建筑抗震设计规范 (GB50011-2010) 统一培训教材.pdf

1.加强抗震标准的宣贯和培训刻不容缓 我国幅员辽阔，自然环境复杂，是地震频发的国家，尤其近几年汶川地震、玉树地震等 大地震灾害频繁发生，给我国人民的生命财产安全带来了极大的危害。作为工程建设标准化 工作重要内容的宣贯，对于从事建设活动的各方责任主体熟悉、掌握规范更具有重要的现实 意义，从规范的批准发布到规范真正在工程项目中运用，需要一个过程。而且对该规范而 言，技术内容多，涵盖面广，掌握难度较大，由规范编制组成员对规范的技术内容进行培训 和讲解，是工程建设技术人员快速熟练掌握规范的最好途径之，也是技术人员不断接受继 续教育，更新知识的有效方式。 按照原建设部第81号部令《实施工程建设强制性标监督规定》的要求，对于经培 训、考核不符合规定的人员，应该予以调整工作岗位。对未能近期组织学习和考核的设计单 位应予以批评，并应责令他们采取措施，达到熟悉掌握标准的目的；对未经学习和考核的技 术人员，不得参与设计审查工作。 为便于工程设计和施工，有关单位和组织机构可及时修订和研制适用于建筑抗震设计的 指南、手册、计算机软件、标准设计图集等，为工程设计提供具体、辅助的操作方法和手 段，这也是贯彻落实规范实施的重要内容之一。

2.加强抗震标准执行监督力度势在必行 工程建设质量的好坏关键取决于按标准执行的情况。新版《建筑抗震设计规范》中包 含56条强制性条文。强制性条文是任何建设单位、施工单位、设计单位、监理单位等都必 须严格执行的。如不按规定执行必须追究相应的法律责任。例如《建筑抗震设计规范》第 1.0.2条规定：“抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。”北京的抗震 设防烈度为8度，北京的建筑物无论采用何种结构形式，都要符合抗震设计要求，这是强制 性要求，必须严格执行。 目前抗震标准在大中城市得到了较严格的执行，而在偏远地区的城镇、乡村还没有得到 很好实施。汶川地震和玉树地震大量房屋倒塌从一个侧面说明了这个问题，建筑工程不按规 范设计和施工必然加大了灾害带来的人员伤亡和财产损失，加强抗震标准的执行监替力度势 在必行。住房和城乡建设部及各省市建设行政主管部门将进一步加强对强制性条文实施的监 督检查，促进和完善标准的贯彻实施。

第二讲抗震设计规范修订简介

*执笔：黄世敏，王亚勇。

包装标准二、2010版对2001版抗震规范的主要改进

2001版抗震规范共有13章、54节、11附录、554条。其中，正文447条，附录 107条。 2010版抗震规范共有14章、59节、12附录、630条。其中，正文增加39条，占原条 文的9%；附录增加37条，占36%。新增大跨屋盖建筑、地下建筑、框排架厂房、钢支撑 混凝土框架和钢框架一混凝土简体房屋，以及抗震性能化设计原则，并删去内框架房屋的有 关内容。 各章条文内容的主要变化（不包括文学性修改）情况见表2.1。

表2.1规范条文变化简况

1.继续保持现行抗震规范的基本规定

2010版继续保持了89版、2001版抗震规范对建筑结构抗震设计的下列基本规定： （1）用三个不同的概率水准和两阶段设计体现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的 基本设计原则。 （2）以抗震设防烈度为抗震设计的基本依据，引入“设计地震分组”，体现地震震级 震中距的影响。 （3）不同类型的结构需采用不同的地震作用计算方法；并利用“地震作用效应调整系 数”，体现某些抗震概念设计的要求。 （4）按照建筑结构设计统一标准的原则，通过“多遇地震”条件下的概率可靠度分析， 建立了结构构件截面抗震承载力验算的多分项系数的设计表达式。 （5）把抗震计算和抗震措施作为不可分割的组成部分，强调通过概念设计，协调各项

抗震措施，实现“大震不倒”。 （6）砌体结构需设置水平和竖向的延性构件形成墙体的约束，以防止倒塌。 （7）钢筋混凝土结构需确定其“抗震等级”，从而采取相应的计算和构造措施；对框架 （8）装配式结构需设置完整的支撑系统，采取良好的连接构造，确保其整体性。 2010版继续保持2001版对89版抗震规范所发展的某些抗震设计基本规定： （1）增加了设计基本地震加速度0.15g、0.30g的设计要求。 （2）提出了不同阻尼比的地震作用和控制结构最小地震作用的强制性要求。 （3）进一步明确概念设计的某些具体要求，从而加强各类结构的抗震构造。 （4）纳入隔震、减震设计以及非结构构件等，开始向性能化设计前进。

2.对建筑结构场地地基设计要求的改进

注：括号内为2001版的数据。

（3）软土震陷判别。 新增8度（0.30g）和9度时按界限含水量法判别软土震陷的方法。 3.对结构抗震分析规定的改进 （1）改进了不同阻尼比的设计反应谱。 2001版不同阻尼比的设计反应谱在5s后出现交叉，且阻尼比0.25的反应谱倾斜下降段 按公式计算将变为倾斜上升段，条文硬性规定取0.0。本次修订，阻尼比0.05保持不变， 调整后公式的形式不变，参数略有变化，使钢结构的地震作用有所减少，消能减震的最大阻 尼比可取0.30，除I类场地外，在周期6s以前，不同阻尼比基本不交叉。

平台段的调整数值，钢结构阻尼比0.02时由1.32降为1.27；阻尼比0.30时为0.5 倾斜下降段的斜率，阻尼比0.02时由0.024改为0.027，阻尼比0.30时为0.002。

