新抗震规范地震作用和结构抗震验算.docx

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新抗震规范地震作用和结构抗震验算

5地震作用和结构抗震验算

5.1一般规定

5.1.1各类建筑结构的地震作用，应符合下列规定：

1一般情况下，应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。

2有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。

3质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其它情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。

48、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用

5平面投影尺度很大的空间结构，应视结构形式和支承条件，分别按单点一致、多点、多向或多向多点输入计算地震作用。

注：

8、9度时采用隔震设计的建筑结构，应按有关规定计算竖向地震作用。

【说明】本次修订，拟明确大跨空间结构地震作用的计算要求。

1、平面投影尺度很大的空间结构指，跨度大于120m、或长度大于300m、或悬臂大于40m的结构。

2、关于结构形式和支承条件

（1）周边支承空间结构，如：

网架、单、双层网壳、索穹顶、弦支穹顶屋盖和下部圈梁-框架结构，当下部支承结构为一个整体、且与上部空间结构侧向刚度比大于等于2时，应允许采用三向（水平两向加竖向）单点一致输入计算地震作用；当下部支承结构由结构缝分开、且每个独立的支承结构单元与上部空间结构侧向刚度比小于2时，应采用三向多点输入计算地震作用；

（2）两线边支承空间结构，如：

拱，拱桁架；门式刚架，门式桁架；圆柱面网壳等结构，当支承于独立基础时，应采用三向多点输入计算地震作用。

（3）长悬臂空间结构，应视其支承结构特点，采用多向单点一致输入、或多向多点输入计算地震作用。

3、关于单点一致输入

仅对基础底部输入一致的加速度反应谱或加速度时程进行结构计算。

4、关于多向输入

沿空间结构基础底部，三向同时输入，其地震动参数（加速度峰值或反应谱峰值）比例取：

水平主向：

水平次向：

竖向=1.00：

0.85：

0.65。

5、关于多点输入

考虑地震行波效应和局部场地效应，对各独立基础或支承结构输入不同的设计反应谱或加速度时程进行计算，估计可能造成的扭转效应。

多点输入的简化计算方法参见本规范第5.1.2条第5款规定。

6、关于多向多点输入

同时考虑多向和多点输入进行计算。

7、关于行波效应

研究证明，地震传播过程的行波效应、相干效应和局部场地效应对于大跨空间结构的地震效应有不同程度的影响，其中，以行波效应和场地效应的影响较为显著，一般情况下，可不考虑相干效应。

对于周边支承空间结构，行波效应影响表现在对大跨屋盖系统和下部支承结构；对于两线边支承空间结构，行波效应通过支座影响到上部结构。

行波效应将使不同点支承结构或支座处的加速度峰值不同，相位也不同，从而使不同点的设计反应谱或加速度时程不同，计算分析应考虑这些差异。

由于地震动是一种随机过程，多点输入时，应考虑最不利的组合情况。

行波效应与潜在震源、传播路径、场地的地震地质特性有关，当需要进行多点输入计算分析时，应对此作专门研究。

8、关于局部场地效应

当独立基础或支承结构下卧土层剖面地质条件相差较大时，应允许采用一维或二维模型计算求得基础底部的土层地震反应谱或加速度时程、或按土层等效剪切波速对基岩地震反应谱或加速度时程进行修正后，作为多点输入的地震反应谱或加速度时程。

当下卧土层剖面地质条件比较均匀时，可不考虑局部场地效应，不需要对地震反应谱或加速度时程进行修正。

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，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。

采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震特征周期分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线，其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％。

表5.1.2-1采用时程分析的房屋高度范围

烈度、场地类别

房屋高度范围（m）

8度Ⅰ、Ⅱ类场地和7度

＞100

8度Ⅲ、Ⅳ类场地

＞80

9度

＞60

表5.1.2-2时程分析所用地震加速度时程的最大值（cm/s2）

地震影响

6度

7度

8度

9度

多遇地震

18

35（55）

70（110）

140

设防地震

50

100（150）

200（300）

400

罕遇地震

120

220（310）

400（510）

620

注：

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。

【说明】为了抗震性能设计需要，在表5.1.2-2中增加了对应于设防地震（中震）的加速度最大峰值。

4计算罕遇地震下结构的变形，应按本章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。

注：

建筑结构的隔震和消能减震设计，应采用本规范12章规定计算方法。

5按多点输入计算地震作用时，应考虑地震行波效应和局部场地效应。

7度和I、II类场地时，应允许采用简化方法，根据结构跨度、长度不同，支承结构和基础抗震验算时，乘以附加地震作用系数1.15～1.30；上部结构抗震验算时，乘以附加地震作用系数1.30～1.50。

