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文檔簡介
山東省工程建設標準DB37/T5XXX–202XJXXXX–202X建筑工程抗震性態設計標準Seismicstandardforperformance-baseddesignofbuildings 202X-XX-XX發布202X-XX-XX實施??山東省工程建設標準建筑工程抗震性態設計標準Seismicstandardforperformance-baseddesignofbuildingsDB37/T5XXX-202X備案號:JXXXX–202X主編單位:哈爾濱工業大學(威海)?青島理工大學批準部門:山東省住房和城鄉建設廳山東省市場監督管理局?施行日期:202X年XX月XX日202X濟南前言根據山東省住房和城鄉建設廳《關于印發2022年第二批山東省工程建設標準制修訂計劃的通知》(魯建標函〔2022〕14號)的要求,對《建筑工程抗震性態設計規范》DB37/T5055-2016進行修訂,編制組經調查研究,認真總結工程實踐經驗,參考有關國內外先進標準,在廣泛征求意見的基礎上,修訂形成了本標準。本標準主要內容是:1.總則;2.術語和符號;3.基本規定;4.場地類別與地震影響系數;5.地基基礎;6.地震作用和結構抗震驗算;7.多層和高層鋼結構;8.多層和高層鋼筋混凝土結構;9.砌體結構;10.空曠房屋和大跨屋蓋建筑;11.隔震和消能減震設計;12.建筑非結構構件和建筑附屬設備。本標準修訂的主要內容是:第1章中完善了本標準的適用范圍的表述;第3章中新增結構分析節并補充了相關基本規定,補充了對各級地震作用下的最低抗震性態水平具體量化參數指標,完善了建筑使用功能對應的抗震設計類別的表述,刪除非結構構件、結構材料與施工及強震觀測系統等內容;第4章中調整了水平地震影響系數最大值以及特征周期值;第5章中刪除了樁基礎、抗震治理措施等內容;第6章中調整了結構影響系數和位移放大系數,精簡了各抗震設計類別結構抗震計算的規定;第7章中調整了抗震鋼結構的體系的最大適用高度;補充了裝配式鋼結構建筑的選型和設計的原則性規定以及屈曲約束支撐的基本構造要求和設計原則;第8章中補充了鋼筋混凝土梁、柱配筋構造要求;新增裝配式混凝土結構設計原則和有關抗震設計規定;調整了最低混凝土強度等級和鋼筋級別要求。完善了附錄A及附錄B。本標準由山東省住房和城鄉建設廳負責管理,哈爾濱工業大學(威海)負責具體技術內容的解釋。執行過程中,如有意見和建議,請寄送哈爾濱工業大學(威海)(威海市文化西路2號,郵編:264209,聯系電話箱:zaixian_chen@)。本標準主編單位:哈爾濱工業大學(威海)青島理工大學本標準參編單位:山東建筑大學?煙臺大學?山東科技大學?山東省建筑科學研究院有限公司?青島第一市政工程有限公司?青島青建理工建筑工業化研究院有限公司?中建八局第四建設有限公司?青建國際集團有限公司本標準主要起草人:張紀剛陳再現于德湖李秀領??周新剛李偉劉鋒崔士起??王向英許衛曉付偉慶馬哲昊??蔣姍楊偉松梁海志劉菲菲??李素超劉璐方慶賀張英姿??陳國芳吳書義王勝陳德剛??孫曉莉時成龍許洪建梁海波??叩殿強柳溫忠李文濤孫超本標準主要審查人:朱忠義于海平蔣世林盛根來毛偉剛趙彥革傅正茂賈俊峰田利目錄TOC\o"1-1"\h\u1總則 1652術語和符號 1663基本規定 1674場地類別評定與地震影響系數 1745地基基礎 1806地震作用和結構抗震驗算 1827多層和高層鋼結構 1958多層和高層鋼筋混凝土結構 2039砌體結構 21810空曠房屋和大跨屋蓋建筑 22611隔震和消能減震設計 23212建筑非結構構件和建筑附屬設備 237
1總則1.0.1本條陳述了制定本標準的目的和指導思想,為貫徹執行《中華人民共和國建筑法》和《中華人民共和國防震減災法》實行以預防為主的地震工作方針,提出了抗震設防的基本要求,即:當遭受本地區多遇地震、抗震設防地震或罕遇地震(分別相當于50年超越概率為63%、10%、2%~3%的地震)時,能按設計要求,保證安全,基本上實現其預定的使用功能目標。1.0.2本條為原規范1.0.2的修改條文,刪除了原條文中“本規范適用于山東省抗震烈度不大于8度地區建筑工程的抗震性態設計以及隔震、消能減震工程設計”,使條文更為精簡。1.0.3本條為原規范1.0.3的修改條文,精簡了條文內容。1.0.4本次修訂刪除了原規范1.0.4條,現有1.0.4對應原規范的1.0.5條。本條闡述了本標準與現行國家標準的關系。本標準是在國家現有各種規定的基礎上,一方面嚴格按照國家有關規定,特別是我國現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011的內容,同時又結合山東省的地震危險性特點。2術語和符號2.1.8本條為原規范2.1.8的修改條文,使表述更為準確。抗震性態的涵義,強調了是用各種指標對地震動作用下結構狀態的描述,與結構自身的動力特性、地震動的強度及頻譜特性有關。2.1.20本條為新增術語。屈曲約束支撐是一種新型的支撐形式,在構造上通常由內核鋼芯、外圍約束套管和兩者之間的無黏結隔離材料三部分組成。內核鋼芯與主體結構相連,是主要的受力構件,在彈性變形范圍內為結構提供抗側剛度。當拉壓荷載達到一定程度之后,內核鋼芯發生屈服,通過滯回變形消耗地震能量。2.1.21本條為新增術語。裝配式鋼結構建筑是指建筑的結構系統由鋼部(構)件構成的裝配式建筑,遵循建筑全壽命期的可持續性原則并應標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理和智能化應用。結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統集成,實現建筑功能完整、性能優良。
3基本規定3.1抗震設防本章標題由原規范的“抗震設計基本要求”修改為“基本規定”。將“性態設計目標”改為“抗震性態設計”,增強表述的準確性。3.1.1本條給出了選取抗震設防水平,確定抗震性態設計需要考慮的影響因素。抗震性態設計需要綜合考慮使用功能、設防烈度、結構的不規則程度和類型、結構發揮延性變形的能力、造價、震后的各種損失及修復難度等等因素。不同的抗震設防類別,其性態設計要求應有所不同。3.1.2本條為原規范的3.1.3的修改條文,以下順延,原規范3.1.2刪除。本條是有關建筑使用功能分類的規定。本條由原規范的“所有建筑應根據其使用功能分為四個類別”修改為“抗震設防建筑根據其使用功能分為四個類別”,使表述更為精確。補充了表3.1.2中各級地震作用下最低抗震性態水平建筑結構構件的變形參考值。本條規定抗震設防建筑應根據其在地震中需要確保的功能并兼顧其重要性,將使用功能分為I類、=2\*ROMANII類、=3\*ROMANIII類或=4\*ROMANIV類四個類別;本條對這四個使用功能類別的建筑又規定了在不同設防地震水準下應達到的最低抗震性態要求,即最低的抗震性態目標。下列建筑的使用功能不應低于III類:使用功能應為IV類的建筑包括:承擔研究、中試和存放劇毒的高危險傳染病病毒任務的疾病預防控制中心的建筑或其區段;國家和區域的電力調度中心;國際出入口局、國際無線電臺,國家衛星通信地球站,國際海纜登陸站;省級的電視調頻廣播發射塔建筑,當混凝土結構塔的高度大于250m或鋼結構塔的高度大于300m時;國家級衛星地球站上行站;科學實驗建筑中,研究、中試生產和存放具有高放射性物品以及劇毒的生物制品、化學制品、天然和人工細菌、病毒(如鼠疫、霍亂、傷寒和新發高危險傳染病等)的建筑。使用功能不應低于III類的建筑包括:1)幼兒園、小學、中學(包括中專、技校)的教學用房、學生宿舍和食?????堂建筑、養老建筑;2)城鄉醫院的住院部、醫技樓、門診部和鄉村衛生院診療建筑;???3)體育場館(含高等院校、中小學風雨操場)、展覽中心等可作為地震避?險場所的公共建筑,圖書館、影劇院、文化館、博物館、交通樞紐等?