèn)為沒必要分析。
這次，我們自己做一個復(fù)雜項目的超限報告。結(jié)構(gòu)錯層比較嚴(yán)重，終于有機(jī)會，仔細(xì)思考“結(jié)構(gòu)錯層”究竟該怎么分析。
錯層給結(jié)構(gòu)帶來的不利性，個人認(rèn)為主要有三點(diǎn)：1）錯層削弱樓蓋整體性，降低結(jié)構(gòu)受力的協(xié)同性，并使傳力路徑出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，引起應(yīng)力集中現(xiàn)象；2）在樓板錯層位置，會形成短柱，短柱延性較差，對抗震不利；3）錯層位置樓板布置不均勻，不對稱，質(zhì)心和剛心嚴(yán)重偏置，在水平地震或風(fēng)載作用下會產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對錯層位置的梁，也會產(chǎn)生不利影響。
針對第1點(diǎn)，首先要補(bǔ)充樓板應(yīng)力分析，尤其要搞清楚錯層附近的樓板應(yīng)力。如果水平推力較大，為了保證水平力的傳遞，可以梁側(cè)水平加腋。加腋之后，梁的剛度變大，在梁柱節(jié)點(diǎn)位置，梁會將更多的彎矩傳遞給柱，此時就要復(fù)核柱的承載力是否足夠。有些單位，加腋作為一項構(gòu)造措施，并未在計算模型中反映，也未手算復(fù)核，在梁柱節(jié)點(diǎn)位置，可能違背了“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計原則。這點(diǎn)應(yīng)引起注意。
針對第2點(diǎn)，結(jié)構(gòu)錯層，短柱是客觀存在的。在計算中，短柱的問題是容易抗剪超。我們的辦法是，確保短柱在小震及中震作用下，均保持抗剪彈性。其中，抗剪截面驗算，要預(yù)留足夠的富裕度?？辜粲嬎阒?，有一個重要參數(shù)，剪跨比，需要謹(jǐn)慎確定。根據(jù)《高規(guī)》10.4節(jié)，抗震設(shè)計時，錯層處框架柱箍筋應(yīng)全柱段加密配置，抗震等級應(yīng)提高一級。
針對第3點(diǎn)，樓板采用彈性板計算，評估水平力對梁的影響。根據(jù)影響程度，可采用配置一定量抗扭縱筋和箍筋的方式提高梁的抗扭能力。
另外，如果結(jié)構(gòu)錯層非常嚴(yán)重（大范圍錯層），還應(yīng)在整體概念上進(jìn)行把控。主要可采用以下思路：1）結(jié)構(gòu)水平位移、扭轉(zhuǎn)位移應(yīng)該從嚴(yán)控制。原因在于，錯層處的樓板水平位移差與結(jié)構(gòu)整體水平位移基本呈正比，控制結(jié)構(gòu)整體水平位移，相當(dāng)于間接控制了樓板水平位移差；相比常規(guī)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)對錯層結(jié)構(gòu)影響更加不利，容易出現(xiàn)樓板翹曲及應(yīng)力集中，因此，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)位移需要偏嚴(yán)控制。2）設(shè)法降低短柱的軸力，提高短柱延性；降低短柱剪力，提高短柱抗剪承載力富裕度，具體辦法可在結(jié)構(gòu)布置上著手。
在全國的超限審查技術(shù)要點(diǎn)中，錯層只是一個很小的超限項，隸屬“樓板不連續(xù)”。但它明顯比普通的樓板不連續(xù)要更復(fù)雜，值得大家關(guān)注。這篇文章，可為大家提供一些思路。下次，如果再有專家、業(yè)主提出對“結(jié)構(gòu)錯層”的分析要求，我們可以照此做點(diǎn)工作，積極相應(yīng)專家號召，積極聽取業(yè)主意見。 計算長度 我們在做結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，時常碰到計算長度的問題。今天，我們就來理一理這個問題。
結(jié)構(gòu)設(shè)計，為何會有計算長度這個參數(shù)？計算長度除以回轉(zhuǎn)半徑，就是長細(xì)比。結(jié)構(gòu)規(guī)范對長細(xì)比本身就有一系列規(guī)定。這些規(guī)定主要是為了避免結(jié)構(gòu)構(gòu)件太柔，結(jié)構(gòu)構(gòu)件太柔，會出現(xiàn)兩個問題，一個是運(yùn)輸過程中，容易出現(xiàn)變形；二是在構(gòu)件受力時，容易出現(xiàn)失穩(wěn)。對長細(xì)比的規(guī)定，可以看做是對構(gòu)件剛度層面的要求，這并不難理解。
但是，長細(xì)比又和穩(wěn)定系數(shù)掛鉤，在結(jié)構(gòu)規(guī)范中，我們有各種各樣的穩(wěn)定系數(shù)。穩(wěn)定系數(shù)的存在，其實就是為了折減承載力，那長細(xì)比為何又與承載力相關(guān)呢？即，長細(xì)比與構(gòu)件強(qiáng)度掛鉤，這個理解起來，可能就不是那么直接了。
我們仔細(xì)想想，在材料力學(xué)的前面幾個章節(jié)，我們學(xué)習(xí)的都是構(gòu)件截面承載力（強(qiáng)度），但截面強(qiáng)度和構(gòu)件強(qiáng)度是一回事嗎？很明顯，構(gòu)件強(qiáng)度不大于截面強(qiáng)度。這中間的差別在哪里呢？結(jié)構(gòu)規(guī)范沿用了截面強(qiáng)度的計算公式，但在過渡到構(gòu)件強(qiáng)度的時候，引入了穩(wěn)定系數(shù)。這其實就是一階線性分析方法的處理辦法。在結(jié)構(gòu)計算時，采用理想無缺陷計算模型進(jìn)行一階線性計算，并基于計算得到的內(nèi)力進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度（包含穩(wěn)定承載力）驗算，引入穩(wěn)定系數(shù)，是為了考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件自身的缺陷以及二階效應(yīng)對構(gòu)件承載力的影響。
一階分析法，方便快捷，但明顯不是最有效的辦法，我們完全可以采用以二階非線性分析為基礎(chǔ)的直接分析法。當(dāng)然，這是后話，我們還是說回計算長度。
計算長度如何確定，結(jié)構(gòu)規(guī)范給了很多說明。對常規(guī)的結(jié)構(gòu)，規(guī)范規(guī)定已經(jīng)相對明確。但對一些非常規(guī)結(jié)構(gòu)，我們?nèi)绾未_定計算長度呢？在超限報告中，時常看到大家采用材料力學(xué)中的歐拉公式來反算計算長度。但不要忘記，該公式是有假定條件的，即，中心受壓直桿。如果不能滿足此條件，強(qiáng)行采用該公式計算，后果不堪設(shè)想。
大家有個錯覺，根據(jù)歐拉公式計算的穩(wěn)定承載力一定小于截面強(qiáng)度承載力。也許，我們太久沒有翻看材料力學(xué)了。實際上，只有長細(xì)比大于某一特定值時，穩(wěn)定承載力才小于截面強(qiáng)度承載力。比如，對Q235鋼，根據(jù)理論計算，長細(xì)比大于100時，構(gòu)件強(qiáng)度由穩(wěn)定承載力控制，否則，應(yīng)由截面強(qiáng)度控制。Q345、Q390、Q420的界限長細(xì)比分別為83、78和75. 長細(xì)不大于界限長細(xì)比時，理論計算的穩(wěn)定系數(shù)為1.00，但根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，相應(yīng)長細(xì)比的穩(wěn)定系數(shù)如下表最后一列所示（均小于1.00）。 這又是怎么一回事呢？其實，規(guī)范在計算穩(wěn)定系數(shù)的時候，考慮的因素要比單純的材料力學(xué)中的歐拉公式復(fù)雜得多，比如初彎曲、殘余應(yīng)力、初始缺陷、不同截面等（參考《鋼壓桿的柱子曲線》，李開禧）。 在無法直觀得到計算長度系數(shù)的時候，我們按歐拉公式來反算，是不得以而為之的辦法，如果實際條件與歐拉公式的假定有一定偏差，比如，存在初始彎曲、存在一定彎矩、構(gòu)件并非等直等，歐拉公式給出的結(jié)果是偏保守，還是偏不安全，到目前為止，我還無法判斷。
鋼構(gòu)件設(shè)計時，穩(wěn)定應(yīng)力時常大于強(qiáng)度應(yīng)力，而穩(wěn)定應(yīng)力又依賴于計算長度。算到最后，你會發(fā)現(xiàn)，計算長度的確定是繞不過去的坎。在一階分析法這個方向上，歐拉公式作為最后，又幾乎是唯一的救命稻草，又常?！笆Х€(wěn)”，這真是一件讓人尷尬的事情。除非我們選擇第二條路，直接分析法，但這個方法也有不少假定，比如對初始缺陷、初始彎曲的假定，針對這些假定的經(jīng)驗，我們可能更缺乏。