图2.12010版与2001版规范反应谱差异的幅度随周期变化情况汇总

（2）设计特征周期的调整。 对于1。类场地，明确其特征周期比2001版I类减少0.05s。 对于罕遇地震的特征周期，6、7度与8、9度一样，也要求增加0.05s。 （3）增加了6度设防的设计参数。 2010版增加了6度设防的些要求，包括：不规则结构应计算地震作用；6度最小地震 剪力系数取0.008、6度罕遇地震影响系数最大值取0.28等。 （4）配合大跨屋盖建筑的设计需要，新增有关多点、多向地震输入的要求，以及竖向 地震作用振型分解反应谱法、竖向地震为主的地震作用基本组合。 （5）配合钢结构构件承载力验算方法的改进，调整了钢结构构件承载力抗震调整系数 YRe的取值：强度破坏取0.75，屈曲稳定取0.80。 4.对抗震概念设计和建筑结构延性设计要求的改进 （1）不规则建筑抗震概念设计的改进。 2010版明确，本规范3.4.3条的规定，只是主要的不规则类型而不是全部。 在2008年局部修订的基础上，参照IBC的规定，明确将扭转位移比不规则判断的计算 方法，改为“在规定的水平力作用下并考虑偶然偏心”，以避免位移按振型分解反应谱组合 的结果，有时刚性楼盖边缘中部的位移大于角点位移的不合理现象。 对于扭转位移比的上限1.5，明确在层间位移很小的情况下，采取措施可予以放宽。 对于竖向不连续构件传递给水平转换构件的地震内力调整系数，参照IBC的规定，将上 限1.5提高到2.0。 （2）钢筋混凝土结构的抗震等级划分、内力调整和构造措施的改进。 ①D抗震等级的高度分界。 配合建筑设计通则中关于高层建筑的高度划分，增加了24m作为钢筋混凝土结构的抗 震等级划分的一个指标。还补充了8度（0.30g）的最大适用高度规定。 ②提高框架结构强柱弱梁、强剪弱弯内力调整和构造要求。 根据汶川地震的经验，比2001版提高了框架结构中框架柱的内力调整系数，而其他各 类结构中框架柱的内力调整系数保持不变（表2.3）。

表2.3框架内力调整系数变化对比

注，括号内为2001版的内力调整数据。

（4）钢结构的抗震等级、内力调整和构造措施的改进。 ①补充0.15g和0.30g最大适用高度的规定。 ②新增钢结构抗震等级划分的规定，以50m为界，按设防类别、设防烈度和高度划分 为四个抗震等级，规定相应的内力调整和构造要求。 ③参考国外规范，将2001版的内力增大系数按四个抗震等级归纳整理，并修改了钢结 构构件的承载力抗震调整系数，使之更为配套、合理。 ④将2001版的构件长细比、板件宽厚比等构造要求，重新按四个抗震等级归纳整理。 ③调整了钢结构的阻尼比，按高度的不同分别取0.02、0.03和0.04。当偏心支撑承担 的地震倾覆力矩大于总地震倾覆力矩50%时，阻尼比尚可增加0.005。 ③对单层钢结构厂房，补充了柱间支撑的设计要求，调整了屋盖支撑构造和构件长细比 要求，并按地震作用是否控制确定板件宽厚比等构造要求。 ②增加了关于约束屈曲支撑的基本设计方法。

5.隔震设计适用范围和隔震后抗震

（1）隔震减震设计，不限于2001版的8、9度设防区。 （2）隔震设计不要求隔震前结构的基本周期小于1.0s，大底盘项的塔类结构也可采用 隔震设计；但保持2001版隔震后的地震作用需满足各类结构共同的最小值控制要求，且高 宽比不大于4，大震时严格控制隔震垫的拉应力。 （3）修改了水平向减震系数的定义一一直接取各层地震剪力（或倾覆力矩）在隔震后 与隔震前的最大比值，调整了2001版隔震后水平地震作用的取值，并依据该系数简化隔震 后结构的抗震措施。 （4）根据相关产品标准和工程实践，调整了2001版关于隔震、减震元件性能检验的 现定。 6.新增若干类结构的抗震设计规定 （1）大跨度屋盖建筑。 2010版规定了刚性大跨钢结构屋盖建筑的抗震设计要求，主要包括：屋盖选型、分类 单向传力类和空间传力类），计算模型、多向和多点输人要求、阻尼比确定方法、挠度控 制和关键构件应力比控制，以及屋盖构件节点和支座的基本构造要求。 （2）地下空间建筑。 2010版规定了地下建筑抗震设计的范围和基本要求，包括：地基选型、结构布置，计 算模型和地震作用计算方法，以及不同于地上建筑的抗震构造要求。 （3）框排架厂房。 2010版提出了框排架混凝土和钢结构厂房，包括左右并列和上排下框厂房的基本设计 要求，主要明确不同于一般多层框架厂房、一般排架厂房的抗震设计要点：结构布置、重力 荷载取值、贮仓竖壁影响、短柱、牛腿等设计，以及屋盖支撑和柱间支撑的构造要求。 （4）钢支撑一混凝土框架和钢框架一混凝土筒体结构。 对于高度大于混凝土框架、筒体的结构，部分采用钢结构提高抗震性能后，总高度可有 所增加。2010版规定了一些基本设计要求，包括：抗震等级、结构布置、地震作用在钢结 构和混凝土结构之间的分配和调整，结构总体计算的阻尼比、不同结构材料连接部位的构 告黛