人員密集的公共建筑;4)20萬人口以上的城鎮和縣及縣級市防災應急指揮中心的主要建筑;5)儲存高、中放射性物質或劇毒物品的倉庫。使用功能應為III類的建筑包括:???1)建筑面積超過10000m2或3層及3層以上的商業建筑。當商業建筑與其?他建筑合建時應分別判斷其使用功能類別,取其最高的使用功能分類進行設計;2)用于城鎮長途電信和移動通信樞紐樓的主機房和天線支承物的建筑;3)城鎮電視、調頻廣播發射和傳送的主體建筑及天線支承物建筑;4)城鎮供水工程中的取水、凈化、動力和化驗、輸配等建(構)筑物;5)城鎮主、次干道上的橋梁(含高架路)運營與管理用建筑。從表3.1.2中不難看出,使用功能為IV類的建筑對應的性態要求最高,I類的最低,而且可以發現對使用功能為II類的建筑的性態要求,就是現行建筑抗震設計規范中規定的大震不倒、中震可修和小震不壞。表3.1.2中,為了便于專業人員和非專業人員都能理解和應用,對建筑抗震性態水平的描述既采用了通俗語言的描述,如:“充分運行”“運行”“基本運行”“生命安全”;又采用了專業術語的描述,如:建筑結構…,非結構構件…,次要的結構構件…,主體結構…等的損傷狀態表述。損傷狀態包括“完好”“基本完好”“輕微破壞”“嚴重破壞”“倒塌”等。結構的抗震性態既與結構自身性能有關,也與地震動大小和特性有關。3.1.3本條為原規范3.1.4的修改條文,刪除了表3.1.3抗震設計類別中6度區的內容。本條給出了根據建筑使用功能類別和預期的地震動水平確定抗震設計類別的方法以確保所設計的建筑物實現相應的性態目標。根據山東省境內的地震危險性水平,抗震設計類別可分為A、B、C和D四種。這四種類別中D為最高類別,對應最高的抗震設計要求。一旦建筑的抗震設計類別確定之后,對建筑的抗震設計及抗震措施,如地震作用效應的調整、細部構造等都將被確定。3.1.4本條為本次修訂新增內容,為明確建筑結構抗震性態設計的靈活性和針對性。建筑結構的抗震性能化設計,應根據實際需要和可能,具有針對性:可分別選定針對整個結構、結構的局部部位或關鍵部位、結構的關鍵部件、重要構件、次要構件以及建筑構件和機電設備支座的性能目標。3.1.5本條為原規范3.1.5的修改條文,刪除了表3.1.5-1中設計基本加速度為0.30g數據。本條給出了建筑物的設防烈度與設計地震動參數的確定原則。它們都是依我國地震動參數區劃圖來確定的,地震動參數區劃圖是以50年超越概率為10%的設防水準,以地震動峰值加速度A10和反應譜特征周期(Tg)為地震動區劃參數,考慮震級、震中距和場地條件影響編制的全國范圍的地震動分區圖;此外,也可采用經批準的抗震設防區劃或地震安全性評價提供的設計地震動參數。本標準第4章給出了具體確定設計地震動的方法。3.2場地和地基基礎3.2.1本次修訂將原規范表3.2.1名“抗震有利、一般、不利和危險地段的劃分”改為“抗震地段的劃分”,表內的“地陷”改為“地面塌陷”,使表述準確。場地劃分為有利、一般、不利和危險地段,對地形、地貌和巖土特性的影響是綜合在一起加以評價的,這是因為由不同巖土構成的同樣地形條件的地震影響是不同的。狀態明顯不均勻的土層包括:古河道、疏松的斷層破碎帶、暗埋的塘洪溝谷和半填半挖地基。考慮到高含水量的可塑黃土在地震作用下會產生震陷,歷次地震的震害也比較重,當地表存在結構性裂縫時對建筑物抗震也是不利的,因此將其列入不利地段。3.2.2本條是原規范3.2.2的修改條文,本次修訂直接引用現行國家規范現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011。本次修訂刪除原規范3.2.3條和3.2.4條,使條文更為精簡。3.2.3抗震構造措施不同于抗震措施。震害經驗表明,同樣或相近的建筑,建造于I類場地時震害較輕,建造于II、III、IV類場地震害較重。本標準對I類場地,僅降低抗震構造措施,不降低抗震措施中的其他要求,如按概念設計要求的內力調整措施。對于使用功能為I類的建筑,其抗震措施已降低,不再重復降低。3.2.4對III、IV類場地,除本條規定和各章具體規定外,僅提高抗震構造措施,不提高抗震措施中的其他要求,如按概念設計要求的內力調整措施。3.3抗震結構體系3.3.1本條的內容是根據國內外大量震害經驗和抗震研究成果,對抗震結構體系提出的共性要求。3.3.2保證水平地震作用的合理傳遞路線可以起到三種作用:①使地震作用下結構的實際受力狀態與計算簡圖相符;②避免傳力路線中斷;③使結構的地震反應通過簡捷的傳力路線向地基反饋,充分發揮地基逸散地震能量對上部結構的減振效果,有利于增強建筑整體的抗震性能。3.3.3多道防線對于結構在強震下的安全是很重要的。所謂多道防線的概念,通常指的是:第一,整個抗震結構體系由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結構構件連接起來協同工作。如框架—抗震墻體系是由延性框架和抗震墻二個系統組成;雙肢或多肢抗震墻體系由若干個單肢墻分系統組成;框架—支撐框架體系由延性框架和支撐框架二個系統組成;框架—筒體體系由延性框架和筒體二個系統組成。第二,抗震結構體系具有最大可能數量的內部、外部贅余度,有意識地建立起一系列分布的塑性屈服區,以使結構能吸收和耗散大量的地震能量,一旦破壞也易于修復。設計計算時,需考慮部分構件出現塑性變形后的內力重分布,使各個分體系所承擔的地震作用的總和大于不考慮塑性內力重分布時的數值。多道防線要求保留在第3.3.3條,對本標準各章規定能夠設置多道防線的結構類型,應盡可能利用多道防線對抗震性態提高的作用??拐鸨∪鯇樱ú课唬┑母拍睿彩强拐鹪O計中的重要概念,包括:(1)結構在強烈地震作用下不存在強度安全儲備,構件的實際承載力分析(而不是承載力設計值的分析)是判斷薄弱層(部位)的基礎;(2)要使樓層(部位)的實際承載力和設計計算的彈性受力之比在總體上保持一個相對均勻的變化,一旦樓層(或部位)的這個比例有突變時,會由于塑性內力重分布導致塑性變形的集中;(3)要防止在局部上加強而忽視整個結構各部位剛度、強度的協調;(4)在抗震設計中有意識、有目的地控制薄弱層(部位),使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發生轉移,這是提高結構總體抗震性能的有效手段。考慮到有些建筑結構,橫向抗側力構件(如墻體)很多而縱向很少,在強烈地震中往往由于縱向的破壞導致整體倒塌,增加了結構兩個主軸方向的動力特性(周期和振型)相近的抗震概念。3.3.4本次修訂對第1款、第2款、第3款進行了文字調整。本條對各種不同材料的結構構件提出了改善變形能力的原則和途徑。(1)無筋砌體本身是脆性材料,只能利用約束條件(圈梁、構造柱、組合柱等來分割、包圍)或采用約束砌體、配筋砌體和組合砌體柱等使砌體發生裂縫后不致崩塌和散落,地震時不致喪失對重力荷載的承載能力。(2)鋼筋混凝土構件抗震性能與砌體相比是比較好的,但若處理不當,也會造成不可修復的脆性破壞。這種破壞包括:混凝土壓碎、構件剪切破壞、鋼筋錨固部分拉脫(粘結破壞),應力求避免;混凝土結構構件的尺寸控制,包括軸壓比、截面長寬比,墻體高厚比、寬厚比等,當墻厚偏薄時,也有自身穩定問題。(3)提出了對預應力混凝土結構構件的要求。(4)鋼結構桿件的壓屈破壞(桿件失去穩定)或局部失穩也是一種脆性破壞,應予以防止。(5)針對預制混凝土板在強烈地震中容易脫落導致人員傷亡的震害,推薦采用現澆樓、屋蓋,特別強調裝配式樓、屋蓋需加強整體性的基本要求。3.3.5本條指出了主體結構構件之間的連接應遵守的原則:通過連接的承載力來發揮各構件的承載力、變形能力,從而獲得整個結構良好的抗震能力。本條還提出了對預應力混凝土及鋼結構構件的連接要求。3.3.6本條支撐系統指屋蓋支撐。支撐系統的不完善,往往導致屋蓋系統失穩倒塌,使廠房發生災難性的震害,因此在支撐系統布置上應特別注意保證屋蓋系統的整體穩定性。本次修訂對該條進行了文字調整。