4.4 结构竖向布置

4.4.1

历次地震震害表明:结构刚度沿竖向突变、外形外挑或内收等,都会产生某些楼层的变形过分集中,出现严重震害甚至倒塌。所以设计中应力求使结构刚度自下而上逐渐均匀减小,体形均匀、不突变。 1995 年阪神地震中,大阪和神户市不少建筑产生中部楼层严重破坏的现象,其中一个原因就是结构侧向刚度在中部楼层产生突变。有些是柱截面尺寸和混凝土强度在中部楼层突然减小,有些是由于使用要求使剪力墙在中部楼层突然取消,这些都引发了楼层刚度的突变而产生严重震害。柔弱底层建筑物的严重破坏在国内外的大地震中更是普遍存在。

竖向布置严重不规则结构的说明可参阅本规程第 4.1.3 条。

 

4.4.2

正常设计的高层建筑下部楼层侧向刚度宜大于上部楼层的侧向刚度,否则变形会集中于刚度小的下部楼层而形成结构薄弱层,所以下层侧向刚度不宜小于上部相邻楼层的70%,或其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。

楼层的侧向刚度可取该楼层剪力和该楼层层间位移的比值。

 

4.4.3

楼层抗侧力结构的承载能力突变将导致薄弱层破坏,本规程针对高层建筑结构提出了限制条件,B级高度高层建筑的限制条件比现行国家标准《建筑抗震设计规范》 GB 50011 的要求更加严格。

4.4.4 抗震设计时,若结构竖向抗侧力构件上、下不连续,则对结构抗震不利,属于竖向不规则结构。在南斯拉夫斯可比耶地震 (1964 年)、罗马尼亚布加勒斯特地震(1977 年)中,底层全部为柱子、上层为剪力墙的结构大都严重破坏,因此在地震区不应采用这种结构。部分竖向抗侧力构件不连续,也易使结构形成薄弱部位,抗震设计时应采取有效措施。本规程所述底部带转换层的大空间结构就属于竖向不规则结构,应按本规程第 10 章的有关规定进行设计。

 

4.4.5

中国建筑科学研究院的计算分析和试验研究表明,当结构上部楼层相对于下部楼层收进时,收进的部位越高、收进后的平面尺寸越小,结构的高振型反应越明显,因此对收进后的平面尺寸加以限制。当上部结构楼层相对于下部楼层外挑时,结构的扭转效应和竖向地震作用效应明显,对抗震不利,因此对其外挑尺寸加以限制,设计上应考虑竖向地震作用影响。

 

4.4.6

顶层取消部分墙、柱而形成空旷房间时,其楼层侧向刚度和承载力可能比其下部楼层相差较多,是不利于抗震的结构,应进行详细的计算分析,并采取有效的构造措施。如采用弹性时程分析进行补充计算、柱子箍筋应全长加密配置、大跨度屋面构件要考虑竖向地震产生的不利影响等。

 

4.4.7

震害调查表明:有地下室的高层建筑的破坏较轻,而且有地下室对提高地基的承载力有利,一般情况下宜设地下室。