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關(guān)于提高抗震設(shè)計安全性、增加地震作用設(shè)計值修訂方案的說明

　　引言

　　依據(jù)《2015年中央城市工作會議公報》等近期黨中央和國務(wù)院的有關(guān)文件精神，在城市管理和服務(wù)環(huán)節(jié)，要徹底改變粗放型管理方式，讓人民群眾在城市生活的更方便、更舒心、更美好;要努力提升建設(shè)水平，力爭到 2020年基本完成現(xiàn)有城鎮(zhèn)棚戶區(qū)、城中村和危房改造，推進城市綠色發(fā)展，提高建筑標準和工程質(zhì)量，高度重視做好建筑節(jié)能。

　　近期，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部多次召開會議，研究部署貫徹落實黨中央、國務(wù)院關(guān)于提高建筑標準的相關(guān)指示精神。按照住房城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)一安排，在考慮我國經(jīng)濟實力平穩(wěn)較快增長的前提下，對《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 GB 50011-2010、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》 GB50009-2012、《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》 GB 50068-2001、《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》 GB 50153-2008等標準進行相關(guān)政策性調(diào)整。

　　我國大陸有 2860個縣級及縣級以上城鎮(zhèn)，絕大部分 (84%)城鎮(zhèn)的設(shè)防烈度為 6、7度。歷次地震的震害表明，低烈度設(shè)防區(qū)遭遇強烈地震破壞的情況明顯大于 8度及以上地區(qū)，比高烈度設(shè)防區(qū)更需要提高安全性。因此，在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，對不同烈度區(qū)建筑結(jié)構(gòu)抗震（詞條“抗震”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計安全性作了較細致的分析，使低烈度設(shè)防區(qū)有大幅度的提高。

　　一、主要提高效果

　　我國的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計采用 “三水準、兩階段設(shè)計”的原則。

　　第一階段設(shè)計為 “結(jié)構(gòu)不壞”的驗算，所有城鎮(zhèn)的地震作用（詞條“地震作用”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計值總體提高 26%，其中 6 度設(shè)防城鎮(zhèn)提高 35%，7度設(shè)防城鎮(zhèn)提高 22%。

　　第二階段設(shè)計為 “結(jié)構(gòu)不倒”的驗算，所有城鎮(zhèn)的地震作用取值總體提高 27%，其中 6度設(shè)防城鎮(zhèn)提高 42%，7度設(shè)防城鎮(zhèn)提高 20%。

　　二、主要修改內(nèi)容

　　1、適應(yīng)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準的調(diào)整，將地震作用的分項系數(shù)(強制性要求)由1.3改為 1.4，可提高 8%。

　　2、結(jié)構(gòu)動反應(yīng)放大系數(shù)的最大值 max由 2.25提高至 2.50，計算地震作用的水平地震影響系數(shù)最大值(強制性要求)修改如下：

　　3、與地震影響系數(shù)調(diào)整相匹配，控制結(jié)構(gòu)最小地震作用的取值(強制性要求)修改如下：

　　注：1 基本周期介于 3.5s和5s之間的結(jié)構(gòu)，按插入法取值; 2 括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計基本地震加速度為 0.15g和0.30g的地區(qū); 3對Ⅲ、Ⅳ類場地，表中數(shù)據(jù)至少增加 5%。

　　4、采用時程分析進行補充計算時，設(shè)防地震仍按 “設(shè)計基本地震加速度 ”確定，第一水準和第三水準的地面水平地震加速度參考取值 (一般性要求 )修改如下：

　　三、說明——技術(shù)背景材料

　　1、關(guān)于設(shè)防地震高低不同的調(diào)整幅度

　　不同設(shè)防烈度的調(diào)整均以設(shè)防地震為基礎(chǔ)。按照典型城鎮(zhèn)地震不同烈度發(fā)生概率的統(tǒng)計分析，雖然都具有極值 Ⅲ型的特征，但高烈度和低烈度的概率分布形狀參數(shù)不同。已有的研究成果表明，多遇地震、罕遇地震與設(shè)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顯區(qū)別的。

　　設(shè)防地震，即基本設(shè)計地震加速度的取值，定義為 50年超越概率 10%的地震，與我國 2016年6月1日期施行的最新的《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》保持一致�，F(xiàn)行規(guī)范的地震影響系數(shù)最大值需要提高，與最新的《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的資料性附錄一致。

