《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》學(xué)習(xí)提示講解學(xué)習(xí)_第1頁(yè)
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程學(xué)習(xí)提示-高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2002學(xué)習(xí)提示一、前言前言中關(guān)于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2002(以下簡(jiǎn)稱“新高規(guī)”)主要修訂內(nèi)容的說(shuō)明對(duì)設(shè)計(jì)人員是重要的,應(yīng)作為重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)和掌握?!靶赂咭?guī)”主要修訂內(nèi)容如下:1、適用范圍提高為10層及10層以上或高度超過(guò)28m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層民用建筑,其最大適用高度和高寬比,除A級(jí)高度外,增加了B級(jí)高度,對(duì)B級(jí)高度高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、作用效應(yīng)計(jì)算及構(gòu)造措施提出了比A級(jí)高度更嚴(yán)的規(guī)定;2、增加了特一級(jí)抗震等

2、級(jí)的計(jì)算和構(gòu)造措施;3、補(bǔ)充、修改了荷載和地震作用計(jì)算;4、補(bǔ)充了結(jié)構(gòu)平面和豎向布置的規(guī)則性界限,強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)的重要性;5、修改了結(jié)構(gòu)側(cè)向位移限制條件,增加了150m以上高層民用建筑的舒適度要求;6、補(bǔ)充、修改了結(jié)構(gòu)計(jì)算分析的有關(guān)規(guī)定,增加了樓層地震剪力控制和考慮質(zhì)量偶然偏心的地震作用計(jì)算,結(jié)構(gòu)重力二階效應(yīng)計(jì)算,修改了穩(wěn)定計(jì)算和傾覆驗(yàn)算,修改了框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架柱地震剪力的調(diào)整方法;7、補(bǔ)充和修改了框架、剪力墻、框架-剪力墻及筒體結(jié)構(gòu)體系中結(jié)構(gòu)布置的有關(guān)規(guī)定,增加了板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)、具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)的有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定;8、調(diào)整了強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、剪力墻底部加強(qiáng)部位、框支柱等內(nèi)力

3、增大系數(shù),增加了剪力墻軸壓比限制條件及約束邊緣構(gòu)件的規(guī)定;9、增加了鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定;10、補(bǔ)充、修改了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)施工的有關(guān)規(guī)定;二、總則1.0.2(原文略)提示:1、適用范圍提高為10層及10層以上或高度超過(guò)28m的鋼筋混凝結(jié)構(gòu)民用建筑;2、特別強(qiáng)調(diào)不適用于建造在危險(xiǎn)地段場(chǎng)地的高層建筑。新建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001(以下簡(jiǎn)稱“新抗規(guī)”)在第3.3.1條明確規(guī)定:“不應(yīng)在危險(xiǎn)地段建造甲、乙、丙類建筑”,該條被2002版國(guó)家“工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文(房屋建筑部分)”作為強(qiáng)制性條文(以下簡(jiǎn)稱“2002版強(qiáng)制性條文”或“強(qiáng)條”),是沒(méi)有活動(dòng)余地的

4、。1.0.5(原文略)提示:1、將注重概念設(shè)計(jì)作為高層建筑結(jié)構(gòu)的最高原則提出。2、概念設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容:(1)應(yīng)特別重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性(包括平面規(guī)則性和豎向規(guī)則性);(2)合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系(包括:a明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑;b避免因部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受重力、風(fēng)載和地震作用的能力;c結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的承載能力和良好的變形能力,從而形成良好的耗能能力);(3)采取必要的抗震措施提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性。三、荷載和地震作用3.1豎向荷載3.1.1(原文略)提示:豎向荷載按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009(以下簡(jiǎn)稱“新荷載規(guī)范”)有關(guān)規(guī)定采用。使用時(shí)應(yīng)注意新

5、荷載規(guī)范的如下改動(dòng)(注意荷載取值及折減規(guī)定均為“強(qiáng)條”):1、辦公樓、宿舍和住宅等項(xiàng)目,其荷載標(biāo)準(zhǔn)值提高為2.0KN/m2;2、消防疏散樓梯活載采用3.5KN/m2。(難點(diǎn)屬于正確區(qū)分消防疏散樓梯與普通樓梯。商場(chǎng)、影院、車站等等公共建筑無(wú)論是否為消防疏散樓梯均取3.5KN/m2);3、新增通風(fēng)機(jī)房和電梯機(jī)房活載,暫定為6.0KN/m2;4、新增考慮消防車的活載。此處注意兩點(diǎn):(1)消防車系指總重30t級(jí)的大型車。當(dāng)總重超過(guò)30t時(shí)應(yīng)另行換算;(2)注意其限定條件,防止錯(cuò)誤輸入。如對(duì)次梁間距的限定,對(duì)雙向板(含雙向肋板)的柱網(wǎng)限定,以及對(duì)主梁、柱及基礎(chǔ)的折減規(guī)定等;5、書(shū)庫(kù)活載一般仍按原規(guī)范采用

6、,但增加書(shū)架超過(guò)2m時(shí)按每米書(shū)架高度不小于2.5KN/m2確定的規(guī)定。注意書(shū)庫(kù)與檔案庫(kù)的區(qū)別;6、增加了非固定隔墻的等效活載的確定辦法,即取隔墻每延米自重(KN/m)的1/3作為樓面活載附加值,但該值不小于1.0KN/m2。此時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn):(1)不應(yīng)將梁上固定隔墻按上述辦法化為附加活載輸入計(jì)算。上述化非固定隔墻為附加活載的辦法僅適用于梁間范圍內(nèi)具有非固定隔墻的板(或雙向密肋板);(2)對(duì)衛(wèi)生間、貯藏間等具有密集隔墻的情況,應(yīng)按實(shí)際情況進(jìn)行等效換算或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)合理確定附加值;7、對(duì)不上人屋面均布活載采用0.5KN/m2,并允許根據(jù)實(shí)際情況有0.2KN/m2的增減。當(dāng)施工荷載較大的,應(yīng)規(guī)定實(shí)際情況采

7、用或采取特殊措施。屋頂花園的荷載標(biāo)準(zhǔn)值取3.0KN/m2,但不包括花圃土石材料的自重。應(yīng)考慮屋面可能出現(xiàn)的積水荷載(可按活載考慮)3.1.2施工中采用附墻塔、爬塔等對(duì)結(jié)構(gòu)受力有影響的起重機(jī)械或其它施工設(shè)備時(shí),應(yīng)根據(jù)具體情況驗(yàn)算施工荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的影響;提示:此條文內(nèi)容極易被設(shè)計(jì)人員忽略,一旦發(fā)生事故,設(shè)計(jì)人員難脫其咎。建議將其寫入每項(xiàng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)總說(shuō)明中,同時(shí)設(shè)計(jì)人員應(yīng)在必要時(shí)認(rèn)真進(jìn)行此項(xiàng)補(bǔ)充驗(yàn)算。3.1.33.1.5(原文略)旋轉(zhuǎn)餐廳軌道和驅(qū)動(dòng)設(shè)備、擦窗機(jī)等清洗設(shè)備,其自重差別較大,應(yīng)分別按各自的實(shí)際情況確定。直升機(jī)活載取局部荷載效應(yīng)(乘動(dòng)力系數(shù))和等效均布活載效應(yīng)二者的較大值。其局部荷載效應(yīng)按單

8、輪著地考慮。3.2風(fēng)荷載3.2.2(原文略)提示:1、本條文在“新高規(guī)”中被列為強(qiáng)制性條文,但未被2002版工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文錄入,因而不作為“強(qiáng)條”對(duì)待。2、對(duì)于特別重要或?qū)︼L(fēng)荷載比較敏感的高層建筑規(guī)定其基本風(fēng)壓按100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值取值,其難點(diǎn)在于如何界定是否為“較敏感”,條文說(shuō)明中給出以60m為界,算是有了一個(gè)界線。但對(duì)于60m以下的某些高層建筑,如高寬比較大、自振周期較長(zhǎng)者,也可能屬于對(duì)風(fēng)載敏感的高層建筑,設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意鑒別以決定是否采用100年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值。3.3地震作用3.3.1(原文略)提示:1、本條作為與“新抗規(guī)”第3.1.3條等效的條文被列入“2002版強(qiáng)制性條文”。

