3.4 建筑形體及其構(gòu)件布置的規(guī)則性
3.4.1 建筑設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)的要求明確建筑形體的規(guī)則性。不規(guī)則的建筑應(yīng)按規(guī)定采取加強(qiáng)措施；特別不規(guī)則的建筑應(yīng)進(jìn)行專門研究和論證，采取特別的加強(qiáng)措施；嚴(yán)重不規(guī)則的建筑不應(yīng)采用。
注：形體指建筑平面形狀和立面、豎向剖面的變化。（自2022年1月1日起廢止該條,詳見(jiàn)新規(guī)《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》GB 55002-2021）
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3.4. 1 合理的建筑形體和布置(configuration)在抗震設(shè)計(jì)中是頭等重要的。提倡平、立面簡(jiǎn)單對(duì)稱。因?yàn)檎鸷Ρ砻鳎?jiǎn)單、對(duì)稱的建筑在地震時(shí)較不容易破壞。而且道理也很清楚，簡(jiǎn)單、對(duì)稱的結(jié)構(gòu)容易估計(jì)其地震時(shí)的反應(yīng)，容易采取抗震構(gòu)造措施和進(jìn)行細(xì)部處理。“規(guī)則”包含了對(duì)建筑的平、立面外形尺寸，抗側(cè)力構(gòu)件布置、質(zhì)量分布，直至承載力分布等諸多因素的綜合要求。“規(guī)則”的具體界限，隨著結(jié)構(gòu)類型的不同而異，需要建筑師和結(jié)構(gòu)工程師互相配合，才能設(shè)計(jì)出抗震性能良好的建筑。
本條主要對(duì)建筑師設(shè)計(jì)的建筑方案的規(guī)則性提出了強(qiáng)制性要求。在2008年局部修訂時(shí)，為提高建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性，明確規(guī)定：首先，建筑形體和布置應(yīng)依據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)原則劃分為規(guī)則與不規(guī)則兩大類；對(duì)于具有不規(guī)則的建筑，針對(duì)其不規(guī)程的具體情況，明確提出不同的要求；強(qiáng)調(diào)應(yīng)避免采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。
概念設(shè)計(jì)的定義見(jiàn)本規(guī)范第2.1.9條。規(guī)則性是其中的一個(gè)重要概念。
規(guī)則的建筑方案體現(xiàn)在體型(平面和立面的形狀)簡(jiǎn)單，抗側(cè)力體系的剛度和承載力上下變化連續(xù)、均勻，平面布置基本對(duì)稱。即在平立面、豎向剖面或抗側(cè)力體系上，沒(méi)有明顯的、實(shí)質(zhì)的不連續(xù)(突變)。
規(guī)則與不規(guī)則的區(qū)分，本規(guī)范在第3.4.3條規(guī)定了一些定量的參考界限，但實(shí)際上引起建筑不規(guī)則的因素還有很多，特別是復(fù)雜的建筑體型，很難一一用若干簡(jiǎn)化的定量指標(biāo)來(lái)劃分不規(guī)則程度并規(guī)定限制范圍，但是，有經(jīng)驗(yàn)的、有抗震知識(shí)素養(yǎng)的建筑設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該對(duì)所設(shè)計(jì)的建筑的抗震性能有所估計(jì)，要區(qū)分不規(guī)則、特別不規(guī)則和嚴(yán)重不規(guī)則等不規(guī)則程度，避免采用抗震性能差的嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。
三種不規(guī)則程度的主要?jiǎng)澐址椒ㄈ缦拢?
