【远洋设计原创】新地震动参数对北京天津住宅建筑结构影响的研究

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一、 新地震动参数下北京天津地震作用变化规律的研究
《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）于2016年6月1日正式实施，本次修订条款对位于天津和北京的开发带来了非常大的不利影响；天津市除西青区、静海县和蓟县外的其它城镇的基本地震动峰值加速度值均由0.15g提高到0.20g，即由7.5度提高到了8度；北京市所有城镇II类场本地震动加速度反应谱特征周期由0.35s提高到0.40s，相当于设计地震分组由第一组提高到了第二组。具体详见下表：为了从宏观上分析上述地震动参数调整引起的影响，下面通过对比新旧地震动参数下地震反应谱的变化规律进行分析。

图1是北京市III类场地新旧参数下地震反应谱的对比图。通常建筑物某个方向的地震作用（X向或Y向，对于体型复杂的尚应考虑其它不利的地震作用方向）由该方向足够振型数的地震作用组合而成，而该方向第一振型的地震作用往往占全部地震作用的60%～70%，甚至更多；由对比图可以判断出新参数下的地震作用比原地震作用大约增大(Tg’/Tg)0.9-1=(0.55/0.45)0.9-1≈20%。

图1：北京市III类场地地震作用对比图
图2是天津市IV类场地新旧参数下地震反应谱的对比图，由对比图可以判断出新参数下的地震作用比原地震作用大约增大amax/amax’-1=0.16/0.12-1≈33%；相比北京新参数则增大了(Tg’/Tg)0.9-1=(0.75/0.55)0.9-1≈36%。

图2：天津市IV类场地地震作用对比图
北京天津百米高度的住宅在原地震参数下的结构设计已经比较困难，为了满足地震作用下的需求，需要充分利用外围护墙、分户墙甚至大量隔墙布置剪力墙，具体设计中常出现墙肢及超筋难以调整的困难。而新参数下地震作用的大幅度增大会更加突出上述困难、甚至导致已有户型经验失效甚至颠覆，需要重新探寻建筑结构方案可行性并研究相应问题的解决措施。
二、 基于客户敏感需求下的建筑结构方案实施研究
客户对住宅建筑的敏感需求有多种类，其中与结构方案密切相关的包括进深和面积赠送；小进深的户型通透性较好，在光照、方面具有优势，但是容易形成高宽比较大的结构不利因素；面积赠送则可能导致赠送区域周边不能布置结构墙体，对高宽比及结构墙体连续性带来不利影响。
对一个融入面积赠送客户需求的典型住宅户型组合方案案例（定义为P01）进行新旧地震动参数下的结构分析。如图3所示，拟在角部设置设备平台、待后期与储藏室完全连通形成一个较大房间，为了不100%计算建筑面积，设备平台外墙只能采用后砌隔墙形式。上述需求对结构平面布置最大的影响是出现了类似角窗的结构角部消弱，连带山墙部位的高宽比大幅度增大，与抗水平作用平面布局的原则“金角、银边、草肚皮”相悖，分析参见图4和表1。

图3：角部赠送设备平台的典型住宅户型组合方案（P01）

图4：P01结构平面布置分析
表1：P01结构方案成果分析如表1所示，由于地震作用加大导致墙体厚度需要增大，带来了室内地毯面积损失、得房率可能降低、结构材料用量增加等系列问题；而建筑设计与结构设计需要密切、提前分析增加墙厚部位及数值，避免日照强排没有余量导致因墙厚增加产生无法消化的面宽增量、室内有效净宽少于客户最小容忍值等在后期无法解决的相关问题。
三、 住宅开发视角下的结构实施策略思考
地震动参数更新后北京天津可参考的结构案例及经验几乎为零，结合前述分析，需要在可研阶段总图强排及平面方案分析中对超过一定高度的住宅建筑进行结构可行性分析，由结构专业依据拟实施户型平面完成结构能否实现，结构实现时墙厚是否超出常规墙厚及墙厚预估值等与结构设计相关的研究工作；以上述成果为对日照强排、客户容忍程度等其它问题进行后续接力研究；确保方案的最终落地性。
在没有相应经验数据的前提下，拟以城市常用户型为研究对象，逐一完成结构分析并向建筑及成本提资，同时搭建相应的数据库。图5、图6是在研户型中的两个典型案例，其中户型P02的特点是进深较小，平均进深只有9.4m，最大进深只有12.6m；P03的特点是进深有所改善，平均进深达到12.7m。

图5：大面宽、小进深的典型1梯2住宅户型组合方案(P02)

图6：小面宽、大进深的典型1梯2住宅户型组合方案(P03)
图7是拟纳入数据库的P03结构平面布置示意图及相应墙厚的变化分析。
图7：P03的结构分析部分成果
对已完成的户型分析成果汇总如图8所示，便于在方案强排及单体深化时参考比对。基本可以判断对于天津市的百米住宅建筑，当平均高宽比在7.5左右时具有可行性；当出现角窗、弱向墙体不连续等对结构整体性消弱的情况时则高宽比控制值还需要适当减小。整个成果系列尚需融入更多户型方可更全面支持前期设计工作，现阶段可通过单个项目专项研究的方式支持前期设计并积累数据。

图8：阶段性成果汇总
《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）的调整不仅仅是对部分地区参数的调整，更是对相应区域开发公司住宅产品实施策略的一次考验，项目的开发将不得不提前纳入户型有效面宽和成本等更多因素的影响。我们通过逐个户型研究的方法进行数据经验的丰富与发展，试图发掘其中的一些影响因素和规律。但是实际中存在千变万化，会有更多的因素有待挖掘和分析，也会有更适合的研究思路和方法，欢迎有识之士提供宝贵意见指导！

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很精典的资料，谢谢楼主分享

cpmhsjmh_efjzb

非常好的资料

剑舞长锋

新旧规范影响分析的很透彻，为楼主的严谨精神点赞

加倍致力

总结得很好的精典资料，学习了。