9、2、本條文實(shí)際上規(guī)定了設(shè)防烈度為6度時(shí)也應(yīng)進(jìn)行地震作用計(jì)算,這與“新抗規(guī)”第5.1.6條的規(guī)定是有一定沖突的,該條規(guī)定:6度時(shí)的建筑(建造于IV類場(chǎng)地上較高的高層建筑除外),以及生土房屋和木結(jié)構(gòu)房屋等,應(yīng)允許不進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算,但應(yīng)符合有關(guān)的抗震措施要求。這實(shí)際上等于規(guī)定了6度時(shí)一般可不進(jìn)行地震作用計(jì)算。“新高規(guī)”在條文說(shuō)明中強(qiáng)調(diào):通過(guò)計(jì)算,可與無(wú)地震作用效應(yīng)組合進(jìn)行比較,并可采用有地震作用組合的柱軸壓力設(shè)計(jì)值計(jì)算柱的軸壓比。對(duì)此,設(shè)計(jì)人員要予以注意。3.3.2關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)考慮地震作用的原則(原文略)提示:1、本條內(nèi)容與“新抗規(guī)”第5.1.1條內(nèi)容基本相同,5.1.1條被列入“2002版強(qiáng)

10、制性條文”,本條則作為等效條文列入,因而也是“強(qiáng)條”。2、應(yīng)正確理解“兩個(gè)主軸”的含義。從嚴(yán)格意義上講,主軸是指地震沿該軸方向作用時(shí)結(jié)構(gòu)只發(fā)生沿該軸方向的側(cè)移而不發(fā)生扭轉(zhuǎn)位移的軸線。當(dāng)結(jié)構(gòu)平面具有對(duì)稱軸(質(zhì)量及剛度均對(duì)稱且沿豎向均勻時(shí),該對(duì)稱軸就是主軸,而與之垂直且通過(guò)平面形心的另一根軸則為另一個(gè)方向的主軸。當(dāng)然,嚴(yán)格滿足上述條件的主軸在實(shí)際工程中是不存在的,故只要大致滿足即可。所以在一般情況下允許在結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向分別考慮水平地震作用計(jì)算。是因?yàn)橐话阏f(shuō)來(lái)沿這兩個(gè)方向輸入水平地震作用可得到最大的或較大的地震反應(yīng),且不致有較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。必要時(shí)設(shè)計(jì)人員可以從TAT或STWE的計(jì)算輸出結(jié)果中查得最

11、不利地震作用方向的方向角來(lái),再按此方向角二次輸入計(jì)算,即可得到結(jié)構(gòu)的最大地震反應(yīng)。在存在斜交抗側(cè)力構(gòu)件時(shí),應(yīng)注意按要求分別計(jì)算各抗側(cè)力構(gòu)件方向水平地震作用。如此要求的目的有兩個(gè):(1)沿斜交方向輸入水平地震作用可能會(huì)得到最大水平地震效應(yīng);(2)即便得到的不是最大地震效應(yīng),甚至是相對(duì)較小的地震效應(yīng),但對(duì)斜交構(gòu)件仍可能產(chǎn)生最大不利效應(yīng)。在考慮沿斜交方向輸入水平地震作用時(shí),應(yīng)注意同時(shí)考慮可能的不利方向,不可遺漏。3、雙向水平地震作用的要求是2000系列新規(guī)范新提出的要求。需要注意幾點(diǎn):(1)合理界定“明顯不對(duì)稱、不均勻”。這是一個(gè)模糊的提法,難于界定時(shí)按雙向水平地震作用計(jì)算即可;(2)按雙向地震作用

12、計(jì)算時(shí)可不再考慮偶然偏心影響;(3)按雙向地震作用計(jì)算時(shí),柱均宜按雙向偏壓計(jì)算。對(duì)于只考慮單向水平地震作用的情況,需注意如下內(nèi)容:(1)對(duì)不計(jì)算雙向水平地震作用的高層建筑結(jié)構(gòu),均應(yīng)計(jì)算單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)。注意此處提出的是計(jì)算單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn),不同于“新抗規(guī)”第5.1.1條“應(yīng)允許采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響”的規(guī)定。計(jì)算單向地震作用應(yīng)考慮偶然偏心,根據(jù)3.3.3條?。↙i為第i層垂直于地震作用方向的建筑物總長(zhǎng)度);(2)認(rèn)為考慮了平扭耦聯(lián)計(jì)算之后即可不考慮偶然偏心的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的??紤]平扭耦聯(lián)計(jì)算的同時(shí)仍必須考慮偶然偏心。但考慮偶然偏心時(shí)則不一定必須考慮平扭耦聯(lián)(如對(duì)于很

13、規(guī)則的高層建筑結(jié)構(gòu))。以上計(jì)算要求在新版PKPM系列軟件中均能得到較好體現(xiàn),只是計(jì)算工作量大大增加,如考慮斜交方向時(shí),每多一對(duì)方向,抗震組合數(shù)就增加一倍,而在考慮偶然偏心后,地震組合數(shù)將增加到原來(lái)的3倍。3.3.4地震作用計(jì)算方法(原文略)提示:1、振型分解法是高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震作用的主要方法?;准袅Ψㄖ贿m用于高度不超過(guò)40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)。世界各國(guó)抗震規(guī)范也大抵如此。2、對(duì)質(zhì)量和剛度不對(duì)稱、不均勻的結(jié)構(gòu)以及高度超過(guò)100m的高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動(dòng)影響的振型分解反應(yīng)譜法。鑒于計(jì)算機(jī)技術(shù)的強(qiáng)大能力和普及的事實(shí),同時(shí)考慮到高層建筑結(jié)構(gòu)的

14、相對(duì)重要性,建議高層建筑結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算均采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的計(jì)算方法。3、綜合本規(guī)范和“新抗規(guī)”的有關(guān)規(guī)定,列出應(yīng)進(jìn)行彈性時(shí)程法進(jìn)行多遇地震下補(bǔ)充計(jì)算的建筑結(jié)構(gòu)如下:1)79度時(shí)甲類高層建筑結(jié)構(gòu);2)79度時(shí)符合“新高規(guī)”表3.3.4條件的高層建筑結(jié)構(gòu);3)79度時(shí)不滿足“新高規(guī)”第4.4.24.4.5條關(guān)于豎向規(guī)則性要求的高層建筑結(jié)構(gòu);4)79度時(shí)質(zhì)量沿豎向分布特別不均勻的高層建筑結(jié)構(gòu)。(以上均見(jiàn)“新高規(guī)”第3.3.4條);5)B級(jí)高度和“新高規(guī)”第10章規(guī)定的復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)(“新高規(guī)”第5.1.13條);6)特別不規(guī)則的多層建筑結(jié)構(gòu)(“新抗規(guī)”第5.1.2條)。3.3.5關(guān)于動(dòng)力時(shí)程分析的具

15、體規(guī)定(原文略)提示:1、選擇輸入的地震加速度時(shí)程曲線,要滿足地震動(dòng)三要素的要求,即頻譜特性,有效峰值和持續(xù)時(shí)間均要符合規(guī)定。2、選用地震波應(yīng)不少于2條實(shí)際記錄和一條人工模擬波。3、要根據(jù)場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分震分組選用相應(yīng)的地震波。4、要滿足設(shè)防烈度要求的加速度最大值的要求。5、要滿足“在統(tǒng)計(jì)意義上相符”的條件,即每條時(shí)程曲線計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)底部剪力不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的65%,多條時(shí)程曲線計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)底部剪力平均值不小于振型分解反應(yīng)譜法求得的底部剪力的80%。不滿足時(shí)可通過(guò)提高加速度最大值的辦法予以解決。6、地震波的持續(xù)時(shí)間不宜小于建筑結(jié)構(gòu)基本自振周期的34倍,也不宜少于12

