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1、建筑抗震设计规范建筑抗震设计规范GB 50011-2001 第七讲第七讲 地震作用和抗震验算新规定地震作用和抗震验算新规定 结构抗震分析的改进结构抗震分析的改进王亚勇中国建筑科学研究院工程抗震研究所中国建筑科学研究院工程抗震研究所（北京（北京 北三环东路北三环东路30号号 100013）电话：电话：010-84282354,84272233-2448 7.1 长周期和不同阻尼比的长周期和不同阻尼比的设计反应谱设计反应谱 设计反应谱的范围由设计反应谱的范围由3s延伸到延伸到6s，分分上升段、平台段、曲线下降段和直线下上升段、平台段、曲线下降段和直线下降段降段四个区段。一般结构阻尼比为四个区段。一
2、般结构阻尼比为0.05，在在5Tg以内与以内与89规范相同，从规范相同，从5Tg起改为起改为直线下降段，斜率为直线下降段，斜率为0.02，保持了规范的保持了规范的延续性（图延续性（图5.1.5)。用于用于 GB50011-2001和和 GBJ11-89 规范的反应谱规范的反应谱GB50011-2001所用的设计反应谱所用的设计反应谱对于阻尼比对于阻尼比不等于不等于0.05的的结构，设计反应谱在阻尼比结构，设计反应谱在阻尼比=0.05的基础上调整：的基础上调整：上升段上升段的起始点为的起始点为 0.45 max 不变不变 平台段平台段的数值乘以的数值乘以 2=1.0(0.05-)(0.06+1.
3、7)曲线下降段曲线下降段的指数，由的指数，由0.9 改为改为 =0.9(0.05-)(0.5+5)直线下降段直线下降段的斜率，由的斜率，由0.02 改为改为 1=0.02(0.05-)87.2 建筑结构的地震作用建筑结构的地震作用（5.1.1条强制性）条强制性）(1)在建筑结构在建筑结构两个主轴方向两个主轴方向分别计算地震作分别计算地震作用和进行抗震验算。用和进行抗震验算。(2)有有斜交斜交抗侧力构件的结构，当角度抗侧力构件的结构，当角度15度时，度时，应分别计算各斜交方向的水平地震作用。应分别计算各斜交方向的水平地震作用。(3)扭转影响扭转影响：平面：平面不规则不规则时，应考虑单向水时，应考
4、虑单向水平地震作用；平地震作用；特别不规则特别不规则时，应考虑双向水平时，应考虑双向水平地震作用；地震作用；平面规则平面规则时，可不进行扭转耦联计时，可不进行扭转耦联计算，但应考虑偶然偏心而增大地震作用效应。算，但应考虑偶然偏心而增大地震作用效应。(4)竖向地震作用竖向地震作用：8、9度时，大跨和长悬臂度时，大跨和长悬臂及及 9 度时的高层建筑度时的高层建筑(9度时度时,L18m 的屋架的屋架,l 1.5m 的悬臂阳台及走廊；的悬臂阳台及走廊；8度时度时,L24m的的屋架，屋架，l 2.0m 的悬臂阳台及走廊的悬臂阳台及走廊)。7.3地震影响系数和设计特征周期地震影响系数和设计特征周期（5.1
5、.4条强制性）条强制性）地震影响系数地震影响系数的确定：按烈度、场地类的确定：按烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期（水别、设计地震分组和结构自振周期（水平地震影响系数最大值，表平地震影响系数最大值，表5.1.4-1)；周；周期大于期大于 6s 的结构应专门研究；及已编制的结构应专门研究；及已编制抗震设防区划的处理。抗震设防区划的处理。设计特征周期设计特征周期的确定：按场地类别、设的确定：按场地类别、设计地震分组（表计地震分组（表5.1.4-2),计算计算 8、9度罕度罕遇地震作用时，特征周期值增加遇地震作用时，特征周期值增加 0.05s。表表5.1.4-1水平地震影响系数最大值水平地震
6、影响系数最大值注：括号中的数值用于设计基本加速度为注：括号中的数值用于设计基本加速度为0.15g和和0.30g的地区的地区地震影响地震影响 6 度度 7 度度 8 度度 9 度度多遇地震多遇地震 0.04 0.08(0.12)0.16(0.24)0.32罕遇地震罕遇地震 -0.50(0.72)0.90(1.20)1.40表表5.1.4-2 设计特征周期值设计特征周期值(s)设计设计地震地震分组分组 场场 地地 类类 别别 I II III IV 第一第一组组 0.25 0.35 0.45 0.65 第二第二组组 0.30 0.40 0.55 0.75 第三第三组组 0.35 0.45 0.65
