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關于提高抗震設計安全性、增加地震作用設計值修訂方案的說明
引言
依據《2015年中央城市工作會議公報》等近期黨中央和國務院的有關文件精神，在城市管理和服務環(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;要努力提升建設水平，力爭到 2020年基本完成現有城鎮(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量，高度重視做好建筑節(jié)能。
近期，住房城鄉(xiāng)建設部多次召開會議，研究部署貫徹落實黨中央、國務院關于提高建筑標準的相關指示精神。按照住房城鄉(xiāng)建設部統(tǒng)一安排，在考慮我國經濟實力平穩(wěn)較快增長的前提下，對《建筑抗震設計規(guī)范》 GB 50011-2010、《建筑結構荷載規(guī)范》 GB50009-2012、《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》 GB 50068-2001、《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》 GB 50153-2008等標準進行相關政策性調整。
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)的設防烈度為 6、7度。歷次地震的震害表明，低烈度設防區(qū)遭遇強烈地震破壞的情況明顯大于 8度及以上地區(qū)，比高烈度設防區(qū)更需要提高安全性。因此，在現有研究成果的基礎上，對不同烈度區(qū)建筑結構抗震（詞條“抗震”由行業(yè)大百科提供）設計安全性作了較細致的分析，使低烈度設防區(qū)有大幅度的提高。
一、主要提高效果
我國的結構抗震設計采用 “三水準、兩階段設計”的原則。
第一階段設計為 “結構不壞”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）設計值總體提高 26%，其中 6 度設防城鎮(zhèn)提高 35%，7度設防城鎮(zhèn)提高 22%。
第二階段設計為 “結構不倒”的驗算，所有城鎮(zhèn)的地震作用取值總體提高 27%，其中 6度設防城鎮(zhèn)提高 42%，7度設防城鎮(zhèn)提高 20%。
二、主要修改內容
1、適應可靠度設計統(tǒng)一標準的調整，將地震作用的分項系數(強制性要求)由1.3改為 1.4，可提高 8%。
2、結構動反應放大系數的最大值 max由 2.25提高至 2.50，計算地震作用的水平地震影響系數最大值(強制性要求)修改如下：
3、與地震影響系數調整相匹配，控制結構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之間的結構，按插入法取值; 2 括號內數值分別用于設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，表中數據至少增加 5%。
4、采用時程分析進行補充計算時，設防地震仍按 “設計基本地震加速度 ”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——技術背景材料
1、關于設防地震高低不同的調整幅度
不同設防烈度的調整均以設防地震為基礎。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不同。已有的研究成果表明，多遇地震、罕遇地震與設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。
設防地震，即基本設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《地震動參數區(qū)劃圖》保持一致。現行規(guī)范的地震影響系數最大值需要提高，與最新的《地震動參數區(qū)劃圖》的資料性附錄一致。
多遇地震，是“結構不壞”驗算的地震作用，定義為 50年超越概率 63%的地震，最新的《地震動參數區(qū)劃圖》取不小于設防地震的 1/3。現行規(guī)范取設防地震的 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。本次修訂作了相應的調整， 8度設防按平均值 0.34采用，對應的地震作用設計值可提高 15%;設防地震加速度每增減 0.05，對應的影響系數增減 0.04，較符合統(tǒng)計規(guī)律，6度設防對應的地震作用設計值可提高 35%，低烈度設防的安全性得到明顯提高。
罕遇地震，是“結構不倒”驗算的地震作用，定義為 50年超越概率 2%的地震，最新的《地震動參數區(qū)劃圖》在報批稿時取設防地震的 1.9倍，經過與建設部有關部門反復開會協(xié)調，正式發(fā)布時改為取一個幅度。規(guī)范的條文說明， “6度設防為 7度強，7度設防為 8度強，8度設防為 9度弱，9度設防為9度強”。所依據的研究成果是：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，《建筑抗震設計規(guī)范 GB50011-2001背景材料》，建工出版社， 2005)。因此，現行規(guī)范中，低烈度設防城鎮(zhèn)的罕遇地震概率水準明顯低于高烈度設防城鎮(zhèn)，需要予以提高。本次修訂， 8度改取設防地震的 1.9倍，與新版《地震動參數區(qū)劃圖》的報批稿一致，所對應的超越概率已經小于 1.5%;7、9度則以 1.9為基數按上述研究成果初步調整， 9度仍保持取設防地震的 1.55倍(所對應的超越概率明顯小于 1.5%)，7度改取設防地震的 2.4倍，6度改取設防地震的 3.2倍，力爭 6、7度設防的罕遇地震取值也具有與 8、9度接近的超越概率。 (據美國 IBC規(guī)范的背景材料，西部地區(qū)超越概率 10%的基準設防地震為 0.20g及以上，罕遇地震為基準設防地震的 1.5倍;東部地區(qū)超越概率 10%的基準設防地震多小于 0.15g，罕遇地震為基準設防地震的 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，《建筑結構》 Vol.9，2011)