16、s。7、對(duì)彈性時(shí)程分析結(jié)果,可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值,也可在對(duì)比分析的基礎(chǔ)上作適當(dāng)取舍。3.3.9關(guān)于場(chǎng)地類別(原文略)“新抗規(guī)”第4.1.6條對(duì)場(chǎng)地類別的確定作了明確規(guī)定。該條已被錄入“2002版強(qiáng)制性條文”。正確確定場(chǎng)地類別對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)是尤其重要的。3.3.13關(guān)于剪重比控制(原文略)提示:1、本條作為與“新抗規(guī)”第5.2.5條等效條文,一起被錄入“2002版強(qiáng)制性條文”。2、進(jìn)行剪重比控制的主要原因是在周期較長(zhǎng)時(shí),由振型分解法算出的地震效應(yīng)可能偏小,而這種偏小對(duì)長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)有更大危害。3、注意對(duì)豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱層,值應(yīng)乘以1.15的增大系數(shù),這

17、是與5.1.14條對(duì)薄弱層地震剪力乘1.15增大系數(shù)相對(duì)應(yīng)的。新版程序已對(duì)此進(jìn)行了控制(采用了統(tǒng)一乘最大調(diào)整系數(shù)的辦法。)3.3.16計(jì)算各振型地震影響系數(shù)所采用的結(jié)構(gòu)自振周期應(yīng)考慮非承重墻體的剛度予以折減。提示:1、本條錄入“2002版強(qiáng)制性條文”,應(yīng)慎重對(duì)待。2、根據(jù)3.3.17條,當(dāng)非承重墻體為填充磚墻時(shí),高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算自振周期折減系數(shù)可按如下取值:1)框架結(jié)構(gòu)可取0.60.7;2)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可取0.70.8;3)剪力墻結(jié)構(gòu)可取0.91.0。3、對(duì)其它非承重填充墻建議按如下取值:1)框架結(jié)構(gòu)取0.80.9;2)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)取0.91.0;3)剪力墻結(jié)構(gòu)取1.0。四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

18、的基本規(guī)定4.0概述4.0.1地震中高層建筑的震害近年來(lái),世界許多城市都發(fā)生了較強(qiáng)烈的地震,使高層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生各種不同的震害,從中吸收教訓(xùn),改進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu),是非常重要的課題。一、1976年唐山地震1976年7月28日,唐山豐南地區(qū)發(fā)生了7.9級(jí)地震,唐山市市區(qū)烈度達(dá)10度,天津?yàn)?度,北京為6度強(qiáng)。震后調(diào)查了35幢高層建筑的震害情況,這些調(diào)查資料對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)有很重要的參考價(jià)值。1、抗震設(shè)計(jì)的高層建筑不宜采用單純框架結(jié)構(gòu),應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)有部分剪力墻的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)梁柱截面小,配筋較弱,承載能力有限,地震中容易發(fā)生破壞;框架結(jié)構(gòu)剛度小,側(cè)移大,填充墻和裝飾性構(gòu)件在地震中大量損

19、壞。京、津、唐地區(qū)框架填充墻多為砌體,地震中大量地、普遍地?fù)p壞,輕則開(kāi)裂,重則倒塌,修復(fù)困難,修復(fù)費(fèi)用很高。2、應(yīng)當(dāng)注意防震縫的設(shè)計(jì),必須留有足夠的寬度。除北京飯店(縫凈寬600mm)外,幾乎是有縫必碰,有碰必壞。輕者面磚,女兒墻碰壞;重者框架碰撞。由于主體結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、損壞,進(jìn)入彈塑性工作狀態(tài),變形遠(yuǎn)大于彈性計(jì)算值,超出了原設(shè)計(jì)的預(yù)計(jì)。縫凈寬達(dá)150mm的天津友誼賓館(8層框架)和北京民航大樓(9層框架)也難以避免碰撞。3、平面形狀或剛度不對(duì)稱,會(huì)使建筑物產(chǎn)生顯著的扭轉(zhuǎn),震害嚴(yán)重。如天津人民印刷廠采用L形平面,樓梯間偏置,地震時(shí)由于扭轉(zhuǎn)而使幾根角柱破壞;漢沽化工廠一些框架廠房角柱上下錯(cuò)位、破斷。

20、4、凸出屋面的塔樓受高振型影響,產(chǎn)生顯著的鞭梢效應(yīng),破壞相當(dāng)嚴(yán)重。天津南開(kāi)大學(xué)主樓上面3層框架塔樓主震中已嚴(yán)重破壞,余震中全部倒塌。北京地區(qū)采用混合結(jié)構(gòu)的屋面小樓電梯間也大量損壞。5、樓電梯間破壞一般都比較嚴(yán)重。樓電梯間無(wú)樓板,墻體一邊有樓板,另一邊沒(méi)有樓板,受到平面外的剪切和彎曲,對(duì)受力十分不利。許多采用混合結(jié)構(gòu)的樓梯間開(kāi)裂、倒塌。鋼筋混凝土井筒,往往在樓板標(biāo)高處出現(xiàn)水平裂縫。6、高層部分與低層部分之間的連接構(gòu)造不合理,會(huì)造成嚴(yán)重震害。如天津友誼賓館低層餐廳部分的屋面梁通過(guò)牛腿搭在主樓框架柱上,由于兩部分之間振動(dòng)不一致而使牛腿壓壞、拉斷。7、框架柱截面太小,箍筋不足,柱的延性與抗剪能力不夠而

21、發(fā)生剪切破壞或柱頭壓碎。8、由于沿豎向樓層質(zhì)量與剛度變化太大,使樓層變形過(guò)分集中而產(chǎn)生破壞。天津堿廠14層框架,在6層、11層產(chǎn)生80mm和165mm的層間變形,地震過(guò)程中首先在11層中柱破壞,以后6層以上全部倒塌。二、1977年羅馬尼亞地震1977年3月5日,羅馬尼亞布加勒斯特附近發(fā)生7.2級(jí)地震,布加勒斯特烈度為8.5度,33座高層框架倒塌,1座11層剪力墻結(jié)構(gòu)倒塌。主要震害特征為:1、體型復(fù)雜、柱子剛度相差太大的舊式高層框架破壞非常嚴(yán)重,在33幢倒塌的框架中占了31幢。2、框架層高、開(kāi)間大,加上改建時(shí)又取消了一些柱子,框架剛度太小,變形太大,使震害很容易發(fā)生。尤其在學(xué)校、博物館、文化宮等

22、要求大空間的公共建筑中,框架的破壞十分明顯。3、剪力墻結(jié)構(gòu)空間整體性好,震害較少。布加勒斯特剪力墻住宅大部分為11層,有些高達(dá)20層,在地震中大部分完好,少量產(chǎn)生一些裂縫,只有一幢倒塌,也是由于整體傾覆。4、底層框支,上層剪力墻或磚混的柔性底層結(jié)構(gòu),破壞相當(dāng)嚴(yán)重。由于上層剛度大。下層過(guò)分柔性,變形集中于底層,使底層柱腳或柱頂破壞。5、無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)如果不設(shè)剪力墻則抗側(cè)剛度太低,也容易破壞。其中一座4層的無(wú)梁樓蓋建筑,柱截面尺寸為700mm700mm,在地震中完全倒塌。三、1985年墨西哥地震1985年9月19日,墨西哥城附近發(fā)生8.1級(jí)地震。這次地震的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)(180S),特征周期也長(zhǎng)(22

23、.5S),因而對(duì)墨西哥城1015層的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的破壞。從這次強(qiáng)烈地震中,得到如下經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn):1、場(chǎng)地覆蓋層過(guò)厚,特征周期長(zhǎng),對(duì)剛度較小的框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的震害。本次地震震中距墨西哥城375400km,按一般規(guī)律,墨西哥城的地面加速度大約為0.02g,但實(shí)際測(cè)量到的地面加速度達(dá)0.18g,遠(yuǎn)超通常值。這由于墨西哥城位于湖盤沉積帶,粘土厚達(dá)200m,下面又有1800m深的砂與粘土交叉層,基巖埋深達(dá)2000m。這種場(chǎng)地特征周期2S以上,對(duì)周期為12S的建筑物影響極大。2、地基的穩(wěn)定性問(wèn)題要特別注意。這次地震中,由于沙土液化以及地基承載力不足,建筑物發(fā)生顯著的沉降差,因而使構(gòu)件嚴(yán)重破壞

