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1、建筑抗震设计规范疑问解答 王亚勇 中国建筑科学研究院工程抗震研究所 国家标准规范管理组 建筑抗震设计规范GB50011 设计基准期和设计使用年限 国家标准建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068总则 设计基准期50年 设计使用年限分别采用5、25、50和100年 设计基准期：为确定可变作用及与时间有 关的材料性能取值而选用的时间参数。 建筑结构设计所考虑的荷载统计参数，都 是按设计基准期为50年确定的，包括最大荷 载和材料性能的概率分布及相应的统计参数 。设计基准期是一个基准参数，一般情况下 不能随意更改。例如抗震规范所采用的设计 地震动参数（包括反应谱和地震最大加速度 ）的基准期为50年，
2、如果要求采用基准期为 100年的设计地震动参数，则不但要对地震动 的概率分布进行专门研究，还要对建筑材料 乃至设备的性能参数进行专门的统计研究。 设计使用年限：设计时给定的一个时期， 在这一时期内，房屋建筑只需进行正常的 维护而不需进行大修就能按预期目的使用 ，完成预定的功能。是借鉴了国际标准 ISO2394:1998 提出的，又称为服役期、服 务期等。 设计使用年限是建筑工程质量管理 条例对房屋建筑规定的最低保修期限“合 理使用年限”的具体化。结构在规定的设计 使用年限内应具有足够的可靠度，满足安 全性、适用性和耐久性的要求。结构可靠 度是对结构可靠性的定量描述，即结构在 规定的时间内，在规
3、定的条件下，完成预 定功能的概率。 对于普通房屋和构筑物，在设计 文件的总说明中应明确结构（含基础 ）的设计使用年限为50年；纪念性建 筑和特别重要的建筑结构应为100年。 设计文件中，不需要给出设计基准期 。 建筑寿命：指从建造到投入使 用的总时间，即从建造开始直 到建筑毁坏或丧失使用功能的 全部时间。 当房屋建筑达到设计使用年限后，经 过鉴定和维修，仍可继续使用。因此，设 计使用年限不同于建筑寿命。同一幢房屋 建筑中，不同部分的设计使用年限可以不 同，例如，外保温墙体、给排水管道、室 内外装修、电气管线、结构和地基基础， 可以有不同的设计使用年限。 设计使用年限为100年及以 上的丙类建筑
4、，抗震设防烈度 和设计基本地震加速度、抗震 措施和抗震构造措施应如何确 定？ 对于设计使用年限为100年及以上 的丙类建筑，结构设计时应另行确定 在其设计基准期内的活荷载、雪荷载 、风荷载、地震等荷载和作用的取值 ，确定结构的可靠度指标以及包括钢 筋保护层厚度等构件的有关参数的取 值。 小震 I-1.55（重现期50年） 中震 I （重现期475年） 大震 I+1 （重现期1975年） 对于不同的基本地震烈度区， 重现期为X的设防烈度可以表示为 ： I = a (log X)2 + b log X + c (1) 式中，系数a、b、c 可查表 1 确定 由式（1）和表 1 可以算出不同设计使用
5、年限的抗震设防烈度，如表 2 所示： 按新的中国地震动参数区划图A1 ，设防烈度对应的基本地震加速度（g）可 以表示为： A = 0.12 I 7 (2) 按式（2）可以计算出表 2 中不同设计使用 年限的抗震设防烈度所对应的基本地震加 速度。当设计使用年限为100年时，7, 8, 9 烈度区所采用的多遇地震（小震）、设防 烈度地震（中震）和罕遇地震（大震）对 应的加速度峰值示于表 3 中。 商业建筑的抗震设防类别 建筑抗震设防分类标准 (GB50223-2004) 乙类建筑：一个区段的建筑面积25000平 米或营业面积10000平米以上的商业建 筑，人流可达7500人以上（按每位顾客 占用营