3.3.7體型復雜的建筑,在工藝容許且經濟合理的前提下,可用防震縫分割成幾個獨立的規則單元;當工藝上不允許或受建筑場地限制以及當不設防震縫對抗震安全更為經濟合理時,也可以不設防震縫。當不設防震縫時,最好對整體結構采用較精細的抗震分析方法,如時程分析法、空間計算模型等以估計復雜體型產生的不利作用,判明薄弱環節,采取針對性措施。當防震縫寬度不足時,因碰撞可能導致整體結構嚴重破壞,但是過寬的防震縫會給結構、設備布置以及立面處理帶來困難。因此,要根據具體情況選取適當的寬度,才能達到安全、經濟的目的。3.4建筑形體及構件布置的規則性3.4.1本次修訂對第1款進行了文字調整,強調了建筑設計中規則性對抗震性能及經濟合理性的影響;刪除了第4款。為提高建筑設計和結構設計的協調性,建筑形體和布置應依據抗震概念設計原則劃分為規則與不規則兩大類;對于不規則的建筑,針對其不規則程度的具體情況,明確提出不同的要求;強調應避免采用嚴重不規則的設計方案??拐鸶拍钤O計的定義見本標準第2.1.17條。規則性是其中的一個重要概念。規則的建筑方案體現在體型(平面和立面的形狀)簡單,抗側力體系的剛度和承載力上下變化連續、均勻,平面布置基本對稱。即在平、立面、豎向剖面或抗側力體系上,沒有明顯的、實質的不連續(突變),目的在于避免過大的偏心距引起過大的地震扭矩和避免抗側力結構或構件出現薄弱層(薄弱部位)或塑性變形集中。3.4.2本次修訂對原規范中表3.4.2進行了調整,按照《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》建質[2015]67號附表2的內容。強調了建筑設計中規則性對抗震性能及經濟合理性的影響。對第4款進行了文字調整,明確了嚴重不規則的建筑。3.4.3規則與不規則的區分,在第3.4.2條規定了一些定量的參考界限,但實際上引起建筑不規則的因素還有很多,特別是復雜的建筑體型,很難用簡化的定量指標來劃分不規則程度并規定限制范圍,但是,有經驗的、有抗震知識素養的建筑設計人員,應該對所設計的建筑的抗震性能有所估計,要區分不規則、特別不規則和嚴重不規則等不規則程度,避免采用抗震性能差的嚴重不規則的設計方案。3.4.4本條為本次修訂新增內容,以明確當建筑形體及其構件布置不規則時,如何進行地震作用計算和內力調整,如何保證其薄弱部位的抗震性能。3.5結構分析本節為本次修訂新增內容,為保證本章內容的完整性,增加“結構分析”部分??紤]到各節內容間的連貫性,將其作為3.5節。3.5.1本條規定了性能化設計時計算的注意事項。一般情況,應考慮構件在強烈地震下進人彈塑性工作階段和重力二階效應。鑒于目前的彈塑性參數、分析軟件對構件裂縫的閉合狀態和殘余變形、結構自身阻尼系數、施工圖中構件實際截面、配筋與計算書取值的差異等等的處理,還需要進一步研究和改進,當預期的彈塑性變形不大時,可用等效阻尼等模型簡化估算。為了判斷彈塑性計算結果的可靠程度,可借助于理想彈性假定的計算結果,從下列幾方面進行綜合分析:1結構彈塑性模型一般要比多遇地震下反應譜計算時的分析模型有所簡化,但在彈性階段的主要計算結果應與多遇地震分析模型的計算結果基本相同,兩種模型的嵌固端、主要振動周期、振型和總地震作用應一致。2整個結構客觀存在的、實際具有的最大受剪承載力(底部總剪力)應控制在合理的、經濟上可接受的范圍,不需要接近更不可能超過按同樣阻尼比的理想彈性假定計算的大震剪力,如果彈塑性計算的結果超過,則該計算的承載力數據需認真檢查、復核,判斷其合理性。3進入彈塑性變形階段的薄弱部位會出現一定程度的塑性變形集中,該樓層的層間位移(以彎曲變形為主的結構宜扣除整體彎曲變形)應大于按同樣阻尼比的理想、彈性假定計算的該部位大震的層間位移;如果明顯小于此值,則該位移數據需認真檢查、復核,判斷其合理性。4薄弱部位可借助于上下相鄰樓層或主要豎向構件的屈服強度系數比較予以復核,不同的方法、不同的波形,盡管彼此計算的承載力、位移差別較大,但發現的薄弱部位一般相同。5影響彈塑性位移計算結果的因素很多,現階段,其計算值的離散性,與承載力計算的離散性相比較大。注意到常規設計中,考慮到小震彈性時程分析的波形數量較少,而且計算的位移多數明顯小于反應譜法的計算結果,需要以反應譜法為基礎進行對比分析;大震彈塑性時程分析時,由于阻尼的處理方法不夠完善,波形數量也較少(建議盡可能增加數量,如不少于7條;數量較少時宜取包絡),不宜直接把計算的彈塑性位移值視為結構實際彈塑性位移,同樣需要借助小震的反應譜法計算結果進行分析。3.5.2由于地震動的不確定性、地震的破壞作用、結構地震破壞機理的復雜性,以及結構計算模型的各種假定與實際情況的差異,迄今為止,依據所規定的地震作用進行結構抗震驗算,不論計算理論和工具如何發展,計算怎樣嚴格,計算的結果總還是一種比較粗略的估計,過分地追求數值上的精確是不必要的;然而,從工程的震害看,這樣的抗震驗算是有成效的,不可輕視。建筑物當遭受低于本地區抗震設防烈度的多遇地震影響時,主體結構不受損壞或不需修理可繼續使用,與此相應,結構在多遇地震作用下的反應分析的方法,截面抗震驗算(按照現行國家標準《建筑結構可靠性設計統一標準》GB50068的基本要求),以及層間彈性位移的驗算,都是以線彈性理論為基礎,因此,本條規定,當建筑結構進行多遇地震作用下的內力和變形分析時,可假定結構與構件處于彈性工作狀態。3.5.3當建筑物遭受高于本地區抗震設防烈度的罕遇地震影響時,不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞,這也是本標準的基本要求。特別是建筑物的體型和抗側力系統復雜時,將在結構的薄弱部位發生應力集中和彈塑性變形集中,嚴重時會導致重大的破壞甚至有倒塌的危險。因此本標準提出了檢驗結構抗震薄弱部位采用彈塑性(即非線性)分析方法的要求??紤]到非線性分析的難度較大,規范只限于對不規則并具有明顯薄弱部位可能導致重大地震破壞,特別是有嚴重的變形集中可能導致地震倒塌的結構,應按本標準第6章具體規定進行罕遇地震作用下的彈塑性變形分析。3.6隔震與消能減震設計本次修訂刪除了原規范“3.6結構材料與施工”和“3.8強震觀測系統”內容,使其與本章“3基本規定”內容相協調,本節對應原規范的“3.7隔震與消能減震設計”。3.6.1建筑結構的振動控制是主動防御地震災害的應對策略,在經濟許可的條件下應盡可能采用隔震與消能減震等有效減輕地震災害的技術。特別對使用功能有較高的IV、III類建筑或有專門要求的建筑,隔震與消能減震等振動控制技術應作為提高抗震性態水平的首選方案之一。3.6.2本條對建筑結構隔震設計和消能減震設計的設防目標提出了原則要求。采用隔震和消能減震設計方案,具有可能滿足提高抗震性態要求的優勢,故推薦其按較高的設防目標進行設計。按本標準11章規定進行隔震設計,還不能做到在設防烈度下上部結構不受損壞或主體結構處于彈性工作階段的要求,但與非隔震或非消能減震建筑相比,設防目標會有所提高,至少應該達到:當遭受多遇地震影響時,上部結構不受損壞或主體結構處于彈性工作階段;當遭受設防地震影響時,不需修理仍可繼續使用;當遭受罕遇地震影響時,建筑基本功能可繼續保持,建筑結構基本完好,一些次要的構件可能輕微破壞。4場地類別評定與地震影響系數4.1場地分類本章標題由原規范的“場地類別評定與設計地震動”修改為“場地類別評定與地震影響系數”,以增強表述的準確性。4.1.2考慮到fak小于200的黏性土和粉土的實測波速可能大于250m/s,現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011將中硬土與中軟土地基承載力的分界改為fak大于150??紤]到軟弱土的指標140m/s與國際標準相比略偏低,將其改為150m/s。場地類別的分界也改為150m/s。考慮到波速為(500~800)m/s的場地還不是很堅硬,現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB50011硬質巖石場地明確為I0類場地。