7.新增有专门要求的建筑进行抗震性能设计的原则要求

2010版提供了关于性能化设计的原则规定和参考指标，包括： 性能化设计的地震动水准、预期破坏状态、结构和非结构的承载力水平和相应的变形控 制要求，弹塑性分析的模型和基本分析方法，并提供了结构构件、非结构构件性能化设计的 一些参考指标一一承载力达到高、中、低的划分指标，延性要求高、中、低的抗震等级，层 间位移角与破坏状态的对应关系，非结构构件性能系数等等。

间位移角与破坏状态的对应关系，非结构构件性能系数等等。 8.强制性条文变化情况 2001版规范2008年局部修订后共有58条强制性条文，2010版的主要变动如下： （1）强制性条文总数减少2条。 关于抗震设防分类和设防标准的强制性要求合并，且直接引用《建筑工程抗震设防分 类标准》的规定；删去隔震设计可行性论证的强制性要求。 （2）适当扩大抗震结构材料性能强制性要求的涵盖范围。 砌体结构，将对于黏土砖的要求扩大到各类砖块体的要求；混凝土结构用钢筋的抗震性 能要求，由一、二级框架结构扩大到一、二、三级的所有框架及斜撑构件。 （3）补充了I。类场地的相关要求。 在场地类别划分和抗震计算的特征周期中，均补充了I。类场地的相关参数。 （4）增加了6度设防的强制性要求。 对于不规则建筑，要求6度时应进行抗震验算，补充了6度时最小地震剪力控制和罕遇 地震影响系数取值的规定。 （5）调整了混凝土结构的部分强制性要求。 抗震等级的高度分界作了调整；框架梁纵向受拉钢筋配筋率不应大于2.5%及抗震墙分 布钢筋直径和间距的强制性要求，改为非强制性要求。 （6）加强了砌体结构的某些强制性要求。 减少6度时普通砖砌体房屋的最大高度及最大抗震横墙间距；细化构造柱、芯柱的设置 规定；加严了底部框架砌体房屋的结构布置要求。 （7）补充了钢结构的部分强制性要求。 新增钢结构抗震等级的规定，原构造措施的规定也重新按抗震等级分挡。还调整钢结构 构件承载力抗震调整系数的取值。 （8）补充了大底盘顶部隔震设计的强制性要求。 当隔震层以下为大底盘时，新增关于大底盘的承载力和变形控制的规定。 （9）部分条文的文字表达进行了修改。 9.依据地震动参数区划图调整设计地震分组 2010版抗震规范附录A中，设计地震分组按中国地震动参数区划图B1作了调整。东经 105°以西的绝大多数城镇、东经105°以东处于北纬34°~41°之间的多数城镇，设计地震分 组为第二组或第三组，在全国约2500个抗震设防城镇中，设防烈度不变而设计地震分组提 高的城镇共1000多个（约占40%）；然而，按2008年第1号修改单，在汶川地震影响区域 中，四川的天全、丹巴、芦山、雅安，陕西的勉县由设计第三组降为设计第二组。 有变化的省会城市和直辖市如下： 由设计第一组升为设计第二组的有：天津、石家庄，福州、郑州、银，乌鲁木齐

8.强制性条文变化情况

由设计第二组升为设计第兰组的有：济南，昆明，兰州，西宁，拉萨，台北。 2008年局部修订时由设计第一组升为设计第三组的有：成都。 变化较多的省份如下： 河北，占城镇总数的74%；山西，占城镇总数的55%；福建，占设防城镇总数的 54%；山东，占城镇总数的75%；河南，占设防城镇总数的45%；四川，占设防城镇总数 的76%；云南，占城镇总数的82%；西藏，占城镇总数的82%；陕西，占设防城镇总数的 48%；甘肃，占城镇总数的92%；青海，占城镇总数的88%；宁夏，占城镇总数的81% 新疆，占城镇总数的82%。

第三讲建筑的抗震概念设计和性能化设计

“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防三个水准目标，是唐山地震后国家建设 主管部门提出的并在89抗震规范予以明确的规定。这里，涉及到小震、中震和大震的概念， 涉及建筑不坏、可修和不倒的概念，也是最基本的抗震性能化设计目标。 地震的发生及其强度的随机性很强，现阶段采用概率的统计分析来估计本地区可能遭受 的地震影响，小震、中震和大震有相对明确的概率含义（图3.1）。在建筑结构设计基准期 50年内，对当地可能发生的对建筑结构有影响的各种强度（即大致为有感地震及更强烈的 地震）的地震次数进行概率统计分析，小震为超越概率约63%的地震烈度，对应的重现期 约50年，是出现概率最大（统计上称为“众值”）的地震影响，规范称为“多遇地震”；中 震为超越概率约10%的地震烈度，对应的重现期约475年，规范称为“设防地震”；大震为 超越概率2%~3%（基本烈度7度为3%，9度为2%）的地震烈度，对应的重现期约2400 ~1600年，规范称为“罕遇地震”。因此，小震、中震和大震均是相对于本地区抗震设防烈 度而言的地震强弱程度。鉴于现有的地震科研水平，对于未来地震的估计存在很大的不确定 性，小震、中震、大震的概率含义只是在现有认识水平上的概率，超出罕遇地震强度的地震 仍然可能发生。 建筑遭受地震后的状态，依据震害的总结，按照《建筑地震破坏等级划分标准》，大体 可分为基本完好、轻微损坏、中等破坏、严重破坏和倒塌五级，在判断整个结构的地震破坏 状态时，还引人了个别（<5%）、部分（5%～30%）、多数（>50%）的相对定量概念。 不坏、可修和不倒是从地震后建筑能否使用的角度给出的定性描述，大体上分别按日常维修 检修后使用、经大修后使用和需要排险控制入内三个档次划分（图3.1）。在抗震性能化设