我們以為超限報告專項分析中，構(gòu)件計算長度的確定是最容易的一件事，很多時候，只是我們想得簡單了。從截面承載力到構(gòu)件承載力，再到結(jié)構(gòu)承載力，這是一名結(jié)構(gòu)工程師的進(jìn)階之路，琢磨得越多，腦子里面的概念反而會越來越少。 結(jié)構(gòu)錯層 在工作中，屢次碰到結(jié)構(gòu)專家、業(yè)主單位的結(jié)構(gòu)工程師提到“結(jié)構(gòu)錯層的不利性”，建議在超限報告中對結(jié)構(gòu)錯層進(jìn)行分析。但在超限報告中，卻很少看到結(jié)構(gòu)錯層的專項分析，至少深圳地區(qū)是這樣。這種“陽奉陰違”的事情，我覺得挺好奇。偶爾想起來，“陽奉陰違”的原因無非兩點(diǎn)，一線的結(jié)構(gòu)工程師不知道怎么分析，或者認(rèn)為沒必要分析。
這次，我們自己做一個復(fù)雜項目的超限報告。結(jié)構(gòu)錯層比較嚴(yán)重，終于有機(jī)會，仔細(xì)思考“結(jié)構(gòu)錯層”究竟該怎么分析。
錯層給結(jié)構(gòu)帶來的不利性，個人認(rèn)為主要有三點(diǎn)：1）錯層削弱樓蓋整體性，降低結(jié)構(gòu)受力的協(xié)同性，并使傳力路徑出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，引起應(yīng)力集中現(xiàn)象；2）在樓板錯層位置，會形成短柱，短柱延性較差，對抗震不利；3）錯層位置樓板布置不均勻，不對稱，質(zhì)心和剛心嚴(yán)重偏置，在水平地震或風(fēng)載作用下會產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對錯層位置的梁，也會產(chǎn)生不利影響。
針對第1點(diǎn)，首先要補(bǔ)充樓板應(yīng)力分析，尤其要搞清楚錯層附近的樓板應(yīng)力。如果水平推力較大，為了保證水平力的傳遞，可以梁側(cè)水平加腋。加腋之后，梁的剛度變大，在梁柱節(jié)點(diǎn)位置，梁會將更多的彎矩傳遞給柱，此時就要復(fù)核柱的承載力是否足夠。有些單位，加腋作為一項構(gòu)造措施，并未在計算模型中反映，也未手算復(fù)核，在梁柱節(jié)點(diǎn)位置，可能違背了“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計原則。這點(diǎn)應(yīng)引起注意。
針對第2點(diǎn)，結(jié)構(gòu)錯層，短柱是客觀存在的。在計算中，短柱的問題是容易抗剪超。我們的辦法是，確保短柱在小震及中震作用下，均保持抗剪彈性。其中，抗剪截面驗算，要預(yù)留足夠的富裕度。抗剪計算中，有一個重要參數(shù)，剪跨比，需要謹(jǐn)慎確定。根據(jù)《高規(guī)》10.4節(jié)，抗震設(shè)計時，錯層處框架柱箍筋應(yīng)全柱段加密配置，抗震等級應(yīng)提高一級。
針對第3點(diǎn)，樓板采用彈性板計算，評估水平力對梁的影響。根據(jù)影響程度，可采用配置一定量抗扭縱筋和箍筋的方式提高梁的抗扭能力。
另外，如果結(jié)構(gòu)錯層非常嚴(yán)重（大范圍錯層），還應(yīng)在整體概念上進(jìn)行把控。主要可采用以下思路：1）結(jié)構(gòu)水平位移、扭轉(zhuǎn)位移應(yīng)該從嚴(yán)控制。原因在于，錯層處的樓板水平位移差與結(jié)構(gòu)整體水平位移基本呈正比，控制結(jié)構(gòu)整體水平位移，相當(dāng)于間接控制了樓板水平位移差；相比常規(guī)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)對錯層結(jié)構(gòu)影響更加不利，容易出現(xiàn)樓板翹曲及應(yīng)力集中，因此，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)位移需要偏嚴(yán)控制。2）設(shè)法降低短柱的軸力，提高短柱延性；降低短柱剪力，提高短柱抗剪承載力富裕度，具體辦法可在結(jié)構(gòu)布置上著手。
在全國的超限審查技術(shù)要點(diǎn)中，錯層只是一個很小的超限項，隸屬“樓板不連續(xù)”。但它明顯比普通的樓板不連續(xù)要更復(fù)雜，值得大家關(guān)注。這篇文章，可為大家提供一些思路。下次，如果再有專家、業(yè)主提出對“結(jié)構(gòu)錯層”的分析要求，我們可以照此做點(diǎn)工作，積極相應(yīng)專家號召，積極聽取業(yè)主意見。 層間位移角超限 關(guān)于結(jié)構(gòu)層間位移角限值的問題，頗受爭議。前段時間，吳偉河在iStructure圖文并茂地講述了“層間位移角超限怎么辦？”這個問題，個人認(rèn)為，講得非常好。在閱讀過程中，筆者自己曾經(jīng)陸陸續(xù)續(xù)讀過的相關(guān)資料，也一并在腦海中浮現(xiàn)。索性，把不同的觀點(diǎn)都羅列出來，各種緣由，便一目了然。
1、《抗規(guī)》5.5.1條及條文說明
“計算樓層內(nèi)最大的彈性層間位移時，除以彎曲變形為主的高層建筑外，可不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形”；“計算時，一般不扣除由于結(jié)構(gòu)重力P-△效應(yīng)所產(chǎn)生的水平相對位移，高度超過150m或H/B＞6的高層建筑，可以扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲所產(chǎn)生的樓層水平絕對位移值，因為以彎曲變形為主的高層建筑結(jié)構(gòu)，這部分位移在計算的層間位移中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，加以扣除比較合理。如未扣除，位移角限值可有所放寬?！?/span>
2、魏鏈總相關(guān)文獻(xiàn)
《論高層建筑結(jié)構(gòu)層間位移角限值的控制》
“在高層建筑中，發(fā)生最大層間位移的樓層一般位于結(jié)構(gòu)的中部、偏上或偏下，恰恰那里的豎向構(gòu)件兩端轉(zhuǎn)角較大，造成無論是柱或剪力墻，它們的非受力層間位移均很大，而受力層間位移則很小，因此用總的層間位移作為控制高層建筑豎向桿件的受力層間位移的措施是值得商榷的，那種認(rèn)為層間位移角最大的樓層是受力最危險的樓層，在概念上是不正確的?！?/span> 框剪結(jié)構(gòu)層間位移角曲線與受力層間位移角曲線 框筒結(jié)構(gòu)層間位移角曲線與受力層間位移角曲線 “結(jié)構(gòu)豎向桿件，無論是柱或剪力墻，其受力層間位移往往都是底部最大，沿高往上變化總體趨勢是在減小，因此控制結(jié)構(gòu)的受力層間位移應(yīng)著眼于控制結(jié)構(gòu)的底部而不是結(jié)構(gòu)的中上部?！?/span>
魏總對不同結(jié)構(gòu)類型受力層間位移角限值的建議如下。 《地王大廈結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題》
“在地王大廈結(jié)構(gòu)設(shè)計中，日本新日鐵公司開始也是以層位移差計算結(jié)果作為層間位移，結(jié)果在第57層出現(xiàn)層間位移角達(dá)1/274的情況，遠(yuǎn)超我國規(guī)范的規(guī)定?！?/span>
“地王大廈橫風(fēng)在風(fēng)荷載作用下，第57層的層位移角雖達(dá)到1/274，但是，筒體剪力墻的受力層間位移角只有1/28195，原因是層底轉(zhuǎn)角引起了層頂很大的剛體位移，由此可以肯定剪力墻不但承載力足夠，而且一定不會出現(xiàn)受力裂縫。至于層間變形對于裝修構(gòu)件的影響，另有專門措施考慮解決?！?/span>
《XX項目超限報告》
“風(fēng)載作用下最大層間位移角的限值需考慮以下因素： 1） 計算層間位移角時考慮結(jié)構(gòu)重力P-△效應(yīng)； 2） 計算層間位移角時考慮地下室構(gòu)件的影響； 3） 采用結(jié)構(gòu)剛度折減系數(shù)時，限值規(guī)定宜增大，反之宜減??； 4） 保證填充墻、隔墻和幕墻等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的完好。
5） 高層建筑的層間位移角越大，結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)加速度越大，對結(jié)構(gòu)的舒適度不利； 6） 考慮到層間位移角計算中有些因素難以定量考慮，確定最大層間位移角限值時應(yīng)適當(dāng)留有余地。