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。

【说明】对于7度I、II类场地上的大跨空间结构，多点输入下的地震效应不太明显，可以采用简化计算方法，乘于附加地震作用系数，跨度越大、场地条件越差，附加地震作用系数越大；对于7度III、IV场地和8、9度区，多点输入下的地震效应比较明显，应考虑行波和局部场地效应对输入加速度时程进行修正，采用结构时程分析方法进行多点输入下的抗震验算。

6地下建筑结构应采用本规范14章规定的计算方法。

5.1.3计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。

各可变荷载的组合值系数，应按表5.1.3采用。

表5.1.3组合值系数

可变荷载种类

组合值系数

雪荷载

0.5

屋面积灰荷载

0.5

屋面活荷载

不计入

按实际情况计算的楼面活荷载

1.0

按等效均布荷载计

藏书库、档案库

0.8

算的楼面活荷载

其它民用建筑

0.5

吊车悬吊物重力

硬钩吊车

0.3

软钩吊车

不计入

注：

硬钩吊车的吊重较大时，组合值系数应按实际情况采用

【说明】本条未修改，同2001版5.1.3条。

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。

表5.1.4-1水平地震影响系数最大值（m/s2）

地震影响

6度

7度

8度

9度

多遇地震

0.04

0.08（0.12）

0.16（0.24）

0.32

设防地震

0.12

0.22（0.32）

0.42（0.60）

0.80

罕遇地震

0.28

0.50（0.72）

0.90（1.20）

1.40

注：

括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。

表5.1.4-2特征周期值（s）

设计地震分组

场地类别

Ⅰ0

Ⅰ1

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

第一组

0.20

0.25

0.35

0.45

0.65

第二组

0.25

0.30

0.40

0.55

0.75

第三组

0.30

0.35

0.45

0.65

0.90

【说明】表5.1.4-1增加设防地震及6度区罕遇地震的水平地震影响系数最大值，注明单位。

与第4章场地类别相适应，表5.1.4-2增加I0类场地的特征周期。

5.1.5建筑结构地震影响系数曲线（图5.1.5）的阻尼调整和形状参数应符合下列要求：

1除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05，地震影响系数曲线的阻尼调整系数应按1.0采用，形状参数应符合下列规定：

1）直线上升段，周期小于0.1s的区段。

2）水平段，自0.1s至特征周期区段，应取最大值（amax）。

3）曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段，衰减指数应取0.9。

4）直线下降段，自5倍特征周期至6s区段，下降斜率调整系数应取0.02。

—

地震影响系数；

max—

地震影响系数最大值；

1—

直线下降段的下降斜率调整系数；

—

衰减指数；

Tg—

特征周期；

2—

阻尼调整系数；

T—

结构自振周期。

图5.1.5地震影响系数曲线

2当建筑结构的阻尼比按有关规定不等于0.05时，地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数应符合下列规定：

1）曲线下降段的衰减指数应按下式确定：

（5.1.5-1）

式中

g—

曲线下降段的衰减指数；

z—

阻尼比。

2）直线下降段的下降斜率调整系数应按下式确定：

（5.1.5-2）

式中

1—

直线下降段的下降斜率调整系数，小于0时取0。

3）阻尼调整系数应按下式确定：

（5.1.5-3）

式中

2—

阻尼调整系数，当小于0.55时，应取0.55。

【说明】本条保持2001规范地震影响系数曲线的计算表达式不变，只对其参数进行调整，达到以下效果：

1、阻尼比为5%的地震影响系数维持不变，对于钢筋混凝土结构的抗震设计，基本维持2001规范的水平。

2、基本解决了在长周期段，不同阻尼比地震影响系数曲线交叉、大阻尼曲线值高于小阻尼曲线值的不合理现象。

I、II、III类场地的地震影响系数曲线在周期接近6s时，基本交汇在一点上，符合理论和统计规律。

3、降低了小阻尼（2～3.5%）的地震影响系数值，最大降低幅度达18%。

略微提高了阻尼比6～10%的地震影响系数值，长周期部分最大增幅约5%。

4、适当降低了大阻尼（20～30%）的地震影响系数值，在5Tg周期以内，基本不变，长周期部分最大降幅约10%，扩大了消能减震技术的应用范围。

对应不同特征周期Tg的地震影响系数曲线如下图所示：

（a）Tg=0.35s

（b）Tg=0.65s

附图5.1.5调整后不同特征周期Tg的地震影响系数曲线

5.1.6结构的截面抗震验算，应符合下列规定：

16度时的建筑（不规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外），以及生土房屋和木结构房屋等，应允许不进行截面抗震验算，但应符合有关的抗震措施要求。

26度时不规则建筑、建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑，7度和7度以上的建筑结构（生土房屋和木结构房屋等除外），应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。

注：

采用隔震设计的建筑结构，其抗震验算应符合有关规定