　　多遇地震，是“結(jié)構(gòu)不壞”驗算的地震作用，定義為 50年超越概率 63%的地震，最新的《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》取不小于設(shè)防地震的 1/3�，F(xiàn)行規(guī)范取設(shè)防地震的 0.35倍是粗放型的，對 7~9度的總體統(tǒng)計平均是 0.34。如果按烈度分別統(tǒng)計，則7度要高于 0.35，8、9度低于 0.34; 6度則明顯大于 0.35。本次修訂作了相應(yīng)的調(diào)整， 8度設(shè)防按平均值 0.34采用，對應(yīng)的地震作用設(shè)計值可提高 15%;設(shè)防地震加速度每增減 0.05，對應(yīng)的影響系數(shù)增減 0.04，較符合統(tǒng)計規(guī)律，6度設(shè)防對應(yīng)的地震作用設(shè)計值可提高 35%，低烈度設(shè)防的安全性得到明顯提高。

　　罕遇地震，是“結(jié)構(gòu)不倒”驗算的地震作用，定義為 50年超越概率 2%的地震，最新的《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》在報批稿時取設(shè)防地震的 1.9倍，經(jīng)過與建設(shè)部有關(guān)部門反復(fù)開會協(xié)調(diào)，正式發(fā)布時改為取一個幅度。規(guī)范的條文說明， “6度設(shè)防為 7度強，7度設(shè)防為 8度強，8度設(shè)防為 9度弱，9度設(shè)防為9度強”。所依據(jù)的研究成果是：若按 50年超越概率 2%確定水平地震取值， 7度區(qū)是多遇地震的 7.2倍，8度區(qū)是 4.8倍，9度區(qū)是 3.7倍(見鮑靄斌、李中錫等，我國部分城鎮(zhèn)地震烈度（詞條“地震烈度”由行業(yè)大百科提供）的概率統(tǒng)計分析，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB50011-2001背景材料》，建工出版社， 2005)。因此，現(xiàn)行規(guī)范中，低烈度設(shè)防城鎮(zhèn)的罕遇地震概率水準明顯低于高烈度設(shè)防城鎮(zhèn)，需要予以提高。本次修訂， 8度改取設(shè)防地震的 1.9倍，與新版《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的報批稿一致，所對應(yīng)的超越概率已經(jīng)小于 1.5%;7、9度則以 1.9為基數(shù)按上述研究成果初步調(diào)整， 9度仍保持取設(shè)防地震的 1.55倍(所對應(yīng)的超越概率明顯小于 1.5%)，7度改取設(shè)防地震的 2.4倍，6度改取設(shè)防地震的 3.2倍，力爭 6、7度設(shè)防的罕遇地震取值也具有與 8、9度接近的超越概率。 (據(jù)美國 IBC規(guī)范的背景材料，西部地區(qū)超越概率 10%的基準設(shè)防地震為 0.20g及以上，罕遇地震為基準設(shè)防地震的 1.5倍;東部地區(qū)超越概率 10%的基準設(shè)防地震多小于 0.15g，罕遇地震為基準設(shè)防地震的 2~5倍，不同地區(qū)差異很大。參見李赫等，中美抗震規(guī)范的差異對比研究，《建筑結(jié)構(gòu)》 Vol.9，2011)

　　2、關(guān)于最小地震作用的取值

　　各國規(guī)范均有不同的規(guī)定。歐洲 Eurocod為重現(xiàn)期 475年地面加速度的 20%，美國新版 IBC恢復(fù) UBC97的規(guī)定，取設(shè)防地面加速度的 0.11且不小于總重力的 1%，即接近于 0.10g設(shè)防地震的最小值。

　　我國現(xiàn)行規(guī)范最小地震作用取值分兩檔。第一檔為多遇地震的 20%，本次修訂按此比值相應(yīng)調(diào)整，提高的幅度明顯;第二檔為設(shè)防地震的地面水平加速度的 0.12，已經(jīng)大于美國規(guī)