图3.1地震三水准示意图

图3.2建筑破坏与变形关系示意图

计时，将通过变形限值进一步细化。 本次修订后的抗震规范，将抗震设防目标分为基本目标和性能化目标两大类。基本目标 保持89规范和2001规范的表述，具有抗震性能设计的维形，即般情况下（不是所有情况 下）具有以下性能：小震不坏指遭遇多遇地震影响时，建筑仍处于可基本正常使用状态 其损坏属于日常维修范围内，从结构抗震分析角度，可以视为弹性体系，采用弹性反应谱进 行弹性分析；中震可修指遭遇设防地震影响时，结构进人非弹性工作阶段，但非弹性变形或 结构体系的损坏控制在可修复的范围；大震不倒指遭遇罕遇地震影响时，结构有较大的非弹 性变形，但能控制在规定的范围内，使结构不致倒塌。抗震性能化目标是针对每个工程的具 体情况，包括技术和经济的可能条件，设计上提出的比基本目标更为具体的、灵活的、明确 的、定量的、切实可行的设防目标一一设计指标。该目标不得低于基本设防目标，适用于对 使用功能或其他方面有专门要求的建筑工程。 需要说明的是，本次修订继续采用二阶段设计实现上述三个水准的基本设防目标： 第一阶段设计是承载力验算，取多遇地震的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值 和相应的地震作用效应，继续采用《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）规定的分 项系数设计表达式进行结构构件的截面承载力抗震验算，这样，由于非抗震构件设计可靠性 水准的提高而使抗震结构的可靠性也有所提高，既满足多遇地震下具有必要的承载力可靠 度，又满足设防地震下损坏可修的目标。对大多数的结构，可只进行第一阶段设计，而通过 概念设计和抗震构造措施定性地实现罕遇地震下的设防要求。 第二阶段设计是弹塑性变形验算，对地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构 以及有专门要求的建筑，除进行第一阶段设计外，还要进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形

验算并采取相应的抗震构造措施，定量地实现罕遇地震下的设防要求。

、抗震措施和抗震构造措施

抗震措施和抗震构造措施是两个既有联系又有区别的概念。 “抗震措施”是除了地震作用计算和构件抗力计算以外的抗震设计内容，包括建筑总体 布置、结构选型、地基抗液化措施、考虑概念设计对地震作用效应（内力和变形等）的调 整，以及各种抗震构造措施。这里，地震作用计算指地震作用标准值的计算，不包括地震作 用效应（内力和变形）设计值的计算，不等同于抗震计算。“抗震构造措施”是指根据抗震 概念设计的原则，一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部构造，如构件 尺寸、高厚比、轴压比、长细比、板件宽厚比，构造柱和圈梁的布置和配筋，纵筋配筋率、 箍筋配箍率、钢筋直径、间距等构造和连接要求等等。 在抗震规范目录的章节名称中，可以看到一般规定、计算要点、抗震构造措施、设计要 求等等。这里，“一般规定”中，除“适用范围”外的内容属于抗震措施；“计算要点”中 的地震作用效应（内力和变形）调整的规定也属于抗震措施。而“设计要求”中的规定 可能包含有抗震措施和抗震构造措施，需按规范第二章术语的有关定义加以区分。 不同抗震设防类别的建筑，其抗震措施的提高和降低，应包括规范各章中除地震作用计 算和抗力计算外的所有规定，与场地条件无关；而抗震构造措施只是抗震措施的一部分，其 提高和降低的规定仅涉及到抗震设防标准的部分调整问题，在I类场地及0.15g和0.30g的 Ⅲ、IV类场地条件下，还需要作局部调整。表3.1汇总了乙、丙类建筑与场地相关的抗震构 造措施的调整要求：

表3.1乙、丙类建筑的抗震措施和抗震构造措施

注：8、9°表示适当提高而不是提高一度的要求。

三、不利地段和危险地段

合理的建筑形体和布置（configuration）在抗震设计中是头等重要的。其中，规则性是 个重要概念，需要建筑师和结构工程师互相配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。 “规则”包含了对建筑的平、立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，直至承载力 分布等诸多因素的综合要求，即在平立面、竖向剖面或抗侧力体系上，没有明显的、实质的 不连续（突变）。由于实际工程中引起建筑不规则的因素很多，特别是复杂的建筑形体，很 难一用若于简化的定量指标来划分不规则程度并规定限制范围。规范在3.4.3条提供了平 面和竖向不规则的一些概念性的参考界限而不是严格的数值界限。“规则”的具体界限，随 着结构类型的不同而异。 一个形体不规则的房屋，要达到国家标准规定的抗震设防目标，在设计、施工、监理方 面都需要投人较多的力量，还需要业主有较高的投资，有时可能是不切实际的。因此，抗震 规范把不规则的建筑分为三个级别予以区别对待：一般的不规则一一按规范、规程的有关规 定采取加强措施；特别不规则一一经过专门研究和论证后采取高于规范、规程规定的加强措

