XXXX《建筑抗震设计规范》疑问解答节选

2010《建筑抗震设计规范》疑问解答(节选)为了配合国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）（简称新规范）的实施，帮助建筑设计人员对新规范的理解，规范管理组对设计人员在学习和实施规范中所遇到的问题作出解释。本文主要介绍新规范修订的指导思想、重要变更以及有关抗震设计基本要求的主要条文修改。新规范何时正式实施，有没有“过渡期”？新规范由中华人民共和国住房和城乡建设部和国家质量监督检验检疫总局于2010年5月31日发布，要求从12月1日起实施。新规范与《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）（2008版）不再有所谓“过渡期”。2010年10月27日，在全国新规范贯标培训班上，住房和城乡建设部标准定额主管部门明确指出：以工程项目设计合同正式签订日为执行新规范的时限，即从2010年12月1日起签订设计合同的工程项目均应按照新规范设计，在此前签订设计合同的工程项目仍可按照原规范设计。新规范修订的指导原则是什么？按原建设部建标［2006］77号文件通知，2001规范修订的指导原则是：依据我国国情，适当调整提高抗震设防标准。新规范在哪些方面延续了89规范和2001规范的基本原则？新规范在以下几方面延续了89规范和2001规范的基本原则：1）继续遵守“三水准设防和两阶段抗震验算”的抗震设计基本原则，以“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三水准设防目标，进行“小震作用”下的结构强度和弹性变形验算和“大震作用”下的弹塑性变形验算；2）保留7度0.15g和8度0.30g的设计地震分区及相应的抗震设计要求；3）保留设计应谱（地震影响系数曲线）的骨架曲线形状周期延长到6s，并提供不同阻尼比的调整方法；4）保留楼层最小剪力系数强制性要求；5）保留建筑规则性定性和定量化的定义；6）保留钢筋混凝土结构抗震等级划分和相应的计算与构造要求；7）保留砌体结构设置圈梁和构造柱以提高结构延性和整体性的要求；8）保留隔震和消能减震设计内容；9）保留非结构抗震设计内容。新规范对抗震设计采用的地震动参数有哪些重大变更？（1）按2009年发布的《防震减灾法》对“地震小区划”的规定，在新规范第1.0.5条中删去2001规范关于抗震设防区划的相关规定，保留“一般情况下，建筑的抗震设防烈度应采用根据中国地震动参数区划图确定的地震基本烈度（本规范设计基本地震加速度值所对应的烈度值）”。因此，过去所做的城市抗震设防区划图中的地震动参数，将不再用于单体建筑工程的抗震设计。（2）设计地震分组和对应Ⅱ类场地特征周期Tg值完全按照《中国地震动参数区划图》GB18306—2001）的定义，不再进行调整。这样，与2001规范相比，在新规范附录A中，全国2500个抗震设防城镇中设防烈度不变而设计地震分组上升的城镇有1000多个（占40%以上）。变化较多的省份和所占城镇的比例如下：河北74%，山西55%，福建54%，山东75%，河南45%，四川76%，云南82%，西藏82%，陕西48%，甘肃92%，青海88%，宁夏81%，新疆82%。其中，设计地震分组上升的省会城市和直辖市有：天津、石家庄、福州、郑州、银川、乌鲁木齐由设计一组升为设计二组；济南、昆明、兰州、西宁、拉萨、台北由设计二组升为设计三组；成都由设计一组升为设计三组。设计地震分组的上升表明对应的场地特征周期Tg有所加大，地震作用相应增大。新规范总共包括多少章、节、附录、条文？新规范共分14章、59节、12附录，计630条（含56条强制性条文）。如何判别建筑形体的规则性？建筑形体的规则性包含建筑的平、立面尺寸、抗侧力构件布置、楼层质量分布、刚度分布、承载力分布等诸多方面。由于建筑造型和使用功能的要求，可能设计出形体不规则的建筑，对结构抗震带来不利影响。（1）不规则建筑新规范第3.4.3条表3.4.3-1，2基本保留2001规范关于平面和竖向不规则性类型的定义，适用于钢筋混凝土结构、混合结构和钢结构，其他类型房屋有各自的规定。