24、,其中一幢傾覆。即使樁基,也由于沙土液化而下沉。3、框架結(jié)構(gòu)破壞十分嚴(yán)重,主要原因是:框架柱截面??;箍筋配置不足;主筋錨固不良而撥出等。其顯著特征是:柱身剪切破壞和柱頭、柱腳壓彎破壞。墨西哥城框架結(jié)構(gòu)一般柱距5m7m,柱截面400mm400mm到400mm700mm,軸壓比0/f0達(dá)0.55以上,相當(dāng)于國(guó)內(nèi)控制的軸壓比0.7以上。有個(gè)別工程甚至柱為350mm350mm,軸壓比更大。4、無(wú)梁樓蓋大量破壞,主要表現(xiàn)為柱將樓板沖切破壞后,許多層樓板疊在一起??磥?lái)無(wú)梁樓蓋柱頭設(shè)置現(xiàn)澆柱帽非常重要。5、平面不規(guī)則建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)振動(dòng),部分構(gòu)件受力過(guò)大而破壞,角柱破壞十分明顯。6、建筑物上部樓層因高振

25、型振動(dòng)而產(chǎn)生過(guò)大地震力而破壞。7、伸縮縫和沉降縫寬度過(guò)小,碰撞破壞的很多。8、施工質(zhì)量差,混凝土強(qiáng)度達(dá)不到,鋼筋粘結(jié)力不足而撥出的很多,另外,鋼筋少放、漏放,施工粗糙的情況也加劇了地震災(zāi)害。四、1988年亞美尼亞地震1988年12月7日,亞美尼亞發(fā)生強(qiáng)烈地震,震中在斯比達(dá)克市,震級(jí)7.0,震中烈度10度。列寧納坎市距震中30km,烈度9度,建筑物80%破壞,其中有大量鋼筋混凝土高層建筑。鋼筋混凝土高層建筑多為住宅(9層),一類是全裝配框架結(jié)構(gòu),短邊方向有少量剪力墻,柱三層一根,主筋焊接;另一類是裝配式大板剪力墻住宅,板縫之間加筋、灌縫。約100棟第一類裝配式框架全部倒塌或嚴(yán)重破壞;而7棟第二類

26、大板住宅無(wú)一破壞,震害輕微。這次地震的主要經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)是:1、下層柔性柱,上層剪力墻或磚墻的柔性底層房屋破壞很嚴(yán)重。2、在建筑物端部設(shè)置樓梯間,樓板有大洞口,因剛度不均勻而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn);3、外縱墻門窗洞口過(guò)大,連梁尺寸太小,容易產(chǎn)生破壞;4、樓板與縱墻之間沒(méi)有可靠連接,豎向荷載傳不到縱墻上,降低縱墻的抗震能力;5、樓板與樓板之間的板縫無(wú)連接,樓板整體性差;6、墻體質(zhì)量差,混凝土和砂漿強(qiáng)度等級(jí)太低而降低了抗震性能;7、樓板鋼筋沒(méi)有伸入樓面圈梁,錨固不足;8、樓板板面太光滑,沒(méi)有設(shè)剪力鍵,因而在地震中樓板錯(cuò)動(dòng),整體性差;9、現(xiàn)澆混凝土框架構(gòu)件內(nèi)配筋不連續(xù);10、框架混凝土的強(qiáng)度太低;11、框架節(jié)點(diǎn)的承載

27、力與延性不足;12、裝配式柱接頭上、下不對(duì)中,接頭抗剪構(gòu)造措施不足。這次地震中,剪力墻結(jié)構(gòu)(即使是裝配式大板)的抗震性能遠(yuǎn)優(yōu)于框架結(jié)構(gòu)。大板結(jié)構(gòu)除板縫有些場(chǎng)合出現(xiàn)開(kāi)裂、滑移外,幾乎無(wú)重大損害。五、1995年日本阪神地震1995年1月17日,日本兵庫(kù)縣南部發(fā)生7.2級(jí)地震,其特點(diǎn)是直下型,即豎向地震加速度相當(dāng)大。水平地震最大加速度為0.818g,豎向最大加速度為0.3g,最大振幅達(dá)18cm,最大豎向振幅達(dá)10cm。地震中,大量鋼筋混凝土多層、高層建筑物受到震害,其特點(diǎn)可歸結(jié)為:1、許多鋼筋混凝土多層框架在一層處柱子數(shù)量較少、抗震能力差,承受不了巨大的豎向地需作用而被壓碎、倒塌,波及到整座建筑物下

28、墜。2、中間部分樓層破壞是本次地震的另一個(gè)特點(diǎn)。許多810層框架結(jié)構(gòu)在第4、5層的部分柱子被壓壞,造成上部樓層下落,重疊在一起。其原因可能是中部樓層柱子截面尺寸、材料強(qiáng)度改變或取消了部分剪力墻,在中部樓層產(chǎn)生剛度或承載力突變,形成結(jié)構(gòu)薄弱層。3、20世紀(jì)80年代以前建造的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),在抗震體系布置、梁柱抗震承載力和變形能力等方面,都無(wú)法抵抗1011度罕遇地震的沖擊。4、剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震能力明顯較優(yōu),往往只在窗間墻處產(chǎn)生X形裂縫,并未發(fā)生嚴(yán)重破壞或倒塌。5、強(qiáng)震下地基發(fā)生液化、不均勻沉陷,導(dǎo)致鋼筋混凝土多、高層房屋發(fā)生整體傾斜甚至傾覆。在神戶市中心區(qū),倒塌和嚴(yán)重受害的多、高層建筑中,約有55

29、%是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在一次地震中有這么多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞,說(shuō)明了在罕遇地震下,采取有效措施提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗倒塌能力的重要性。六、1999年臺(tái)灣集集地震1999年9月21日,臺(tái)灣發(fā)生了7.3級(jí)地震,震中位于南投縣日月潭附近,波及臺(tái)北、臺(tái)中、南投等城市。這次地震中,鋼筋混凝土多、高層建筑震害嚴(yán)重,主要原因是:1、鋼筋混凝土框架柱截面過(guò)小,混凝土強(qiáng)度低,軸壓比過(guò)大。臺(tái)北、臺(tái)中許多建筑物的底層柱壓碎,上部樓層墜落、重疊。2、柱子配筋較弱,箍筋偏少,而且箍筋普遍未設(shè)135彎鉤,對(duì)縱向鋼筋約束較弱,柱壓碎處縱向鋼筋幾乎都散開(kāi)??蚣苤有圆?,抗震能力弱。3、由于設(shè)置窗下墻而形成大量短柱、極短柱,比

30、較普遍地產(chǎn)生剪切型破壞。如臺(tái)北市南京中路一座10層框架結(jié)構(gòu),窗高為1.21.5m,形成窗間框架短柱,地震后發(fā)現(xiàn)普遍的45斜向剪斷破壞。4、許多商住用框架結(jié)構(gòu),上層采用大量的實(shí)心磚填充墻,剛度很大;底層商店磚墻很少,剛度較弱。地震中由于底層變形集中而破壞。5、框架柱鋼筋的搭接長(zhǎng)度、錨固長(zhǎng)度不足,在地震中鋼筋斷開(kāi)、撥出,使柱子折斷破壞,甚至房屋倒塌。6、梁柱接頭處未配置或少配置箍筋,接點(diǎn)區(qū)破碎。7、框架柱柱端箍筋未加密或加密區(qū)不足,地震中柱端縱向鋼筋壓屈,核心區(qū)混凝土破裂。8、采用雙柱、單跨框架,因一側(cè)柱破壞而導(dǎo)致全樓倒塌,如臺(tái)中客運(yùn)站震害。9、由于窗下混凝土墻截面較高,產(chǎn)生強(qiáng)梁弱柱框架,柱子破壞