否计入不规则的一项；其二，具有表3.2所列举的一项不规则；其三，其有规范表3.4.3所 列二项的基本不规则目其中有一项接近表3.2的不规则指标。

表 3. 2特别不规则的项目举例

3.严重不规则的范围 严重不规则指的是形体复杂，多项不规则指标超过规范3.4.4条的上限值或某一项大大 超过规定值，具有在现有技术和经济条件不能克服的严重的抗震薄弱环节，可能导致地震破 环的严重后果者。 本规范3.4.3条所列举的六个主要不规则项，在3.4.4条仅对扭转不规则和结构承载力 突变提出不规则的上限；对于刚度突变的上限，则在各章中按不同的结构类型予以规定。对 于严重不规则的范围，可主要针对上述三种情况予以综合判断。 不同的结构类型和不同的设防烈度，由于可采取的措施不同，严重不规则的参考指标也 不尽相同。对砌体结构而言属于严重不规则的建筑方案，改用混凝土结构则可能采取有效的 抗震措施使之实现。例如，较大错层的多层砌体房屋，其总层数比没有错层时多一倍，则房 屋的总层数可能超过砌体房屋层数的强制性限值，必须修改建筑设计；若改用混凝土结构 则房屋层数无强制性限制。对严重不规则的普通钢筋混凝土结构，若改为钢结构或型钢混凝 土结构，在加大技术和经济投人的前提下，也可能采取特殊的加强措施来控制不规则程度， 从而转为特别不规则而得以实现建筑师的构思。 4.不规则建筑抗震设计的注意事项 对于不规则建筑的判断和设计，还需要注意： （1）一般的不规则建筑，可按规范3.4.4条的规定进行抗震设计；同时有多项明显不 规则或仅某项不规则接近上限的建筑形体，只要不属于严重不规则，结构设计人员应采取比 3.4.4条要求更加有效的措施。其中，对于高层建筑，应按建设部第111号令的要求，在初 步设计阶段，由建设单位向工程所在地的建设行政主管部门提出超限建造的申请，经专项审 查通过后方可进行施工图设计。 （2）设防烈度不同，规范所列举的不规则建筑的界限相同，但对于不规则的设计要求

（3）规范表3.4.3主要针对钢筋混凝土结构和钢结构的多层和高层建筑所作的不规则 规定。 （4）体型复杂的建筑并不一概提倡设置防震缝。由于是否设置防震缝各有利弊，历来 有不同的观点，总体倾向是： ①可设缝、可不设缝时，不设缝。设置防震缝可使结构抗震分析模型较为简单，容易估 计其地震作用和采取抗震措施，但需考虑可能的扭转地震效应，并按本规范各章的规定确定 缝宽，使防震缝两侧在预期的地震（如中震）下不发生碰撞或采取措施减轻碰撞引起的局 部损坏。 ②当不设置防震缝时，结构分析模型复杂，连接处局部应力集中需要加强，而且需仔细 估计地震扭转效应等可能导致的不利影响。

五、抗震结构的多道防线和塑性变形

性分析表明：保持楼层侧向位移协调的情况下，弹性阶段底部的框架仪承担不到5%的总剪 力；随着墙体开裂，框架承担的剪力逐步增大；当墙体端部的纵向钢筋开始受拉屈服时，框 架承担大于20%总剪力；墙体压坏时框架承担大于33%的总剪力。 因此，框一墙结构中的框架，按初始刚度分配的地震剪力，即使在结构的上部框架部分 的剪力较大的楼层，也需要乘以增大系数，才能体现多道防线的概念。 2.抗震薄弱层（部位）变形集中 实际结构受到材料强度规格、构件尺寸模数、构造和使用要求等的限制，必然在某些部 位存在抗震承载力比相邻部位相对薄弱的环节。于是，强烈地震时该部位会率先破坏而发展 塑性变形，甚至形成塑性变形集中的现象（图3.3）。防止结构抗震薄弱层塑性变形集中的 概念，也是抗震设计中的重要概念，包括： （1）按多遇地震进行弹性设计的结构，在强烈地震下不存在承载力的安全储备，构件 的实际承载力分析（而不是承载力设计值的分析）是判断薄弱层（部位）的基础。 （2）要使楼层（部位）的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相 对均匀的变化，一旦楼层（或部位）的这个比例有突变时，会由于塑性内力重分布导致薄 弱部位出现塑性变形的集中。 （3）要防止在局部上加强而忽视整个结构各部位刚度、强度的协调。天津第二毛纺厂 的框架厂房，由于在1976年7月唐山地震后加固时只注意加强破坏最重的楼层，使薄弱层 转移到其他楼层，导致在同年11月宁河地震中倒塌，就是一个典型的例子。 （4）在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层（部位），采取措施（如采用约束砌 体、约束混凝土、约束边缘构件、消能梁段等）使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生 转移，是提高结构总体抗震性能的有效手段。