7、 0.907.4 抗震计算方法抗震计算方法（5.1.2条）条）底部剪力法：底部剪力法：高度高度40米、以剪切变形为主且米、以剪切变形为主且竖向规则，以及近似单质点体系的结构；竖向规则，以及近似单质点体系的结构；振型分解反应谱法振型分解反应谱法（平面或空间、耦联或非耦（平面或空间、耦联或非耦联模型）：一般结构；联模型）：一般结构；时程分析法：时程分析法：特别不规则结构、甲类建筑、超特别不规则结构、甲类建筑、超高层建筑等；高层建筑等；弹塑性分析法弹塑性分析法（简化或时程法）：罕遇地震下（简化或时程法）：罕遇地震下的变形验算。的变形验算。表表5.1.2-1 采用时程分析法的房屋采用时程分析法的房屋高
8、度范围高度范围烈度、场地类别烈度、场地类别房屋高度范围（房屋高度范围（m）8度度、类场地和类场地和7度度1008度度、类场地类场地809度度60表表5.1.2-2 时程分析法所用地震时程分析法所用地震加速度最大值加速度最大值(cm/s2)地震影响地震影响 6度度 7度度 8度度 9度度多遇地震多遇地震 18 35 （55）70 （110）140罕遇地震罕遇地震 _ 220 （310）400 （510）6207.5 结构抗震验算规定结构抗震验算规定（5.1.6条强制性）条强制性）6 度区的建筑（除度区的建筑（除IV类场地上高层建筑）类场地上高层建筑）、木结构和生土房屋，可不进行抗震验、木结构和生
9、土房屋，可不进行抗震验算，但要求采取算，但要求采取抗震措施抗震措施；除上条规定以外的建筑结构，应进行多除上条规定以外的建筑结构，应进行多遇地震下的遇地震下的截面抗震验算截面抗震验算；采用隔震设计的建筑结构，按采用隔震设计的建筑结构，按 12 章进行章进行抗震验算。抗震验算。7.6 建筑结构地震作用建筑结构地震作用取值的控制取值的控制 本次修订，在本次修订，在特征周期、楼层最小特征周期、楼层最小水平地震剪力、扭转效应（偶然偏心、水平地震剪力、扭转效应（偶然偏心、单向单向和和双向水平地震）双向水平地震）等三个方面来控等三个方面来控制建筑结构地震作用：制建筑结构地震作用：（1）设计特征周期）设计特征
10、周期、类场地的类场地的设计特征周期设计特征周期将比将比 89规范规范增大增大0.05s，总体上提高了中等高，总体上提高了中等高度房屋和单层厂房的地震作用，使量大度房屋和单层厂房的地震作用，使量大面广的一般结构的抗震安全性有一定的面广的一般结构的抗震安全性有一定的提高，符合当前提高结构安全性的呼声提高，符合当前提高结构安全性的呼声要求（表要求（表5.1.4-2）；计算）；计算8、9 度罕遇地度罕遇地震时，震时，设计特征周期设计特征周期应应增加增加 0.05s。（2）最小水平地震剪力）最小水平地震剪力(5.2.5条强制性条强制性)结构底部总剪力和楼层水平地震剪力的控结构底部总剪力和楼层水平地震剪力
11、的控制制(式式 5.2.5)：对于长周期结构，按加速度反应：对于长周期结构，按加速度反应谱计算的地震作用明显偏小。这是由于长周期谱计算的地震作用明显偏小。这是由于长周期结构对于加速度的反应较为迟钝，强地面运动结构对于加速度的反应较为迟钝，强地面运动速度和位移对结构的作用更为强烈。而加速度速度和位移对结构的作用更为强烈。而加速度反应谱不可能反映这种作用，计算结果可能是反应谱不可能反映这种作用，计算结果可能是不安全的。为此，不仅要控制结构不安全的。为此，不仅要控制结构底部总地震底部总地震剪力，剪力，还要控制每个还要控制每个楼层的水平地震剪力。楼层的水平地震剪力。（表（表 5.2.5 强制性）强制性