因此,土的類型劃分也相應區分。硬質巖石的波速,我國核電站抗震設計為700m/s,美國抗震設計規范為760m/s,歐洲抗震規范為800m/s,從偏于安全方面考慮,調整為800m/s。4.1.3本次修訂刪除了原條文第4款。本條規定了場地覆蓋層厚度的確定方法。需特別強調的是,執行中必須注意本條第1款其下部所有土層的剪切波速均大于500m/s,以及第2款其下部所有土層的剪切波速均大于或等于400m/s的要求。4.1.4本條給出了土層等效剪切波速的計算公式,用剪切波通過土層時間相同的概念求得的等效剪切波速值,使土層平均波速的物理意義更為明確和合理。場地分類的計算深度取覆蓋層厚度和20m兩者中的較小值,是根據目前工程勘察的現狀和經濟條件確定的。4.1.5場地分類采用了梯形分類法。梯形分類法如表4.1.5和圖4.1.5所示。圖和表給出的方法是完全一致、等效的。其主要特點是:提出用梯形分類法代替傳統的矩形分類法,將原來傳統的場地分類豎直邊界線改為斜線,使得場地分類的邊界劃分更趨合理,避免了在場地分類邊界線兩側特征周期跳躍變化大的不合理現象。表中列出的簡單公式是圖中分界線的解析表示式;它和現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011中的場地分類方法基本相當。這種改變總體上保持了原來場地分類的特點和結果,但消除了原來方法對同一類場地中,場地參數差別很大時,仍采用同一個特征周期,以及場地參數十分接近的位于場地分類邊界兩側的場地類別和特征周期會急劇變化的弊病。圖1給出了按照《建筑抗震設計標準》GB/T50011規范與本標準場地分類邊界的對比情況。本次修訂,補充了當有可靠的剪切波速和覆蓋層厚度且其值處于表1所列場地類別的分界線附近時,應允許按插值方法確定地震作用計算所用的特征周期。1根據表1確定場地類別:表1場地類別劃分表等效剪切波速度se(m/s)覆蓋層厚度dov(m)se>800800≥se>500500≥se>250250≥s>150se≤1500=dovⅠ0Ⅰ1———dov<0.004vse+3—Ⅰ1Ⅰ1Ⅰ1Ⅰ10.004se+3≤dov≤0.14se+15—Ⅰ1ⅡⅡⅡ0.14se+15<dov≤0.133se+70—Ⅰ1ⅡⅢⅢdov>0.133se+70—Ⅰ1ⅡⅢⅣ2根據圖1確定場地類別。圖1場地分類邊界(實線為本標準場地邊界,虛線所示為GB/T50011場地邊界)4.1.6本條強調,對于特殊的場地和存在潛在危險的場地,應區別對待并重點考慮加強評估和應對措施。4.1.7綜合考慮歷次大地震的斷裂震害,離心機試驗結果和我國地震區、特別是山區民居建造的實際情況,規定當確有需要建造分散的、低于三層的建筑使用功能類別II、Ⅰ類建筑時,應按提高一度采取抗震措施,并提高基礎和上部結構的整體性,且不得跨越斷層線。4.1.8本條考慮局部突出地形對地震動參數的放大作用,主要依據宏觀震害調查的結果和對不同地形條件和巖土構成的形體所進行的二維地震反應分析結果。所謂局部突出地形主要是指山包、山梁和懸崖、陡坎等,情況比較復雜,對各種可能出現情況的地震動參數的放大作用都做出具體的規定是很困難的。從宏觀震害經驗和地震反應分析結果所反映的總趨勢,大致可以歸納為幾點:①高突地形距離基準面的高度愈大,高處的反應愈強烈;②離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離愈大,反應相對減??;③從巖土構成方面看,在同樣地形條件下,土質結構的反應比巖質結構大;④高突地形頂面愈開闊,遠離邊緣的中心部位的反應是明顯減小的;⑤邊坡愈陡,其頂部的放大效應相應增大?;谝陨献兓厔?,以突出地形的高差H,坡降角度的正切H/L以及場址距突出地形邊緣的相對距離L1/H為參數,歸納出各種地形的地震力放大作用如下:λ=1+ξα(1)式中:λ——局部突出地形頂部的地震影響系數的放大系數;α——局部突出地形地震動參數的增大幅度,按表2采用;ξ——附加調整系數,與建筑場地離突出臺地邊緣的距離L1與相對高差?H的比值有關。當L1/H小于2.5時,可取為1.0;當L1/H介于2.5~5時,可取為0.6;當L1/H大于5時,可取為0.3。L,L1均應按距離場地的最近點考慮。表2局部突出地形地震影響系數的增大幅度突出地形的高度H(m)非巖質地層H<55≤H<515≤H<25H≥25巖質地層H<2020≤H<4040≤H<60H≥60局部突出臺地邊緣的側向平均坡降(H/L)H/L<0.300.3≤H/L<≤H/L<1.00.5H/L≥1.00.6條文中規定的最大增大幅度0.6是根據分析結果和綜合判斷給出的。本條的規定對各種地形,包括山包、山梁、懸崖、陡坡都可以應用。4.1.9場地工程勘察內容應根據實際的土層情況確定:有些地段,既不屬于有利地段也不屬于不利地段,而屬于一般地段;不存在飽和砂土和飽和粉土時,不判別液化,若判別結果為不考慮液化,也不屬于不利地段;無法避開的不利地段,要在詳細查明地質、地貌、地形條件的基礎上,提供巖土穩定性評價(含滑坡、崩塌、液化和震陷特性)報告和相應的抗震措施。場地地段的劃分,是在選擇建筑場地的勘察階段進行的,要根據地震活動情況和工程地質資料進行綜合評價。對軟弱土、液化土等不利地段,要按規范的相關規定提出相應的措施。場地類別劃分,不要誤為“場地土類別”劃分,要依據場地覆蓋層厚度和場地土層軟硬程度這兩個因素。其中,土層軟硬程度一律采用“土層的等效剪切波速”值予以反映。4.2建筑地震影響系數本次修訂中4.2節標題由原規范的“建筑場地地震影響系數”修改為“建筑地震影響系數”,以增強表述的準確性。4.2.1地震影響系數曲線又稱抗震設計譜,是以地震動加速度反應譜統計特性為基礎,經平滑化處理并考慮經驗條件確定的。為了進一步認識地震動的普遍規律和基本特征,謝禮立院士及其領導的課題組對大量地震記錄的加速度反應譜進行了雙規準化處理,按照場地條件、震級和震中距等反應譜影響因素分類進行統計分析,得出結論:雙規準加速度反應譜在短、中周期頻段均具有良好的統一性,5%阻尼比的統一設計譜的平臺段高度取2.5為宜,下降段衰減指數取0.9為宜?!吨袊卣饎訁祬^劃圖》GB18306-2015第8章規定,場地地震動參數調整由只調整反應譜特征周期的單參數調整過渡到同時調整峰值加速度(或地震影響系數)和反應譜特征周期的雙參數調整,在一定程度上提高了部分地區的設防參數。這種雙參數調整主要是基于以下因素:近年來國際和國內相關的研究進展,以及大量的強震動記錄的統計分析與研究結果,為場地分類方案,以及場地特征對地震動幅值與頻譜特征影響的調整方案提供了依據;雙參數調整是國際上一些主要國家和地區建筑抗震設計規范發展的趨勢,部分國家和地區已經采用?!吨袊卣饎訁祬^劃圖》GB18306-2015第9章規定5%阻尼比反應譜放大系數最大值取2.5為強制性要求。反應譜放大系數最大值取2.5是根據大量強震記錄統計、地震安全性評價工作實踐得出的結果,是最低要求,符合我國的地震環境特點,而且整體提高了我國的抗震設防要求。綜合考慮以上規定和調查、研究結果,本標準地震影響系數的高度調整為1.125max,相應于設計譜平臺段高度取值為2.5,平臺段及其下降段大部分的取值均提高為國標的1.125倍;下降段衰減指數取0.9。由于地震影響系數在長周期段下降較快,對于長周期結構,由此計算所得到的水平地震作用下的結構效應可能偏小,而對于長周期結構,地震作用中的地面運動速度和位移可能對結構的破壞具有更大影響,但規范所采用的反應譜法對此無法作出估計,出于安全考慮,增加了對各樓層水平地震最小值的要求,規定了不同烈度下的剪力系數,結構水平地震作用效應,對于基本周期大于2.0s的結構,剪力系數取0.225αmax。在我國的地震動參數區劃圖里,針對=2\*ROMANII類場地給出了反應譜特征周期Tg按地震環境影響的的分區圖。