以上分析和研究表明，現(xiàn)行彈性變形計算方法未考慮剛度折減的因素，使計算結(jié)果偏??；也未能考慮非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對結(jié)構(gòu)剛度的影響，使計算結(jié)果偏大，二者都難以準(zhǔn)確定量計算，再考慮到風(fēng)荷載存在一定的非確定性。綜合考慮以上因素，當(dāng)不考慮剛度折減系數(shù)時，各類高層建筑風(fēng)荷載作用下的最大層間位移角限值取1/350~1/400是基本合理的。”
3、方小丹總相關(guān)觀點(diǎn) 1）我國規(guī)范認(rèn)為小震作用屬正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)應(yīng)保持“彈性”，故以鋼筋混凝土構(gòu)件（包括柱、剪力墻）開裂時的層間位移角作為多遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈性位移角限值。
2）規(guī)范要求對計算周期乘以小于1的系數(shù)來加以修正，框架結(jié)構(gòu)的周期折減系數(shù)為0.6-0.7，框-剪結(jié)構(gòu)為0.7-0.8，剪力墻結(jié)構(gòu)為0.9-1。然而，結(jié)構(gòu)分析得到的位移卻沒有相應(yīng)修正。
3）鋼與混凝土的彈性模量相差約5~10倍，對鋼筋混凝土受彎或大偏壓（拉）構(gòu)件而言，混凝土開裂時鋼筋的應(yīng)力還很小。即使是豎向荷載長期作用的受彎構(gòu)件，如一般的鋼筋混凝土梁，正常使用狀態(tài)下也是帶裂縫工作的，但這并不妨礙我們用彈性方法計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。
4）鋼筋混凝土柱和剪力墻正常使用階段主要內(nèi)力是豎向荷載引起的壓力。在風(fēng)荷載和可能發(fā)生的地震作用下，只要鋼筋不屈服，仍處于彈性階段，即使混凝土開裂，也不會影響結(jié)構(gòu)的安全性。并且，在短時間作用的橫向力卸載后，可能出現(xiàn)的裂縫也會閉合，這比豎向荷載長期存在的受彎鋼筋混凝土梁更容易滿足耐久性要求。
5）對于結(jié)構(gòu)中不同位置的剪力墻，在水平荷載作用下，相同層間位移角，各剪力墻的受力卻可能差異較大。結(jié)構(gòu)中和軸附近的剪力墻可能小偏心受壓，沒有裂縫；遠(yuǎn)離中和軸的剪力墻可能大偏心受壓，即截面中有受拉區(qū)，混凝土可能開裂。以控制結(jié)構(gòu)層間位移角的方法保證剪力墻、柱混凝土不開裂實際上并沒有根據(jù)。
6）重現(xiàn)期50、100年的風(fēng)荷載和地震荷載屬短期荷載，需進(jìn)行構(gòu)件承載力極限狀態(tài)驗算，一般無需限制墻、柱的混凝土是否開裂。有特別要求的，可由構(gòu)件截面設(shè)計加以解決。
7）考慮到設(shè)計上的方便，可采用《混凝土高規(guī)》的做法，不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲的影響，但大幅度放寬層間位移角限值。重現(xiàn)期50年風(fēng)荷載作用下只需控制結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移，一般1/500~1/400;小震作用下層間位移角1/350~1/300。之所以不是鋼結(jié)構(gòu)的1/250，是考慮對混凝土結(jié)構(gòu)剛度的折減。
4、廣東省東莞會議紀(jì)要
“框架結(jié)構(gòu)不宜大于1/400；高150米及以下的框架-剪力墻、框架-核心筒結(jié)構(gòu)不宜大于1/500，剪力墻結(jié)構(gòu)不宜大于1/600；高250米及以上結(jié)構(gòu)不宜大于1/400；高150米～250米之間可內(nèi)插確定；鋼結(jié)構(gòu)不宜大于1/250；小震作用下樓層的層間位移角可按上述限值控制，但應(yīng)進(jìn)行中、大震抗震性能設(shè)計，大震作用下彈塑性層間位移角限值按現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。”
5、深圳超限預(yù)審專家觀點(diǎn) 以下是我們參與的一個項目，超限預(yù)審會時，五位超限專家給出的意見。 探明真相之后，“層間位移角限值”便不是一個技術(shù)問題，有時反而是一個“政治”問題。如果我們做了足夠的論證，證明“位移角超越規(guī)范限值”并不會產(chǎn)生大的不利影響，專家依然“恪守規(guī)范”，要求我們增加結(jié)構(gòu)剛度的話，我們該怎么辦？ 樓板薄弱連接位置抗剪計算 在實際工程中，我們時常碰到驗算樓板薄弱連接位置（包括細(xì)腰）的面內(nèi)抗剪問題。以下為兩個工程的結(jié)構(gòu)平面圖。從下圖可明顯看到結(jié)構(gòu)布置中的樓板薄弱位置。 樓板協(xié)調(diào)兩側(cè)的主結(jié)構(gòu)時，面內(nèi)將受到較大的水平力，包括軸力和剪力。樓板面內(nèi)承受拉力或者壓力，相對來說，比較容易計算，但面內(nèi)抗剪的問題，其實并不簡單。通常的做法是，按《混凝》或《高規(guī)》中梁或墻的抗剪承載力計算公式進(jìn)行復(fù)核。
但這樣做，有無問題呢？它們的抗剪機(jī)理是否一致呢？
先來看梁的受剪機(jī)理。翻看教材，抗剪破壞分為斜壓破壞、剪壓破壞以及斜拉破壞。
簡單粗暴（并不準(zhǔn)確）來說，梁的跨高比較小時，發(fā)生斜壓破壞，這種破壞多發(fā)生在剪力大而彎矩小的區(qū)段，以及腹板很薄的梁內(nèi)。在這種破壞機(jī)制下，受剪承載力取決于混凝土抗壓強(qiáng)度，是斜截面承載力中最大的。
梁的跨高比適中，梁截面中的剪力和彎矩均可能其控制作用，這種破壞由拉區(qū)邊緣的裂縫開始，然后延伸形成斜裂縫，剪壓區(qū)高度逐漸減小，當(dāng)最終剪壓區(qū)混凝土破壞，斜截面承載力喪失。
梁的跨高比更大的時候，截面破壞由彎矩控制，受拉引起的垂直裂縫一旦出現(xiàn)，就迅速向壓區(qū)延伸，斜截面承載力隨之喪失?；炷翗前宄惺軝M向荷載的破壞模式就屬于這種情況。它的承載力是由彎矩起控制作用，所以，在規(guī)范中，我們主要對樓板的正截面承載力進(jìn)行計算，對斜截面承載力，通過構(gòu)造措施（比如樓板厚度，跨厚比要求），是可以天然保證的。
無論是規(guī)范，還是教材，梁的受剪承載力推導(dǎo)均是基于剪壓破壞這種模式得到的。給出的抗剪截面承載力限值，也是基于剪壓破壞的。
但對跨高比較小的構(gòu)件，比如上面提及的樓板面外抗剪驗算，跨高比很多情況下，是小于1.0的，破壞模式應(yīng)該是斜壓破壞才對。也就是說，抗剪承載力上限應(yīng)該更高。另外，斜壓破壞的抗剪承載力計算公式，是否應(yīng)該有所不同呢？
從受力機(jī)制來看，長墻肢的面內(nèi)受剪似乎與上文提到的樓板面內(nèi)受剪很接近？如果把剪力墻旋轉(zhuǎn)90°，邊緣構(gòu)件看作梁的話。但是，規(guī)范給出的剪力墻抗剪承載力計算公式，其實是兼顧了長墻肢和短墻肢的，如果按此計算樓板面內(nèi)抗剪的話，針對性不強(qiáng)。
那怎么辦呢？
如果要提供計算依據(jù)的話，個人認(rèn)為，樓板面內(nèi)抗剪驗算與深梁斜截面抗剪驗算最接近。 《混規(guī)》附錄給出的深受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力計算公式如下：
這個公式有什么不同呢？ 1） 當(dāng)跨高比不大于2.0時，計算剪跨比取0.25，也就是說，混凝土部分前面的系數(shù)為1.4；如果按梁的公式來算，此系數(shù)為0.875，按墻來算，此系數(shù)為0.5. 系數(shù)變大的原因，即是“隨著跨高比的減小，剪切破壞模式由剪壓型向斜壓型過渡，混凝土項在受剪承載力中所占比例增大”。 2） 抗剪承載力同時與水平鋼筋與豎向鋼筋相關(guān)，“當(dāng)跨高比等于5.0時，只有豎向分布鋼筋（箍筋）參與受剪；而當(dāng)跨高比較小（小于2.0，則取2.0）時，只有水平分布筋能發(fā)揮有限的受剪作用”。以2.0為例，水平鋼筋項前面的系數(shù)為0.5，這一點(diǎn)與梁或墻的抗剪計算公式有很大不同。
同時，規(guī)范還對深受彎構(gòu)件的受剪截面承載力進(jìn)行復(fù)核，換算的剪壓比依然為0.15，依然是偏安全考慮。假定混凝土強(qiáng)度為C30，0.15fc基本與1.4ft相當(dāng)，也就是說，抗剪承載力計算時，鋼筋的作用基本可以忽略。如果出現(xiàn)抗剪不足，只能增大構(gòu)件截面或者提高混凝土強(qiáng)度。
另外，為了保證面外穩(wěn)定性，規(guī)范還對高厚比及跨高比限值進(jìn)行了規(guī)定，即不大于25.
