《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)條文的對(duì)比研究——就2008年版和2010年版的比較

付亞男 程龍飛 趙更新 何運(yùn)祥

（1.重慶三峽學(xué)院建筑工程系，重慶萬州 404100）

（2.重慶萬州港口建設(shè)有限公司，重慶萬州 404000）

《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）（以下簡稱《10規(guī)范》），作為土木工程行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)，自2010年12月1號(hào)實(shí)行，原《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）（2008年版）（以下簡稱《08規(guī)范》）中的相關(guān)條文同時(shí)廢止.《10規(guī)范》在修訂過程中，編制組總結(jié)了2008年汶川地震災(zāi)害的經(jīng)驗(yàn)，在抗震設(shè)計(jì)理念和思路、建筑抗震性能化設(shè)計(jì)、場地分類、土壤液化公式、地震影響系數(shù)曲線、鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比和承載力抗震調(diào)整系數(shù)、隔震結(jié)構(gòu)的水平減震系數(shù)的計(jì)算等方面相對(duì)于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001）（2008年版）有了很大的不同和改進(jìn)之處.本文希望對(duì)我國《08規(guī)范》和《10規(guī)范》在建筑抗震性能化設(shè)計(jì)、場地分類、土壤液化公式、地震影響系數(shù)等方面作一些比較分析，給目前因?yàn)榻滩母侣谝?guī)范的高校土木工程專業(yè)的教師和學(xué)生一些參考和借鑒.[1,2]

1 《08規(guī)范》和《10規(guī)范》建筑抗震性能化設(shè)計(jì)的比較

《08規(guī)范》沒有涉及建筑抗震性能化設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容.

《10規(guī)范》新增了建筑抗震性能化設(shè)計(jì)3.10節(jié).提出了當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)采用抗震性能化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、場地條件、結(jié)構(gòu)類型和不規(guī)則性，建筑使用功能和附屬設(shè)施功能的要求、投資大小、震后損失和修復(fù)難易程度等，對(duì)選定的抗震性能目標(biāo)提出技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性綜合分析和論證的建筑抗震性能化設(shè)計(jì)的總原則.同時(shí)給出了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能化設(shè)計(jì)3方面的要求：選定地震動(dòng)水準(zhǔn)、選定性能目標(biāo)、選定性能設(shè)計(jì)指標(biāo)，建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能化設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)符合的具體要求.結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件的抗震性能化設(shè)計(jì)的參考指標(biāo)和計(jì)算方法，參見本規(guī)范附錄M和M.1的規(guī)定.

建筑抗震性能化設(shè)計(jì)的具體要求和方法使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員能更準(zhǔn)確地計(jì)算和分析結(jié)構(gòu)的水平和豎向地震作用，使建筑結(jié)構(gòu)在選定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型下計(jì)算分析出的地震作用更接近于真實(shí)的地震作用，能有效地避免《08規(guī)范》地震作用分析結(jié)果偏離實(shí)際的地震作用的缺陷.《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》的修訂滯后于《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，目前我們國家的設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)仍停留在20多年前《89規(guī)范》的基礎(chǔ)上.按照科學(xué)發(fā)展的要求，現(xiàn)在是修訂抗震設(shè)防目標(biāo)“三水準(zhǔn)”的時(shí)候了.隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)水平的提高，應(yīng)該關(guān)注和考慮特大地震.從2008年開始，我國和世界范圍內(nèi)的特大地震頻發(fā)，而在美國和海地、日本等發(fā)達(dá)資本主義國家，他們?cè)谔卮蟮卣饋砼R后人員傷亡、房屋倒塌并不是很多，但是我國在特大地震下幾乎是毀滅性的.這是一個(gè)值得我們深思的問題，原因何在？與美國、日本等國家的規(guī)范相比，我國的規(guī)范根本沒有涉及特大地震或者說即使有所涉及也沒有給出詳細(xì)的方法和規(guī)定，只是停留在要論證的基礎(chǔ)上，對(duì)于《10規(guī)范》來說這一點(diǎn)仍是欠缺的.[3,4]