所謂地震環境,是指建筑所在地區及周圍可能發生地震的震源機制、震級大小、地震發生的年超越概率、建筑所在地區與震源距離的遠近和傳播介質以及建筑物所在地區的場地條件等。現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011在這種分區的基礎上略做調整后稱為設計地震分組。本標準與現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011的設計地震分組一致。我省主要地區特征周期的分組情況見附錄A。4.2.2影響地震影響系數曲線的因素很多。容許對地震影響系數曲線的某些參數作適當的調整。包括:1多次地震災害的經驗和地震震動觀測的結果表明,軟弱夾層的存在,對造成震害的場地地震震動特性有明顯的影響。由于軟弱土層的影響很復雜,它不僅與軟弱土層本身的特性有關,而且與場地土層的構成、地震本身的特性以及地震波傳播途徑、介質等因素有關。因此,目前在各國規范中對軟弱夾層影響的考慮尚無具體的規定。軟弱夾層的存在不僅可以改變地震震動(加速度、速度、位移)幅值的大小,而且對反應譜的形狀及峰值、周期等地面運動參數有明顯的影響。其中對地震動幅值的影響尤為復雜,但是反應譜峰點周期向長周期移動的趨勢則比較明顯,可以通過土層模型的地震反應分析初步掌握其規律。例如,根據大量土層模型的地震反應分析結果,當覆蓋層厚度不超過30m且軟夾層的剪切波速小于150m/s時,可將表規定的特征周期乘以周期影響系數φ:φ=1+λ4Hλ=vsev式中:?φ——周期影響系數;vse——場地土層影響厚度范圍內的等效剪切波速(m/s);?vsΛ——波速比,一般考慮λ≥1.5;??H——場地土層影響厚度,取地面下30m,但不應超過場地覆蓋層的厚?度(m);ds——軟弱夾層土的厚度(m);hs——軟弱夾層頂面距地表面的距離(m)。2眾所周知,阻尼比減小,場地設計譜值增加;阻尼比增大,場地設計譜值減小。資料分析表明,增加或減小的幅度隨周期不同而不同,而且與特征周期有關。4.2.2給出了阻尼比為0.02~0.30范圍內的地震影響系數調整方法。4.3地震加速度時程4.3.1本條給出了采用時程分析法時選取記錄的類型及數量要求。4.3.2本次修訂中,補充了地震加速度時程有效持續時間宜取結構基本周期的5倍~10倍的規定。本節給出了選擇設計地震加速度時程的方法。我國現行抗震設計規范,一般規定采用時程分析法時,應按建筑場地和設計地震分組選用不少于兩組的實際強震記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線。目前國內普遍的做法是,無論在設計或研究中均把1940年的ElCentro(NS)記錄、1952年的Taft記錄、我國的遷安記錄或天津骨科醫院的記錄作為首選記錄。但是研究表明,選擇這些地震記錄的根據是不足的,這些記錄并不一定就是抗震驗算所需要的最不利地震動。對于工程結構,特別是大型復雜結構的抗震研究和設計來說,其最重要的任務之一是科學合理地選擇設計地震動。為了在現行規范規定的前提下選擇這樣的設計地震動,謝禮立院士等在總結了國內外大量強震記錄資料和相關研究的基礎上,首先提出了最不利設計地震動的概念。所謂最不利設計地震動是指對于給定的結構和場地條件,最不利設計地震動能使結構的非彈性地震反應處于最不利的狀況,即處在最高危險狀態下的地震動記錄。結構的破壞標準為位移延性和塑性累積損傷的雙重破壞準則。本標準在附錄B中列出了可供參考使用的最不利設計地震動。需要說明的是,表中所列的國內最不利設計地震動只是對國內現有的記錄而言,與國外強震記錄相比還遠不是最不利的。4.3.3本條給出了選取人工模擬地震動所依據原則和方法。4.3.4本條給出了采用多維模型計算地震作用時地震動的幅值要求以及分量選取要求。
5地基基礎5.1天然地基和基礎本次修訂刪除原規范“5.1一般規定”、“5.4樁基礎”、“5.5抗震治理措施”內容,使與本章“5地基基礎”標題協調一致。原規范“5.2天然地基和基礎”改為本標準的5.1節,以下順延。5.1.1根據天然地基淺基礎震害的現場調查結果,在遭受破壞的建筑中,因地基失效導致的破壞較上部結構慣性力的破壞為少,大量的一般天然地基都具有較好的抗震性能。因此規定了不需進行地基承載力抗震驗算的天然地基基礎建筑物的范圍。5.1.2規定了天然地基的抗震承載力的確定方法。表5.1.2給出的土的抗震承載力調整系數是考慮在短暫的地震作用下結構可靠度容許有一定程度降低和土的速率效應,根據現有的研究成果和工程經驗給出的,是對5.1.3條款的補充。5.1.3規定了天然地基地震承載力驗算應滿足的要求。式(5.1.3-1)中的p和式(5.1.3-2)中的pmax分別是在包括地震作用在內的荷載組合作用下基礎底面上的平均壓應力和基礎邊緣的最大壓應力,由上部結構抗震計算確定。因此,在確定p及pmax時考慮了性態設計要求。5.2液化和軟弱土層地基5.2.1本條是有關液化判別和處理的強制性條文,較全面規定了減少地基液化危害的對策。液化判別的范圍是除設計基本地震加速度A≤0.05g外存在飽和砂土和飽和粉土的土層。這些土層一旦判為液化土,應確定地基的液化等級,按液化等級和建筑抗震設計類別采取合適的抗液化措施。由于抗液化的工程措施應按建筑抗震設計類別采取,故考慮了性態設計的要求。5.2.2、5.2.3規定了不會發生液化和可不考慮液化對天然地基淺基礎產生影響的情況。5.2.4規定了砂土層和粉土層的液化判別方法。該方法與《建筑抗震設計標準》GB/T50011規定的方法基本一致。臨界液化貫入錘擊數基準值按地震特征周期分區和設計基本地震加速度來確定,如表5.3.4所示。5.2.5規定了當建筑抗震設計類別為C、D類時,還宜采用Seed簡化法判別液化。如果兩種方法判別結果有一個判為液化,則認為液化。5.2.6給出了地基土層液化指數的計算方法,該方法與《建筑抗震設計標準》GB/T50011相同。當采用Seed簡化法判別液化時,式(5.3.6)中的Ncr,i可參考附錄C.0.3確定。5.2.7給出了以地基土層液化指數為定量指標的地基土層液化等級劃分標準,以及按地基土層液化等級和建筑抗震設計類別應采取的避免或減輕液化危害的工程措施的原則和要求。由于所采取的工程措施與建筑抗震設計類別有關,故考慮了性態設計要求。5.2.8本次修訂進行文字調整,補充采取結構抗裂措施要求。對斜坡和傾斜的地面下土層液化情況所應采取的工程措施做了規定。5.2.9本次修訂適當幅精簡了本條文內容。進對地基主要受力層范圍內存在軟弱粘性土層情況所應采用的工程措施做了規定。
6地震作用和結構抗震驗算6.1一般規定6.1.1可接受的抗震結構分析和設計方法應包括:(1)抗震分析的計算模型必須盡可能符合地震作用下結構的實際受力變形狀態,這是基本條件;(2)結構設計的目的是確保結構遭遇地震作用時能具有足夠的承載力、剛度和良好的耗能能力,從而保證達到預期的抗震性態目標;(3)任何結構均至少具有兩個方向的抗側力構件,從偏安全考慮某一方向水平地震作用僅由該方向抗側力構件承擔,因此規定至少應在建筑結構的兩個主軸方向分別計算水平地震作用,如該方向抗側力構件帶有翼緣、翼墻等,尚應包括翼緣、翼墻的抗側力作用。(4)如果連接件先于被連接件破壞,連接件將失去連接各部分成整體的作用,因此確保連接件具有足夠的承載力是非常重要的;(5)計算分析和地震經驗證明,結構受力的傳遞途徑越直接,結構所遭受的地震作用就能越快傳遞到基礎并經基礎耗散掉,因此抗震性能也就越好。為此,結構設計應該盡可能提供直接的傳力途徑。6.1.2本次修訂指出抗震設計類別為A類結構需要按照現行國家標準進行抗震設計;其他抗震設計類別結構的抗震計算,應采用下列方法。結構的地震作用和變形分析,按其嚴密性和預期精度的增加次序排列如下:底部剪力法(6.2節)分解反應譜法(6.3節)時程分析法(性)靜力彈塑性分析法(推覆分析,即push-over分析)⑤彈塑性時程分析法。