“試驗表明，當(dāng)僅配有兩層鋼筋網(wǎng)時，如果網(wǎng)與網(wǎng)之間未設(shè)拉筋，由于鋼筋網(wǎng)在深梁平面外的變形未受到專門約束，當(dāng)拉桿拱拱肋斜向壓力較大時，有可能發(fā)生沿深梁中面劈開的側(cè)向劈裂型斜壓破壞，故應(yīng)在雙排鋼筋網(wǎng)之間配置拉筋?！睒前迮浣睿粚ｉT設(shè)拉筋，從這個角度來看，鋼筋的作用不應(yīng)考慮。
以對3m寬，120mm厚的樓板為例，其最大面內(nèi)抗剪承載力為1.4X120X0.8X3000=403kN. 如果要求不出現(xiàn)斜裂縫，規(guī)范也給出了參考值，即0.5ftkXbXh0=288kN.（注意h0=0.8X3m）
如果注意到《抗規(guī)》附錄E關(guān)于“矩形平面抗震墻結(jié)構(gòu)框支層樓板設(shè)計要求”的一些規(guī)定，我們又會得到一些新的啟發(fā)。
此處驗算的也是樓板面內(nèi)的抗剪承載力。在公式E.1.2中，剪壓比相當(dāng)于0.1/0.85=0.118，是偏保守的，這是由框支層樓板的重要性決定的。公式E.1.3不考慮樓板的混凝土作用，僅按穿過剪力墻的水平鋼筋驗算。這是一個什么樣的機(jī)理呢？
這種情況考慮的是，地震作用下，混凝土大開裂，承擔(dān)傳遞剪力的擔(dān)子全部由鋼筋承擔(dān)。根據(jù)程懋堃大師《創(chuàng)新思維結(jié)構(gòu)設(shè)計》所述，按照“剪摩擦”理論計算時，受剪面鋼筋fy應(yīng)乘以0.7，我們規(guī)范計算的鋼筋面積偏小。
那對本文開頭所述的薄弱區(qū)樓板，面內(nèi)最大抗剪承載力能否按剪摩擦理論計算呢？如果可以，3m寬的板跨，按10@150雙層配筋，最大抗剪承載力為791.28kN.事實上，在混凝土大開裂的情況下，鋼筋是可以提供791.28kN的承載力的，但在這種情況下，樓板（面內(nèi)）剛度大大降低，相當(dāng)于僅由鋼筋構(gòu)成的軟連接（往復(fù)作用下，混凝土?xí)饾u剝落），已無法協(xié)調(diào)兩側(cè)的結(jié)構(gòu)體共同變形，共同受力，各結(jié)構(gòu)體（參考文章開頭的結(jié)構(gòu)平面布置圖）很可能因為“獨(dú)木難支”而失穩(wěn)。這是我們無法接受的。
所以，對薄弱區(qū)樓板，面內(nèi)最大抗剪承載力只能為1.4ftbh0，或者考慮為0.15fcbh0.
我看到一些超限報告在分析中震樓板應(yīng)力一節(jié)，剪應(yīng)力較大的時候，比如超過0.15fck，便增配鋼筋（比如將10@150調(diào)整為12@150），全然不顧抗剪承載力的上限值，這其實是非常不妥當(dāng)?shù)摹?/span> 超限報告是穿著花衣服的計算書嗎？ 有一次，我們同事幾個一起吃飯，某同事隨意說了一句，“超限報告和計算書有本質(zhì)區(qū)別嗎？”我當(dāng)時一愣，它們之間的區(qū)別還真不那么明顯，都是得到計算結(jié)果，然后將計算結(jié)果與規(guī)范要求一一對比，當(dāng)然，絕大多數(shù)情況下，都是滿足規(guī)范的。如果要說有什么不同，超限報告做得更漂亮一些，數(shù)據(jù)更加可視化（增加了圖表）。遺憾的是，即使如此，也并未做好。一些報告中的大量圖表直接來自結(jié)構(gòu)軟件計算結(jié)果的“COPY PASTE”，未經(jīng)加工，也未經(jīng)修飾，每次看的時候，總有一種濃濃的計算書的既視感。
其實，很少有人去琢磨，超限報告和計算書，究竟有何不同。在很多人心目中，能通過超限審查的報告，就是好報告，大家相安無事地賺到該賺的錢。如果多出了一份力，相當(dāng)于少賺了一份錢，所以一切從簡，能省則省，超限報告的質(zhì)量就是這么淪陷的。這不是某個人的責(zé)任，而是我們設(shè)計人員，審查專家，相關(guān)部門等等，“齊心協(xié)力”將超限報告拉下了“神壇”。
在實際工作中，不止一個人問過我這個問題，如果設(shè)計是按包絡(luò)來做的，我還有必要進(jìn)行包絡(luò)前的差異性分析嗎？比如，設(shè)計按小震和中震計算結(jié)果包絡(luò)，那我還要研究為什么小震比中震彈性的計算結(jié)果偏大嗎？而有些地方，中震又遠(yuǎn)大于小震結(jié)果？或者更直白點(diǎn)說，研究清楚了，又有什么意義呢？不還是取包絡(luò)嗎？單塔模型和多塔模型取包絡(luò)，那兩者之間，計算結(jié)果的差異就不重要了罷？個人認(rèn)為，對這些問題的回答，隱隱決定了計算書與超限報告的差別。
大家有沒有想過，包絡(luò)其實是一把雙刃劍。在影響因素繁多，難以準(zhǔn)確判斷，但我們又不得不給出設(shè)計結(jié)果的時候，包絡(luò)是我們解決現(xiàn)實問題的最后一顆“救命稻草”，在有限時間內(nèi)，包絡(luò)是我們能拿出的唯一解。但如果問題本身可解，結(jié)果差異可尋，我們用包絡(luò)設(shè)計一以概之，其實是在掩蓋我們心態(tài)上的懶惰或者能力上的不足，包絡(luò)變成了一塊“遮羞布”。
技術(shù)進(jìn)步，是將“遮羞布”一點(diǎn)點(diǎn)撕開，從而直逼事實的過程；而非制造更多的“遮羞布”，淹沒事實，以便粉飾太平的過程。
超限報告在做什么事？其實，就是撕開“遮羞布”，顯現(xiàn)事實，以事實為基礎(chǔ)，論證我們的設(shè)計究竟有無問題。計算書給出的結(jié)果，尚是表象，唯有往下探究，弄清究竟，才是超限報告該干的事兒。
比如，最近某項目，300m超高層辦公樓，高寬比超過10，風(fēng)振層間位移角1/400，無法滿足規(guī)范要求的1/500，但這也是表象?？梢匝芯恳?guī)范規(guī)定的意義，層間位移角超限究竟有何影響，如果將層間位移角減小至1/500，結(jié)構(gòu)截面需要增加多少，結(jié)構(gòu)性能又能提高多少？有沒有必要為了1%性能的提高，花費(fèi)20%以上的代價？
又比如，單塔和多塔分析，在裙房范圍，內(nèi)力會形成差異，可以分析，哪些構(gòu)件內(nèi)力變大了，哪些變小了，內(nèi)力協(xié)調(diào)和剛度分布是否一致？所有的差異和變化，能否在邏輯上自??？
循規(guī)蹈矩，波瀾不驚，簡單陳述的報告，充其量，應(yīng)該算作穿著花衣服的計算書。作為工程師，我們都知道，重復(fù)性勞動，不會提升我們的技術(shù)水平。只有質(zhì)疑計算結(jié)果，反復(fù)去尋找一致性與差異性，并不斷地用技術(shù)邏輯去解釋這些不同，才能掌握一些深層次的規(guī)律，知其所以，也知其所以然。即使最終我們使用了包絡(luò)，也要弄清楚，這是我們不得不選擇的唯一解，而非粉飾太平的“遮羞布”。
《全國超限高層抗震審查技術(shù)要點(diǎn)》中提到:“中震時雙向水平地震下墻肢全截面由軸向力產(chǎn)生的平均名義拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時宜設(shè)置型鋼承擔(dān)拉力，且平均名義拉應(yīng)力不宜超過兩倍混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（可按彈性模量換算考慮型鋼和鋼板的作用），全截面型鋼和鋼板的含鋼率超過2.5%時可按比例適當(dāng)放松?！?/span>
這條看似不起眼的意見，對我們的設(shè)計工作影響還是比較大的。不少設(shè)計院據(jù)此設(shè)置型鋼，不但在墻肢中設(shè)置型鋼，在框架柱中也設(shè)置型鋼，理由就是平均名義拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。