网3.3塑性变形集中示保

弹塑性(1)的地震加速度同弹性计算； 弹塑性(2)的地需加速度为弹性计算的2倍

六、结构抗震分析的内力调整

由于地震动的不确定性、地震的破坏作用、结构地震破坏机理的复杂性，以及结构计算 法为基本方法，并反复强调按概念设计进行各种调整。对地震作用效应的这种调整，就是属 于抗震措施的范畴。 本规范有关地震作用效应的调整，可大致汇总为下列几个方面： 1.结构自振周期计算的调整 国外有些规范，直接规定计算地震作用时所采用的结构自振周期的近似计算公式；我国 的74、78规范也提供了部分结构自振周期的简化计算公式，89规范则采用周期折减系数处 理。按本规范13章计入建筑构件（隔墙、填充墙、围护墙）对整体刚度的影响时，可采用 周期折减的方法简化估计。根据有、无墙体的框架结构自振周期的实测结果，建筑非结构墙 体对整个结构刚度影响的大小，与墙体的数量和布置、材料的弹性模量、重度和强度以及墙 体与框架的连接构造有关，在相关的设计手册中提供了采用普通砖作为填充墙的周期折减 系数。 2.楼层最小地震剪力的调整 反映地震地面运动的速度和位移对柔性结构产生的地震作用效应。当结构按加速度反应 谱计算的总地震作用小于最小值时，需要把地震地面运动的速度、位移作用转换为相应的加 速度作用，并相应调整地震倾覆力矩、内力和位移。例如，考虑到场地特征周期T。来自地 震速度谱与加速度谱的比值，可采用加大特征周期T。反映地震的速度作用，即利用周期折 减系数来加大特征周期（此时的周期折减与考虑建筑墙体对整体刚度影响具有不同的含 义）；考到结构各层保持刚体运动时与地面相比有相同的位移，可采用按重力荷载代表值 的某个比例作为各楼层的地震剪力反映地震的位移作用。 3.楼层剪力沿高度分布的调整 当采用底部剪力法进行计算时，楼层地震作用沿高度按“倒三角形分布”，但对出屋面 小建筑规定了地震剪力的增大系数；对基本周期大于1.4T。的结构，顶部需附加地震作用系 数；以及底部框架砌体结构的底部，地震剪力按上部和下部的侧向刚度比予以调整。对于刚 度突变的软弱层，也要求根据软弱程度相应增大其地震剪力。 需注意，反应谱法和时程法计算的地震内力均需满足上述要求，然后计算位移。 4.楼层剪力沿抗侧力构件分配的调整 当采用刚性楼盖或柔性楼盖计算时，对有关的计算结果予以调整。例如，单层厂房按平 面排架计算时，考虑山墙空间工作和扭转影响、吊车桥架局部影响的各种调整；采用装配式 楼盖的砌体墙，其剪力按刚度比和承荷面积比的平均分配；高宽比大于4的砌体墙段不参与 楼层地震剪力的分配；以及计人楼梯梯板构件承担部分地震剪力的计算等等。

由于地震动的不确定性、地震的破坏作用、结构地震破坏机理的复杂性，以及结构计算 模型的各种假定与实际情况的差异，迄今为止，依据所规定的地震作用进行结构抗震验算， 不可轻视。因此，本规范自1974年第一版以来，对抗震计算着重于把计算方法放在比较合 法为基本方法，并反复强调按概念设计进行各种调整。对地震作用效应的这种调整，就是属 于抗震措施的范畴。 本规范有关地震作用效应的调整，可大致汇总为下列几个方面： 1.结构自振周期计算的调整 国外有些规范，直接规定计算地震作用时所采用的结构自振周期的近似计算公式；我国 的74、78规范也提供了部分结构自振周期的简化计算公式，89规范则采用周期折减系数处 理。按本规范13章计入建筑构件（隔墙、填充墙、围护墙）对整体刚度的影响时，可采用 周期折减的方法简化估计。根据有、无墙体的框架结构自振周期的实测结果，建筑非结构墙 体对整个结构刚度影响的大小，与墙体的数量和布置、材料的弹性模量、重度和强度以及墙 体与框架的连接构造有关，在相关的设计手册中提供了采用普通砖作为填充墙的周期折减

本规范有关地震作用效应的调整， 1.结构自振周期计算的调整 国外有些规范，直接规定计算地震 174、78规范也提供了部分结构自振 。按本规范13章计入建筑构件（ 期折减的方法简化估计。根据有、天 对整个结构刚度影响的大小，与墙位 与框架的连接构造有关，在相关的 数。 2.楼层最小地震剪力的调整 反映地震地面运动的速度和位移刘 计算的总地震作用小于最小值时，富 度作用，并相应调整地震倾覆力矩、 速度谱与加速度谱的比值，可采用力 系数来加大特征周期（此时的周期 ）；考虑到结构各层保持刚体运动时 某个比例作为各楼层的地震剪力反明 3.楼层剪力沿高度分布的调整 当采用底部剪力法进行计算时，格 建筑规定了地震剪力的增大系数；对 ；以及底部框架砌体结构的底部，地 突变的软弱层，也要求根据软弱程度 需注意，反应谱法和时程法计算的

2.楼层最小地震剪力的调整

七、抗震结构对材料与施工的特殊要

八、建筑抗震性能化设计

抗震性能化设计仍然是以现有的抗震科学水平和经济条件为前提的，一般需要综合考虑？ 使用功能、设防烈度、结构的不规则程度和类型、结构发挥延性变形的能力、造价、震后的 各种损失及修复难度等等因素。不同的抗震设防类别，其性能设计要求也有所不同。性能化 设计基本的设计框图见图3.4。 鉴于目前强烈地震下结构非线性分析方法的计算模型和计算参数的选用尚存在不少经验 因素，缺少从强震记录、设计施工资料到实际震害的详细验证，对结构性能的判断难以十分 推确，因此在性能设计指标的选用中宜偏于安全一些。

图3.4性能化设计框图

值时选用的统计时间参数，也取为50年，即地震发生的超越概率是按50年统计的。对于 计使用年限不同于50年的结构，其地震作用需要做适当调整，取值经专门研究提出并按规 定的权限批准后确定。当缺乏当地的相关资料时，可参考《建筑工程抗震性态设计通则 （试用）》的附录A，其调整系数的范围大体是：设计使用年限70年，取1.15~1.2；100年 取1.3~1.4。 （2）建筑结构遭遇各种水准的地震影响时，其可能的损坏状态和继续使用的可能，通 常采用与89规范配套的《建筑地震破坏等级划分标准》（建设部90建抗字377号）作为评 判的依据。该文件已经明确划分了多类房屋（普通砖房、混凝土框架、底层框架砖房、单 层工业厂房、单层空旷房屋等）的地震破坏分级和地震直接经济损失估计方法，总体上可 分为五级（表3.3）、与此后国外标准的相关描述不完全相同。

表3.3建筑地震破坏等级划分简表

个别指5%以下，部分指30%以下，多数指50%以上。

值，大致取规范弹性和弹塑性位移角限值的平均值，轻

对于每个预期水准的地震，结构的破坏和可否继续使用的情况均可参照上述等级加以划 分。于是，建筑结构在不同地震水准下可供选定的高于常规设计的一般情况的预期性能目标 可大致归纳如表3.4的四个性能目标。

