我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范

鮑海英

摘要：我國是一個(gè)地震多發(fā)生的國家，飽受地震災(zāi)害，因此，最大限度地減輕地震災(zāi)造成的各類損失是我們工程技術(shù)人員和政府十分關(guān)心致并致力解決的問題。本文針對(duì)我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011－2001展開討論。

關(guān)鍵詞：建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范

1簡述我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001

GB50011-2001明確提出了減輕建筑的地震破壞，避免人員傷亡，減少經(jīng)濟(jì)損失的目的。建筑抗震規(guī)范就是為達(dá)到此目的而對(duì)建筑有關(guān)問題所做出的一系列規(guī)定和要求。它是將從事建設(shè)活動(dòng)的有關(guān)各方組織協(xié)調(diào)一致的約束性文件，涉及到對(duì)地震作用的客觀反映，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的考慮，對(duì)建筑場(chǎng)地和建筑物地基不同條件的分析，對(duì)抗震計(jì)算方法的完善以及對(duì)長期抗震建筑經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與應(yīng)用。

我國建筑抗震規(guī)范實(shí)際上是根據(jù)科學(xué)的不斷發(fā)展與建筑經(jīng)驗(yàn)不斷積累而完成的，因此，它的發(fā)展標(biāo)志著科技進(jìn)步的水平，抗震經(jīng)驗(yàn)的積累、建筑結(jié)構(gòu)變化的特征以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水準(zhǔn)，甚至抗震防災(zāi)理念的變化，最具有豐富的實(shí)踐基礎(chǔ)，最具有理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的特征和價(jià)值。在對(duì)我國建筑抗震規(guī)范從外部地震環(huán)境和建筑本身屬性等決定地震對(duì)結(jié)構(gòu)作用的諸因素，以及抗震計(jì)算方法和抗震建筑經(jīng)驗(yàn)各方面研究時(shí)，必須首先注意各國建筑抗震規(guī)范抗震設(shè)防的基本思路和原則這個(gè)起著統(tǒng)帥作用的特點(diǎn)。

2我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的若干討論

我國現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2001，代表了我國當(dāng)代建筑抗震設(shè)計(jì)的新水平。其采用的基于概率統(tǒng)計(jì)的三水準(zhǔn)多級(jí)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)：在確定地震作用時(shí)，考慮了地震的概率，震級(jí)，震中距，以及場(chǎng)地土性的影響；同時(shí)使用了靜力理論的底部剪力法、動(dòng)力理論的振型分解反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法來計(jì)算水平地震作用，以便發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的重要性不同對(duì)抗震措施和計(jì)算方法進(jìn)行調(diào)整；采用不同的地震作用計(jì)算方法以適應(yīng)不同的結(jié)構(gòu)體系；分別采用彈性變形和彈塑性變形驗(yàn)算來保證結(jié)構(gòu)小震不壞和大震不倒；根據(jù)地震危險(xiǎn)性和建筑物地震反應(yīng)特點(diǎn)確定需要進(jìn)行豎向地震作用的建筑結(jié)構(gòu)等，均反應(yīng)了現(xiàn)行中國抗震設(shè)計(jì)的新水平和中國現(xiàn)階段的國情與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。

2.1抗震設(shè)防水準(zhǔn)與設(shè)防目標(biāo)由于地震發(fā)生的隨機(jī)性，我國現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)抗震設(shè)防水準(zhǔn)采用基于概率分析的不同設(shè)防級(jí)別“小震，中震，大震”，應(yīng)該說是合理的。我國現(xiàn)行規(guī)范采用了抗震設(shè)防烈度和設(shè)計(jì)基本地震加速度雙重指標(biāo)與不同的設(shè)防水準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)。其中用設(shè)防烈度作為抗震設(shè)防指標(biāo)是值得討論的?？拐鹪O(shè)防目標(biāo)就是要盡可能地防止地震時(shí)及地震后建筑物的失效并保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。由于在建筑使用壽命期間，地震發(fā)生的概率具有隨機(jī)性，因此，對(duì)于不同大小的地震，根據(jù)建筑物的重要性和用途，采用不同基準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)應(yīng)該有其合理性。中國現(xiàn)行規(guī)范已采用了“小震不壞，中震可修，大震不倒”的三級(jí)設(shè)防且標(biāo)。我國幅員遼闊，各地區(qū)的地震環(huán)境與風(fēng)險(xiǎn)性差異很大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口密度也極不平衡，導(dǎo)致各地區(qū)的地震危害性有非常大的差別。高地震危險(xiǎn)性地區(qū)的低層和一般建筑也有很大的危險(xiǎn)性，而相反處于低地震危險(xiǎn)性地區(qū)的高層重要建筑，其危險(xiǎn)性也不大。因此若能在設(shè)防目標(biāo)上，進(jìn)一步同時(shí)考慮建筑物的重要性及用途以及建筑所在地的地震危險(xiǎn)性和經(jīng)濟(jì)水平，采用不同設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)應(yīng)該值得考慮。