因6、7(0.10g)度地區抗震設計類別B、C類對應的地震作用不大,高度不大于40m的非特別不規則結構所產生的扭轉效應等的影響并不顯著,因此仍指出可以應用底部剪力法進行抗震設計類別為B和C的不規則結構的地震作用分析。其他情況則規定應采用振型分解反應譜法或時程分析法或靜力彈塑性或彈塑性時程分析等更精確的方法。進行時程分析時,鑒于不同地震動記錄輸入進行時程分析的結果不同,本條規定一般可以根據小樣本容量下的計算結果來估計地震作用效應值。通過大量地震加速度記錄輸入不同結構類型進行時程分析結果的統計分析,若選用不少于二組實際記錄和一組人工模擬的加速度時程曲線作為輸入,計算的平均地震效應值不小于大樣本容量平均值的保證率在85%以上,而且一般也不會偏大很多。當選用數量較多的地震動記錄,如5組實際記錄和2組入工模擬時程曲線,則保證率更高。所謂“在統計意義上相符”指的是,多組地震動記錄時程的平均地震影響系數曲線與振型分解反應譜法所用的地震影響系數曲線相比,在對應于結構主要振型的周期點上相差不大于20%。計算結果在結構主方向的平均底部剪力一般不會小于振型分解反應譜法計算結果的80%,每條地震動記錄輸入的計算結果不會小于65%。從工程角度考慮,這樣可以保證時程分析結果滿足最低安全要求。但計算結果也不能太大,每條地震動記錄輸入計算不大于135%,平均不大于120%。當地震記錄組數沒有達到或超過7組時,仍都按三組情況考慮,是偏于安全的。正確選擇輸入的地震加速度時程曲線,要滿足地震動三要素的要求,即頻譜特性、有效峰值和持續時間均要符合規定。頻譜特性可用地震影響系數曲線表征,依據所處的場地類別和設計地震分組確定。加速度的有效峰值按附表A中所列設防地震對應的地震加速度最大值采用。計算輸入的加速度曲線的峰值,必要時可比上述有效峰值適當加大。當結構采用三維空間模型等需要雙向(二個水平向)或三向(二個水平和一個豎向)地震動記錄輸入時,其加速度最大值通常按l(水平1):0.85(水平2):0.65(豎向)的比例調整。人工模擬的加速度時程曲線,也應按上述要求生成。輸入的地震加速度時程曲線的有效持續時間,一般從首次達到該時程曲線最大峰值的10%那一點算起,到最后一點達到最大峰值的10%為止;不論是實際強震記錄還是人工模擬地震動記錄,有效持續時間一般為結構基本周期的5~10倍,即結構頂點的位移可按基本周期往復5~10次。6.1.3根據現行國家標準《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223重點設防類應相對標準設防類提高一度采用抗震措施,但不提高地震作用,因此III類使用功能的結構地震作用分析與位移驗算與II類相同。為了保證IV類使用功能的結構在罕遇地震下能運行(也即基本接近彈性工作狀態),現行國家標準《建筑工程抗震設防分類標準》GB50223規定除提高一度考慮抗震措施外,其地震作用分析也需提高,在同樣考慮結構影響系數C的情況下進行罕遇地震下的承載力驗算及彈性位移驗算?;谂cII類結構相同的原因,除本標準6.5.5條所規定的結構以外,一般不再需要進行彈塑性變形驗算。對于使用功能為I類的次要結構,其破壞不會造成人員傷亡和大的經濟損失,因此不進行抗震設防驗算是合理的。現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011按現行國家標準《建筑結構可靠性設計統一標準》GB50068的原則規定,將地震發生時的恒荷載與其他重力可能的遇合結果,總稱為“抗震設計的重力荷載代表值”,即永久荷載標準值與有關可變荷載組合值之和。本標準采用了GB/T50011定義的重力荷載代表值及各可變荷載的組合系數。6.1.4為便于抗震分析和制定設計規定,將建筑結構按材料劃分為不同類別的結構體系。在抗震設防地震作用下,對于大多數使用功能II類(性態要求為基本運行)的結構,其內力和變形實質上將超過結構構件開始屈服和屈曲之點,并表現為非彈性狀態。但是地震經驗表明,只要選擇合理的結構體系,并按適當的延性、規則性和連續性對結構進行細部設計,則有可能按折減的地震作用對結構完成彈性設計,仍能獲得可接受的性態。因此本標準采取這樣的方法確定結構尺寸,使結構在采用結構影響系數折減的設計地震加速度可能產生的水平地震作用下,不會變形到超過顯著屈服之點,然后,當需要時由位移放大系數放大由此折減后地震作用計算的彈性變形,來估計設計地震加速度下的預期變形,以避免當需要設置伸縮縫時產生破壞性碰撞等。6.1.5重力附加彎矩指任一樓層以上全部重力荷載與該樓層地震平均層間位移的乘積;初始彎矩指該樓層地震剪力與樓層層高的乘積。本條規定,框架結構和框架—抗震墻(支撐)結構在重力附加彎矩Ma與初始彎矩M0之比符合下式條件下,應考慮幾何非線性,即重力二階效應的影響。θi=式中:θi——穩定系數;ΣGi——i層以上全部重力荷載計算值;Δui——第i層樓層質心處的彈性或彈塑性層間位移;?Vi——第i層地震剪力計算值;hi——第i層層間高度。上式規定是考慮重力二階效應影響的下限,其上限則受彈性層間位移角限值控制。對混凝土結構,彈性位移角限值較小,上述穩定系數一般均在0.1以下,可不考慮彈性階段重力二階效應影響。6.1.6、6.1.7本次修訂刪除了原規范6.1.8、6.1.9、6.1.10、6.1.11條內容,適。剛性、半剛性、柔性橫隔板分別指在平面內不考慮變形、考慮變形、不考慮剛度的樓、屋蓋。6.2水平地震作用計算的底部剪力法6.2.1本節討論結構水平地震作用計算的底部剪力法。6.2.2底部剪力法的核心是式(6.2.2-1),它給出以結構影響系數C,水平地震影響系數α及其增大系數η?和建筑有效總重力荷載四個因子表示的總水平地震作用標準值FEk。本標準采用了現行國家標準《構筑物抗震設計規范》GB50191本底部剪力法的總水平地震作用是以基本振型的貢獻表示的,它僅適用于譜加速度控制區,對于譜速度和譜位移控制區,其譜值應乘以增大系數。增大系數以式(6.2.2-4)的形式給出,不同類型結構的增大系數的指數(見表6.2.2-1),是由擬合不同類型結構的振型分解反應譜法的結果求得。關于剪切型,剪彎型和彎曲型結構的劃分標準,可參考下列準則:①根據基本振型曲線判斷,倒三角形曲線為剪切型,接近二次曲線的為彎曲型,處于兩者之間且偏于倒三角形的為剪彎型。②對于框架結構,可根據框架標準層的彎剪剛度比ζ來判斷,當ζ=0,為純彎型,ζd=,為純剪型,ζd=0.125附近,為剪彎型,其中:ζ=bEIb/LbEIb和EIc、Lb和Lc分別為梁和柱的抗彎剛度、梁長和柱高。③對于抗震墻結構,可根據墻的彎剪剛度比R來判斷,當R=0,為純彎型,R=,為純剪型,當R小于0.25,彎曲為主,R大于0.25剪切為主。R=kEIl2GAEI為墻的彎曲剛度,為墻高,GA為墻的剪切剛度,為墻的剪應力不均勻分布系數,對矩形截面,對圓形截面,對工字形截面全截面面積/腹板部分截面積,對薄壁環形截面。有效重力荷載,取基本振型的有效重力荷載?;菊裥偷恼裥颓€取近似曲線式(6.2.2-3),其中的指數,對剪切型,彎剪型和彎曲型結構,分別近似取1.0、1.5和1.75。結構影響系數列于表6.1.3中,但必須考慮第6.1.5條對不同使用功能類比的調整,其值的確定的基礎見第6.1.3條的說明。需要指出的是,上述底部剪力法與現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011有所不同,但通過計算發現,兩者差別不大。6.2.3建筑結構的基本周期應按確定的分析方法計算,式(6.2.3)是基于瑞利方法的修正結果。計算周期隨結構柔度的增加而增加。如果在計算位移時忽略了非結構構件對結構剛度的貢獻,則位移將被夸大,而計算周期加長,將導致地震影響系數和地震作用的減小。計算周期時,忽略非結構構件的影響所產生的誤差,是處于非保守的一邊,故應對計算結果予以適當折減。當計算周期的經驗公式是基于脈動或小振幅振動試驗結果時,鑒于結構的非結構構件和建筑物件在小振幅時的剛度影響,而建筑結構遭受設計地震加速度時為大振幅振動,故對小振幅實測周期應予以適當增長。