31、嚴(yán)生。10、施工質(zhì)量不良,混凝土強(qiáng)度低、不密實(shí),甚至在小截面柱內(nèi)設(shè)置塑料落水管,嚴(yán)重影響了柱子承載力和變形能力。從這次地震的震害情況看,框架結(jié)構(gòu)的震害集中表現(xiàn)在框架柱的承載力和延性上,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工上應(yīng)采取必要的加強(qiáng)措施。上述地震震害現(xiàn)象表明:高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)是十分復(fù)雜的工作,需要對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)都予以充分的考慮。4.0.2合理選擇結(jié)構(gòu)的剛度采用剛性結(jié)構(gòu)還是柔性結(jié)構(gòu)的問(wèn)題,歷來(lái)爭(zhēng)論較多。歷次地震震害表明:采用何種結(jié)構(gòu)形式,應(yīng)取決于所用的結(jié)構(gòu)體系和材料特性,還取決于場(chǎng)地上的類型,避免場(chǎng)地土和建筑物發(fā)生共振。對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),歷次震在表明:剛度較大的結(jié)構(gòu)一般震害較輕,這由于鋼筋混凝土構(gòu)件截面大、

32、剛性大、變形能力較差,比較適宜用提高承載力、控制塑性變形的方法來(lái)提高抗震性能;相反,鋼結(jié)構(gòu)的特性是截面小、延性好,適合采用柔性結(jié)構(gòu)方案。兩種結(jié)構(gòu)特性的比較見(jiàn)表4.0.1表4.0.1剛性結(jié)構(gòu)與柔性結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)剛性結(jié)構(gòu)1、當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)周期長(zhǎng)時(shí),震害較小2、結(jié)構(gòu)變形小,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件容易處理3、安全儲(chǔ)備較大,空間整體性好4、適合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)周期短時(shí),有產(chǎn)生共振的危險(xiǎn)。2、地震力較大3、結(jié)構(gòu)變形能力小,延性小4、材料用量常常較多柔性結(jié)構(gòu)1、當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)周期短時(shí),震害較小2、地震力較小3、一般結(jié)構(gòu)自重較輕,地基易處理4、適合鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1、當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)周期長(zhǎng)時(shí),易發(fā)生共振的危險(xiǎn)2、

33、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件要特殊處理,否則易產(chǎn)生破壞3、容易產(chǎn)生p-效應(yīng)和傾覆4、不容易適應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)4.0.3抗震設(shè)計(jì)基本原則為了使高層建筑有足夠的抗震能力,達(dá)到小震不壞,中震可修、大震不倒的要求,應(yīng)考慮下述的抗震設(shè)計(jì)基本原則。1、選擇有利的場(chǎng)地,避開(kāi)不利的場(chǎng)地,采取措施保證地基的穩(wěn)定性?;鶐r有活動(dòng)性斷層和破碎帶、不穩(wěn)定的滑坡地帶屬于危險(xiǎn)場(chǎng)地,不宜興建高層建筑;沖積層過(guò)厚,沙土有液化的危險(xiǎn)、濕陷性黃土等,屬于不利場(chǎng)地,要采取相應(yīng)的措施減輕震害的影響。2、合理選擇結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),一般來(lái)說(shuō)純框架結(jié)構(gòu)抗震能力較差;框架-剪力墻結(jié)構(gòu)性能較好;剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)具有良好的空間整體性,剛度也較大,歷

34、次地震中震害都較小。3、平面布置力求簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱,避免應(yīng)力集中的凹角和狹長(zhǎng)的縮頸部位;避免在凹角和端部設(shè)置樓電梯間;避免樓電梯間偏置,以免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的影響(圖4.0.1A)。4、豎向體型盡量避免外挑,內(nèi)收也不宜過(guò)多、過(guò)急,力求剛度均勻漸變,避免產(chǎn)生變形集中(圖4.0.1A、D)。5、結(jié)構(gòu)的承載力、變形能力和剛度要均勻連續(xù)分布,適應(yīng)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)要求。某一部分過(guò)強(qiáng)、過(guò)剛也會(huì)使其它樓層形成相對(duì)薄弱環(huán)節(jié)而導(dǎo)致破壞。頂層、中間樓層取消部分墻柱形成大空間層后,要調(diào)整剛度并采取構(gòu)造加強(qiáng)措施。底層部分剪力墻變?yōu)榭蛑е蛉∠糠种雍?,比上層剛度削弱更為不利,?yīng)專門考慮抗震措施(圖4.0.1B、C)。不僅主

35、體結(jié)構(gòu),而且非結(jié)構(gòu)墻體(特別是磚砌體填充墻)的不規(guī)則、不連續(xù)布置也可能引起剛度的突變。圖4.0.1對(duì)抗震不利的結(jié)構(gòu)布置6、高層建筑突出屋面的塔樓必須具有足夠的承載力和延性,以承受高振型產(chǎn)生的鞭梢效應(yīng)影響。必要時(shí)可以采用鋼結(jié)構(gòu)或型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。7、在設(shè)計(jì)上和構(gòu)造上實(shí)現(xiàn)多道設(shè)防。如框架結(jié)構(gòu)采用強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì),梁屈服后柱仍能保持穩(wěn)定;框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成連梁首先屈服,然后是墻肢,框架作為第三道防線;剪力墻結(jié)構(gòu)通過(guò)構(gòu)造措施保證連梁先屈服,并通過(guò)空間整體性形成高次超靜定等。8、合理設(shè)置防震縫。一般情況下宜采取調(diào)整平面形狀與尺寸,加強(qiáng)構(gòu)造措施,設(shè)置后澆帶等方法盡量不設(shè)縫、少設(shè)縫。必須設(shè)縫時(shí)必須保證有足夠的

36、寬度。9、節(jié)點(diǎn)的承載力和剛度要與構(gòu)件的承載力與剛度相適應(yīng)。節(jié)點(diǎn)的承載力應(yīng)大于構(gòu)件的承載力。要從構(gòu)造上采取措施防止反復(fù)荷載作用下承載力和剛度過(guò)早退化。裝配式框架和大板結(jié)構(gòu)必須加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的連續(xù)結(jié)構(gòu)。10、保證結(jié)構(gòu)有足夠剛度,限制頂點(diǎn)和層間位移。在小震時(shí),應(yīng)防止過(guò)大位移使結(jié)構(gòu)開(kāi)裂,影響正常使用;中震時(shí),應(yīng)保證結(jié)構(gòu)不致于嚴(yán)重破壞,可以修復(fù);在強(qiáng)震下,結(jié)構(gòu)不應(yīng)發(fā)生倒塌,也不能因?yàn)槲灰七^(guò)大而使主體結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定或基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)大而傾覆。11、構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)采取有效措施防止脆性破壞,保證構(gòu)件有足夠的延性。脆性破壞指剪切、錨固和壓碎等突然而無(wú)事先警告的破壞形式。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證抗剪承載力大于抗彎承載力,按“強(qiáng)剪弱彎”的方針進(jìn)

37、行配筋。為提高構(gòu)件的抗剪和抗壓能力,加強(qiáng)約束箍筋是有效措施。12、保證地基基礎(chǔ)的承載力、剛度和有足夠的抗滑移、抗轉(zhuǎn)動(dòng)能力,使整個(gè)高層建筑成為一個(gè)穩(wěn)定的體系,防止產(chǎn)生過(guò)大的差異沉降和傾覆。13、減輕結(jié)構(gòu)自重,最大限度的降低地震的作用。4.1一般規(guī)定4.1.1高層建筑鋼筋砼結(jié)構(gòu)可采用框架、剪力墻、框架-剪力墻、筒體和板柱-剪力墻體系。提示:1、“新高規(guī)”未納入在國(guó)內(nèi)尚欠成熟的一些新型結(jié)構(gòu)體系,如:1)異型框架結(jié)構(gòu)(暫不列入);2)全短肢剪力墻結(jié)構(gòu)(不應(yīng)采用);3)巨型框架、巨型桁架、懸挑和懸掛結(jié)構(gòu);4)隔震和減振結(jié)構(gòu)。2、外框(筒)-內(nèi)筒結(jié)構(gòu)在外框(筒)與內(nèi)筒之間布置無(wú)梁板柱(柱只承受豎向荷載)時(shí)