12、）(a)当结构当结构基本周期小于基本周期小于3.5s或或扭转效应明显时，扭转效应明显时，楼层剪力系数应不小于楼层剪力系数应不小于0.2max（基本与（基本与89规规范相同）：范相同）：7、8、9度时，分别为度时，分别为 0.016(0.024)、0.032(0.048)和和 0.064；(b)当结构当结构基本周期大于基本周期大于5.0s时时，7、8、9 度下度下的的楼层剪力系数楼层剪力系数分别不小于分别不小于 0.012（0.018）、）、0.024(0.032)和和 0.040；(c)当结构当结构基本周期界于基本周期界于3.5s至至5.0s时，插值。时，插值。(3)水平地震作用的扭转效应水平
13、地震作用的扭转效应(5.2.3条）条）震害经验和强震记录的分析证明，震害经验和强震记录的分析证明，实际地震地面运动是同时具有平动、上实际地震地面运动是同时具有平动、上下和扭转分量的。下和扭转分量的。平面规则平面规则的结构可不的结构可不考虑扭转耦联，但仍要考虑考虑扭转耦联，但仍要考虑偶然偏心偶然偏心；平面不规则平面不规则结构考虑扭转耦联时，取两结构考虑扭转耦联时，取两个正交的水平位移和一个转角共三个自个正交的水平位移和一个转角共三个自由度，根据不规则程度计算由度，根据不规则程度计算单向单向或或双向双向水平地震作用下的水平地震作用下的扭转效应扭转效应。(a)偶然偏心偶然偏心对于对于对称对称且抗侧力
14、构件且抗侧力构件正交正交的结构，可化为按的结构，可化为按两个主轴方向分别考虑地震作用而不用考虑扭两个主轴方向分别考虑地震作用而不用考虑扭转耦联，转耦联，但需要考虑但需要考虑结构偶然偏心结构偶然偏心和和地震动的地震动的扭转分量，扭转分量，将将边榀结构边榀结构的的地震内力增大地震内力增大1.05 1.30倍倍(一般情况下，短边取一般情况下，短边取1.15,长边取长边取1.05,扭扭转刚度较小时取转刚度较小时取1.30)。“扭转刚度较小扭转刚度较小”的确定：核心筒的确定：核心筒-外稀柱框外稀柱框架等，架等，第一振型以扭转为主第一振型以扭转为主(r/u0.5),或或 T 0.7Tx1、T 0.7Ty1
15、(“高规高规”规定规定A 级高度级高度的建筑不应的建筑不应 0.9，B 级高度的建筑不应级高度的建筑不应 0.85);对较高的高层建筑，要求对较高的高层建筑，要求 T 1.4Tx2、T1.4Ty2。(b)单向水平地震作用单向水平地震作用同同89规范：规范：底部剪力法底部剪力法 振型分解反应谱法振型分解反应谱法地震作用标准值地震作用标准值 Fji=j tj Xji Gi 地震作用效应地震作用效应 非扭转耦联非扭转耦联 SEk=S2j 扭转耦联扭转耦联 SEk=jk Sj Sk 单向水平地震作用扭转耦联系数单向水平地震作用扭转耦联系数jk=8 j k(1+T)T1.5 /(1-T2)2+4 j k
16、(1+T)2 T (5.2.3 6)(c)双向水平地震作用双向水平地震作用 对于对于非对称非对称或抗侧力构件或抗侧力构件斜交斜交的结的结构，必需考虑构，必需考虑两个主轴方向同时施加地两个主轴方向同时施加地震作用的扭转效应震作用的扭转效应，两个方向地震作用，两个方向地震作用效应的组合，取一个方向效应的组合，取一个方向 100、另一正、另一正交方向交方向 85的的“平方和方根组合平方和方根组合”,即即以下二式的较大值以下二式的较大值:S=(Sx)2+(0.85Sy)2 或或 S=(Sy)2+(0.85Sx)27.7 关于时程分析法输入关于时程分析法输入 地震波的规定地震波的规定(5.1.2条）条）
17、时程分析法应选用不少于二条的实际强震时程分析法应选用不少于二条的实际强震记录和一条人工模拟加速度时程曲线。其平均记录和一条人工模拟加速度时程曲线。其平均反应谱应与振型分解法所用的设计反应谱在反应谱应与振型分解法所用的设计反应谱在统统计意义上相符。计意义上相符。所谓所谓“统计意义上相符统计意义上相符”指的指的是平均反应谱与设计反应谱的值在每个周期点是平均反应谱与设计反应谱的值在每个周期点上相差不大于上相差不大于20%。为了保证时程法分析结果为了保证时程法分析结果的可靠合理，同时规定的可靠合理，同时规定多条多条地震波输入计算的地震波输入计算的平均结构底部剪力值平均结构底部剪力值不应小于振型分解法计