對于質量和剛度沿高度分布比較均勻的框架結構、框架—剪力墻結構和剪力墻結構,其基本自振周期T1(s)還可按下式計算:T1=1.7α0ΔT式中:ΔT——結構頂點假想側移,即把集中在各層樓面處的重量Gi視為作用于i層樓面的假想水平荷載,按彈性剛度計算得到的結構頂點側移,以m為單位;α0——考慮填充墻影響的折減系數,框架結構取0.6~0.7,填充墻較多的框架—剪力墻結構取0.7~0.8,填充墻較少的框架—剪力墻結構取0.8~0.9,剪力墻結構取1.0。高層鋼筋混凝土剪力墻結構,高度為20~50m,剪力墻間距為3~6m的住宅、旅館類建筑,其基本自振周期T1(s)還可按下列經驗公式計算:橫墻間距較密時,T1橫=0.054n橫墻間距較疏時,T1橫=0.06n或T1=0.04+0.038H式中:n——建筑物層數;???H——建筑物總高度;???B——建筑物計算方向的寬度;鋼筋混凝土框架、框架—剪力墻結構還可按下列經驗公式計算:T1或T1=(0.07?0.09)nH、B、n意義同前。6.2.4水平地震作用沿建筑高度的分布通常是十分復雜的,因為這些作用是許多固有振型反應疊加的結果。這些振型地震作用對總水平地震作用的相對貢獻取決于一系列因素,包括地震反應譜形狀、建筑固有振動周期和振型形狀,而后者又取決于質量和剛度沿高度的分布。目前規范關于總水平地震作用沿建筑高度分布的常用方法有兩種:一是將部分底部剪力集中作用于結構頂部(如《建筑抗震設計標準》GB/T50011),而其余部分則按倒三角形分布。另一是將總水平地震作用按結構基本振型形狀分布,在短周期的規則建筑中,基本振型與直線相近,在較長周期的規則建筑中,基本振型近似位于直線和頂點位于基底的拋物線之間。令振型曲線以表示,則對于短周期(T≤0.5s)建筑,取k=1;對于長周期(T≥2.5s)建筑,取k=2;對于周期處于0.5s和2.5s之間的建筑,k由1和2間線性插值確定。第一種方法以簡單方式考慮高振型的影響,但不適用于計算樓層彎矩;第二種方法考慮了長短周期的不同基本振型曲線特性,但未考慮高振型的影響,本標準選用該方法。這種方法利用振型組合的概念,將總水平地震作用看成是由基本振型和第二振型(以此代表高振型影響)的水平地震作用的組合,在分別求得基本振型和第二振型的水平地震作用沿高度分布后,分別計算它們的地震作用效應,然后按平方和開方法求總地震作用效應。6.2.5本次修訂刪除了原規范6.2.5條,原規范的6.2.6條現為本標準的6.2.5條,以下順延。本條要求結構的設計應能抵抗與層間靜力剪力一致的傾覆力矩。在基礎的設計中,傾覆力矩可取基礎—土界面處的值乘以折減系數0.85。這樣做是因為在振動過程中基礎一個邊緣的輕微翹離將導致傾覆力矩的減小,且這種狀態通常不會引起結構的破壞。6.2.6本條定義層間位移角為計算樓層頂部和底部位移之差除以層高。位移由彈性分析確定(如需預估彈塑性位移的大致數值,可將位移乘以位移放大系數而得)。彈性分析將結構看成固定于基底,用規定的地震作用對抗震體系求出。不應包括抗震體系以外的構件剛度,因為它們在較高的非彈性應變水平時,可能是不可靠的。結構位移計算的模型應盡可能考慮下列因素:節點域的變形、樓蓋的變形、抗側力構件的軸向、彎曲和剪切變形。然后由第6.2.4條規定的水平地震作用來計算。6.3水平地震作用計算的振型分解反應譜法6.3.1振型分解(或疊加)反應譜法通常適用于計算復雜的多自由度結構的線性反應。結構的線性反應是各固有振動振型反應的疊加,可用一系列單自由度振子的反應來模擬。對于阻尼確實可用系統質量和剛度來表達的線性體系,振型分解法在數學上是精確的。而對于建筑結構的地震反應,由于結構的自身特性實際并不確切、地震動具有隨機和事先不確知的特點,單自由度振子的響應需要利用從大量統計得到的反應譜曲線來確定。綜上種種原因,結構地震反應的振型分解反應譜法,即使對于線性反應分析也只是一個較好的近似。振型分解反應譜法的數學模型,有二維模型和三維模型,三維模型還可包括模擬樓、屋蓋柔度的附加自由度。振型分解反應譜法在設計中是方便有效的。底部剪力法式(6.2.2-1)中的地震影響系數,實質上是加速度設計譜,可以用來確定一個完整結構的每個振型的最大反應。本標準采用了單個振型的振型水平地震作用及其沿結構高度分布的表達方式。這種表達方式突出了它們與底部剪力法的相似性。一旦確定了每個主要振型的水平地震作用和其它反應變量,并組合給出總水平地震作用標準值及其效應,它們與第6.2節給出的總水平地震作用采用類似的方式使用。要利用振型分解反應譜法進行地震作用分析,首先需要求得系統的振型,這就需要建立盡可能接近實際的力學分析模型,本條給出了建模的原則。6.3.2本條規定用于分析所需的的振型數目。對于許多結構,包括低層建筑和中等高度的結構,它們的頻率是稀疏的,一般每個方向取三個振型,幾乎總是足以確定建筑的地震反應量。但是對于高聳、大跨等頻率密集型結構,為恰當地確定地震作用,則必須要求三個以上的振型。本條提供了一個簡單的規則,即在兩個水平正交方向的每個方向中,分析中包含的所有振型的組合參與質量,應不小于有效總質量的90%。本條文所涉及的質量都指廣義質量,與平動對應的是質量,與轉角對應的是轉動慣量。6.3.3~6.3.5振型分解反應譜法的主要特點,是將地震反應看作是結構以其每個主要振型振動時的獨立反應的組合。當結構按某特殊振型以其相聯系的周期來回振動時,它便經歷底部剪力、層間位移、樓面位移、底部(傾覆)力矩等的最大值。對規則或頻率稀疏型結構在本條中j振型的總水平地震作用標準值,規定為振型地震影響系數、結構影響系數C、振型有效重力荷載的乘積。每個振型的系數,由相聯系的振型周期Tj確定。6.3.4和6.3.5條則規定與每個主要反應振型相聯系的水平地震作用和位移。各質點的振型水平地震作用由式(6.3.4-1)和式(6.3.4-2)給出,并以樓面的重力荷載代表值、振型形狀和振型總水平地震作用標準值表示。式(6.3.4-1)的形式稍不同于通常的表達形式,它清楚地表示出振型水平地震作用與振型總水平地震作用之間的關系,并突出了與底部剪力法中(6.2.4)式的相似性。各質點的振型位移是將振型水平地震作用Fji作靜力計算所得的位移,如果所考慮的振型控制著地震反應,要預估彈塑性位移大小,可將設計地震加速度下的振型位移乘以位移放大系來得到。6.3.6本條規定應采用式(6.3.4-1)來確定計算方向的各振型的剪力和傾覆力矩。實質上,式(6.3.4-1)給出的水平地震作用,是作用在每個質點上,并用線性靜力方法計算層間剪力和傾覆力矩。計算得到的總水平地震作用應采用式(6.3.3-1)來校核。6.3.7本條規定結構的總水平地震作用標準值、層間剪力、傾覆力矩和層間位移量以及各質點的位移進行組合的方式。采用振型量的平方和開方的方法是因為它簡單而又廣泛熟悉。但必須注意,前提條件是頻率稀疏型結構。對頻率密集型結構,需要按第6.3.8條計算和組合。與底部剪力法的結果相比較,本條還限制了振型分解反應譜法可獲得的總水平地震作用的減小程度。由于振型反應譜法給出較精確的地震反應,出現某些減小應是正確的。但對由計算的較長周期產生的任何這種可能的減小加以限制,也是必要的,因為由于非抗震體系部分的構件和非結構的和建筑構件的剛度影響,即使是在中等量級振幅運動時,真實的振動周期可能不會這么長。限制借助于與底部剪力法結果的比較給出。6.3.8因為考慮結構扭轉效應時,一般只能取各樓層質心為相對坐標原點,按多維(即平扭耦聯的空間協同)振型分解法計算,其振型效應彼此耦聯,用完全二次型方根法組合,可以由計算機運算。6.3.9本條要求將第6.3.7、6.3.8條計算的層間剪力,如第6.2.5條中規定的那樣,分配到抗震體系的豎向構件上。6.3.10在基礎的設計中,根據第6.2.6條規定,底部剪力法基礎—土界面處傾覆力矩折減系數為15%,而本條文的折減系數為10%。這是因為振型分解反應譜法計算結果較底部剪力法精確,振型分解法計入高階振型效應后傾覆力矩的折減幅度也相應減少。