玻璃之家讯：关于提高抗震设计安全性、增加地震作用设计值修订方案的说明　　引言　　依据《2015年中央城市工作会议公报》等近期党中央和国务院的有关文件精神，在城市管理和服务环节，要彻底改变粗放型管理方式，让人民群众在城市生活的更方便、更舒心、更美好;要努力提升建设水平，力争到 2020年基本完成现有城镇棚户区、城中村和危房改造，推进城市绿色发展，提高建筑标准和工程质量，高度重视做好建筑节能。　　近期，住房城乡建设部多次召开会议，研究部署贯彻落实党中央、国务院关于提高建筑标准的相关指示精神。按照住房城乡建设部统一安排，在考虑我国经济实力平稳较快增长的前提下，对《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2010、《建筑结构荷载规范》 GB50009-2012、《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB 50068-2001、《工程结构可靠性设计统一标准》 GB 50153-2008等标准进行相关政策性调整。　　我国大陆有 2860个县级及县级以上城镇，绝大部分 (84%)城镇的设防烈度为 6、7度。历次地震的震害表明，低烈度设防区遭遇强烈地震破坏的情况明显大于 8度及以上地区，比高烈度设防区更需要提高安全性。因此，在现有研究成果的基础上，对不同烈度区建筑结构抗震（词条“抗震”由行业大百科提供）设计安全性作了较细致的分析，使低烈度设防区有大幅度的提高。　　一、主要提高效果　　我国的结构抗震设计采用 “三水准、两阶段设计”的原则。　　第一阶段设计为 “结构不坏”的验算，所有城镇的地震作用（词条“地震作用”由行业大百科提供）设计值总体提高 26%，其中 6 度设防城镇提高 35%，7度设防城镇提高 22%。　　第二阶段设计为 “结构不倒”的验算，所有城镇的地震作用取值总体提高 27%，其中 6度设防城镇提高 42%，7度设防城镇提高 20%。　　二、主要修改内容　　1、适应可靠度设计统一标准的调整，将地震作用的分项系数(强制性要求)由1.3改为 1.4，可提高 8%。　　2、结构动反应放大系数的最大值 max由 2.25提高至 2.50，计算地震作用的水平地震影响系数最大值(强制性要求)修改如下：　　3、与地震影响系数调整相匹配，控制结构最小地震作用的取值(强制性要求)修改如下：　　注：1 基本周期介于 3.5s和5s之间的结构，按插入法取值; 2 括号内数值分别用于设计基本地震加速度为 0.15g和0.30g的地区; 3对Ⅲ、Ⅳ类场地，表中数据至少增加 5%。　　4、采用时程分析进行补充计算时，设防地震仍按 “设计基本地震加速度 ”确定，第一水准和第三水准的地面水平地震加速度参考取值 (一般性要求 )修改如下：　　三、说明——技术背景材料　　1、关于设防地震高低不同的调整幅度　　不同设防烈度的调整均以设防地震为基础。按照典型城镇地震不同烈度发生概率的统计分析，虽然都具有极值 Ⅲ型的特征，但高烈度和低烈度的概率分布形状参数不同。已有的研究成果表明，多遇地震、罕遇地震与设防地震的地震作取值比例，高烈度和低烈度是有一定甚至明显区别的。　　设防地震，即基本设计地震加速度的取值，定义为 50年超越概率 10%的地震，与我国 2016年6月1日期施行的最新的《地震动参数区划图》保持一致。现行规范的地震影响系数最大值需要提高，与最新的《地震动参数区划图》的资料性附录一致。　　多遇地震，是“结构不坏”验算的地震作用，定义为 50年超越概率 63%的地震，最新的《地震动参数区划图》取不小于设防地震的 1/3。现行规范取设防地震的 0.35倍是粗放型的，对 7~9度的总体统计平均是 0.34。如果按烈度分别统计，则7度要高于 0.35，8、9度低于 0.34; 6度则明显大于 0.35。本次修订作了相应的调整， 8度设防按平均值 0.34采用，对应的地震作用设计值可提高 15%;设防地震加速度每增减 0.05，对应的影响系数增减 0.04，较符合统计规律，6度设防对应的地震作用设计值可提高 35%，低烈度设防的安全性得到明显提高。　　