　　范，本次修訂擬基本保持不變�？紤]到現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行中發(fā)現(xiàn)的問題和意見，參考 2015年《超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查技術(shù)要點》 (建質(zhì)[2015]67號文件 )的規(guī)定，明確 Ⅲ、Ⅳ類場地的數(shù)值需增加 5%，總體上最小地震作用的控制也有增加，尤其是 6度設(shè)防區(qū)更為明顯。

　　3.10.3建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能化設(shè)計應(yīng)符合下列要求：

　　1 選定地震動水準。對設(shè)計使用年限50年的結(jié)構(gòu)，可選用本規(guī)范的多遇地震、設(shè)防地震和罕遇地震的地震作用，其中，設(shè)防地震的加速度應(yīng)按本規(guī)范表3.2.2的設(shè)計基本地震加速度采用，設(shè)防地震的地震影響系數(shù)最大值，6度、7度(0.10g)、7度(0.15g)、8度(0.20g)、8度(0.30g)、9度可分別采用0.12、0.23、0.34、0.45、0.68和0.90。對設(shè)計使用年限超過50年的結(jié)構(gòu)，宜考慮實際需要和可能，經(jīng)專門研究后對地震作用做適當調(diào)整。對處于發(fā)震斷裂兩側(cè)10km以內(nèi)的結(jié)構(gòu)，地震動參數(shù)應(yīng)計入近場影響，5km以內(nèi)宜乘以增大系數(shù)1.5，5km以外宜乘以不小于1.25的增大系數(shù)。

　　2 選定性能目標，即對應(yīng)于不同地震動水準的預(yù)期損壞狀態(tài)或使用功能，應(yīng)不低于本規(guī)范第1.0.1條對基本設(shè)防目標的規(guī)定。

　　3 選定性能設(shè)計指標。設(shè)計應(yīng)選定分別提高結(jié)構(gòu)或其關(guān)鍵部位的抗震承載力、變形能力或同時提高抗震承載力和變形能力的具體指標，尚應(yīng)計及不同水準地震作用取值的不確定性而留有余地。設(shè)計宜確定在不同地震動水準下結(jié)構(gòu)不同部位的水平和豎向構(gòu)件承載力的要求(含不發(fā)生脆性剪切破壞、形成塑性鉸、達到屈服值或保持彈性等);宜選擇在不同地震動水準下結(jié)構(gòu)不同部位的預(yù)期彈性或彈塑性變形狀態(tài)，以及相應(yīng)的構(gòu)件延性構(gòu)造的高、中或低要求。當構(gòu)件的承載力明顯提高時，相應(yīng)的延性構(gòu)造可適當降低。

　　【說明】

　　設(shè)防地震的峰值加速度、地震影響系數(shù)分別在5.1.2條、5.1.4條進行補充修訂，此處刪除相關(guān)規(guī)定，避免重復(fù)。

　　5.1.2各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算，應(yīng)采用下列方法：

　　1 高度不超過40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法。

　　2 除1款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法。

　　3 特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表5.1.2-1所列高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算;當取三組加速度時程曲線輸入時，計算結(jié)果宜取時程法的包絡(luò)值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值;當取七組及七組以上的時程曲線時，計算結(jié)果可取時程法的平均值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值。

　　采用時程分析法時，應(yīng)按建筑場地類別和設(shè)計地震分組選用實際強震記錄和人工模擬的加速度時程曲線，其中實際強震記錄的數(shù)量不應(yīng)少于總數(shù)的2/3，多組時程曲線的平均地震影響系數(shù)曲線應(yīng)與振型分解反應(yīng)譜法所采用的地震影響系數(shù)曲線在統(tǒng)計意義上相符，其加速度時程的最大值可按表5.1.2-2采用。彈性時程分析時，每條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的65%，多條時程曲線計算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值不應(yīng)小于振型分解反應(yīng)譜法計算結(jié)果的80%。

　　4 計算罕遇地震下結(jié)構(gòu)的變形，應(yīng)按本規(guī)范第5.5節(jié)規(guī)定，采用簡化的彈塑性分析方法或彈塑性時程分析法。

　　5 平面投影尺度很大的空間結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和支承條件，分別按單點一致、多點、多向單點或多向多點輸入進行抗震計算。按多點輸入計算時，應(yīng)考慮地震行波效應(yīng)和局部場地效應(yīng)。6度和7度I、II類場地的支承結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的抗震驗算可采用簡化方法，根據(jù)結(jié)構(gòu)跨度、長度不同，其短邊構(gòu)件可乘以附加地震作用效應(yīng)系數(shù)1.15～1.30;7度III、IV類場地和8、9度時，應(yīng)采用時程分析方法進行抗震驗算。