2.2地震作用地震作用不僅受很多因素的影響，而且是地震發(fā)生概率的函數(shù)。當(dāng)用某些參數(shù)來反映地震作用時(shí)，必須針對(duì)地震的某一個(gè)發(fā)生概率，或者說一定震級(jí)。一定時(shí)期內(nèi)基于一定概率的地震可以用地震的強(qiáng)度，頻譜特性及持續(xù)時(shí)間來描述。地震強(qiáng)度和頻譜特性要受地震震級(jí)，震中距，場(chǎng)地類型，土質(zhì)特性，甚至地震的傳播方向的影響。由于地震的持續(xù)時(shí)間有很強(qiáng)的不確定性，而低強(qiáng)度地震的常時(shí)間作用會(huì)比高強(qiáng)度地震的短時(shí)間作用產(chǎn)生更大的破壞，目前，對(duì)它的影響常通過對(duì)地震強(qiáng)度和頻譜特性的調(diào)整來反映，使地震作用常針對(duì)特定場(chǎng)地類型，用峰值地面運(yùn)動(dòng)特征值，或用特定阻尼單自由度體系修勻后的彈性反應(yīng)譜特征值來反映。地震持時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響只有在時(shí)程分析法中才能考慮，而在擬靜力理論的底部剪力法或振型分解法中合理考慮地震持時(shí)的方法，也就是如何考慮地震持時(shí)調(diào)整地震作用仍是一個(gè)需考慮的重要方面。

2.3場(chǎng)地地基目前我國規(guī)范中，場(chǎng)地地基對(duì)地震動(dòng)的影響常通過不同場(chǎng)地土的分類以及其特征周期值來反映。規(guī)范采用了剪切波速和場(chǎng)地土覆蓋層厚度來對(duì)場(chǎng)地土進(jìn)行分類，對(duì)不同場(chǎng)地采用不同的地震反應(yīng)譜。應(yīng)該說規(guī)范中采用20米深度以內(nèi)的折算剪切波速和80米以內(nèi)的授蓋層厚度來劃分場(chǎng)地類型，并不能全面反映土層對(duì)地震動(dòng)強(qiáng)度和特性的影響。在場(chǎng)地土分類時(shí)，可考慮標(biāo)準(zhǔn)貫入基數(shù)、承載力、地下水位等指標(biāo)的不同變化對(duì)場(chǎng)地土分類的影響。不僅考慮場(chǎng)地土對(duì)地震動(dòng)的影響，而且在計(jì)算方法、概念設(shè)計(jì)及構(gòu)造措施上綜合考慮不同場(chǎng)地土的影響應(yīng)更具有合理性。

我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范一直以來，沒有考慮場(chǎng)地條件對(duì)地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度的影響，其主要原因是缺乏場(chǎng)地土加速度在0.19以上的強(qiáng)震記錄，這個(gè)問題說明有必要考慮場(chǎng)地條件對(duì)地面加速度峰值PGA的影響，并對(duì)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的有關(guān)條款作相應(yīng)的修訂。

2.4建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)使用功能的重要性，體系的類型與施工因素等都是從建筑結(jié)構(gòu)這個(gè)方面影響結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的重要因素。我國現(xiàn)行規(guī)范己對(duì)使用功能重要性不同的建筑進(jìn)行分類，對(duì)于它們采取了調(diào)整地震作用和調(diào)整抗震措施等級(jí)以及調(diào)整計(jì)算方法等以區(qū)別對(duì)待；對(duì)于結(jié)構(gòu)體系的類型，規(guī)范也對(duì)其進(jìn)行了規(guī)定，要求對(duì)平面不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，或立面不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，進(jìn)行水平地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整，即對(duì)復(fù)雜平面結(jié)構(gòu)考慮了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)，而對(duì)均勻?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)采用了調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。震害經(jīng)驗(yàn)多次表明：即使是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)破壞：另外，地震作用本身也帶有扭轉(zhuǎn)分量，偶然偏心放大了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的計(jì)算時(shí)應(yīng)該考慮偶然偏心的影響。因此建議對(duì)規(guī)則結(jié)構(gòu)，在采用調(diào)整地震作用效應(yīng)的方法考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)平面尺寸對(duì)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響，采用不同的調(diào)整系數(shù)。規(guī)范中考慮了建筑結(jié)構(gòu)自振周期與阻尼對(duì)其振動(dòng)特性的影響，但在地震剪力沿結(jié)構(gòu)高度方向的分布上，僅對(duì)結(jié)構(gòu)自振期大于特征周期1.4倍的多高層鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)房屋以及內(nèi)框架磚房，考慮了結(jié)構(gòu)白振周期的影響，加大了其頂部地震作用。

3結(jié)語

當(dāng)前，我國規(guī)范在多級(jí)抗震設(shè)防水準(zhǔn)，確定地震作用，考慮場(chǎng)地地基和建筑結(jié)構(gòu)對(duì)地震動(dòng)的影響等方面均體現(xiàn)了現(xiàn)階段我國的抗震技術(shù)水平，并符合當(dāng)今我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，在我國有著較好的實(shí)用性，但規(guī)范中仍有如下幾點(diǎn)可待提高：未來的規(guī)范修訂可考慮直接采用地震動(dòng)參數(shù)作為設(shè)防指標(biāo)，在設(shè)防目標(biāo)上采用設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不同的設(shè)防目標(biāo)；建筑物地面以上和地面以下部分振動(dòng)特性的不同，可以分別采用不同的方法確定其地震作用；在場(chǎng)地土分類時(shí)，可考慮標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)、承載力、地下水位等指標(biāo)對(duì)場(chǎng)地土分類的影響：逐漸擴(kuò)大需考慮豎向地震作用效應(yīng)的結(jié)構(gòu)范圍。