罕遇地震，是“结构不倒”验算的地震作用，定义为 50年超越概率 2%的地震，最新的《地震动参数区划图》在报批稿时取设防地震的 1.9倍，经过与建设部有关部门反复开会协调，正式发布时改为取一个幅度。规范的条文说明， “6度设防为 7度强，7度设防为 8度强，8度设防为 9度弱，9度设防为9度强”。所依据的研究成果是：若按 50年超越概率 2%确定水平地震取值， 7度区是多遇地震的 7.2倍，8度区是 4.8倍，9度区是 3.7倍(见鲍霭斌、李中锡等，我国部分城镇地震烈度（词条“地震烈度”由行业大百科提供）的概率统计分析，《建筑抗震设计规范 GB50011-2001背景材料》，建工出版社， 2005)。因此，现行规范中，低烈度设防城镇的罕遇地震概率水准明显低于高烈度设防城镇，需要予以提高。本次修订， 8度改取设防地震的 1.9倍，与新版《地震动参数区划图》的报批稿一致，所对应的超越概率已经小于 1.5%;7、9度则以 1.9为基数按上述研究成果初步调整， 9度仍保持取设防地震的 1.55倍(所对应的超越概率明显小于 1.5%)，7度改取设防地震的 2.4倍，6度改取设防地震的 3.2倍，力争 6、7度设防的罕遇地震取值也具有与 8、9度接近的超越概率。 (据美国 IBC规范的背景材料，西部地区超越概率 10%的基准设防地震为 0.20g及以上，罕遇地震为基准设防地震的 1.5倍;东部地区超越概率 10%的基准设防地震多小于 0.15g，罕遇地震为基准设防地震的 2~5倍，不同地区差异很大。参见李赫等，中美抗震规范的差异对比研究，《建筑结构》 Vol.9，2011)　　2、关于最小地震作用的取值　　各国规范均有不同的规定。欧洲 Eurocod为重现期 475年地面加速度的 20%，美国新版 IBC恢复 UBC97的规定，取设防地面加速度的 0.11且不小于总重力的 1%，即接近于 0.10g设防地震的最小值。　　我国现行规范最小地震作用取值分两档。第一档为多遇地震的 20%，本次修订按此比值相应调整，提高的幅度明显;第二档为设防地震的地面水平加速度的 0.12，已经大于美国规　　范，本次修订拟基本保持不变。考虑到现行规范执行中发现的问题和意见，参考 2015年《超限高层建筑工程抗震设防审查技术要点》 (建质[2015]67号文件 )的规定，明确 Ⅲ、Ⅳ类场地的数值需增加 5%，总体上最小地震作用的控制也有增加，尤其是 6度设防区更为明显。　　3.10.3建筑结构的抗震性能化设计应符合下列要求：　　1 选定地震动水准。对设计使用年限50年的结构，可选用本规范的多遇地震、设防地震和罕遇地震的地震作用，其中，设防地震的加速度应按本规范表3.2.2的设计基本地震加速度采用，设防地震的地震影响系数最大值，6度、7度(0.10g)、7度(0.15g)、8度(0.20g)、8度(0.30g)、9度可分别采用0.12、0.23、0.34、0.45、0.68和0.90。对设计使用年限超过50年的结构，宜考虑实际需要和可能，经专门研究后对地震作用做适当调整。对处于发震断裂两侧10km以内的结构，地震动参数应计入近场影响，5km以内宜乘以增大系数1.5，5km以外宜乘以不小于1.25的增大系数。　　2 选定性能目标，即对应于不同地震动水准的预期损坏状态或使用功能，应不低于本规范第1.0.1条对基本设防目标的规定。　　3 选定性能设计指标。设计应选定分别提高结构或其关键部位的抗震承载力、变形能力或同时提高抗震承载力和变形能力的具体指标，尚应计及不同水准地震作用取值的不确定性而留有余地。设计宜确定在不同地震动水准下结构不同部位的水平和竖向构件承载力的要求(含不发生脆性剪切破坏、形成塑性铰、达到屈服值或保持弹性等);宜选择在不同地震动水准下结构不同部位的预期弹性或弹塑性变形状态，以及相应的构件延性构造的高、中或低要求。当构件的承载力明显提高时，相应的延性构造可适当降低。　　【说明】　　设防地震的峰值加速度、地震影响系数分别在5.1.2条、5.1.4条进行补充修订，此处删除相关规定，避免重复。　　