6、业面积1.35平米计算）。 按单元划分抗震设防类别（一 ） “建筑各单元的重要性有显著不同时，可 根据局部的单元段划分抗震设防类别” 设置抗震缝将结构分为若干单元，各单 元有单独的疏散出入口，各单元独立承担 地震作用，彼此之间没有相互作用，人流 疏散也较容易。 按单元划分抗震设防类别（二 ） 大底盘高层建筑：当其下部裙房属于大 型零售商场的乙类建筑范围时，一般可将 其及与之相邻的上部高层建筑二层定为加 强部位，按乙类进行抗震设计，其余各层 可按丙类进行抗震设计。但是，当上部结 构为乙类时，下部结构不论是什么类型， 均为乙类。 抗震措施和抗震构造措施 如何根据建筑抗震设防分类和场地类 别的不同，
7、在设计基本地震加速度下确 定抗震措施和抗震构造措施？ 抗 震 措 施 （IIV类场地：甲、乙类建筑提高一度，丁类降半度） 建筑 类别 场地 类别 设计基本地震加速度（g） 0.050.100.150.200.300.40 甲、 乙类 I IV 788999 丙类I IV 677889 丁类I IV 677889 表2-2-1 按建筑类别和场地类别调整后的抗震措施（烈度） 抗 震 构 造 措 施 抗震设防分类与设计地震动参数 根据建筑抗震设防分类，当为乙、丙、丁类时，设 计 基本地震加速度按建筑抗震设计规范表3.2.2采用（设防 烈度）；当为甲类时，设计基本地震加速度按场地地震 安全性评价报告给
8、定的参数取值。 按同样原则确定地震影响系数最大值（多遇和罕遇 ） 特征周期不再作调整。 结构薄弱层、软弱层，转换层 、框支层的概念是什么？ 薄弱层和软弱层 薄弱层：该楼层的层间受剪承载力小于 相邻上一楼层的80，结构强度判断； 软弱层：该楼层的侧向刚度小于相邻上 一层的70，或小于其上相邻三个楼层 侧向刚度的80；除顶层外，局部收进 的水平向尺寸大于相邻下一层的25。 结构刚度判断； 侧向刚度比的三种算法 1） JGJ3-2002: 其中：Gi，Gi+1分别为第i，i+1层混凝土剪变模量； Ai，Ai+1为第i，i+1层折算受剪面积；hi，hi+1为 第i，i+1层层高。 2） JGJ3-20
9、02: 其中：为第i，i+1层在单位水平力作用下的侧向位移； 其他符号同上。 3）GB50011: 其中：Vi，Vi+1 为第i，i+1层剪力。 转换层和框支层 转换层：转换结构构件（转换梁、转换 桁架、转换板等 ）所在楼层； 框支层：转换层以下的楼层为框支层。 采用单跨框架结构的高层建筑的震害例子 （一）台湾集集地震十六层RC高层建筑震害 （1）倒塌示意 （2）结构体系简图 （3）结构平面图 （二）台湾集集地震十二层RC高层建筑震害 （1）倒塌示意 （2）结构平面图 如何判定结构扭转不规则及不规则程度？ 刚性楼板假定，小震作用，楼层最大弹性 水平位移（或层间位移）值与该楼层两端弹 性水平位移
10、（或层间位移）平均值的比值大 于1.2时，判断为扭转不规则；当比值接近1.5 时，判断为特别不规则；当比值大于1.5时， 一般判断为严重不规则。此时，计算的弹性 水平位移（或层间位移）为代数值，当位移 值小于规范限值的50 % 时，判断严重扭转不 规则的比值可以适当放松。最大值和平均值 的计算，均取楼层中同一轴线两端的竖向构 件计算，不考虑楼板中悬挑的端部。 区别对待 平面为长条形布置的建筑、钢筋混凝 土多层框架结构、带有大底盘群房的塔 式高层建筑结构等，由于建筑平面端部 的相对位移较大，按建筑长度的5%偏 心距取值时，计算的扭转位移比经常不 能满足上述要求。此时对位移比的限值 要求可适当放松