不規(guī)則，指的是超過(guò)表3.4.3—1和表3.4.3—2中一項(xiàng)及以上的不規(guī)則指標(biāo)；
特別不規(guī)則，指具有較明顯的抗震薄弱部位，可能引起不良后果者，其參考界限可參見(jiàn)《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》，通常有三類：其一，同時(shí)具有本規(guī)范表3.4.3所列六個(gè)主要不規(guī)則類型的三個(gè)或三個(gè)以上；其二，具有表1所列的一項(xiàng)不規(guī)則；其三，具有本規(guī)范表3.4.3所列兩個(gè)方面的基本不規(guī)則且其中有一項(xiàng)接近表1的不規(guī)則指標(biāo)。
對(duì)于特別不規(guī)則的建筑方案，只要不屬于嚴(yán)重不規(guī)則，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采取比本規(guī)范第3.4.4條等的要求更加有效的措施。
嚴(yán)重不規(guī)則，指的是形體復(fù)雜，多項(xiàng)不規(guī)則指標(biāo)超過(guò)本規(guī)范3.4.4條上限值或某一項(xiàng)大大超過(guò)規(guī)定值，具有現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件不能克服的嚴(yán)重的抗震薄弱環(huán)節(jié)，可能導(dǎo)致地震破壞的嚴(yán)重后果者。
3.4.2 建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視其平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對(duì)抗震性能及經(jīng)濟(jì)合理性的影響，宜擇優(yōu)選用規(guī)則的形體，其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對(duì)稱、側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小、避免側(cè)向剛度和承載力突變。
不規(guī)則建筑的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)符合本規(guī)范第3.4.4條的有關(guān)規(guī)定。
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3.4.2 本條要求建筑設(shè)計(jì)需特別重視其平、立、剖面及構(gòu)件布置不規(guī)則對(duì)抗震性能的影響。
3.4.3 建筑形體及其構(gòu)件布置的平面、豎向不規(guī)則性，應(yīng)按下列要求劃分：
1 混凝土房屋、鋼結(jié)構(gòu)房屋和鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)房屋存在表3.4.3-1所列舉的某項(xiàng)平面不規(guī)則類型或表3.4.3-2所列舉的某項(xiàng)豎向不規(guī)則類型以及類似的不規(guī)則類型，應(yīng)屬于不規(guī)則的建筑。
2 砌體房屋、單層工業(yè)廠房、單層空曠房屋、大跨屋蓋建筑和地下建筑的平面和豎向不規(guī)則性的劃分，應(yīng)符合本規(guī)范有關(guān)章節(jié)的規(guī)定。
3 當(dāng)存在多項(xiàng)不規(guī)則或某項(xiàng)不規(guī)則超過(guò)規(guī)定的參考指標(biāo)較多時(shí)，應(yīng)屬于特別不規(guī)則的建筑。
3.4.4 建筑形體及其構(gòu)件布置不規(guī)則時(shí)，應(yīng)按下列要求進(jìn)行地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整，并應(yīng)對(duì)薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措施：
1 平面不規(guī)則而豎向規(guī)則的建筑，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，并應(yīng)符合下列要求：
1)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則時(shí)，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響，且在具有偶然偏心的規(guī)定水平力作用下，樓層兩端抗側(cè)力構(gòu)件彈性水平位移或?qū)娱g位移的最大值與平均值的比值不宜大于1.5，當(dāng)最大層間位移遠(yuǎn)小于規(guī)范限值時(shí)，可適當(dāng)放寬；
2)凹凸不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時(shí)，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化的計(jì)算模型；高烈度或不規(guī)則程度較大時(shí)，宜計(jì)入樓板局部變形的影響；
3)平面不對(duì)稱且凹凸不規(guī)則或局部不連續(xù)，可根據(jù)實(shí)際情況分塊計(jì)算扭轉(zhuǎn)位移比，對(duì)扭轉(zhuǎn)較大的部位應(yīng)采用局部的內(nèi)力增大系數(shù)。