38、不屬于板柱-剪力墻體系。因?yàn)樵谥虚g聯(lián)接部位布置的這些板柱構(gòu)件并未改變外框(筒)-內(nèi)筒結(jié)構(gòu)的受力特性。4.1.2(原文略)提示:1、本文中“高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系”的內(nèi)容與被列為“2002版強(qiáng)制性條文”的“新抗規(guī)”第3.4.1條的內(nèi)容相同。2、區(qū)別規(guī)則、不規(guī)則、特別不規(guī)則、嚴(yán)重不規(guī)則的一般界線如下:1)規(guī)則:體型簡(jiǎn)單;結(jié)構(gòu)平面布置均勻、對(duì)稱并具有較好的抗扭剛度;結(jié)構(gòu)豎向布置均勻,結(jié)構(gòu)的剛度、承載力和質(zhì)量分布均勻、無(wú)突變。(規(guī)則結(jié)構(gòu)抗震能力為最佳,但實(shí)際中并不多見(jiàn),不能死守規(guī)則,不其余。)2)不規(guī)則:結(jié)構(gòu)方案中僅有個(gè)別項(xiàng)目(兩項(xiàng)及兩項(xiàng)以下)超過(guò)了本規(guī)程第4.3.34.3.7條和4.4

39、.24.4.5條中規(guī)定的“不宜”的限制條件,則為不規(guī)則結(jié)構(gòu)。(此種不規(guī)則為一般性不規(guī)則,工程實(shí)際中大多為此類不規(guī)則。在合理設(shè)計(jì)的前提下,可具有良好的抗震能力。)3)特別不規(guī)則:結(jié)構(gòu)方案中有多項(xiàng)(3項(xiàng)及3項(xiàng)以上超過(guò)上述條款的限制條件,則結(jié)構(gòu)為特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)。(此類結(jié)構(gòu)屬對(duì)抗震不利結(jié)構(gòu),應(yīng)盡量避免。確實(shí)別無(wú)更佳選擇時(shí),亦可采用,但需采取必要的加強(qiáng)措施(計(jì)算措施和抗震措施),以確保結(jié)構(gòu)的抗震性能。4)嚴(yán)重不規(guī)則:結(jié)構(gòu)方案中有多項(xiàng)(3項(xiàng)及3項(xiàng)以上)超過(guò)了條款中規(guī)定的“不宜”的限制條件,而且超過(guò)較多,或者有一項(xiàng)超過(guò)了條款中規(guī)定的“不應(yīng)”的限制條件,則此結(jié)構(gòu)屬嚴(yán)重不規(guī)則結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)方案不應(yīng)采用,必須對(duì)結(jié)

40、構(gòu)方案進(jìn)行調(diào)整。無(wú)論采用何種結(jié)構(gòu)體系,結(jié)構(gòu)的平面和豎向布置都應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有合理的剛度和承載力分布,避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位;對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位,在設(shè)計(jì)中應(yīng)采取有效措施,增強(qiáng)其抗震能力;宜具有多道防線,避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受水平風(fēng)荷載、地震作用和重力荷載的能力。4.2房屋適用高度和高寬比新規(guī)程4.2節(jié)最大的特點(diǎn)就是劃分了A級(jí)高度的高層建筑和B級(jí)高度的高層建筑。A級(jí)高度的高層建筑是常規(guī)的、一般的建筑。B級(jí)高度的高層建筑指較高的,因而是設(shè)計(jì)有更嚴(yán)格要求的建筑。本規(guī)程沒(méi)有采用概念不清晰的“超高層建筑”一詞。本節(jié)的條文規(guī)定,主要是基于以下的考慮:1、A級(jí)高度鋼筋混

41、凝土高層建筑指符合規(guī)程表4.2.1高度限值的建筑,也是目前數(shù)量最多,應(yīng)用最廣泛的建筑。當(dāng)框架-剪力墻、剪力墻及筒體結(jié)構(gòu)超出表4.2.1的高度時(shí),列入B級(jí)高度高層建筑。B級(jí)高度高層建筑的最大適用高度不宜超過(guò)規(guī)程表4.2.2的規(guī)定,并應(yīng)遵守本規(guī)程規(guī)定的更嚴(yán)格的計(jì)算和構(gòu)造措施,必要時(shí)需經(jīng)過(guò)專家的審查復(fù)核。表4.2.1A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度(m)結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度7度8度9度框架7060554525框架-剪力墻14013012010050剪力墻全部落地剪力墻15014012010060部分框支剪力應(yīng)采用筒體框架-核心筒160150130100

42、70筒中筒20018015012080板柱-剪力墻70403530不應(yīng)采用注:1、房屋高度指室外地面至主要屋面高度,不包括局部突出屋面的電梯機(jī)房、水箱、構(gòu)架等高度;2、表中框架不含異形柱框架結(jié)構(gòu);3、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指地面以上有部分框支剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu);4、平面和豎向均不規(guī)則的結(jié)構(gòu)或IV類場(chǎng)地上的結(jié)構(gòu),最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低;5、甲類建筑,6、7、8度時(shí)宜按本地區(qū)抗震設(shè)防烈度提高一度后符合本表的要求,9度時(shí)應(yīng)專門研究;6、9度抗震設(shè)防、房屋高度超過(guò)本表數(shù)值時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有可靠依據(jù),并采取有效措施。表4.2.2B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑的最大適用高度(m)結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度7

43、度8度框架-剪力墻170160140120剪力墻全部落地剪力墻180170150130部分框支剪力墻150140120100筒體框架-核心筒220210180140筒中筒300280230170注:1、房屋高度指室外地面至主要屋面高度,不包括局部突出屋面的電梯機(jī)房、水箱、構(gòu)架等高度;2、部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)指地面以上有部分框支剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu);3、平面和豎向均不規(guī)則的建筑或位于IV類場(chǎng)地的建筑,表中數(shù)值應(yīng)適當(dāng)降低;4、甲類建筑,6、7度時(shí)宜按本地區(qū)設(shè)防烈度提高一度后符合本表的要求,8度時(shí)應(yīng)專門研究;5、當(dāng)房屋高度超過(guò)表中數(shù)值時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有可靠依據(jù),并采取有效措施。對(duì)于房屋高度超過(guò)A級(jí)高度高層

44、建筑最大適用高度的框架結(jié)構(gòu)、板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)以及9度抗震設(shè)計(jì)的各類結(jié)構(gòu),因研究成果和工程經(jīng)驗(yàn)尚顯不足,在B級(jí)高度高層建筑中未予列入。2、具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能有待進(jìn)一步研究和工程實(shí)踐檢驗(yàn),本規(guī)程第7.1.2條規(guī)定其最大適用高度比剪力墻結(jié)構(gòu)適當(dāng)降低,7度時(shí)不應(yīng)大于100m、8度時(shí)不應(yīng)大于60m;B級(jí)高度高層建筑及9度時(shí)的A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)采用這種結(jié)構(gòu)。3、高度超出表4.2.2的特殊工程,則應(yīng)通過(guò)專門的審查、論證,補(bǔ)充多方面的計(jì)算分析,必要時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)研究,采取專門的加強(qiáng)構(gòu)造措施,才能予以實(shí)施。4、框架-核心筒結(jié)構(gòu)中,除周邊框架外,內(nèi)部帶有部分僅承受豎向荷載的板柱結(jié)構(gòu)時(shí)

45、,不屬于本條所說(shuō)的板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)。5、本規(guī)程最大適用高度表中,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的高度均低于框架-核心筒結(jié)構(gòu)的主高度,其主要原因是,本規(guī)程的框架-核心筒結(jié)構(gòu)的核心筒相對(duì)于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻較強(qiáng),核心筒成為主要抗側(cè)力構(gòu)件。6、高層建筑的高寬比,是對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性的宏觀控制。A級(jí)高度高層建筑的高寬比限值(表4.2.3)大體上保持了JGJ3-91規(guī)程的規(guī)定。從目前大多數(shù)常規(guī)A級(jí)高度高層建筑來(lái)看,這一限值是各方面都可以接受的,也是比較經(jīng)濟(jì)合理的。表4.2.3A級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比結(jié)構(gòu)體系非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度、7度8度9度框架、板柱-剪力墻框