方小丹大師在第二十三屆全國高層會議上對這個問題進(jìn)行了闡述。 主要觀點(diǎn)如下： 1）鋼筋混凝土小偏心受拉構(gòu)件可以承擔(dān)剪力； 2）一般的鋼筋混凝土構(gòu)件是帶裂縫工作的，正截面承載力計算并不考慮混凝土受拉承載力的貢獻(xiàn)； 3）鋼筋可以承受拉力。混凝土構(gòu)件的受拉承載力與混凝土的名義拉應(yīng)力無關(guān)。 4）控制混凝土構(gòu)件裂縫寬度的關(guān)鍵因素是控制鋼筋的拉應(yīng)力而不是混凝土的拉應(yīng)力。 假如構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級為C60，鋼筋采用三級鋼，當(dāng)混凝土名義拉應(yīng)力達(dá)到2ftk時，軸向受拉鋼筋配筋率僅為1.4%；抗彎計算按構(gòu)造配筋的話，其實綜合配筋率也不高。 5）全截面受拉開裂的鋼筋混凝土構(gòu)件只要裂縫寬度較小，是可以承擔(dān)剪力的，因為構(gòu)件剪切破壞面（斜截面）穿過裂縫，也穿過未開裂的混凝土，還穿過水平和豎向配置的鋼筋。未開裂的混凝土以及水平鋼筋提供了構(gòu)件的受剪承載力。 6）構(gòu)件一旦承受剪力就必然有彎矩，有可能改變了構(gòu)件的受力狀況，可能由軸心受拉或小偏拉變?yōu)榇笃?，此時構(gòu)件截面有壓區(qū)。剪壓區(qū)的存在反而提高了構(gòu)件的受剪承載力。
根據(jù)對教材的理解，對剪壓破壞來說，斜截面承載力失效的標(biāo)志是剪壓區(qū)混凝土壓壞。隨著裂縫的開展，剪壓區(qū)會越來越小，如果剪壓區(qū)為零（甚至不到零），混凝土不再提供壓力，截面失效。一般情況下，受剪的時候，也會受彎，受彎就會在截面中形成壓區(qū)，所以剪壓區(qū)還是存在的，即，即使彎曲形成裂縫，但截面抗剪承載力還是存在的。極端一點(diǎn)情況，如果構(gòu)件截面拉力比較大，首先在截面中形成通縫，在彎矩作用下，壓區(qū)應(yīng)力不足以使“壓區(qū)裂縫”彌合，這時，其實是沒有剪壓區(qū)的，截面抗剪承載力還能存在嗎？個人理解，在這一瞬間，通常意義上的抗剪承載力其實是有問題的，但這是一個瞬時狀態(tài)，很快地，截面會發(fā)生轉(zhuǎn)動，底部裂縫會加大，又在上部形成壓區(qū)，依然可以抗剪，但此時，構(gòu)件很可能因變形過大而失效。所以，對這種情況（比較少見）還是要慎重。
概括來講，抗剪承載力可以分為兩個層次，第一個層次，就是剪壓區(qū)存在的情況，此時，承載力可按規(guī)范公式計算；第二個層次，剪壓區(qū)破壞（包括首次彌合之后的剪壓區(qū)），抗剪主要靠水平鋼筋，鋼筋破壞即是剪摩擦破壞。雖然鋼筋可以保證構(gòu)件不會墜落，但構(gòu)件變形會較大。當(dāng)然，在這種情況下，構(gòu)件正截面承載力也大打折扣。
再來看看規(guī)范規(guī)定的受剪截面限制條件（即剪壓比）。根據(jù)教材及規(guī)范條文說明， 剪壓比的規(guī)定有兩個目的：一個是防止構(gòu)件發(fā)生斜壓破壞；什么意思呢？構(gòu)件可以承受超越剪壓比限值規(guī)定的承載力，但此時，構(gòu)件將發(fā)生斜壓破壞，規(guī)范給出的公式以及構(gòu)造措施等一系列規(guī)定，均不適用；第二個目的，限制在使用階段可能發(fā)生的裂縫寬度，間接通過保證剪壓區(qū)高度，來限制裂縫寬度?？梢?，構(gòu)件剪壓比決定的剪力和截面所受拉力是沒有關(guān)系的。拉力對抗剪承載力的影響，主要反映在截面抗剪承載力的計算過程中。參考《混規(guī)》的計算公式。
算例1，鋼筋混凝土柱，C40，HRB400，截面尺寸700X700mm，名義拉應(yīng)力為2ftk時，即拉力約為2342kN，配筋按2.5%，計算得到鋼筋拉應(yīng)力為191Mpa，計算得到的最大裂縫寬度為0.274mm（小于0.3mm）；箍筋按12@150（體積配箍率0.9%），抗剪承載力為709kN＜0.2βcfcbh0；即名義拉應(yīng)力達(dá)到2ftk時，通過增加縱筋的方式，可以滿足規(guī)范對承載力的要求，不需要設(shè)置型鋼。
算例2，剪力墻截面尺寸300X1500，C30，HRB400，中震作用下承受拉力2000kN，配筋率2%，計算裂縫寬度在0.3mm以內(nèi)，混凝土名利拉應(yīng)力4.06Mpa大于2ftk；水平分布筋2d12@200，剪壓比按1.5，則受剪承載力為731.6kN，中震作用下的剪壓比為0.08ftk。可見，剪力墻滿足正截面和斜截面承載力要求，雖然混凝土名義拉應(yīng)力大于2ftk時，也不需要配置型鋼。
結(jié)論是：下次再碰到混凝土名義拉應(yīng)力超過ftk，甚至2ftk時，不要著急加型鋼，先增加鋼筋，算一算正截面承載力、斜截面承載力以及裂縫能否滿足規(guī)范要求，如果可以，型鋼就可以免了。我相信，這對設(shè)計方、施工方、業(yè)主，都是喜聞樂見的。
在超限報告中，剪重比是一個逐漸被淡化的概念。剪重比給我的印象，無非是“滿足最小剪重比最好，滿足不了，按比例調(diào)整”罷了。如果是這樣的話，剪重比這個概念，是否成了“雞肋”？它究竟在限制什么呢？又能限制什么呢？
我們從頭說起。
為何需要定義剪重比這個參數(shù)？規(guī)范給出的解釋是這樣的。“由于地震影響系數(shù)在長周期下降段較快，對于基本周期大于3s的結(jié)構(gòu)，由此計算所得的水平地震作用下的結(jié)構(gòu)效應(yīng)可能過小。而對于長周期結(jié)構(gòu)，地震地面運(yùn)動速度和位移可能對結(jié)構(gòu)的破壞具有更大影響，但是規(guī)范所采用的振型分解反映譜法尚無法對此作出合理估計。出于結(jié)構(gòu)安全的考慮，增加了對各樓層水平地震剪力最小值（剪重比）的要求?！?/span>
關(guān)于振型分解反應(yīng)譜法對長周期地震估計不足的原因，尚有以下說法：1）強(qiáng)震記錄儀自身的缺點(diǎn)，記錄強(qiáng)震數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)問題；2）大震級地震發(fā)生的幾率較小，記錄到的長周期地震動時程不多，對反應(yīng)譜長周期段的可靠性沒有把握。
如果不滿足剪重比，規(guī)范給出的解決辦法是“調(diào)整地震剪力，或改變結(jié)構(gòu)剛度”。在實際工程中，常見的情況是，結(jié)構(gòu)底部若干層剪重比不滿足要求，但中上部樓層可滿足要求，通常的做法是，全部樓層按比例放大。
我們來看看規(guī)范是如何規(guī)定的。
《抗規(guī)》，“只要底部總剪力不滿足要求，則結(jié)構(gòu)各樓層的剪力均需要調(diào)整，不能僅調(diào)整不滿足的樓層”。這個觀點(diǎn)的逆否命題是，“可以僅調(diào)整局部不滿足的樓層，如果底部總剪力滿足要求?！毕鄬Χ裕瑥V東省《高規(guī)》要講得更直白一點(diǎn)，“僅部分樓層不滿足要求時，可直接放大這些樓層的地震剪力使之滿足要求，當(dāng)基底剪力不滿足時，則全部樓層放大，放大系數(shù)為由基底剪力確定的系數(shù)?！?/span>
不同的是，《抗規(guī)》還有規(guī)定，“當(dāng)?shù)撞靠偧袅ο嗖钶^多時，結(jié)構(gòu)的選型和總體布置需重新調(diào)整，不能僅采用乘以增大系數(shù)的方法處理”。
看到?jīng)]有？前面啰里啰嗦講剪力調(diào)整的內(nèi)容，都只是“小孩子過家家”，而真正“真槍實彈”的內(nèi)容是調(diào)整結(jié)構(gòu)選型和布置?；氐介_頭的問題，“剪重比究竟在限制什么？”按照規(guī)范，它可以限制結(jié)構(gòu)布置。
用剪重比限制結(jié)構(gòu)布置？？這種邏輯聽起來有些詭異。想想看，剪重比的誕生是因為反應(yīng)譜法（長周期）及強(qiáng)震記錄儀自身的缺陷所做的彌補(bǔ)，如果計算剪力不足，人為補(bǔ)足，這是可以理解的。但以剪重比來評判結(jié)構(gòu)布置，卻是截然不同的一個概念，規(guī)范并未為此概念提供依據(jù)。規(guī)范也未說明“底部剪力相差多少，才算得上相差較多?！?/span>