2 平面規(guī)則而豎向不規(guī)則的建筑，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，剛度小的樓層的地震剪力應(yīng)乘以不小于1.15的增大系數(shù)，其薄弱層應(yīng)按本規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn)行彈塑性變形分析，并應(yīng)符合下列要求：
1)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時(shí)，該構(gòu)件傳遞給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應(yīng)根據(jù)烈度高低和水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的類型、受力情況、幾何尺寸等，乘以1.25～2.0的增大系數(shù)；
2)側(cè)向剛度不規(guī)則時(shí)，相鄰層的側(cè)向剛度比應(yīng)依據(jù)其結(jié)構(gòu)類型符合本規(guī)范相關(guān)章節(jié)的規(guī)定；
3)樓層承載力突變時(shí)，薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于相鄰上一樓層的65％。
3 平面不規(guī)則且豎向不規(guī)則的建筑，應(yīng)根據(jù)不規(guī)則類型的數(shù)量和程度，有針對(duì)性地采取不低于本條1、2款要求的各項(xiàng)抗震措施。特別不規(guī)則的建筑，應(yīng)經(jīng)專門研究，采取更有效的加強(qiáng)措施或?qū)Ρ∪醪课徊捎孟鄳?yīng)的抗震性能化設(shè)計(jì)方法。
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3.4.3、3.4.4 2001規(guī)范考慮了當(dāng)時(shí)89規(guī)范和91鋼筋混凝土高層建筑規(guī)程的相應(yīng)規(guī)定，并參考了美國(guó)UBC(1997)、日本BSL(1987年版)和歐洲規(guī)范8。上述五本規(guī)范對(duì)不規(guī)則結(jié)構(gòu)的條文規(guī)定有以下三種方式：
1 規(guī)定了規(guī)則結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)則，不規(guī)定不規(guī)則結(jié)構(gòu)的相應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)定，如89規(guī)范和91鋼筋混凝土高層建筑規(guī)程。
2 對(duì)結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性作出限制，如日本BSL。
3 對(duì)規(guī)則與不規(guī)則結(jié)構(gòu)作出了定量的劃分，并規(guī)定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算要求，如美國(guó)UBC及歐洲規(guī)范8。
本規(guī)范基本上采用了第3種方式，但對(duì)容易避免或危害性較小的不規(guī)則問(wèn)題未作規(guī)定。
對(duì)于結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，按剛性樓蓋計(jì)算，當(dāng)最大層間位移與其平均值的比值為1.2時(shí)，相當(dāng)于一端為1.0，另一端為1.5；當(dāng)比值1.5時(shí)，相當(dāng)于一端為1.0，另一端為3。美國(guó)FEMA的NEHRP規(guī)定，限1.4。
對(duì)于較大錯(cuò)層，如超過(guò)梁高的錯(cuò)層，需按樓板開(kāi)洞對(duì)待；當(dāng)錯(cuò)層面積大于該層總面積30％時(shí)，則屬于樓板局部不連續(xù)。樓板典型寬度按樓板外形的基本寬度計(jì)算。
上層縮進(jìn)尺寸超過(guò)相鄰下層對(duì)應(yīng)尺寸的1/4，屬于用尺寸衡量的剛度不規(guī)則的范疇。側(cè)向剛度可取地震作用下的層剪力與層間位移之比值計(jì)算，剛度突變上限(如框支層)在有關(guān)章節(jié)規(guī)定。
除了本規(guī)范表3.4.3所列的不規(guī)則，UBC的規(guī)定中，對(duì)平面不規(guī)則尚有抗側(cè)力構(gòu)件上下錯(cuò)位、與主軸斜交或不對(duì)稱布置，對(duì)豎向不規(guī)則尚有相鄰樓層質(zhì)量比大于150％或豎向抗側(cè)力構(gòu)件在平面內(nèi)收進(jìn)的尺寸大于構(gòu)件的長(zhǎng)度(如棋盤式布置)等。
圖1～圖6為典型示例，以便理解本規(guī)范表3.4.3-1和表3.4.3-2中所列的不規(guī)則類型。
本規(guī)范第3.4.3條第1款的規(guī)定，主要針對(duì)鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的多層和高層建筑所作的不規(guī)則性的限制，對(duì)砌體結(jié)構(gòu)多層房屋和單層工業(yè)廠房的不規(guī)則性應(yīng)符合本規(guī)范有關(guān)章節(jié)的專門規(guī)定。
2010年本次修訂的變化如下：