46、架-剪力墻剪力墻筒中筒、框架-核心筒55664566345523447、本處增加了對(duì)于B級(jí)高度高層建筑高寬比的規(guī)定(表4.2.4)。鑒于本規(guī)程對(duì)B級(jí)高度高層建筑規(guī)定了更嚴(yán)格的計(jì)算分析和構(gòu)造措施要求,考慮到實(shí)際情況,B級(jí)高度高層建筑的高寬比略大于A級(jí)高度高層建筑,目前國(guó)內(nèi)超限高層建筑中,高寬比超過(guò)這一限制的是極個(gè)別的,例如上海金茂大廈(88層,420m)為7.6,深圳地王大廈(81層320m)為8.8。表4.2.4B級(jí)高度鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)適用的最大高寬比非抗震設(shè)計(jì)抗震設(shè)防烈度6度、7度8度8768、在復(fù)雜體型的高層建筑中,如何計(jì)算高寬比是比較難以確定問(wèn)題。一般場(chǎng)合,可按所考慮方向的最小投影

47、寬度計(jì)算高度比,但對(duì)突出建筑物平面很小的局部結(jié)構(gòu)(如樓梯間、電梯間等),一般不應(yīng)包含在計(jì)算寬度內(nèi);對(duì)于不宜采用最小投影寬度計(jì)算高寬比的情況,應(yīng)由設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況確定合理的計(jì)算方法;對(duì)帶有裙房的高層建筑,當(dāng)裙房的面積和剛度相對(duì)于其上部塔樓的面積和剛度較大時(shí),計(jì)算高寬比的房屋高度和寬度可按裙房以上部分考慮。4.3結(jié)構(gòu)平面布置4.3.1平面布置的一般原則結(jié)構(gòu)平面布置必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載,受力明確,傳力直接,力爭(zhēng)均勻?qū)ΨQ,減少扭轉(zhuǎn)的影響。在地震作用下,建筑平面要力求簡(jiǎn)單規(guī)則,風(fēng)力作用下則可適當(dāng)放寬。1976年7月28日唐山地震中,L形平面和其它不規(guī)則平面的建筑物因扭轉(zhuǎn)而破壞的很多。天津

48、人民印刷廠(6層L形平面框架結(jié)構(gòu))的角柱多處破壞便是一例。1985年9月墨西哥城地震中,相當(dāng)多的框架結(jié)構(gòu)由于平面不規(guī)則、不對(duì)稱而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)破壞。因此,抗震設(shè)防的高層建筑,平面形狀宜簡(jiǎn)單、對(duì)稱、規(guī)則,以減少震害。一般建筑平面如圖4.3.1所示,其中c、d、f三個(gè)平面比較不規(guī)則、不對(duì)稱,選用后應(yīng)各方面予以加強(qiáng)。除平面形狀外,各部分尺寸都有一定的要求。首先,平面的長(zhǎng)度比不宜過(guò)大,L/B一般宜小于6,以避免兩端相距太遠(yuǎn),震動(dòng)不同步,由于復(fù)雜的振動(dòng)形態(tài)而使結(jié)構(gòu)受到損害。長(zhǎng)矩形平面的尺寸目前一般在70-80m以內(nèi),但最長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)單元度已達(dá)114m(北京昆侖飯店)和138m(北京京倫飯店)。為了保證樓板在平面內(nèi)

49、有很大的剛度,也為了防止建筑物各部分之間振動(dòng)不同步,建筑平面的外伸段長(zhǎng)度C應(yīng)盡可能小。平面凹入后,樓板的寬度應(yīng)予保證,Z形平面(圖4.3.1f)的重疊部分應(yīng)有足夠長(zhǎng)度。另外,由于在凹角附近,樓板容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,要加強(qiáng)樓板配筋。在設(shè)計(jì)中,L/B的數(shù)值7度設(shè)防時(shí)最好不超過(guò)4;8度設(shè)防時(shí)最好不超過(guò)3。C/D的數(shù)值最好不超過(guò)1.0。圖4.3.1平面形狀當(dāng)平面突出部分長(zhǎng)度C/D1且C/B0.3時(shí),如果質(zhì)量和剛度比較均勻?qū)ΨQ,可以按規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。在規(guī)則平面中,如果結(jié)構(gòu)剛度不對(duì)稱,仍然會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。所以,在布置抗側(cè)力結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)使結(jié)構(gòu)均勻布,令荷載合力作用線通過(guò)結(jié)構(gòu)剛度中心,以減少扭轉(zhuǎn)的影響。尤其是布

50、置樓電梯間更要注意,樓電梯井筒往往有較大的剛度,它對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的對(duì)稱性有顯著的影響??蚣?筒體結(jié)構(gòu)和筒中筒結(jié)構(gòu)更應(yīng)選取雙向?qū)ΨQ的規(guī)則平面,如矩形、正方形、正多邊形、圓形,當(dāng)采用矩形平面時(shí),L/B不宜大于1.5,不應(yīng)大于2。為了防止樓板削弱后產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力集中,樓電梯間不宜設(shè)在平面凹角部位和端部角區(qū),但建筑布置上,從功能考慮,往往在上述部位設(shè)樓電梯間。如果確實(shí)非設(shè)不可,則應(yīng)采用剪力墻筒體予以加強(qiáng)。如果采用了復(fù)雜的平面而又不能滿足高層規(guī)程表4.3.3的要求,則應(yīng)進(jìn)行更細(xì)致的抗震驗(yàn)算并采取加強(qiáng)措施。如圖4.3.2所示的井字形平面建筑,由于立面陰影的要求,平面凹入很深,中央設(shè)置樓電梯間后,樓板四邊所剩無(wú)幾

51、,很容易發(fā)生震害,必須予以加強(qiáng)。在不防礙建筑使用的原則下,可以采用下面兩種措施之一:(1)如圖所示,設(shè)置拉梁a,為美觀也可以設(shè)置拉板(板厚可為250300m)。拉梁、拉板內(nèi)配置受拉鋼筋;(2)或如圖中所示,增設(shè)不上人的外挑板或可以使用的陽(yáng)臺(tái)b,在板內(nèi)雙層雙向配鋼筋,每層、每向配筋率0.25%。圖4.2.3井字形平面建筑圖4.3.3連接部位樓板的加強(qiáng)圖4.3.3的不規(guī)則平面中,圖a重疊長(zhǎng)度太小,應(yīng)力集中十分顯著,宜增設(shè)斜角板增強(qiáng),斜角板宜加厚并設(shè)邊梁,邊梁內(nèi)配置1%以上的拉筋。圖b中的啞鈴形平面中,顯然狹窄的樓板連接部分是薄弱部位。經(jīng)動(dòng)力分析表明:板中剪力在兩側(cè)反向振動(dòng)時(shí)可能達(dá)到很大的數(shù)值。因此

52、,連接部位板厚應(yīng)增大;板內(nèi)設(shè)置雙層雙向鋼筋網(wǎng),每層、每向配筋率不小于0.25%;邊梁內(nèi)配置1%以上的受拉鋼筋。位于凹角處的樓板宜配置加強(qiáng)筋(416的45斜向筋),自凹角頂點(diǎn)延伸入樓板內(nèi)的長(zhǎng)度不小于LaE(受拉鋼筋抗震錨固長(zhǎng)度)。此外,在方案階段應(yīng)密切與建筑專業(yè)配合,適當(dāng)調(diào)整平面,也能在滿足功能和建筑藝術(shù)的前提下,使結(jié)構(gòu)布置更為合理。如圖4.3.4的平面,由于兩端樓電梯井斜放,整個(gè)建筑物無(wú)一對(duì)稱軸(圖a);如果調(diào)整一端筒的方向,則有一條對(duì)稱軸,較為合理(圖b);進(jìn)一步調(diào)整兩個(gè)端筒方向,則可得到雙軸對(duì)稱的平面布置(圖c),更為理想。同理,圖4.3.5魚(yú)形平面的辦公樓也可調(diào)整。圖4.3.4平面布局的

