建筑高度对结构设计有什么差别?

 


前言

建筑工程造价是随着建筑高度、层数增加而提高的,尤其是高层/超高层建筑,要经受地震作用及风荷载,需要提高结构刚度,改变结构形式,从而使工程造价大幅度上升。但是当建筑层数增加时,单位建筑面积所分摊的土地费用及外部流通空间费用将有所降低,从而使建筑物单位面积成本发生变化。

所以在项目总体规划允许高度范围内,项目决策人掌握降低开发成本的临界建筑高度是非常关健的。在方案阶段,帮助建筑师了解建筑高度对结构设计的区别,能有效帮助控制项目成本。

一、建筑高度的分类

《民用建筑设计统一标准》(GB50352-2019)将民用建筑分为低层/多层建筑、高层建筑、超高层建筑。

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《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)(2018版)规定,民用建筑根据其建筑高度和层数可分为单、多层民用建筑和高层民用建筑。高层民用建筑根据其建筑高度、使用功能和楼层的建筑面积可分为一类和二类。

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《建筑高度大于250米民用建筑防火设计加强性技术要求(试行)》的通知,对建筑高度大于250米的建设工程所采取的更加严格的防火措施,由各总队组织专家评审研究确定。

综上,建筑师对于24m(27m)、54m(60m)、100m、250m等建筑高度是较为敏感的,不同高度对应的设计执行标准有差异,从而对项目成本投入有影响。

二、建筑高度的计算

《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)(2018版)附录A,建筑高度和建筑层数的计算方法,建筑高度的计算应符合下列规定:

1、 建筑屋面为坡屋面时,建筑高度应为建筑室外设计地面至其檐口与屋脊的平均高度。

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2、 建筑屋面为平屋面(包括有女儿墙的平屋面)时,建筑高度应为建筑室外设计地面至其屋面面层的高度。

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3、 同一座建筑有多种形式的屋面时,建筑高度应按上述方法分别计算后,取其中最大值。

4、 对于台阶式地坪,当位于不同高程地坪上的同一建筑之间有防火墙分隔,各自有符合规范规定的安全出口,且可沿建筑的两个长边设置贯通式或尽头式消防车道时,可分别计算各自的建筑高度。否则,应按其中建筑高度最大者确定该建筑的建筑高度。

5、 局部突出屋顶的嘹望塔、冷却塔、水箱间、微波天线间或设施、电梯机房、排风和排烟机房以及楼梯出口小间等辅助用房占屋面面积不大于1/4者,可不计入建筑高度。

6、 对于住宅建筑,设置在底部且室内高度不大于2.2m的自行车库、储藏室、敞开空间,室内外高差或建筑的地下或半地下室的顶板面高出室外设计地面的高度不大于1.5m的部分,可不计入建筑高度。

三、建筑高度对结构的影响

3.1、最大适用高度

《建筑抗震设计规范(GB50011-2010)(2016版)6.1.1条,现浇钢筋混凝土房屋的结构类型和最大适用高度如下:

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《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)6.1.1条,钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度应区分为A级和B级。A级最大适用高度,超过则存在高度超限,需进行超限抗震审查;B级最大适用高度,超过则存在高度超限,需进行超限抗震审查,同时抗震性能目标需进一步提升

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普通住宅为例,一般采用剪力墙结构体系,对于全落地剪力墙,6~8度抗震设防烈度,对结构设计有影响的建筑高度分界线分别为140m、120m、100m(80m)

《装配式混凝土结构技术规程(JGJ1-2014)6.1.1条,装配式混凝土建筑结构的最大适用高度如下:

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装配式建筑最大适用高度较常规建筑有所降低。

3.2、抗震等级

《建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)(2016版)6.1.2条,钢筋混凝土房屋应根据设防类别、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求,丙类建筑的抗震等级如下:

 

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《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010),钢筋混凝土高层建筑结构抗震等级如下:

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普通住宅为例,一般采用剪力墙结构体系抗震等级建筑高度分界线为80m

《装配式混凝土结构技术规程(JGJ1-2014),装配式混凝土建筑结构抗震等级如下:

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3.3、其他

1)24m/28m,高度大于28m的住宅建筑以及高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构,需执行《高层建筑混凝土结构技术规程》。

2)60m,风荷载比较敏感的高层建筑,承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。

3)200m,宜进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载。

四、总结

4.1、住宅

以普通剪力墙住宅为例,应考虑的建筑高度:

1)24m:7~9度抗震等级分界高度;

2)27m:高层建筑分界高度,防火二类;

3)28m:执行《高规》;

4)54m:防火一类;

5)60m:风荷载敏感,承载力设计基本风压放大1.1倍,9度剪力墙最大适用高度;

6)70m:装配整体式剪力墙抗震等级分界高度,8度(0.30g)装配整体式剪力墙最大适用高度;

7)80m:非装配式建筑抗震等级分界高度,8度(0.30g)剪力墙最大适用高度;

8)90m:8度(0.20g)装配整体式剪力墙最大适用高度;

9)100m:8度(0.20g)剪力墙最大适用高度;

10)110m:7度装配整体式剪力墙最大适用高度,8度(0.30g)剪力墙B级适用高度;

11)120m:7度剪力墙最大适用高度;

12)130m:6度装配整体式剪力墙最大适用高度,8度(0.20g)剪力墙B级适用高度;

13)140m:6度剪力墙最大适用高度;

14)150m:7度剪力墙B级适用高度;

15)170m:6度剪力墙B级适用高度;

16)200m:宜进行风洞试验高度;

4.2、办公

以普通框架核心筒办公为例,应考虑的建筑高度:

1)24m:高层建筑分界高度,执行《高规》;

2)50m:防火一类;

3)60m:风荷载敏感,承载力设计基本风压放大1.1倍;

4)70m:9度框架核心筒最大适用高度;

5)90m:8度(0.30g)框架核心筒最大适用高度;

6)100m:8度(0.20g)框架核心筒最大适用高度;

7)120m:8度(0.30g)框架核心筒B级适用高度;

8)130m:7度框架核心筒最大适用高度;

9)140m:8度(0.20g)框架核心筒B级适用高度;

10)150m:6度框架核心筒最大适用高度;

11)180m:7度框架核心筒B级适用高度;

12)200m:宜进行风洞试验高度;

13)210m:6度框架核心筒B级适用高度;

建筑高度对结构设计的影响与结构体系、抗震设防烈度、装配式等有关,地震参数参考《GB 50011-2010建筑抗震设计规范 (2016版)》,基本风压参考《GB 50009-2012建筑结构荷载规范》,最大适用高度、抗震等级分界高度参考《GB 50011-2010建筑抗震设计规范 (2016版)》、《JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程》、《JGJ 1-2014装配式混凝土结构技术规程》。

 

 

 

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