在全國《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點(diǎn)》中，有這樣一句話，“基本周期大于6s的結(jié)構(gòu)，計算的底部剪力系數(shù)比規(guī)定值低20%以內(nèi)，基本周期3.5s~5s的結(jié)構(gòu)比規(guī)定值低15%以內(nèi)，即可采用規(guī)范關(guān)于剪力系數(shù)最小值的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計。（個人理解，即可采用剪力調(diào)整的方法）”。也許，這句話，即為《抗規(guī)》“底部剪力相差較多”做了一個注解。
插句題外話。很早以前，有小姐姐問我一個貌似很深奧的問題，對X型（或其他異型）平面住宅，剪重比計算時，取哪個方向的剪力呢？根據(jù)剪重比的含義，自然應(yīng)該取各個方向中最小的基底剪力呀，這個方向可能既不是平面坐標(biāo)中的X向，也不是Y向。要知道，地震方向是隨機(jī)的，而X、Y僅是人為設(shè)定的。
最后再來談?wù)劶糁乇认拗档暮侠硇浴?/span>
在我印象中，很多大牛都談?wù)撨^這個問題。在此，僅摘取黃吉峰博士和劉暢博士的部分觀點(diǎn)。黃吉峰在《建筑結(jié)構(gòu)剪重比規(guī)律及控制方法研究》中提到：“1）剪重比主要取決于結(jié)構(gòu)的周期和阻尼比，縮短周期、降低阻尼是提高剪重比的直接、有效手段；如果認(rèn)為長周期不是問題的話，剪重比是否滿足規(guī)范限值與結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)布置的合理性沒有明顯關(guān)系；2）規(guī)范規(guī)定的剪重比限值，對于某些特征周期較長的結(jié)構(gòu)不控制，不能起到彌補(bǔ)長周期分量缺失的作用；而對于某些特征周期較短的結(jié)構(gòu)，剪重比限值甚至超過了理論最大估計值，又過于嚴(yán)格?！?/span>
劉暢博士曾提到：“1）剪重比不滿足的本質(zhì)問題在于第一振型對于基底剪力的貢獻(xiàn)與其對質(zhì)量的貢獻(xiàn)不一致；2）單自由度體系，天然滿足剪重比，無論周期長短，長周期結(jié)構(gòu)，剛度正常的情況下不可能滿足剪重比要求?！?/span>
OK，關(guān)于剪重比，情況就是這么個情況。大家也不用太較真。廣東省超限專家對剪重比已經(jīng)看得比較淡了，不用擔(dān)心因為這個指標(biāo)不好看，而導(dǎo)致超限不通過。如果能保證基底剪力不小于按剪重比系數(shù)計算剪力的85%，那就更沒問題了。如果計算剪力偏小一點(diǎn)點(diǎn)，不妨通過微調(diào)連梁剛度折減系數(shù)和周期折減系數(shù)來解決。 項目概況之要點(diǎn)解析作為結(jié)構(gòu)工程師，了解一個項目，閱讀一份技術(shù)報告，一般要從項目概況（概述）開始，另外，我們也寫過不少項目概述。但究竟怎樣才算一個好的概述？寫概述的要點(diǎn)是什么？需要注意什么？如果讀概述，需要注意什么隱含信息？這篇文章就來總結(jié)這些問題。
1、項目概述首先要交待項目位置，以及周邊地塊情況。
在閱讀及書寫這一部分時，要注意如下要點(diǎn)： 1.1、項目地點(diǎn)盡量明確、具體。大地點(diǎn)隱含了地震烈度、基本風(fēng)壓等信息；對有經(jīng)驗的工程師來說，根據(jù)小地點(diǎn)也可以推斷出土質(zhì)情況。 1.2、是否靠海邊？這條隱含了地面粗糙度信息。如果靠海邊，其基礎(chǔ)設(shè)計就要特別注意，比如基礎(chǔ)的防腐問題，環(huán)境類別的判斷等，都要特別關(guān)注。 1.3、根據(jù)周邊地塊的情況，需要明確本項目與已建或已規(guī)劃的民用及公共建筑的關(guān)系。比如，是否有地鐵站或地鐵軌道？地下是否有公交車站？這些會影響地下室設(shè)計及基坑設(shè)計，注意，地鐵軌道對基坑變形要求很高，平安金融中心大廈就碰到這個問題。我們曾經(jīng)有個項目，已規(guī)劃地鐵線路從場地中間通過，所以樁基排布以及地下室設(shè)計都需要特殊考慮。 1.4、其他的本項目的特殊情況，歷史狀況，未來可能的功能變更也應(yīng)一并說明。所謂特殊情況，包括項目的特殊要求，場地的特殊條件等。
2、建筑信息，這一部分包括兩部分，建筑整體信息與單體建筑信息。
2.1、建筑整體信息
（1）一般信息 本項目一共有幾棟樓？分別什么功能？地上地下面積分別多少？典型樓層層高？地下室以及裙房功能？是否有停車庫？是否有人防？因為不同的功能往往都對應(yīng)不同的設(shè)計要求及構(gòu)造。 （2）地下室信息 地下室層數(shù)？深度？半地下室還是全地下室？這里最好有張剖面圖，將上部結(jié)構(gòu)、地下室、周邊土體的關(guān)系描述清楚。這里涉及到是否有結(jié)構(gòu)整體的水平土壓力的問題？如果是半地下室，就必須考慮整體的側(cè)壓力。其解決辦法一般有兩個思路，一個是考慮結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)，另一個是用擋土墻將側(cè)壓力隔離出去。對地下室一面臨空的特殊情況，還應(yīng)驗算嵌固條件是否滿足。 （3）分區(qū)分縫的問題 對綜合體，都會涉及到這個問題。最好有張平面圖，來描述分區(qū)分縫的問題。這一部分的結(jié)論，一般都是“各塔樓與裙房在地面以上均通過防震縫分開，形成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元；地下室不設(shè)永久性的結(jié)構(gòu)縫，通過設(shè)置施工后澆帶，適當(dāng)考慮溫度配筋等措施來防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因溫度變化和混凝土收縮引起的裂縫”。如果塔樓在裙房范圍沒有通過結(jié)構(gòu)縫分開，就會有多塔的問題。這里要注意連體結(jié)構(gòu)與多塔結(jié)構(gòu)在概念上的異同，其相同之處是，塔樓之間沒有完全斷開，是連接的；不同之處是，連接的位置不同，多塔是通過裙房相連，而連體是在裙房以上位置相連。
2.2、單體建筑信息
（1）層數(shù)？高度？地上多少層？地下多少層？出屋面多少層？在描述層數(shù)及高度的時候，要明確建筑與結(jié)構(gòu)在概念上的區(qū)別。建筑高度是從室外地坪算到建筑頂部（包括出屋面，甚至塔尖），建筑樓層數(shù)即建筑高度范圍內(nèi)的樓層；結(jié)構(gòu)高度是從嵌固端算到主屋面（不包括局部出屋面），結(jié)構(gòu)樓層也是此范圍內(nèi)的樓層數(shù)。
結(jié)構(gòu)規(guī)范中還有一個“房屋高度”的概念，其定義是“自室外地面至房屋主要屋面的高度，不包括突出屋面的電梯機(jī)房、水箱、構(gòu)架等高度?！逼鋵?，規(guī)范中對“高度”（A、B級高度劃分；抗震等級劃分、層間位移角劃分）的定義用的是“房屋高度”這一概念。通常情況下，結(jié)構(gòu)嵌固端設(shè)置在地下室頂板，室外地坪基本也在此位置，此時，結(jié)構(gòu)高度和項目高度是一致的。但在實際工程中，也有特殊情況：a）室外地坪在地下室頂板位置，但嵌固端不設(shè)置在地下室頂板（比如設(shè)置在-1F），此時，二者高度不一致，這是比較尷尬的情況；b）半地下室，嵌固端往下選，選到較低的室外地坪位置，此時，房屋高度的起算位置該選哪個室外地面呢？有些設(shè)計師為了滿足指標(biāo)，會選到較高位置的室外地面，這就會導(dǎo)致房屋高度和結(jié)構(gòu)高度不一致，個人認(rèn)為，這是不妥的。