5.1.2各类建筑结构的抗震计算，应采用下列方法：　　1 高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。　　2 除1款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。　　3 特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算;当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值;当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。　　采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按表5.1.2-2采用。弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。　　4 计算罕遇地震下结构的变形，应按本规范第5.5节规定，采用简化的弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法。　　5 平面投影尺度很大的空间结构，应根据结构形式和支承条件，分别按单点一致、多点、多向单点或多向多点输入进行抗震计算。按多点输入计算时，应考虑地震行波效应和局部场地效应。6度和7度I、II类场地的支承结构、上部结构和基础的抗震验算可采用简化方法，根据结构跨度、长度不同，其短边构件可乘以附加地震作用效应系数1.15～1.30;7度III、IV类场地和8、9度时，应采用时程分析方法进行抗震验算。　　6 建筑结构的隔震和消能减震设计，应采用本规范第12章规定的计算方法。　　7 地下建筑结构应采用本规范第14章规定的计算方法。　　5.1.4建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。其水平地震影响系数最大值应按表5.1.4-1采用;特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表5.1.4-2采用，计算罕遇地震作用时，特征周期应增加0.05s。　　注: 周期大于6.0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究。　　【说明】　　1、关于结构动反应放大系数的最大值max的调整　　结构动力反应系数的最大值max是单质点体系质点的最大加速度与地面最大加速度的比值的最大值。从世界各国抗震规范的规定来看，其取值主要在2.0~3.0之间，以max=2.5的情况居多。　　我国在《工业与民用建筑抗震设计规范(试行)》TJ11-74制定时，根据陈达生等人对18次地震中45个地震记录的统计结果，规定max取3.0。由于当时我国各烈度区的基本地震加速度取值普遍较低(7度的基本地震加速度取值为0.075g)，因此，74规范的水平地震影响系数最大值max并不大，7度区的max=0.075×3.0=0.225≈0.23。　　之后陈达生等人进一步补充地震记录(183个记录)的研究结果表明，max的均值在2.0~2.5之间，建议规范的max取2.25。上世纪80年代，周锡元等人对国内外303个加速度反应谱进行统计分析，结果表明平均反应谱在0.15s~0.35s区间有大致相同的数值，其值域为1.999~2.167，也建议规范的max取2.25。基于上述研究成果，同时考虑到当时的国民经济条件，我国自78规范开始max取2.25。　　鉴于目前我国国民经济已有较大发展、社会公众对于建筑安全越来愈高以及民众对于建筑抗震能力多层次需求等形势，根据上级主管部门提高建筑标准的要求，此次局部修订，将max由2.25提升至2.5，与国际主流规范保持一致。　　2、关于设防地震高低不同的调整幅度　　不同设防烈度的调整均以设防地震为基础。按照典型城镇地震不同烈度发生概率的统计分析，虽然都具有极值Ⅲ型的特征，但高烈度和低烈度的概率分布形状参数不同。