6.4豎向地震作用的計算6.4.1從8度IV類使用功能(抗震設計類別為D類)結構地震作用計算應該適當提高的角度考慮,按現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011規定計算其豎向地震作用,原則上與水平地震作用的底部剪力法類似:結構豎向振動的基本周期較短,總豎向地震作用可表示為豎向地震影響系數最大值和等效總重力荷載代表值的乘積;沿高度分布按第一振型考慮,也采用倒三角形分布;在樓層平面內的分布,則按構件所承受的重力荷載代表值分配。只是等效質量系數取0.75。根據臺灣921大地震的經驗,抗震規范要求高層建筑樓層的豎向地震作用效應需乘以增大系數1.5,使結構總豎向地震作用標準值,8度略大于重力荷載代表值的10%。6.4.2用反應譜法、時程分析法等進行結構豎向地震反應的計算分析研究表明,對一般尺度的平板型網架和大跨度屋架各主要桿件,豎向地震內力和重力荷載下的內力之比值,彼此相差一般不太大,此比值隨烈度和場地條件而異,且當結構周期大于特征周期時,隨跨度的增大,比值反而有所下降。由于在常用的跨度范圍內,這個下降還不很大,為了簡化,本標準略去跨度的影響。此外,高層建筑中,大跨度結構、懸挑結構、轉換結構、連體結構的連接體的豎向地震作用標準值不宜小于結構或構件承受的重力荷載代表值與表3所規定的豎向地震作用系數的乘積。表3豎向地震作用系數設防烈度7度8度設計基本地震加速度0.15g0.20g0.30g豎向地震作用系數0.0.3對長懸臂等大跨度結構的豎向地震作用計算,本標準采用現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011的規定。6.4.4空間結構的豎向地震作用,除了第6.4.2、第6.4.3條的簡化方法外,還可采用豎向振型的振型分解反應譜方法?,F階段,多數規范仍采用水平反應譜的65%,包括最大值和形狀參數。但豎向反應譜的特征周期與水平反應譜相比,尤其在遠震中距時,明顯小于水平反應譜。故本條規定,特征周期均按第一組采用。對處于發震斷裂10km以內的場地,豎向反應譜的最大值可能接近于水平譜,但特征周期小于水平譜。6.5建筑結構抗震驗算6.5.1由于地基和結構動力相互作用的影響,按剛性地基分析的水平地震作用在一定范圍內有明顯的折減??紤]到我國的地震作用取值與國外相比還較小,故僅在必要時才利用這一折減?,F行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011在統計分析基礎上建議,框架結構折減10%,抗震墻結構折減15%~20%。研究表明,折減量與上部結構的剛度有關,同樣高度的框架結構,其剛度明顯小于抗震墻結構,水平地震作用的折減量也減小,當地震作用很小時不宜再考慮水平地震作用的折減。據此規定了可考慮地基與結構動力相互作用的結構自振周期的范圍和折減量。6.5.2本條主要包含以下兩款內容:(1)地震作用與其他荷載效應的組合本標準沿用現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011規定的地震作用效應和其他荷載效應的基本組合式和設計表達式。1)分項系數的確定對水平地震作用,確定γEh=1.4,至于豎向地震作用分項系數,則參照水平地震作用,也取γEv=1.4。當豎向與水平地震作用同時考慮時,根據加速度峰值記錄和反應譜的分析,二者的組合比為1:0.4,故γEh=1.3,γEv=0.4*1.3≈0.5??紤]大跨、大懸臂結構的豎向地震作用效應比較顯著,表6.5.3增加了同時計算水平與豎向地震作用(豎向地震為主)的組合。此外,按照現行國家標準《建筑結構可靠性設計統一標準》GB50068的規定,當重力荷載對結構構件承載力有利時,取γG=1.0。2)抗震驗算中作用組合值系數的確定本標準6.1.5條中規定了一組組合值系數,形成了抗震設計的重力荷載代表值,在驗算和計算地震作用時(除吊車懸吊重力外)對重力荷載均采用相同的組合值系數的規定,可簡化計算,并避免有兩種不同的組合值系數。因此,本條中僅出現風荷載的組合值系數,并按《建筑結構可靠性設計統一標準》GB50068的方法得到。這里,所謂風荷載起控制作用,指風荷載和地震作用產生的總剪力和傾覆力矩相當的情況。3)地震作用標準值的效應對地震作用效應,當本標準各章有規定時尚應乘以相應的效應調整系數η,如突出屋面的小建筑、天窗架、高低跨廠房交接處的柱子、框架柱,底層框架—抗震墻結構的柱子、梁端和抗震墻底部加強部位的剪力等的增大系數。(2)構件截面抗震驗算設計表達式結構在設防烈度下的抗震驗算根本上應該是彈塑性變形驗算,但為減少驗算工作量并符合設計習慣,對大部分結構,將變形驗算轉換為眾值烈度地震作用下構件承載力驗算的形式來表現?,F階段大部分結構構件截面抗震驗算時,采用了各有關規范的承載力設計值Rd,因此,抗震設計的抗力分項系數,就相應地變為非抗震設計的構件承載力設計值的抗震調整系數γRE,即γRE=Rd/RdE或RdE=Rd/γRE。還需注意,地震作用下結構的彈塑性變形直接依賴于結構實際的屈服強度(承載力),本節的承載力是設計值,不可誤作為標準值來進行本章彈塑性變形驗算。根據現行國家標準《建筑抗震設計標準》GB/T50011附錄M.1.2,增加了對鋼筋混凝土結構在按抗震設計等級調整內力組合設計值時,應不考慮風荷載的組合的規定。6.5.3本標準要求考慮兩個水準地震,即抗震設防地震和罕遇地震作用下結構的變形驗算。鑒于在此兩水準地震作用下結構一般均已進入非彈性階段,結構的非彈性變形計算和變形限值的確定都很復雜,因此本標準的變形驗算未采用基于可靠度的方法,而僅根據地震作用下的變形,采用彈性層間位移角限值的方法進行驗算??刂瓶拐鹪O防地震作用下的層間位移角需考慮的因素有:①控制構件非彈性變形,雖然利用層間位移角限值控制應變,是一個不精確的方法,但它與人們對應變限值的認識現狀是相當的。②承受地震作用的建筑結構需要控制層間位移角,以限制隔墻、電梯和樓梯封閉墻、玻璃和其他易損的非結構構件的破壞,更重要的是使地震安全構件的差異運動減至最小。從生命可能受到過度威脅這個意義上來說,非結構構件的破壞和地震安全構件的非結構破壞,是限制層間位移的依據。從上述控制因素來看,參考如下資料:Vision2000(OES1995)給出了不同性態水平和結構破壞及層間位移角限值的關系,如表4所示:表4性態水平和結構破壞及層間位移角限值性態水平完全運行運行生命安全接近倒塌倒塌建筑總體破壞可忽略輕微中等嚴重倒塌容許層間位移角<±0.2%<±0.5%<±1.5%<±2.5%>±2.5%FEMA273地震修復規范給出了不同性態水平和結構破壞及不同結構體系的層間位移角限值的關系,如表5所示。由于本標準在進行設防烈度下的地震作用計算時,已區別使用功能調整了結構影響系數;對II類使用功能結構,大體相當于進行小震作用下的彈性驗算;對III、IV類使用功能結構,由于使用了較大的結構系數,旨在遭遇比小震更強的地震作用時,使結構大體處于彈性狀態,保障更高的使用功能要求。因此,本標準沿用《建筑抗震設計標準》GB/T50011規定,對不同的使用功能使用同樣的彈性位移角限值。表5性態水平和結構破壞及不同結構體系的層間位移角限值性態水平立即可居住生命安全防止倒塌結構總體破壞輕微中等嚴重容許層間位移角———鋼筋混凝土框架1.0%2.0%4.0%鋼筋混凝土抗震墻0.5%1.0%2.0%鋼框架0.7%2.5%5.0%鋼支撐框架0.5%1.5%2.0%相鄰建筑或同一建筑的各部分之間,應設分隔縫或防震縫(帶或不帶填塞物),使相鄰建筑或建筑的各部分在地震作用下能獨立地反應。除非結構的所有部分的設計和構造能使結構作為一個整體起作用,它們必須用防震縫分隔開。對于不能期望作為整體可靠起作用的不規則結構,應當用防震縫將結構分隔成
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