（2）結(jié)構(gòu)平面尺寸？外包尺寸？核心筒尺寸？結(jié)合結(jié)構(gòu)的高度信息，可以計算出結(jié)構(gòu)高寬比、核心筒高寬比，這些數(shù)值與結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性有關(guān)，高寬比很大的結(jié)構(gòu)，其設(shè)計代價必然比較高。同時，也要注意平面長寬比，這個數(shù)值與結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向風(fēng)振有關(guān)。另外，要注意交待，避難層/設(shè)備層的位置，層高等信息。如果側(cè)剛不足，需要設(shè)置加強(qiáng)層的話，加強(qiáng)層通常設(shè)置在這些樓層。
（3）交待建筑樓層與結(jié)構(gòu)計算模型樓層的對應(yīng)關(guān)系。這一點(diǎn)很重要，但很多時候被忽略。因為后續(xù)的很多計算指標(biāo)都是根據(jù)結(jié)構(gòu)模型樓層來提取和后處理的，不交待對應(yīng)關(guān)系，對閱讀者以及書寫者都比較容易引起混亂。此處，最好能給出單體的標(biāo)準(zhǔn)層平面圖，以及剖面圖。對立面比較復(fù)雜的，比如立面收進(jìn)，出挑等，都應(yīng)標(biāo)注出關(guān)鍵尺寸。
3、建筑體型評價
如果是寫超限報告，最好能給出這一部分內(nèi)容。此部分相當(dāng)于對結(jié)構(gòu)超限項的宏觀把握以及要點(diǎn)預(yù)測。
3.1、根據(jù)幾何尺寸就能判斷的平立面不規(guī)則，以及大開洞、躍層柱、細(xì)腰、連體、轉(zhuǎn)換等問題。
3.2、判斷結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵位置，預(yù)測結(jié)構(gòu)的薄弱位置，以及后續(xù)分析需要重點(diǎn)關(guān)注的位置。
這一部分的宏觀分析、概念分析可以預(yù)先確定后面的工作重點(diǎn)，也可保證工作思路不會走偏。其實，此部分內(nèi)容最能反映一名工程師的水平，在未正式計算的條件下，就能對具體項目的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)進(jìn)行把握，靠的就是經(jīng)驗和直覺。
END
PS，一般地，我們碰到的都是典型的超高層超限建筑，但也要注意一些特殊超限建筑的界定。參考《全國超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查技術(shù)要點(diǎn)》與《廣東省超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項審查實施細(xì)則》，對于主體結(jié)構(gòu)的懸挑長度大于15m的超長懸挑結(jié)構(gòu)、連體跨度大于36m的特大跨度連體結(jié)構(gòu)、跨度大于120m或懸挑長度大于40m的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)或索結(jié)構(gòu)、跨度大于60m的混凝土薄殼結(jié)構(gòu)等，均屬于超限建筑。 最后，給出一張思維導(dǎo)圖。
設(shè)計依據(jù)之要點(diǎn)解析無論是寫計算書，圖紙說明，還是寫超限報告，設(shè)計依據(jù)這一部分基本是不可或缺的。但因為這一部分比較簡單，所以大家的重視度不夠，很多時候，容易犯一些低級錯誤。這篇文章就來總結(jié)“設(shè)計依據(jù)”這一部分的要點(diǎn)。
比較完整的設(shè)計依據(jù)一般包括四個部分：1）設(shè)計規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)；2）相關(guān)設(shè)計文件；3）主要設(shè)計準(zhǔn)則；4）建筑分類等級。以下分別介紹。 一、設(shè)計規(guī)范/規(guī)程（標(biāo)準(zhǔn)）相關(guān)的設(shè)計規(guī)范包括國家規(guī)范及地方規(guī)范。這些內(nèi)容應(yīng)該都是工程師所熟識的，如果參加過注冊考試，對這些基本的規(guī)范應(yīng)該都有所了解。在這一部分，有兩點(diǎn)需要注意： 1）參考規(guī)范一定是最新的現(xiàn)行規(guī)范基本上，此部分內(nèi)容我們都是從其他項目Copy過來，這本身沒有問題，但一定要核實是否為最新規(guī)范。這一點(diǎn)很重要，如果參考的是老規(guī)范，從邏輯上來說，后面的東西都不用再看了。目前，我們?nèi)菀缀鲆暤氖侨缦逻@幾本規(guī)范： 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010—2010（2015版） 建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2010（2016版） 建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-2014 高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ99-2015 組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范JGJ138-2016 如果是在圖紙說明中引用圖集，也一定是最新的圖集，比如16G101系列。 2）刪掉本項目中并無使用到的規(guī)范我們曾經(jīng)看到過一個鋼結(jié)構(gòu)項目，在設(shè)計依據(jù)里面引用了大量的混凝土規(guī)范；也看到過采用淺基礎(chǔ)的項目，卻引用了樁基規(guī)范。這樣的例子看起來都很好笑，但卻屢屢發(fā)生。再比如，圖紙設(shè)計說明中保留了大量的本項目根本用不到的技術(shù)說明。這些問題的存在，會讓業(yè)主對工程師的專業(yè)度產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)疑，所以我們一定要慎之又慎，尤其是對初次合作的業(yè)主。 二、相關(guān)設(shè)計/參考文件除規(guī)范以外，每個項目必然存在其他的技術(shù)文件，在這一部分，都應(yīng)該詳細(xì)列出來。比如： 1）地勘報告（分初勘和詳勘） 2）風(fēng)洞實驗報告 3）業(yè)主提供的地震波（如有） 4）會議紀(jì)要達(dá)成的一些設(shè)計依據(jù) 5）專家咨詢會意見及答復(fù) 現(xiàn)在一些比較大的項目，通常會有專家咨詢會，會上的意見及答復(fù)通常也是后續(xù)工作的依據(jù)。 6）參考的國外設(shè)計文件 在國際咨詢公司提供的報告中，時常有這一部分內(nèi)容，常引用ASCE7-10Minimum Design Loads for buildings and other structures；AISCSpecification for structural steel building；CISCSteel Design Guide Series：Floor Vibration Due to Human Activity 等。設(shè)計院寫報告的時候，一般不會引用相關(guān)的論文，但咨詢公司引用論文是比較常見的，對一些有爭議的問題，可以用比較權(quán)威的論文作為證據(jù)。 三、主要設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則，就是后續(xù)計算指標(biāo)是否合理的判據(jù)。事實上，我們的設(shè)計準(zhǔn)則非常多，廣義來說，所有的規(guī)范都是我們的設(shè)計準(zhǔn)則。但就目前所看到的，這一部分內(nèi)容一般僅包括如下幾個方面： 1）結(jié)構(gòu)位移控制準(zhǔn)則這一部分，規(guī)范都有明確規(guī)定，比如層間位移角限值。當(dāng)然，合理的層間位移角限值，最近一直存在南北派之爭。我們可以自己去辨析，但最終執(zhí)行可能還是要按規(guī)范或總工意見。 2）風(fēng)振舒適度控制準(zhǔn)則風(fēng)振舒適度控制標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)范中也有明確規(guī)定，比如《高規(guī)》3.7.6條，對住宅和公寓控制值為0.15m/s2，對辦公和旅館為0.25m/s2;高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，《高鋼規(guī)》另有規(guī)定，a）公寓建筑，順風(fēng)向或橫風(fēng)向最大頂點(diǎn)加速度限值為0.20m/s2，b）公共建筑為0.28m/s2;順風(fēng)向及橫風(fēng)向風(fēng)振加速度的算法一般有兩個版本，即《高鋼規(guī)》及《荷規(guī)》算法。按照規(guī)范，我們可以計算出順風(fēng)向或者橫風(fēng)向的頂點(diǎn)加速度值，這兩個值可以直接與規(guī)范限值比較，有些院還會補(bǔ)充一個兩方向的組合加速度值（0.8倍的平方根），并與限值比較。