已有的研究成果表明，多遇地震、罕遇地震与设防地震的地震作取值比例，高烈度和低烈度是有一定甚至明显区别的。　　设防地震，即基本设计地震加速度的取值，定义为50年超越概率10%的地震，与我国2016年6月1日期施行的最新的《地震动参数区划图》保持一致。现行规范的地震影响系数最大值需要提高，与最新的《地震动参数区划图》的资料性附录一致。　　多遇地震，是“结构不坏”验算的地震作用，定义为50年超越概率63%的地震，最新的《地震动参数区划图》取不小于设防地震的1/3。现行规范取设防地震的0.35倍是粗放型的，对7~9度的总体统计平均是0.34。如果按烈度分别统计，则7度要高于0.35，8、9度低于0.34;6度则明显大于0.35。本次修订作了相应的调整，8度设防按平均值0.34采用，对应的地震作用设计值可提高15%;设防地震加速度每增减0.05，对应的影响系数增减0.04，较符合统计规律，6度设防对应的地震作用设计值可提高35%，低烈度设防的安全性得到明显提高。　　罕遇地震，是“结构不倒”验算的地震作用，定义为50 年超越概率2%的地震，最新的《地震动参数区划图》在报批稿时取设防地震的1.9 倍，经过与建设部有关部门反复开会协调，正式发布时改为取一个幅度。规范的条文说明，“6 度设防为7 度强，7 度设防为8 度强，8度设防为9 度弱，9 度设防为9 度强”。所依据的研究成果是：若按50 年超越概率2%确定水平地震取值，7 度区是多遇地震的7.2 倍，8 度区是4.8 倍，9 度区是3.7 倍(见鲍霭斌、李中锡等，我国部分城镇地震烈度的概率统计分析，《建筑抗震设计规范GB50011-2001 背景材料》，建工出版社，2005)。因此，现行规范中，低烈度设防城镇的罕遇地震概率水准明显低于高烈度设防城镇，需要予以提高。本次修订，8 度改取设防地震的1.9 倍，与新版《地震动参数区划图》的报批稿一致，所对应的超越概率已经小于1.5%;7、9 度则以1.9 为基数按上述研究成果初步调整，9 度仍保持取设防地震的1.55 倍(所对应的超越概率明显小于1.5%)，7度改取设防地震的2.4 倍，6 度改取设防地震的3.2 倍，力争6、7 度设防的罕遇地震取值也具有与8、9 度接近的超越概率。(据美国IBC 规范的背景材料，西部地区超越概率10%的基准设防地震为0.20g 及以上，罕遇地震为基准设防地震的1.5 倍;东部地区超越概率10%的基准设防地震多小于0.15g，罕遇地震为基准设防地震的2~5 倍，不同地区差异很大。参见李赫等，中美抗震规范的差异对比研究，《建筑结构》Vol.9，2011)　　5.2.5 抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：　　【说明】　　关于最小地震作用的取值　　各国规范均有不同的规定。欧洲Eurocod 为重现期475 年地面加速度的20%，美国新版IBC 恢复UBC97 的规定，取设防地面加速度的0.11 且不小于总重力的1%，即接近于0.10g设防地震的最小值。　　我国现行规范最小地震作用取值分两档。第一档为多遇地震的20%，本次修订按此比值相应调整，提高的幅度明显;第二档为设防地震的地面水平加速度的0.12，已经大于美国规范，本次修订拟基本保持不变。考虑到现行规范执行中发现的问题和意见，参考2015 年《超限高层建筑工程抗震设防审查技术要点》(建质[2015]67 号文件)的规定，明确Ⅲ、Ⅳ类场地的数值需增加5%，总体上最小地震作用的控制也有增加，尤其是6 度设防区更为明显。　　5.4.1 结构构件（词条“结构构件”由行业大百科提供）的地震作用效应和其它荷载效应的基本组合，应按下式计算：　　【说明】　　匹配《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001关于基本组合的修改，地震作用效应基本组合中重力荷载分项系数由1.2提高到1.3;地震作用分项系数1.3提高为1.4，0.5提高为0.6。
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