超限报告系列总10设计依据之要点解析.doc

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超限报告中的几点问题10——设计依据之要点解析
无论是写计算书，图纸说明，还是写超限报告，设计依据这一部分基本是不可或缺的。但因为这一部分比较简单，所以大家的重视度不够，很多时候，容易犯一些低级错误。这篇文章就来总结“设计依据”这一部分的要点。

比较完整的设计依据一般包括四个部分：1）设计规范/标准；2）相关设计文件；3）主要设计准则；4）建筑分类等级。以下分别介绍。
一、设计规范/规程（标准）
相关的设计规范包括国家规范及地方规范。这些内容应该都是工程师所熟识的，如果参加过注册考试，对这些基本的规范应该都有所了解。在这一部分，有两点需要注意：
1）参考规范一定是最新的现行规范
基本上，此部分内容我们都是从其他项目Copy过来，这本身没有问题，但一定要核实是否为最新规范。这一点很重要，如果参考的是老规范，从逻辑上来说，后面的东西都不用再看了。目前，我们容易忽视的是如下这几本规范：

混凝土结构设计规范GB50010—2010（2015版）
建筑抗震设计规范GB50011-2010（2016版）
建筑设计防火规范GB50016-2014
高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-2015
组合结构设计规范JGJ138-2016

如果是在图纸说明中引用图集，也一定是最新的图集，比如16G101系列。
2）删掉本项目中并无使用到的规范
我们曾经看到过一个钢结构项目，在设计依据里面引用了大量的混凝土规范；也看到过采用浅基础的项目，却引用了桩基规范。这样的例子看起来都很好笑，但却屡屡发生。再比如，图纸设计说明中保留了大量的本项目根本用不到的技术说明。这些问题的存在，会让业主对工程师的专业度产生严重的质疑，所以我们一定要慎之又慎，尤其是对初次合作的业主。
二、相关设计/参考文件
除规范以外，每个项目必然存在其他的技术文件，在这一部分，都应该详细列出来。比如：

1）地勘报告（分初勘和详勘）
2）风洞实验报告
3）业主提供的地震波（如有）
4）会议纪要达成的一些设计依据
5）专家咨询会意见及答复
现在一些比较大的项目，通常会有专家咨询会，会上的意见及答复通常也是后续工作的依据。
6）参考的国外设计文件
在国际咨询公司提供的报告中，时常有这一部分内容，常引用ASCE7-10Minimum Design Loads for buildings and other structures；AISCSpecification for structural steel building；CISCSteel Design Guide Series：Floor Vibration Due to Human Activity 等。设计院写报告的时候，一般不会引用相关的论文，但咨询公司引用论文是比较常见的，对一些有争议的问题，可以用比较权威的论文作为证据。
三、主要设计准则
设计准则，就是后续计算指标是否合理的判据。事实上，我们的设计准则非常多，广义来说，所有的规范都是我们的设计准则。但就目前所看到的，这一部分内容一般仅包括如下几个方面：
1）结构位移控制准则
这一部分，规范都有明确规定，比如层间位移角限值。当然，合理的层间位移角限值，最近一直存在南北派之争。我们可以自己去辨析，但最终执行可能还是要按规范或总工意见。
2）风振舒适度控制准则
风振舒适度控制标准在规范中也有明确规定，比如《高规》3.7.6条，对住宅和公寓控制值为0.15m/s2，对办公和旅馆为0.25m/s2;高层钢结构建筑，《高钢规》另有规定，a）公寓建筑，顺风向或横风向最大顶点加速度限值为0.20m/s2，b）公共建筑为0.28m/s2;顺风向及横风向风振加速度的算法一般有两个版本，即《高钢规》及《荷规》算法。按照规范，我们可以计算出顺风向或者横风向的顶点加速度值，这两个值可以直接与规范限值比较，有些院还会补充一个两方向的组合加速度值（0.8倍的平方根），并与限值比较。

风振加速度计算公式略显复杂，所以我们一般使用YJK或SATWE提供的计算值，但要注意，最大风振加速度仅算至主屋面，如果结构模型中还有出屋面的部分，软件给出的结果是偏大的，如果据此增加结构刚度，甚至增设阻尼器，都是不当的。我们一般的做法是，自编程序，计算主屋面处的加速度。
3)楼面振动标准
中国规范以楼板振动频率控制楼面振动舒适度的相关要求大致如下表所示。