18、算不应小于振型分解法计算结果的结果的80%，而且，而且单条单条地震波输入计算的底部地震波输入计算的底部剪力值不应小于剪力值不应小于65%。从而保证所选地震波的。从而保证所选地震波的合理性。合理性。7.8 关于地基与结构相互作用关于地基与结构相互作用对对 8、9 度度III、IV类类场地、场地、T1=1.2-5.0 Tg、基、基础较好的钢筋混凝土高层建筑结构，考虑地基础较好的钢筋混凝土高层建筑结构，考虑地基与结构相互作用对水平地震作用的折减，上部与结构相互作用对水平地震作用的折减，上部结构结构刚度越大，折减越多刚度越大，折减越多（5.2.7 条）；条）；对对高宽比小于高宽比小于3的结构，沿高度的
19、折减按的结构，沿高度的折减按矩形矩形规律规律分布；分布；对对高宽比不小于高宽比不小于3的结构，折减基本按的结构，折减基本按抛物线抛物线规律规律分布，底部按式分布，底部按式5.2.7折减，顶部不折减，折减，顶部不折减，中间各层按线性插值；中间各层按线性插值；折减后的水平地震剪力应符合第条关于折减后的水平地震剪力应符合第条关于楼层最楼层最小水平地震剪力小水平地震剪力的规定。的规定。楼层水平地震剪力折减系数楼层水平地震剪力折减系数 =T1/(T1+T)0.9 表表 5.2.7 附加周期附加周期T(s)烈烈 度度 场场 地地 类类 别别 III 类类 IV 类类 8 0.08 0.20 9 0.10
20、0.257.9 截面抗震验算截面抗震验算（5.4.1和和5.4.2条强制性）条强制性）结构构件的地震作用效应和其它荷载效结构构件的地震作用效应和其它荷载效应的基本组合（式应的基本组合（式 5.4.1):直接采用对荷直接采用对荷载或地震作用的效应载或地震作用的效应，不再采用效应系，不再采用效应系数与荷载（作用）代表值（标准值）的数与荷载（作用）代表值（标准值）的乘积；保留分项系数和风荷载组合系数。乘积；保留分项系数和风荷载组合系数。公式更简捷，物理意义更明确；公式更简捷，物理意义更明确；抗震验算表达式（式抗震验算表达式（式5.4.2）:同同89规范，规范，保留保留承载力抗震调整系数承载力抗震调整
21、系数（表（表5.4.2）地震作用效应和其他荷载效应地震作用效应和其他荷载效应组合及抗震验算组合及抗震验算89 规范规范S=GCGGE+EhCEhEhk+EvCEvEvk+wwCwwk2001规范规范S=GSGE+Eh SEhk+Ev SEvk+ww Swk抗震验算抗震验算S R/RE7.10 结构变形验算的新规定结构变形验算的新规定(1)弹性层间位移角计算：弹性层间位移角计算：弹性层间变弹性层间变形的控制值，不仅是楼层形的控制值，不仅是楼层质心处的位移质心处的位移，而且是而且是最大的层间位移最大的层间位移。除了以弯曲变。除了以弯曲变形为主的高层建筑外，小震下的形为主的高层建筑外，小震下的弹性层
22、弹性层间位移限值间位移限值是（计算时不再扣除结构整是（计算时不再扣除结构整体弯曲变形和扭转变形、各分项系数取体弯曲变形和扭转变形、各分项系数取1.0、钢筋混凝土构件的截面刚度可采用、钢筋混凝土构件的截面刚度可采用弹性刚度弹性刚度,5.5.1 条）：条）：弹性层间位移角限值弹性层间位移角限值RC 框架框架 1/550 RC 框框-墙墙,内筒内筒-外框外框 1/800 RC 抗震墙抗震墙,筒中筒筒中筒,RC框支层框支层 1/1000 钢结构钢结构 1/300(2)弹塑性层间位移角计算：弹塑性层间位移角计算：大震作用下，大震作用下，不规则结构、超高层结构、隔震和消能不规则结构、超高层结构、隔震和消能
23、减震结构减震结构需进行需进行弹塑性变形验算。弹塑性变形验算。其中，其中，对排架、框架、隔震消能结构、甲类建对排架、框架、隔震消能结构、甲类建筑和高层钢结构的要求为筑和高层钢结构的要求为“应应”，其余，其余为为“宜宜”。可采用。可采用简化计算、静力弹塑简化计算、静力弹塑性性即所谓推覆即所谓推覆(push-over)方法和方法和动力弹动力弹塑性塑性计算方法（计算方法（5.5.2和和5.5.3 条）。条）。弹塑性层间位移限值弹塑性层间位移限值RC 排架排架 1/30 RC 框架框架 1/50 RC 框框-墙墙,内筒内筒-外框外框,底框砖房底框砖房 1/100 RC 抗震墙抗震墙,筒中筒，筒中筒，RC框支层框支层 1/120 钢结构钢结构 1/50