53、調(diào)整例一圖4.3.5平面布局的調(diào)整例二圖4.3.6主樓與裙房的布置在高層建筑周邊設(shè)置低層裙房時(shí),裙房可以單邊、兩邊和三邊圍合設(shè)置(圖4.3.6a-c),甚至高層主樓置于裙房?jī)?nèi)(圖4.3.6d)。當(dāng)裙房面積較小,與主樓相比其剛度也不大時(shí),上、下層剛度中心不一致而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響較小,可以采用圖a-c的偏置形式;當(dāng)裙房面積較大,裙房邊長(zhǎng)與主樓邊長(zhǎng)之比B/b、L/l大于1.5時(shí),宜采用圖d的內(nèi)置式,并且裙房剛度中心O與主樓剛度中心O的偏心不宜大于裙房相應(yīng)邊長(zhǎng)的0.25倍。4.3.2結(jié)構(gòu)平面布置的規(guī)定本節(jié)中結(jié)構(gòu)平面布置的規(guī)定,是基于以下的考慮:1、高層建筑承受較大的風(fēng)力。在沿海地區(qū),風(fēng)力成為高層建筑的控

54、制性荷載,采用風(fēng)壓較小的平面形狀有利于抗風(fēng)設(shè)計(jì)。對(duì)抗風(fēng)有利的平面形狀是簡(jiǎn)單規(guī)則的凸平面,如圓形、正多邊形、橢圓形、鼓形等平面。對(duì)抗風(fēng)不力的平面是有較多凹凸的復(fù)雜形狀平面,如V形、Y形、H形、弧形等平面。2、規(guī)程對(duì)建筑平面布置和形狀做了規(guī)定(圖4.3.7)。平面過(guò)于狹長(zhǎng)的建筑物在地震時(shí)由于兩端地震波輸入有位相差而容易產(chǎn)生不規(guī)則振動(dòng),產(chǎn)生較大的震害,表4.3.1給出了L/B的最大限值。在實(shí)際工程中,L/B在6、7度抗震設(shè)計(jì)最好不超過(guò)4;在8、9度抗震設(shè)計(jì)時(shí)最好不超過(guò)3。圖4.3.7建筑平面平面有較長(zhǎng)的外伸時(shí),外伸段容易產(chǎn)生局部振動(dòng)而引發(fā)凹角處破壞,外伸部分L/b的限值在表4.3.1中已列出,但實(shí)際

55、工程設(shè)計(jì)中最好控制L/b不大于1。表4.3.1L、l的限值設(shè)防烈度L/Bl/BmaxL/b6、7度8、9度6.05.00.350.302.01.53、角部重疊和細(xì)腰形的平面圖形(圖4.3.8),在中央部位形成狹窄部分,在地震中容易產(chǎn)生震害,尤其在凹角部位,因?yàn)閼?yīng)力集中容易使樓板開(kāi)裂、破壞。這些部位應(yīng)采用加大樓板厚度,增加板內(nèi)配筋,設(shè)置集中配筋的邊梁,配置45斜向鋼筋等方法予以加強(qiáng)。圖4.3.8對(duì)抗震不利的建筑平面4、本規(guī)程對(duì)B級(jí)高度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)的最大適用高度已放松到比較高的程度,與此相應(yīng),對(duì)其結(jié)構(gòu)的規(guī)則性要求必須嚴(yán)格;本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu),其豎向布置已不規(guī)則,對(duì)這些

56、結(jié)構(gòu)的平面布置的規(guī)則性應(yīng)嚴(yán)格要求。因此,本條規(guī)定對(duì)上述結(jié)構(gòu)的平面布置應(yīng)做到簡(jiǎn)單、規(guī)則、減小偏心。5、結(jié)構(gòu)平面布置要限制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。國(guó)內(nèi)、外歷次大地震震害表明,平面不規(guī)則、質(zhì)量與剛度偏心和抗扭鋼度太弱的結(jié)構(gòu),在地震中受到嚴(yán)重的破壞。國(guó)內(nèi)一些振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)結(jié)果也表明,扭轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞。對(duì)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)需從兩個(gè)方面加以限制。首先限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性,避免產(chǎn)生過(guò)大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。對(duì)A級(jí)高度高層建筑、B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑,分別規(guī)定了扭轉(zhuǎn)變形的下限和上限,并規(guī)定扭轉(zhuǎn)變形的計(jì)算應(yīng)考慮偶然偏心的影響(詳見(jiàn)本規(guī)程第3.3.3條)。

57、B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)及高層規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑的上限值1.4比現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011的規(guī)定更加嚴(yán)格,但與國(guó)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(如美國(guó)規(guī)范IBC、UBC,歐洲規(guī)范Eurocode-8)的規(guī)定相同。其二要限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱。關(guān)鍵是限制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期Tl之比。當(dāng)兩者接近時(shí),由于振動(dòng)耦連的影響,結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)明顯增大、若周期比Tt/T1小于0.5,則相對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)r/u一般較小(、r分別為扭轉(zhuǎn)角和結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)半徑,r表示由于扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離質(zhì)心距離為回轉(zhuǎn)半徑處的位移,u為質(zhì)心位移,即使結(jié)構(gòu)的剛度偏心很大,偏心距e達(dá)到0.7r,其相

58、對(duì)扭轉(zhuǎn)變形r/u值亦僅為0.2。而當(dāng)周期比Tt/Tl大于0.85以后,相對(duì)扭振效應(yīng)r/u值急劇增加。即使剛度偏心很小,偏心距e僅為0.1r,當(dāng)周期比Tt/Tl等于0.85時(shí),相對(duì)扭轉(zhuǎn)變形r/u值可達(dá)0.25;當(dāng)周期比Tt/T1接近1時(shí),相對(duì)扭轉(zhuǎn)變形r/u值可達(dá)0.5。由此可見(jiàn),抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)采取措施減小周期比Tt/T1值,使結(jié)構(gòu)具有必要的抗扭剛度。如周期比Tt/T1不滿足本條規(guī)定的上限值時(shí),應(yīng)調(diào)整抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置,增大結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。扭轉(zhuǎn)耦連振動(dòng)的主方向,可通過(guò)計(jì)算振型方向因子來(lái)判斷。在兩個(gè)平動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的三個(gè)方向因子中,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向因子大于0.5時(shí),則該振型可認(rèn)為是扭轉(zhuǎn)為主的振型。6、目前在

59、工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用的多數(shù)計(jì)算分析方法和計(jì)算機(jī)軟件,大多假定樓板在平面內(nèi)不變形,平面內(nèi)剛度為無(wú)限大,這對(duì)于大多數(shù)工程來(lái)說(shuō)是可以接受的。但當(dāng)樓板平面比較狹長(zhǎng)、有較大的凹入和開(kāi)洞而使樓板有較大削弱時(shí),樓板可能產(chǎn)生顯著的面內(nèi)變形,這時(shí)應(yīng)采用考慮樓板變形影響的計(jì)算方法和相應(yīng)的計(jì)算程序。樓板有較大凹入或形開(kāi)有大面積洞口后,被凹口或洞口劃分開(kāi)的各部分之間的連接較為薄弱,在地震中容易相對(duì)振動(dòng)而使削弱部位產(chǎn)生震害,因此對(duì)凹入或洞口的大小加以限制。設(shè)計(jì)中應(yīng)同時(shí)滿足本條規(guī)定的各項(xiàng)要求。以圖4.3.9所示平面為例。L2不宜小于0.5L1,a1與a2之和不宜小于0.5L2且不宜小于5m,a1和a2均不應(yīng)小于2m,開(kāi)洞面積不

60、宜大于樓面面積的30%。圖4.3.9樓板凈寬度要求示意7、高層住宅建筑常采用字形、井字形平面以利于通風(fēng)采光,而將樓電梯間集中配置于中央部位。樓電梯間無(wú)樓板而使樓面產(chǎn)生較大削弱,此時(shí)應(yīng)將樓電梯間周邊的剩余樓板加厚,并加強(qiáng)配筋。外伸部分形成的凹槽可加拉梁或拉板,拉梁宜寬扁放置并加強(qiáng)配筋,拉梁和拉板宜每層均勻設(shè)置。4.3.3沉降縫、伸縮縫和防震縫在高層建筑中,為防止結(jié)構(gòu)因溫度變化和混凝土收縮而產(chǎn)生裂縫,常隔一定距離用溫度一收縮縫分開(kāi);在高層部分和低層部分之間,由于沉降不同,往往由沉降縫分開(kāi);建筑物各部分層數(shù)、質(zhì)量、剛度差異過(guò)大,或有錯(cuò)層時(shí),也用防震縫分開(kāi)。溫度縫、沉降縫和防震縫將高層建筑劃分為若干個(gè)

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