（2）特别不规则建筑对于存在多项不规则或不规则性超过规定的参考指标较多的建筑，新规范参照《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》提出以下三类判定为“特别不规则”建筑：1）同时具有新规范表3.4.3-1，2所列六项主要不规则类型的三项或三项以上；2）具有新规范表3.4.3-1，2所列两项、且其中一项接近不规则指标。对于特别不规则建筑，应运用合理的计算模型和分析方法，对结构薄弱部位采取加强措施，必要时，也可设置防震缝将其划分为较规则的若干部分等。(3）严重不规则建筑建筑形体复杂，两项不规则指标超过新规范第3.4.4条所定义的扭转不规则和楼层承载力突变的上限值、或某一项超过较多，以及超过不同类型结构所规定的刚度比突变的上限，均属于严重不规则建筑。原则上不允许采用严重不规则的建筑方案，或要对建筑布置进行调整和改变结构体系后，才能采用。如何区别对待不规则建筑抗震设计？建筑形体规则性的判别与抗震设防烈度无关。但是不规则建筑结构的抗震设计却与烈度相关，烈度越高，地震作用和抗震措施要求越高。在判别建筑规则性时应遵循区别对待的原则。新规范表3.4.3-1，2主要从概念上提供了平面和竖向不规则的参考界限，并非严格的数值界限。设计时应根据实际情况，区别对待。例如：（1）关于平面不规则1）判别扭转不规则时应按刚性楼盖假定建模计算分析。所谓刚性楼盖指的是，楼盖两端的位移不超过平均位移的二倍。而楼盖两端的位移应该是边、角处抗侧力构件的位移，而不是悬挑楼板的位移。2）计算扭转位移比时，楼层的位移不能用各振型位移的CQC组合得到，而应该采用各振型力的CQC组合得到楼层剪力、经换算后得到的水平力作用下产生的位移（考虑偶然偏心）。当计算的楼层位移（角）小于规范规定限值的50%时，对扭转位移比的控制可以适当放松。3）偶然偏心的取值，除采用垂直于所考虑方向最大尺寸的5%外，也可根据建筑平面不规则形状和楼盖重力荷载不均匀分布情况取值。4）还可根据楼层质心和刚心的距离（偏心率）来判别扭转不规则。（2）关于平面凹口当建筑平面有凹口时，应视凹口尺寸区别对待。当凹口很深，即使在凹口处设置楼面连梁、而该连梁又不足以使两侧楼板协同位移而满足刚性楼板假定时，应仍属凹凸不规则，而不能按楼板开洞处理。此时深凹口两侧墙体很容易产生出平面拉弯破坏。当凹口宽度大于深度时，建筑变为U形平面，抗震性能并不差，此时，不能判定为凹凸不规则。但要注意，不宜在转角处挑空、楼板开大洞或设楼梯间，应加强转角处的柱、梁、墙。台湾嘉义县某小学U形2层建筑、外廊加外廊柱、筏基，经历1998年瑞里地震（PGA=0.67g）、1999年集集地震（PGA=0.63g）、1999年嘉义地震（PGA=0.60g），均保持完好。（3）关于楼板开洞楼、电梯间和设备管井由于井筒存在，具有较强的空间约束作用，一般不计入楼板开洞面积。（4）关于竖向不规则除了新规范表3.4.3-2所定义的软弱层（侧向刚度不规则）、转换层（竖向构件不连续）和薄弱层（楼层承载力突变）之外，还可根据结构层间位移角的变化来判断。楼层刚度等于楼层剪力和层间位移角之比。高层建筑带底盘裙房，计算裙房与上部塔楼的楼层刚度比时，可取主楼周边外延3跨且不大于20m相关范围内的竖向构件。地上结构（主楼加裙房）与地下室部分也可照此处理，相关范围取地上结构周边外应仍属凹凸不规则，而不能按楼板开洞处理。此时深凹口两侧墙体很容易产生出平面拉弯破坏。当凹口宽度大于深度时，建筑变为U形平面，抗震性能并不差，此时，不能判定为凹凸不规则。但要注意，不宜在转角处挑空、楼板开大洞或设楼梯间，应加强转角处的柱、梁、墙。图3所示为台湾嘉义县某小学U形2层建筑、外走廊加外廊柱、筏基，经历1998年瑞里地震（PGA=0.67g）、1999年集集地震（PGA=0.63g）、1999年嘉义地震（PGA=0.60g），均保持完好。（3）关于楼板开洞楼、电梯间和设备管井由于井筒存在，具有较强的空间约束作用，一般不计入楼板开洞面积。