表3.4预期性能目标描述

3.性能化设计计算的注意事项

抗震性能化设计时；计算分析的主要工具是结构的弹塑性分析。一般情况，应考虑构件 在强烈地震下进人弹塑性工作阶段和重力二阶效应。鉴于目前的构件弹塑性参数、分析软件 对构件裂缝的闭合状态和残余变形、结构自身阻尼系数、施工图中构件实际截面、配筋与计

算取值的差异等等的处理，还需要进一步研究和改进，当预期的弹塑性变形不大时，可利用 等效阻尼等模型简化估算。为了判断弹塑性计算结果的可靠程度，建议借助于理想弹性假定 的计算结果，从下列几方面进行工程上的综合分析和判断： （1）结构弹塑性计算所采用的计算模型，一般可以比结构在多遇地震下反应谱计算时 的分析模型有所简化，但二者在弹性阶段的主要计算结果应基本相同。即，从工程所允许的 误差程度看，两种模型的嵌固端、主要振动周期、振型和总地震作用应一致。若计算得到的 结果明显异常，则计算方法或计算参数存在问题，需仔细复核、排除。 （2）弹塑性阶段，结构构件和整个结构实际具有的抵抗地震作用的承载力是客观存在 的，在计算模型合理时，不因计算方法、输人地震波形的不同而改变。整个结构客观存在 的、实际具有的最大受剪承载力（底部总剪力）应控制在合理的、经济上可接受的范围 不需要接近更不可能超过按同样阻尼比的理想弹性假定计算的大震剪力，如果弹塑性计算的 结果超过，则该计算的方法、弹塑性计算参数等需认真检查、复核，判断其合理性。 （3）进人入弹塑性变形阶段的薄弱部位会出现某种程度的塑性变形集中。由于薄弱楼层 和非薄弱楼层之间的塑性内力重分布，在大震下结构薄弱楼层的层简位移（以弯曲变形为 主的结构宣扣除整体弯曲变形）应大于按同样阻尼比的理想弹性假定计算的该部位大震的 层间位移；如果明显小于此值，则该位移数据需认真检查、复核，判断其合理性。需要注 意，由于薄弱楼层和非薄弱楼层之间的塑性内力重分布，大震下非薄弱层的层间位移要小于 按理想弹性假定计算的层间位移，使结构顶点弹塑性位移随结构进入弹塑性程度而变化的规 律，与薄弱层弹塑性层间位移的上述变化规律是不相同的，结构顶点的弹塑性位移一般明显 小于按理想弹性假定计算的位移。 （4）薄弱部位可借助于上下相邻楼层或主要竖向构件的屈服强度系数（其计算方法参 见规范第5.5.2条的说明）的比较予以复核。结构弹塑性时程分析表明，不同的遂步积分方 法、不同的波形，尽管彼此计算的承载力、位移、进入塑性变形的程度差别较大，但发现的 薄弱部位一般相同一一屈服强度系数相对较小的楼层或部位。 （5）影响弹塑性位移计算结果的因素很多，现阶段，其计算值的离散性，与承载力计 算的离散性相比较大。注意到常规设计中，考虑到小震弹性时程分析的波形样本数量较少 而且计算的位移多数明显小于反应谱法的计算结果，需要以反应谱法为基础进行对比分析： 大震弹塑性时程分析时，由于阻尼的处理方法不够完善，波形的数量也较少（建议尽可能 增加数量，如不少于7条；数量较少时宜取包络），不宜直接把计算的弹塑性位移值视为结 构实际弹塑性位移，建议借助小震的反应谱法计算结果进行分析。例如，按下列方法确定其 层间位移参考数值：用同一软件、同一波形进行小震弹性和大震弹塑性的计算，得到同波 形、同一部位弹塑性位移（层间位移）与小震弹性位移（层间位移）的比值，然后将此比 值取平均或包络值，再乘以反应谱法计算的该部位小震位移（层间位移），从而得到大震下 该部位的弹塑性位移（层间位移）的参考值。 4.性能化设计方法示例 结构构件在地震中的破坏程度，可借助构件的承载力和变形的状态予以适当的定量化 作为性能设计的参考指标。 （1）关于中等破坏时竖向构件变形的参考值，天致可取为规范弹性限值和弹塑性限值 的平均值；构件接近极限承载力时，其变形比中等破坏小些；轻微损坏，构件处于开裂状

不同性能要求的位移及其延性要求，对于非隔震、减震结构可参见图3.5。从中可见： 性能目标1，在罕遇地震时层间位移可按线性弹性计算，约为【△u。］，震后基本不存在残余 变形；性能目标2，震时位移小于2［△u］，震后残余变形小于0.5【Au。]；性能目标3， 考虑阻尼有所增加，震时位移约为（4～5）［A。］，按退化刚度估计震后残余变形约 [Au。］；性能目标4，考虑等效阻尼加大和刚度退化，震时位移约为（7～8）【Aw。］，震后 残余变形约2[△u。]。

图3.5不同性能要求的位移和延性需求示意图

从抗震能力的等能量原理，当承载力提高一倍时，延性要求减少半，故构造措施所对 应的抗震等级大致可按降低一度的规定采用。延性的细部构造，对混凝土构件主要指箍筋、 边缘构件和轴压比等构造，不包括影响正截面承载力的纵向受力钢筋的构造要求；对钢结构 构件主要指长细比、板件宽厚比、加劲肋等构造。 （2）实现不同性能要求的构件承载力验算表达式，分为设计值复核、标准值复核和极 限值复核。其中，中震和大震均不再考虑地震效应与风荷载效应的组合。 ①设计值复核，计算公式如下：