　　6 建筑結(jié)構(gòu)的隔震和消能減震設(shè)計，應(yīng)采用本規(guī)范第12章規(guī)定的計算方法。

　　7 地下建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用本規(guī)范第14章規(guī)定的計算方法。

　　5.1.4建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)應(yīng)根據(jù)烈度、場地類別、設(shè)計地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定。其水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)按表5.1.4-1采用;特征周期應(yīng)根據(jù)場地類別和設(shè)計地震分組按表5.1.4-2采用，計算罕遇地震作用時，特征周期應(yīng)增加0.05s。

　　注: 周期大于6.0s的建筑結(jié)構(gòu)所采用的地震影響系數(shù)應(yīng)專門研究。

　　【說明】

　　1、關(guān)于結(jié)構(gòu)動反應(yīng)放大系數(shù)的最大值max的調(diào)整

　　結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)系數(shù)的最大值max是單質(zhì)點體系質(zhì)點的最大加速度與地面最大加速度的比值的最大值。從世界各國抗震規(guī)范的規(guī)定來看，其取值主要在2.0~3.0之間，以max=2.5的情況居多。

　　我國在《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范(試行)》TJ11-74制定時，根據(jù)陳達生等人對18次地震中45個地震記錄的統(tǒng)計結(jié)果，規(guī)定max取3.0。由于當時我國各烈度區(qū)的基本地震加速度取值普遍較低(7度的基本地震加速度取值為0.075g)，因此，74規(guī)范的水平地震影響系數(shù)最大值max并不大，7度區(qū)的max=0.075×3.0=0.225≈0.23。

　　之后陳達生等人進一步補充地震記錄(183個記錄)的研究結(jié)果表明，max的均值在2.0~2.5之間，建議規(guī)范的max取2.25。上世紀80年代，周錫元等人對國內(nèi)外303個加速度反應(yīng)譜進行統(tǒng)計分析，結(jié)果表明平均反應(yīng)譜在0.15s~0.35s區(qū)間有大致相同的數(shù)值，其值域為1.999~2.167，也建議規(guī)范的max取2.25�；�于上述研究成果，同時考慮到當時的國民經(jīng)濟條件，我國自78規(guī)范開始max取2.25。

　　鑒于目前我國國民經(jīng)濟已有較大發(fā)展、社會公眾對于建筑安全越來愈高以及民眾對于建筑抗震能力多層次需求等形勢，根據(jù)上級主管部門提高建筑標準的要求，此次局部修訂，將max由2.25提升至2.5，與國際主流規(guī)范保持一致。

　　2、關(guān)于設(shè)防地震高低不同的調(diào)整幅度

　　不同設(shè)防烈度的調(diào)整均以設(shè)防地震為基礎(chǔ)。按照典型城鎮(zhèn)地震不同烈度發(fā)生概率的統(tǒng)計分析，雖然都具有極值Ⅲ型的特征，但高烈度和低烈度的概率分布形狀參數(shù)不同。已有的研究成果表明，多遇地震、罕遇地震與設(shè)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顯區(qū)別的。

　　設(shè)防地震，即基本設(shè)計地震加速度的取值，定義為50年超越概率10%的地震，與我國2016年6月1日期施行的最新的《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》保持一致�，F(xiàn)行規(guī)范的地震影響系數(shù)最大值需要提高，與最新的《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的資料性附錄一致。

　　多遇地震，是“結(jié)構(gòu)不壞”驗算的地震作用，定義為50年超越概率63%的地震，最新的《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》取不小于設(shè)防地震的1/3�，F(xiàn)行規(guī)范取設(shè)防地震的0.35倍是粗放型的，對7~9度的總體統(tǒng)計平均是0.34。如果按烈度分別統(tǒng)計，則7度要高于0.35，8、9度低于0.34;6度則明顯大于0.35。本次修訂作了相應(yīng)的調(diào)整，8度設(shè)防按平均值0.34采用，對應(yīng)的地震作用設(shè)計值可提高15%;設(shè)防地震加速度每增減0.05，對應(yīng)的影響系數(shù)增減0.04，較符合統(tǒng)計規(guī)律，6度設(shè)防對應(yīng)的地震作用設(shè)計值可提高35%，低烈度設(shè)防的安全性得到明顯提高。