（4）关于竖向不规则除了新规范表3.4.3-2所定义的软弱层（侧向刚度不规则）、转换层（竖向构件不连续）和薄弱层（楼层承载力突变）之外，还可根据结构层间位移角的变化来判断。楼层刚度等于楼层剪力和层间位移角之比。高层建筑带底盘裙房，计算裙房与上部塔楼的楼层刚度比时，可取主楼周边外延3跨且不大于20m相关范围内的竖向构件。地上结构（主楼加裙房）与地下室部分也可照此处理，相关范围取地上结构周边外延不大于20m，而不能取相关范围外所有竖向构件，特别是相关范围之外的地下室外墙参与计算。汶川地震中，大量底部框架-上部砖房竖向不规则的建筑破坏、倒塌。（5）少数楼层不规则的处理当少数楼层由于开洞、凹凸、偏心、错层、挑高等造成不规则时，应视其所占楼层比例和不规则性程度综合判定整体结构的规则性，而不能简单得出结论。但无论如何，对这些楼层构件均应加强其抗震措施。不规则建筑是否一定要用防震缝分割？对于不规则建筑，通常采用防震缝分割，形成若干较为规则的结构单元，以求得“完美”的计算结果和避免采用额外的加强措施。但是，大量的建筑震害表明，防震缝的设置有利有弊。图6，7分别为2008年5·12汶川地震中典型的震害。图6为北川公安局办公楼两侧商住楼碰撞倒塌情况，由于办公楼站立支撑着右侧倾斜的建筑，使右侧成排建筑不倒，而左侧建筑由于失去支撑而发生连续倒塌。图7为L形平面的东方汽轮机厂框架结构办公楼，在拐角处不设防震缝，地震时没有发生碰撞破坏。新规范对防震缝的设置作了修改，第3.4.5条规定，体形复杂、平立面不规则的建筑，应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素比较分析，确定是否设置防震缝，并分别符合下列要求：（1）当不设置防震缝时，应采用符合实际的计算模型，分析判明其应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位，采取相应的加强措施。（2）当在适当部位设置防震缝时，宜形成多个较规则的抗侧力结构单元。防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差以及可能的地震扭转效应的情况，留有足够的宽度，其两侧的上部结构应完全分开。新规范将钢筋混凝土框架结构防震缝的最小宽度加大到100mm，规定大跨屋盖结构防震缝最小宽度为150mm，并要求计算中震作用下防震缝两侧结构的相对位移，使之不发生碰撞；如果缝宽不够，则要求设置长度不大于层高1/2的防撞墙。为什么抗震建筑需要设置多道抗震防线？多道抗震防线是建筑抗震概念设计的主要要求之一。钢筋混凝土结构中的框-剪、框-筒、框架-支撑、剪力墙-连梁（联肢墙）结构；砌体结构中的砌体墙-构造柱、圈梁；钢结构中的框架-支撑（中心、偏心、消能支撑）；空旷房屋所采用的排架-支撑（竖向、水平支撑）等，均是具有多道抗震防线的结构形式。大震下，具有多道抗震防线结构的第一道防线承受了主要的地震作用，产生塑性破坏，吸收地震能量；同时使结构内力重分布，地震作用转移到第二道抗震防线。因此，应考虑第一道防线失效后的内力重分布对第二道防线的内力调整，第二道抗震防线应具备足够的承载力，防止结构倒塌。例如，框-剪、框-筒结构中，任一层框架承担的剪力按底部总剪力20%和框架部分的各楼层剪力最大值1.5倍二者的较小值控制；砌体结构中，墙体破坏后，地震作用转由圈梁和构造柱组成的延性构架承担，保证建筑不倒；框架-支撑和排架-支撑结构中，作为第一道防线的支撑体系屈曲耗能，保证框架和排架柱的安全。新规范如何保证楼梯间的抗震安全性？在5·12汶川地震中，框架结构和砌体结构建筑中的楼梯间遭受严重破坏。在突发事故发生时，作为逃生和救生的重要通道，楼梯间应该确保安全。为此，新规范规定，对于钢筋混凝土框架结构，楼梯间的布置不应导致结构平面特别不规则，抗震计算应考虑楼梯构件的影响，同时应对楼梯构件的抗震承载力进行验算。对于多层砌体房屋，要求在楼梯间四角和梯段上、下端对应的墙体处增设构造柱。对钢筋混凝土框架结构，分别构建了6层单跨、3跨、5开间、7开间，楼梯间布置在一端、两端和中间等14模型，与不考虑楼梯构件影响的4个计算模型进行对比。结果表明：楼梯构件参与分析使整体结构的周期