王亚勇 建筑抗震设计规范疑问解答

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，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。
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。
15
表 3 设计使用年限 100 年的地震加速度峰值（cm/s2）
设防烈度
7度
8度
9度
多遇地震
49
98
189
设防烈度地震
140
280
540
罕遇地震
308
560
837
Байду номын сангаас16
商业建筑的抗震设防类别
《建筑抗震设防分类标准》 (GB50223-2004)
46
街角建筑震害较轻 （U形平面纵、横墙分布均匀）
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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。
48
场地、地基和基础
49
50
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1.5~3.0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。
8
设计使用年限为100年及以 上的丙类建筑，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？
9
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。
10
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）
11
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
12
表 1 不同烈度时公式（1）的系数值
其他符号同上。
3）GB50011:
Vi i1
Vi 1 i
其中：Vi，Vi+1 为第i，i+1层剪力。
26
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。
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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
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 营业面积1.35平米计算）。
17
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。
34
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
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系数
a
b
c
7
烈度
8
9
0.02
1.50
2.85
0.01
1.50
3.85
-0.48
3.68
2.59
由式（1）和表 1 可以算出不同设计使用年限的抗震设防烈度，如表 2 所示：
13
表 2 不同设计使用年限的抗震设防烈度
使用年限 1
5 10 15 20 50 100 150 200
7
烈 度
8
4.33 5.42 5.88 6.10 6.37 7.00 7.49 7.78 8.01 5.33 6.42 6.88 7.10 7.37 8.00 8.49 8.78 9.01
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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。
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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》
1
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
2
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。
5
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。
6
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。
7
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。
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结构薄弱层、软弱层，转换层、 框支层的概念是什么？
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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；
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抗震措施
（I～IV类场地：甲、乙类建筑提高一度，丁类降半度）
表2-2-1
按建筑类别和场地类别调整后的抗震措施（烈度）
建筑 场地
设计基本地震加速度（g）
类别 类别 0.05 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40
甲、 I～ 乙类 IV
7
8
8
9
9
9＋
丙类 I～
6
7
7
8
8
9
IV
丁类 I～
6
9 5.72 7.41 7.95 8.29 8.48 9.00 9.29 9.43 9.51
14
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 = 0.1×2 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
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
8—
8
0.40 9 9＋ 9＋ 8 9 9 8 9— 9—
22
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。
7—
7—
8—
8—
9—
IV
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抗震构造措施
建筑 场地
类别
类别
0.05
I
6
甲、乙类
II
7
III、IV 7
I
6
丙类
II
6
III、IV 6
I
6
丁类
II
6
III、IV 6
设计基本地震加速度（g）
0.10
0.15
0.20
0.30
7
7
8
8
8
8
9
9
8
8＋
9
9＋
6
6
7
7
7
7
8
8
7
8
8
9
6
6
7
7
7—
7—
8—
8—
7—
7
28
（1）倒塌示意
（2）结构体系简图
29
（3）结构平面图
30
（二）台湾集集地震十二层RC高层建筑震害
31
（1）倒塌示意
（2）结构平面图
32
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（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。
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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。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。
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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。
37
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
38
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 45º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。
3
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。
4
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，在规定的条件下， 完成预定功能的概率。
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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。
19
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，在设计基本地震加速度下确 定抗震措施和抗震构造措施？
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侧向刚度比的三种算法
1） JGJ3-2002:
Gi Aihi1
Gi 1 Ai 1hi
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） JGJ3-2002:
ihi1
i 1hi
其中：为第i，i+1层在单位水平力作用下的侧向位移；
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，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。
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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）
40
底框结构破坏（竖向不规则）
41
学校建筑严重破坏 （平面不规则，纵向无墙，走廊大悬臂）
42
学校建筑破坏较轻（走廊有柱）
43
学校建筑破坏较轻（走廊有柱且带翼墙）
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临街建筑倒塌（单面纵墙，刚度偏心）
45
临街建筑震害较轻（纵向加楼梯间，减小刚度偏心）