　　罕遇地震，是“結(jié)構(gòu)不倒”驗算的地震作用，定義為50 年超越概率2%的地震，最新的《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》在報批稿時取設(shè)防地震的1.9 倍，經(jīng)過與建設(shè)部有關(guān)部門反復(fù)開會協(xié)調(diào)，正式發(fā)布時改為取一個幅度。規(guī)范的條文說明，“6 度設(shè)防為7 度強，7 度設(shè)防為8 度強，8度設(shè)防為9 度弱，9 度設(shè)防為9 度強”。所依據(jù)的研究成果是：若按50 年超越概率2%確定水平地震取值，7 度區(qū)是多遇地震的7.2 倍，8 度區(qū)是4.8 倍，9 度區(qū)是3.7 倍(見鮑靄斌、李中錫等，我國部分城鎮(zhèn)地震烈度的概率統(tǒng)計分析，《建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001 背景材料》，建工出版社，2005)。因此，現(xiàn)行規(guī)范中，低烈度設(shè)防城鎮(zhèn)的罕遇地震概率水準明顯低于高烈度設(shè)防城鎮(zhèn)，需要予以提高。本次修訂，8 度改取設(shè)防地震的1.9 倍，與新版《地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的報批稿一致，所對應(yīng)的超越概率已經(jīng)小于1.5%;7、9 度則以1.9 為基數(shù)按上述研究成果初步調(diào)整，9 度仍保持取設(shè)防地震的1.55 倍(所對應(yīng)的超越概率明顯小于1.5%)，7度改取設(shè)防地震的2.4 倍，6 度改取設(shè)防地震的3.2 倍，力爭6、7 度設(shè)防的罕遇地震取值也具有與8、9 度接近的超越概率。(據(jù)美國IBC 規(guī)范的背景材料，西部地區(qū)超越概率10%的基準設(shè)防地震為0.20g 及以上，罕遇地震為基準設(shè)防地震的1.5 倍;東部地區(qū)超越概率10%的基準設(shè)防地震多小于0.15g，罕遇地震為基準設(shè)防地震的2~5 倍，不同地區(qū)差異很大。參見李赫等，中美抗震規(guī)范的差異對比研究，《建筑結(jié)構(gòu)》Vol.9，2011)

　　5.2.5 抗震驗算時，結(jié)構(gòu)任一樓層的水平地震剪力應(yīng)符合下式要求：

　　【說明】

　　關(guān)于最小地震作用的取值

　　各國規(guī)范均有不同的規(guī)定。歐洲Eurocod 為重現(xiàn)期475 年地面加速度的20%，美國新版IBC 恢復(fù)UBC97 的規(guī)定，取設(shè)防地面加速度的0.11 且不小于總重力的1%，即接近于0.10g設(shè)防地震的最小值。

　　我國現(xiàn)行規(guī)范最小地震作用取值分兩檔。第一檔為多遇地震的20%，本次修訂按此比值相應(yīng)調(diào)整，提高的幅度明顯;第二檔為設(shè)防地震的地面水平加速度的0.12，已經(jīng)大于美國規(guī)范，本次修訂擬基本保持不變�？紤]到現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行中發(fā)現(xiàn)的問題和意見，參考2015 年《超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查技術(shù)要點》(建質(zhì)[2015]67 號文件)的規(guī)定，明確Ⅲ、Ⅳ類場地的數(shù)值需增加5%，總體上最小地震作用的控制也有增加，尤其是6 度設(shè)防區(qū)更為明顯。

　　5.4.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件（詞條“結(jié)構(gòu)構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供）的地震作用效應(yīng)和其它荷載效應(yīng)的基本組合，應(yīng)按下式計算：

　　【說明】

　　匹配《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068-2001關(guān)于基本組合的修改，地震作用效應(yīng)基本組合中重力荷載分項系數(shù)由1.2提高到1.3;地震作用分項系數(shù)1.3提高為1.4，0.5提高為0.6。