11、。但是，当筒体结构的 核心筒较小或开洞过大导致结构整体抗 扭刚度偏低，使计算的扭转位移比不满 足要求时，则应加强结构抗扭刚度，而 不能放松要求。 第一振型以扭转为主时应如何处理？ A级：Tr1 0.9 Th1 ;B级：Tr1 0.85 Th1 原因： 1）结构的抗侧力构件布置不尽合理，导 致 结构楼层的刚心与质心偏移过大； 2）抗侧力构件（一般是剪力墙）数量不 足； 3）尽管结构平面对称，但核心筒断面太 小，导致整体抗扭刚度偏小 处理： 1）调整结构方案，减小结构平面布置的 不规则性，避免产生过大的偏心； 2）加强结构抗扭刚度； 3）必要时可设置防震缝，将不规则的平 面划分为若干相对规则的平面
12、。 如何判别竖向不规则性？ 沿竖向刚度突变存在软弱层、因竖向 抗侧力构件不连续存在转换层或因楼层 承载力突变存在薄弱层 当高层建筑结构带有大底盘群房，计 算群房与其上塔楼的楼层刚度比时，可 取其有效影响范围内的竖向构件。所谓 ，有效影响范围可由塔楼与群房交界处 做45向外斜线，取斜线范围内的竖向 构件（墙和柱）参与计算。对地下室部 分也可照此处理，而不能将所有竖向构 件、特别是取地下室外墙参与计算。 平面不规则和竖向不规则结构的震害 高层建筑结构扭转破坏 （平面不规则） 底框结构破坏（竖向不规则） 学校建筑严重破坏 （平面不规则，纵向无墙，走廊大悬臂） 学校建筑破坏较轻（走廊有柱） 学校建筑破
13、坏较轻（走廊有柱且带翼墙） 临街建筑倒塌（单面纵墙，刚度偏心） 临街建筑震害较轻（纵向加楼梯间，减小刚度偏心） 街角建筑震害较轻 （U形平面纵、横墙分布均匀） L型或U 型平面布置于抗震有利，如嘉义县番路乡黎明小学于 1998年瑞里地震(PGA=0.67g)、 1999年921集集地震(PGA=0.63g)、 1999年10月22日嘉义地震(PGA=0.60g) 中保持完好。 场地、地基和基础 工程地质勘察的基本要求 1）地段划分：有利、不利和危险地段； 2）提供建筑场地类别（土层剪切波速测试，提供土层 等效剪切波速和覆盖层厚度，据此划分场地类别； 层数不超过10层且高度不超过30米的丙类建筑
14、，可 按经验方法估计土层剪切波速）； 3）岩土地震稳定性评价（发震断裂、滑坡、崩塌、液 化和震陷特性等）； 4）采用时程分析法输入地震波：土层剖面、场地覆盖 层厚度和有关的动力参数。 场地划分注意事项 1、波速测孔数量和深度：不少于3个，深度不小 于20米； 2、钻孔位置应能反映土层的普遍特征； 3、波速测试要求：间隔1.53.0米，分界处的处 理； 4、“假想基岩”的条件 ：剪切波速500m/s；相 邻土层波速比2.5，且剪切波速400m/s和埋 深5m； 5、插值确定特征周期。 结构基本周期与设计特征周期、场地卓越 周期之间有何关系？ 基本周期T1：结构按基本振型（第一 振型）完成一次自由振动所需的时间。 通常需要考虑两个主轴方向和扭转方向 的基本周期。 设计特征周期Tg：抗震设计用的地震影 响系数曲线的下降段起始点所对应的周 期值，与地震震级、震中距和场地类别 等因素有关。 场地卓越周期Ts：按经验公式Ts = 4H/Vs计算的 周期，表示场地土最主要的振动特性。可以 看到，场地覆盖层厚度H越厚、平均剪切波 速Vs越小（场地越软），场地卓越周期越大 。可见，场地卓越周期只反映场地特征，不 等同于设计特征周期Tg。 场地脉动周期