風(fēng)振加速度計算公式略顯復(fù)雜，所以我們一般使用YJK或SATWE提供的計算值，但要注意，最大風(fēng)振加速度僅算至主屋面，如果結(jié)構(gòu)模型中還有出屋面的部分，軟件給出的結(jié)果是偏大的，如果據(jù)此增加結(jié)構(gòu)剛度，甚至增設(shè)阻尼器，都是不當(dāng)?shù)?。我們一般的做法是，自編程序，計算主屋面處的加速度?/span> 3)樓面振動標(biāo)準(zhǔn)中國規(guī)范以樓板振動頻率控制樓面振動舒適度的相關(guān)要求大致如下表所示。
國際標(biāo)準(zhǔn)一般采用ATC的豎向振動峰值加速度要求，具體如下圖所示。《高規(guī)》3.7.7條即參考了此標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)于樓板振動的分析方法，影響因素，筆者曾寫過一篇文章，《考慮隨機(jī)性人行激勵的樓蓋舒適度方法研究》，如有興趣，可以參閱。 四、建筑分類等級主要包括如下幾個方面：防火等級，環(huán)境類別，基礎(chǔ)設(shè)計等級，抗震設(shè)防類別，結(jié)構(gòu)安全等級。 1）防火等級雖然我們在報告中常寫防火等級，但筆者翻看《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（簡稱《防火規(guī)范》），只有耐火等級的概念?！斗阑鹨?guī)范》將民用建筑分為三類，一類高層民用建筑，二類高層民用建筑以及單、多層民用建筑。
民用建筑的耐火等級分為一、二、三、四級。不同的耐火等級，各建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件對應(yīng)著不同的耐火極限。這相當(dāng)于我們結(jié)構(gòu)中所規(guī)定的不同的抗震等級，但對不同的構(gòu)件，卻對應(yīng)著不同的調(diào)整系數(shù)。這些都視構(gòu)件的重要性而定。
2）環(huán)境類別環(huán)境類別的劃分在《混凝土規(guī)范》3.5.2條有明確規(guī)定。此處，環(huán)境類別劃分為一、二a、二b、三a、三b、四、五。但規(guī)范對裂縫寬度、耐久性以及保護(hù)層厚度的規(guī)定，只涉及一、二a、二b、三a和三b。根據(jù)筆者的理解，如果環(huán)境類別認(rèn)定為四類和五類，將屬于極端特殊環(huán)境，需要專門研究論證。對海岸建筑，如果采用樁基礎(chǔ)，樁將長期浸泡在地下水（可能是海水）中，我們經(jīng)常碰到這種情況，個人認(rèn)為，環(huán)境類別定為三b即可。
3）基礎(chǔ)設(shè)計等級《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》3.0.1條對基礎(chǔ)設(shè)計等級進(jìn)行了規(guī)定。對30層以上的高層建筑可直接劃定為甲級。
4）結(jié)構(gòu)安全等級《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》1.0.8條按照建筑物類型（重要的房屋、一般的房屋、次要的房屋）以及破壞后果（很嚴(yán)重、嚴(yán)重、不嚴(yán)重）將建筑結(jié)構(gòu)的安全等級劃分為一級、二級、三級。
結(jié)構(gòu)安全等級在結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何體現(xiàn)呢？一般是反映在結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)中，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)同時也與設(shè)計使用年限相關(guān)。
安全等級為一級或設(shè)計使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)≥1.1； 安全等級為二級或設(shè)計使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)≥1.0； 安全等級為三級或設(shè)計使用年限為5年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)≥0.9； 5）抗震設(shè)防類別抗震設(shè)防類別的劃分會影響抗震措施的確定，比如，《高規(guī)》3.9.1條，對甲類、乙類建筑：應(yīng)按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度的要求加強(qiáng)其抗震措施。因此，對抗震設(shè)防類別的劃分要慎重。以下說一種比較有爭議的情況。
《抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，商業(yè)建筑中，人流密集的大型的多層商場抗震設(shè)防類別應(yīng)劃為重點(diǎn)設(shè)防類，而大型商場是指一個區(qū)段人流5000人，換算的建筑面積約為17000㎡或營業(yè)面積7000㎡以上的商業(yè)建筑。
同時，《抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》又通過小字注明，“區(qū)段是指由防震縫分開的結(jié)構(gòu)單元、平面內(nèi)使用功能不同的部分、或上下使用功能不同的部分”。由于大的商業(yè)裙房通常都會根據(jù)塔樓布置以若干條抗震縫劃分，各區(qū)段的面積將小于大型商場的定義標(biāo)準(zhǔn)，抗震設(shè)防類別統(tǒng)統(tǒng)定位丙類？
直觀上感覺，此處是矛盾的，抗震設(shè)防類別是以震害發(fā)生時，人員傷亡程度等因素劃分的，除非有更多的逃生疏散通道可以降低人員傷亡，否則沒理由降低抗震設(shè)防類別。結(jié)構(gòu)抗震縫與人員疏散有何干？再想想，防火分區(qū)與地震時人員疏散有何干？其實，都沒有直接關(guān)系。
在此，我引用一個我不喜歡的人的觀點(diǎn)來結(jié)束這個問題的爭議?！耙粋€區(qū)段是指：具有同一建筑功能的相關(guān)范圍，考察的是人員聚集程度，與建筑功能分區(qū)及不同區(qū)段出口有關(guān)，不完全是一個結(jié)構(gòu)區(qū)段或一個結(jié)構(gòu)單元，與結(jié)構(gòu)是否分縫無直接聯(lián)系。‘大型商場’不會因結(jié)構(gòu)設(shè)縫或增加結(jié)構(gòu)單元而消失。只有通過建筑手段，對密集人流進(jìn)行合理分隔和疏導(dǎo)，使每一段內(nèi)商業(yè)面積不滿足大型商場要求、不會出現(xiàn)‘人流密集’現(xiàn)象，才能避免被劃分為乙類。” |
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