2、關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為重現期 475年地面加速度的 20%，美國新版 IBC恢復 UBC97的規(guī)定，取設防地面加速度的 0.11且不小于總重力的 1%，即接近于 0.10g設防地震的最小值。
我國現行規(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調整，提高的幅度明顯;第二檔為設防地震的地面水平加速度的 0.12，已經大于美國規(guī)
范，本次修訂擬基本保持不變�？紤]到現行規(guī)范執(zhí)行中發(fā)現的問題和意見，參考 2015年《超限高層建筑工程抗震設防審查技術要點》 (建質[2015]67號文件 )的規(guī)定，明確 Ⅲ、Ⅳ類場地的數值需增加 5%，總體上最小地震作用的控制也有增加，尤其是 6度設防區(qū)更為明顯。
3.10.3建筑結構的抗震性能化設計應符合下列要求：
1 選定地震動水準。對設計使用年限50年的結構，可選用本規(guī)范的多遇地震、設防地震和罕遇地震的地震作用，其中，設防地震的加速度應按本規(guī)范表3.2.2的設計基本地震加速度采用，設防地震的地震影響系數最大值，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。對設計使用年限超過50年的結構，宜考慮實際需要和可能，經專門研究后對地震作用做適當調整。對處于發(fā)震斷裂兩側10km以內的結構，地震動參數應計入近場影響，5km以內宜乘以增大系數1.5，5km以外宜乘以不小于1.25的增大系數。
2 選定性能目標，即對應于不同地震動水準的預期損壞狀態(tài)或使用功能，應不低于本規(guī)范第1.0.1條對基本設防目標的規(guī)定。
3 選定性能設計指標。設計應選定分別提高結構或其關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，尚應計及不同水準地震作用取值的不確定性而留有余地。設計宜確定在不同地震動水準下結構不同部位的水平和豎向構件承載力的要求(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構不同部位的預期彈性或彈塑性變形狀態(tài)，以及相應的構件延性構造的高、中或低要求。當構件的承載力明顯提高時，相應的延性構造可適當降低。
【說明】
設防地震的峰值加速度、地震影響系數分別在5.1.2條、5.1.4條進行補充修訂，此處刪除相關規(guī)定，避免重復。
5.1.2各類建筑結構的抗震計算，應采用下列方法：
1 高度不超過40m、以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的結構，以及近似于單質點體系的結構，可采用底部剪力法等簡化方法。
2 除1款外的建筑結構，宜采用振型分解反應譜法。
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，計算結果宜取時程法的包絡值和振型分解反應譜法的較大值;當取七組及七組以上的時程曲線時，計算結果可取時程法的平均值和振型分解反應譜法的較大值。
采用時程分析法時，應按建筑場地類別和設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量不應少于總數的2/3，多組時程曲線的平均地震影響系數曲線應與振型分解反應譜法所采用的地震影響系數曲線在統(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構底部剪力不應小于振型分解反應譜法計算結果的65%，多條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值不應小于振型分解反應譜法計算結果的80%。
4 計算罕遇地震下結構的變形，應按本規(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構，應根據結構形式和支承條件，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，應考慮地震行波效應和局部場地效應。6度和7度I、II類場地的支承結構、上部結構和基礎的抗震驗算可采用簡化方法，根據結構跨度、長度不同，其短邊構件可乘以附加地震作用效應系數1.15～1.30;7度III、IV類場地和8、9度時，應采用時程分析方法進行抗震驗算。
6 建筑結構的隔震和消能減震設計，應采用本規(guī)范第12章規(guī)定的計算方法。
7 地下建筑結構應采用本規(guī)范第14章規(guī)定的計算方法。