1 明確規(guī)定本規(guī)范表3.4.3所列的不規(guī)則類型是主要的而不是全部不規(guī)則，所列的指標(biāo)是概念設(shè)計(jì)的參考性數(shù)值而不是嚴(yán)格的數(shù)值，使用時(shí)需要綜合判斷。明確規(guī)定按不規(guī)則類型的數(shù)量和程度，采取不同的抗震措施。不規(guī)則的程度和設(shè)計(jì)的上限控制，可根據(jù)設(shè)防烈度的高低適當(dāng)調(diào)整。對(duì)于特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)要求專門研究和論證。
2 對(duì)于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則計(jì)算，需注意以下幾點(diǎn)：
1)按國(guó)外的有關(guān)規(guī)定，樓蓋周邊兩端位移不超過(guò)平均位移2倍的情況稱為剛性樓蓋，超過(guò)2倍則屬于柔性樓蓋。因此，這種“剛性樓蓋”，并不是剛度無(wú)限大。計(jì)算扭轉(zhuǎn)位移比時(shí)，樓蓋剛度可按實(shí)際情況確定而不限于剛度無(wú)限大假定。
2)扭轉(zhuǎn)位移比計(jì)算時(shí)，樓層的位移不采用各振型位移的CQC組合計(jì)算，按國(guó)外的規(guī)定明確改為取“給定水平力”計(jì)算，可避免有時(shí)CQC計(jì)算的最大位移出現(xiàn)在樓蓋邊緣的中部而不在角部，而且對(duì)無(wú)限剛樓蓋、分塊無(wú)限剛樓蓋和彈性樓蓋均可采用相同的計(jì)算方法處理；該水平力一般采用振型組合后的樓層地震剪力換算的水平作用力，并考慮偶然偏心；結(jié)構(gòu)樓層位移和層間位移控制值驗(yàn)算時(shí)，仍采用CQC的效應(yīng)組合。
3)偶然偏心大小的取值，除采用該方向最大尺寸的5%外，也可考慮具體的平面形狀和抗側(cè)力構(gòu)件的布置調(diào)整。
4)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的判斷，還可依據(jù)樓層質(zhì)量中心和剛度中心的距離用偏心率的大小作為參考方法。
3 對(duì)于側(cè)向剛度的不規(guī)則，建議根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用合適的方法，包括樓層標(biāo)高處產(chǎn)生單位位移所需要的水平力、結(jié)構(gòu)層間位移角的變化等進(jìn)行綜合分析。
4 為避免水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件在大震下失效，不連續(xù)的豎向構(gòu)件傳遞到轉(zhuǎn)換構(gòu)件的小震地震內(nèi)力應(yīng)加大，借鑒美國(guó)IBC規(guī)定取2.5倍（分項(xiàng)系數(shù)為1.0），對(duì)增大系數(shù)作了調(diào)整。
本次局部修訂，主要進(jìn)行文字性修改，以進(jìn)一步明確扭轉(zhuǎn)位移比的含義。
3.4.5 體型復(fù)雜、平立面不規(guī)則的建筑，應(yīng)根據(jù)不規(guī)則程度、地基基礎(chǔ)條件和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素的比較分析，確定是否設(shè)置防震縫，并分別符合下列要求：
1 當(dāng)不設(shè)置防震縫時(shí)，應(yīng)采用符合實(shí)際的計(jì)算模型，分析判明其應(yīng)力集中、變形集中或地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等導(dǎo)致的易損部位，采取相應(yīng)的加強(qiáng)措施。
2 當(dāng)在適當(dāng)部位設(shè)置防震縫時(shí)，宜形成多個(gè)較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元。防震縫應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)材料種類、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)單元的高度和高差以及可能的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的情況，留有足夠的寬度，其兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)應(yīng)完全分開(kāi)。
3 當(dāng)設(shè)置伸縮縫和沉降縫時(shí)，其寬度應(yīng)符合防震縫的要求。
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3.4.5 體型復(fù)雜的建筑并不一概提倡設(shè)置防震縫。由于是否設(shè)置防震縫各有利弊，歷來(lái)有不同的觀點(diǎn)，總體傾向是：
1 可設(shè)縫、可不設(shè)縫時(shí)，不設(shè)縫。設(shè)置防震縫可使結(jié)構(gòu)抗震分析模型較為簡(jiǎn)單，容易估計(jì)其地震作用和采取抗震措施，但需考慮扭轉(zhuǎn)地震效應(yīng)，并按本規(guī)范各章的規(guī)定確定縫寬，使防震縫兩側(cè)在預(yù)期的地震(如中震)下不發(fā)生碰撞或減輕碰撞引起的局部損壞。
2 當(dāng)不設(shè)置防震縫時(shí)，結(jié)構(gòu)分析模型復(fù)雜，連接處局部應(yīng)力集中需要加強(qiáng)，而且需仔細(xì)估計(jì)地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等可能導(dǎo)致的不利影響。
