钢筋砼结构高层建筑的最大适用高度

邱　勇

摘要：对采用钢筋混凝土材料的高层建筑，从安全性、经济性等方面综合考虑，其最大适用高度应有所控制。文章将散落在规范各章节中的关于房屋高度的有关条文进行了归纳、集中，并对规范中没有明确量化的概念提出了可供参考的可行性建议。

关键词：钢筋砼；最大适用高度；适当降低；地震倾覆力矩；抗震设计

中图分类号：TU973文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）16-0150-02

早在17世纪以前，人类就地取材，利用粘土、草料、木头，石块等简易材料建造住所。凭借着劳动的智慧创造出各种地域性、风土性、传统性极强的建筑造型，在人类的历史长河中留下了深刻的痕迹。然而，在18世纪以前，受建筑材料及施工技术的限制，高层建筑的建造非常困难。18世纪后，由于英国产业革命的到来，出现了“混凝土、钢铁、玻璃”等依靠工业力量生产的新型建筑结构材料，建筑物的形状、高度从此有了全新的改观。钢筋混凝土的应用使建筑物的高度有了巨大的突破，高层建筑迅猛发展，人们挑战自然，不断地建造出更高的高层、超高层建筑。但是，从现有的技术、材料、当地的自然条件出发，考虑到结构的安全性及经济性等诸多综合因素的影响，建筑的高度还不可无限制的增长。因此，规范对各种结构类型的高层建筑均提出了相应的最大适用高度限值。为了便于设计师简便、有效的掌握限值，笔者仔细查阅了相关规范条文及有关资料，将各结构类型的高层建筑的最大适用高度限值集中起来，并给出了一些可供参考的可行性建议。

一、房屋适用高度的规范规定

房屋的高度：房屋的结构高度是指室外地面至主要楼层屋面顶部的总高度。房屋适用高度的控制是高层建筑结构设计控制的重要内容。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）（以下简称“高规”）第4.2.1条将钢筋砼高层建筑结构的房屋高度分为A级高度和B级高度。A级、B级高度的最大适用高度限值详见“高规”第4.2.2条。正常条件下满足A级高度的建筑，其受力、变形、稳定性、承载力等比较合理，而且经济性较好；B级高度比A级高度要高，其建筑结构的受力性能、变形特征、稳定性、承载力等均较复杂，需采取更为严格的安全措施，其经济性也较差。

二、不同结构类型建筑的最大适用高度限值

结合“高规”及《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）的有关规定，钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度详见表1和表2。

（一）A级高度乙类和丙类钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度应符合表1的规定

（二）框架剪力墙，剪力墙，筒体结构的钢筋混凝土高层建筑高度

超过表1规定时，为B级高度高层建筑。B级高度乙类和丙类钢筋混凝土高层建筑的最大适用高度应符合表2的规定：

三、应注意的几点说明及相应的处理措施

1．对超过A级高度限值的建筑，在B级高度范围内时应提出进行超限审查。因为超过A级高度限值的建筑仅满足规范要求是不够的，必须采取更为严格的构造措施和更为缜密的分析方法。

2．对超过B级高度限值的建筑，应通过专门审查论证，补充多方面的计算分析，必要时进行相应的结构试验研究，获得充分可靠的依据，并采取专门有效的加强措施。

3．房屋高度指室外地面至主要楼层屋面顶部的总高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度。“主要屋面”的定义规范正文及条文解释均没做具体说明，根据《建筑结构设计规范应用图解手册》的建议可按如下原则确定：（1）对屋顶层面积较其下层面积有突出者，当屋面面积小于下层面积的50%时，可按“局部突出屋面”考虑，房屋高度计算可不包括“局部突出屋面”的高度；（2）对屋顶层面积与其下层面积相比缓变者，当屋顶层面积小于其下缓变前标准层面积的50%时，可按“局部突出屋面”考虑，房屋高度计算可不包括“局部突出屋面”的高度。

4．表1中框架不含异形柱框架结构。

5．表1及表2中的设防烈度是指本地区的设防烈度，与确定抗震等级时设防烈度的调整无关。

6．A级高度范围内的甲类建筑，6、7、8度时宜按本地区设防烈度提高1度后符合表1的要求，9度时专门研究。

7．B级高度范围内的甲类建筑，6、7度时宜按本地区设防烈度提高一度后符合表2的要求，8度时专门研究。

8．一般来说部分框支剪力墙结构指的是地面以上有部分框支剪力墙的剪力墙结构。对框支结构在地下一层时应分不同情况区别对待：当地下一层与首层抗侧刚度之比不满足上部结构在地下室顶面的嵌固要求时，可理解为“部分框支剪力墙结构”，按表中部分框支剪力墙结构对应的高度限值执行；反之，当地下一层与首层抗侧刚度之比满足上部结构在地下室顶面的嵌固要求时，可认为不属于“部分框支剪力墙结构”，按表中剪力墙结构对应的高度限值执行。

9．平面和竖向均不规则的结构或Ⅳ类场地上的结构，最大适用高度应适当降低。适当降低的定量把握规范正文没作具体规定，应根据工程经验综合确定，当无可靠经验时，建议以不超过最大适用高度的20%为限。

10．对“短肢剪力墙较多”的量值把握，规范也没有给出具体的规定。但是，给出了一个控制“短肢剪力墙较多”在计算量值上的定义：抗震设计时，短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩的百分比可以通过查验电算输出文件计算得到。另外，我们还可以根据短肢剪力墙承受竖向荷载面积的大小，判定短肢剪力墙在结构中所占比例的多少：当短肢剪力墙承受竖向荷载面积达到楼层面积的40%～50%以上时，即为“短肢剪力墙较多”的情况。

11．抗震设计的框架－剪力墙结构，在基本振型地震作用下，框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构地震倾覆力矩的50%时，说明剪力墙太少。这种情况应控制结构的最大适用高度，规范要求按框架结构的最大适用高度适当提高，而小于框架－剪力墙结构的最大适用高度。但是适当提高的幅度规范未予具体规定，应根据工程经验综合考虑，或参照以下方法确定：（1）比框架结构的最大适用高度提高20%；（2）按框架部分承受的地震倾覆力矩占结构总地震倾覆力矩的比值，在纯框架（倾覆力矩按100%考虑）与框架－剪力墙结构（倾覆力矩按50%考虑）的使用高度之间按线性内差法确定；（3）当框架部分承受的地震倾覆力矩占结构总地震倾覆力矩的比值不小于75%时，可认为属于《高层建筑混凝土结构技术规程》第6.1.7条“布置少量钢筋混凝土剪力墙的框架结构”，其最大适用高度建议按框架结构提高20%考虑。

四、结论

规范中给出的钢筋混凝土结构高层建筑的最大适用高度并非是不可逾越的限值，在保证结构安全、稳定的前提下，这个限值可以被突破。但是，同比而言，突破的高度越多，单位造价就越高，其经济效益越低。随着科学技术的进步，施工技术及结构材料的更新将使高层、超高层建筑的建造更加安全经济。

参考文献

[1]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002）[S]．

[2]建筑抗震设计规范（GB50011-2001）[S]．

[3]朱炳寅．建筑结构设计规范应用图解手册[M]．中国建筑工业出版社．

作者简介：邱勇，男，供职于中国城市建设研究院深圳分院，研究方向：建筑设计。