国际标准一般采用ATC的竖向振动峰值加速度要求，具体如下图所示。《高规》3.7.7条即参考了此标准。

关于楼板振动的分析方法，影响因素，笔者曾写过一篇文章，《考虑随机性人行激励的楼盖舒适度方法研究》，如有兴趣，可以参阅。
四、建筑分类等级
主要包括如下几个方面：防火等级，环境类别，基础设计等级，抗震设防类别，结构安全等级。
1）防火等级
虽然我们在报告中常写防火等级，但笔者翻看《建筑设计防火规范》（简称《防火规范》），只有耐火等级的概念。《防火规范》将民用建筑分为三类，一类高层民用建筑，二类高层民用建筑以及单、多层民用建筑。

民用建筑的耐火等级分为一、二、三、四级。不同的耐火等级，各建筑结构构件对应着不同的耐火极限。这相当于我们结构中所规定的不同的抗震等级，但对不同的构件，却对应着不同的调整系数。这些都视构件的重要性而定。

根据《防火规范》5.1.3条的规定，超高层建筑（高度超过100m）耐火等级均为一级，对二类高层民用建筑，耐火等级可定为二级。对单、多层民用建筑，耐火等级可酌情划定为三级或四级。
2）环境类别
环境类别的划分在《混凝土规范》3.5.2条有明确规定。此处，环境类别划分为一、二a、二b、三a、三b、四、五。但规范对裂缝宽度、耐久性以及保护层厚度的规定，只涉及一、二a、二b、三a和三b。根据笔者的理解，如果环境类别认定为四类和五类，将属于极端特殊环境，需要专门研究论证。对海岸建筑，如果采用桩基础，桩将长期浸泡在地下水（可能是海水）中，我们经常碰到这种情况，个人认为，环境类别定为三b即可。

3）基础设计等级
《建筑地基基础设计规范》3.0.1条对基础设计等级进行了规定。对30层以上的高层建筑可直接划定为甲级。

4）结构安全等级
《建筑结构可靠度设计统一标准》1.0.8条按照建筑物类型（重要的房屋、一般的房屋、次要的房屋）以及破坏后果（很严重、严重、不严重）将建筑结构的安全等级划分为一级、二级、三级。

结构安全等级在结构设计中如何体现呢？一般是反映在结构重要性系数中，结构重要性系数同时也与设计使用年限相关。

安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的结构构件，结构重要性系数≥1.1；
安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件，结构重要性系数≥1.0；
安全等级为三级或设计使用年限为5年的结构构件，结构重要性系数≥0.9；
5）抗震设防类别
抗震设防类别的划分会影响抗震措施的确定，比如，《高规》3.9.1条，对甲类、乙类建筑：应按本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施。因此，对抗震设防类别的划分要慎重。以下说一种比较有争议的情况。

《抗震设防分类标准》规定，商业建筑中，人流密集的大型的多层商场抗震设防类别应划为重点设防类，而大型商场是指一个区段人流5000人，换算的建筑面积约为17000㎡或营业面积7000㎡以上的商业建筑。

同时，《抗震设防分类标准》又通过小字注明，“区段是指由防震缝分开的结构单元、平面内使用功能不同的部分、或上下使用功能不同的部分”。由于大的商业裙房通常都会根据塔楼布置以若干条抗震缝划分，各区段的面积将小于大型商场的定义标准，抗震设防类别统统定位丙类？

直观上感觉，此处是矛盾的，抗震设防类别是以震害发生时，人员伤亡程度等因素划分的，除非有更多的逃生疏散通道可以降低人员伤亡，否则没理由降低抗震设防类别。结构抗震缝与人员疏散有何干？再想想，防火分区与地震时人员疏散有何干？其实，都没有直接关系。

在此，我引用一个我不喜欢的人的观点来结束这个问题的争议。“一个区段是指：具有同一建筑功能的相关范围，考察的是人员聚集程度，与建筑功能分区及不同区段出口有关，不完全是一个结构区段或一个结构单元，与结构是否分缝无直接联系。‘大型商场’不会因结构设缝或增加结构单元而消失。只有通过建筑手段，对密集人流进行合理分隔和疏导，使每一段内商业面积不满足大型商场要求、不会出现‘人流密集’现象，才能避免被划分为乙类。”

End