YeSce + ESek(I,A,g) ≤ R/RE

式中，I为表示不同水准的地震动，隔震结构可包含水平向减震影响；入为表示抗震等级的 地震效应调整系数，不计入时取1.0；为考虑部分次要构件进人塑性的刚度降低或消能减 震结构附加的阻尼影响。 该公式需计人作用分项系数、抗力的材料分项系数、承载力抗震调整系数，但计入和不 计入不同抗震等级的内力调整系数时，其安全性的高低略有区别。 ②标准值复核，计算公式如下：

Sce + Sek(I,g) ≤ R)

式中，R为按材料强度标准值计算的承载力。 该公式不计入作用分项系数、承载力抗震调整系数和内力调整系数，目材料强度取标准

值。对于地震作用标准值效应，当考虑双向水平地震和竖向地震的组合时，双向水平地震作 用效应按1:0.85的平方和方根组合，水平与竖向的地震作用效应按1：0.4组合（大跨空间 结构的屋盖按0.4:1组合）。 ③极限值复核，计算公式如下：

Sce + Sek(1,g) < R)

式中，R，为按材料强度最小极限值计算的承载力。 该公式不计入作用分项系数、承载力抗震调整系数和内力调整系数，但材料强度取最小 极限值。即，钢材强度的最小极限值f，按钢结构设计规范的说明采用，约为钢材屈服强度 f.的1.35~1.5倍，不同的钢种有所差异；钢筋强度的最小极限值参照本规范3.9.2条，取 钢筋屈服强度标准值fk的1.3倍；混凝土强度最小极限值参照混凝土结构规范4.1.3条的说 明，考虑实际结构混凝土强度与试件混凝土强度的差异，取立方强度的0.88倍，约为混凝 土抗压强度标准值f。的1.3倍。 5.竖向构件弹塑性变形验算 对于不同的破坏状态，弹塑性分析的地震作用和变形计算的方法也不同，需分别处理。 地震作用下构件弹塑性变形计算时，必须依据其实际的承载力一一取材料强度标准值 实际截面尺寸（含钢筋截面）、轴向力等计算，考虑地震强度的不确定性，构件材料动静强 度的差异等等因素的影响，从工程允许的误差范围看，构件弹塑性参数可仍按杆件模型适当 简化，参照IBC的规定，建议混凝土构件的初始刚度至少取短期刚度，一般按0.85E。I。简 化计算。 结构的竖向构件在不同破坏状态下层间位移角的参考控制目标，若依据试验结果并扣除 整体转动影响，墙体的控制值要远小于框架柱。从工程应用的角度，参照常规设计时各楼层 最大层间位移角的限值，若于结构类型变形最大的楼层中竖向构件最大位移角限值，如表 3.5所示。

5.竖向构件弹塑性变形验算

路灯标准表3.5结构竖向构件对应于不同破坏状态的最大层间位移角参考控制且标

第四讲场地勘察的抗震设防要求

建筑抗震设计前必须进行岩土工程勘察，设计单位应根据勘察成果文件进行工程结构设 计，这是必须遵守的工程建设程序。建设场地的岩土工程勘察不仅是为建筑工程设计提供依 据，也是把好工程抗震质量的第一道关口，对地基基础的安全和投资有重要影响，而且对上 部结构的地震作用大小、抗震构造措施和抗震设防投资也有明显的影响。以下分五个方面对 有关内容进行介绍。

、抗震设防对场地勘察的基本要

在抗震设计中，场地指其有相似的反应谱特征的房屋群体所在地，不仅仅是房屋基础下 的地基土，其范围相当于厂区、居民点和自然村，在平坦地区面积一般不小于1km。 地震造成建筑的破坏，除地震动直接引起的结构破坏外，还有场地的原因，诸如：地基 不均匀沉陷、砂性土（饱和砂土和饱和粉土）液化、滑坡、地表错动和地裂、局部地形地 貌的放大作用等。为了减轻场地造成的地震灾害、保证勘察质量能满足抗震设计的需要，对 于供抗震设计用的勘察工作的内容和深度，本次修订继续保持了89规范、2001规范的下列 强制性要求： 根据实际土层情况等划分对建筑有利、不利和危险的地段并提出相应对策； 提供建筑的场地类别； 对岩土地震稳定性（如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等）进行评价； 对需要采用时程分析法补充计算的建筑，尚应根据设计要求提供土层剖面、场地覆盖层 厚度和有关的动力参数。

二、建筑场地地段划分和评价

场地地段的划分，是在选择建筑场地的勘察阶段进行的，要根据地震活动情况和工程地 质资料进行综合评价。 各类地段的划分，在规范4.1.1条有明确的规定，本次修订略有调整： 有利地段为稳定基岩，坚硬土，开阔、平坦、密实、均匀的中硬土等。 不利地段为软弱土，液化土，条状突出的山嘴，高耸孤立的山丘，非岩质的陡坡，河岸 和边坡的边缘，平面分布上成因、岩性、状态明显不均匀的土层（如故河道、疏松的断层 破碎带、暗埋的塘浜沟谷和半填半挖地基）等；本次修订，新增“高含水量的可塑性黄土、 地表存在结构性裂缝”。不存在饱和砂土和饱和粉土时，不判别液化，若判别结果为不考虑 液化，也不属于不利地段；无法避开的不利地段法兰标准，要在详细查明地质、地貌、地形条件的基 础上，提供稳定性评价报告和抗震措施。 危险地段为地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发

*执笔：董津城、周锡元、李小军。