5.1.4建筑結構的地震影響系數應根據烈度、場地類別、設計地震分組和結構自振周期以及阻尼比確定。其水平地震影響系數最大值應按表5.1.4-1采用;特征周期應根據場地類別和設計地震分組按表5.1.4-2采用，計算罕遇地震作用時，特征周期應增加0.05s。
注: 周期大于6.0s的建筑結構所采用的地震影響系數應專門研究。
【說明】
1、關于結構動反應放大系數的最大值max的調整
結構動力反應系數的最大值max是單質點體系質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)與民用建筑抗震設計規(guī)范(試行)》TJ11-74制定時，根據陳達生等人對18次地震中45個地震記錄的統(tǒng)計結果，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，周錫元等人對國內外303個加速度反應譜進行統(tǒng)計分析，結果表明平均反應譜在0.15s~0.35s區(qū)間有大致相同的數值，其值域為1.999~2.167，也建議規(guī)范的max取2.25。基于上述研究成果，同時考慮到當時的國民經濟條件，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、關于設防地震高低不同的調整幅度
不同設防烈度的調整均以設防地震為基礎。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不同。已有的研究成果表明，多遇地震、罕遇地震與設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。
設防地震，即基本設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《地震動參數區(qū)劃圖》保持一致�，F行規(guī)范的地震影響系數最大值需要提高，與最新的《地震動參數區(qū)劃圖》的資料性附錄一致。
多遇地震，是“結構不壞”驗算的地震作用，定義為50年超越概率63%的地震，最新的《地震動參數區(qū)劃圖》取不小于設防地震的1/3�，F行規(guī)范取設防地震的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。本次修訂作了相應的調整，8度設防按平均值0.34采用，對應的地震作用設計值可提高15%;設防地震加速度每增減0.05，對應的影響系數增減0.04，較符合統(tǒng)計規(guī)律，6度設防對應的地震作用設計值可提高35%，低烈度設防的安全性得到明顯提高。
罕遇地震，是“結構不倒”驗算的地震作用，定義為50 年超越概率2%的地震，最新的《地震動參數區(qū)劃圖》在報批稿時取設防地震的1.9 倍，經過與建設部有關部門反復開會協(xié)調，正式發(fā)布時改為取一個幅度。規(guī)范的條文說明，“6 度設防為7 度強，7 度設防為8 度強，8度設防為9 度弱，9 度設防為9 度強”。所依據的研究成果是：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，《建筑抗震設計規(guī)范GB50011-2001 背景材料》，建工出版社，2005)。因此，現行規(guī)范中，低烈度設防城鎮(zhèn)的罕遇地震概率水準明顯低于高烈度設防城鎮(zhèn)，需要予以提高。本次修訂，8 度改取設防地震的1.9 倍，與新版《地震動參數區(qū)劃圖》的報批稿一致，所對應的超越概率已經小于1.5%;7、9 度則以1.9 為基數按上述研究成果初步調整，9 度仍保持取設防地震的1.55 倍(所對應的超越概率明顯小于1.5%)，7度改取設防地震的2.4 倍，6 度改取設防地震的3.2 倍，力爭6、7 度設防的罕遇地震取值也具有與8、9 度接近的超越概率。(據美國IBC 規(guī)范的背景材料，西部地區(qū)超越概率10%的基準設防地震為0.20g 及以上，罕遇地震為基準設防地震的1.5 倍;東部地區(qū)超越概率10%的基準設防地震多小于0.15g，罕遇地震為基準設防地震的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，《建筑結構》Vol.9，2011)
5.2.5 抗震驗算時，結構任一樓層的水平地震剪力應符合下式要求：
【說明】
關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 為重現期475 年地面加速度的20%，美國新版IBC 恢復UBC97 的規(guī)定，取設防地面加速度的0.11 且不小于總重力的1%，即接近于0.10g設防地震的最小值。
我國現行規(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調整，提高的幅度明顯;第二檔為設防地震的地面水平加速度的0.12，已經大于美國規(guī)范，本次修訂擬基本保持不變�？紤]到現行規(guī)范執(zhí)行中發(fā)現的問題和意見，參考2015 年《超限高層建筑工程抗震設防審查技術要點》(建質[2015]67 號文件)的規(guī)定，明確Ⅲ、Ⅳ類場地的數值需增加5%，總體上最小地震作用的控制也有增加，尤其是6 度設防區(qū)更為明顯。
5.4.1 結構構件（詞條“結構構件”由行業(yè)大百科提供）的地震作用效應和其它荷載效應的基本組合，應按下式計算：
【說明】
匹配《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068-2001關于基本組合的修改，地震作用效應基本組合中重力荷載分項系數由1.2提高到1.3;地震作用分項系數1.3提高為1.4，0.5提高為0.6。