2 場地分類

表1 《08規(guī)范》和《10規(guī)范》建筑場地的劃分

表2 土的類型劃分和剪切波速范圍

表3 各類建筑場地的覆蓋層厚度

從表1可以看出，《10規(guī)范》對(duì)場地的劃分更為詳盡，給出了一般場地定義.表2中《10規(guī)范》對(duì)土的類型劃分和剪切波速范圍有所調(diào)整，把土的類型由《08規(guī)范》的四類調(diào)整為五大類，增加了一類“巖石”，并給出了其定義和剪切波速的范圍，同時(shí)中硬土的地基承載力特征值由《08規(guī)范》的“fak＞200Kpa”改為了“fak＞150Kpa”，中軟土的地基承載力特征值由《08規(guī)范》的“fak≤200Kpa”改為了“fak≤150Kpa”；中軟土的剪切波速由《08規(guī)范》的“250 m/s≥Vse＞140 m/s”改為了“250 m/s≥Vse＞150 m/s”；軟弱土的剪切波速由《08規(guī)范》“Vse＜140 m/s”改為了“Vse＜150 m/s”.表3可以看出，建筑場地的覆蓋層厚度作了調(diào)整，《08規(guī)范》的Ⅰ類場地，《10規(guī)范》劃分為了兩個(gè)亞類：Ⅰ0、Ⅰ1，剪切波速的范圍也相應(yīng)的作了調(diào)整.

3 土壤液化公式

《08規(guī)范》和《10規(guī)范》都認(rèn)為：當(dāng)初步判別為需進(jìn)一步進(jìn)行液化判別時(shí)，應(yīng)該采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)判別法判別地面一定深度內(nèi)的液化，當(dāng)飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)小于液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值時(shí)，應(yīng)判為液化土；當(dāng)有成熟經(jīng)驗(yàn)時(shí)可采用其他方法.

《08規(guī)范》還規(guī)定，當(dāng)采用樁基或埋深大于5m的深基礎(chǔ)時(shí)，尚應(yīng)判別 15～20m范圍內(nèi)的液化.在地面下15m深度范圍內(nèi)，液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值可按下式計(jì)算：

在地面下 15～20m范圍內(nèi)液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值可按下式計(jì)算：

《10規(guī)范》統(tǒng)一為在地面下20m范圍內(nèi)液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值可按下式計(jì)算：

式中：β—調(diào)整系數(shù)，設(shè)計(jì)地震第一組取0.80，第二組取0.95，第三組取1.05；Ncr—液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值；N0—液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值；應(yīng)按表4中的《10規(guī)范》對(duì)項(xiàng)采用；ds—飽和土標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度（m）；dw—地下水位（m）；ρc—黏粒含量百分率，當(dāng)小于3或?yàn)樯巴習(xí)r，應(yīng)采用3.

表4 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值

某建筑場地位于沖積平原上，地下水位3.0m，地表至 5m為粘性土，5m以下為砂層，粘粒含量4%，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)資料見表5，采用樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，8度烈度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.30g，判定砂土的液化性.

表5 試驗(yàn)資料

按《08規(guī)范》計(jì)算：

（1）8度烈度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.30g，設(shè)計(jì)地震分組第一組，由表4得標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為N0=13.

（2）液化判別深度：對(duì)樁基為20m.

（3）15m以上的土層：根據(jù)（1）式可計(jì)算出Ncr

（4）15m以下的土層：根據(jù)（2）式可計(jì)算出

Ncr

按《10規(guī)范》計(jì)算：

（1）8度烈度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.30g，設(shè)計(jì)地震分組第一組，由表4得標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為N0=16.

（2）液化判別深度為20m.

（3）20m以上的土層：根據(jù)（3）式可計(jì)算出Ncr

由上述按《08規(guī)范》和《10規(guī)范》的計(jì)算可知：

（1）由于《10規(guī)范》將液化判別深度統(tǒng)一為20m，所以計(jì)算Ncr時(shí)采用的是同一個(gè)計(jì)算公式，《08規(guī)范》在液化判別深度小于15m和大于15m時(shí)分別采用不同的計(jì)算公式；

（2）由于《10規(guī)范》較《08規(guī)范》的液化判別標(biāo)準(zhǔn)錘擊樹的基準(zhǔn)值有所提高，所以對(duì)于同一點(diǎn)的計(jì)算結(jié)果最后有可能判別的不一樣，例如當(dāng)ds=18m時(shí)，采用《08規(guī)范》判別結(jié)果是不液化，當(dāng)采用《10規(guī)范》判別結(jié)果是液化，這說明了《10規(guī)范》對(duì)軟弱地基采用了加強(qiáng)的方法，這樣我們?cè)诘鼗O(shè)計(jì)的時(shí)候處理后得到的地基承載力會(huì)提高.

4 地震影響系數(shù)

《10規(guī)范》地震影響系數(shù)曲線和《08規(guī)范》相同，但是地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)和形狀參數(shù)的計(jì)算公式作了調(diào)整：

《08規(guī)范》、《10規(guī)范》關(guān)于曲線下降段的衰減指數(shù)r、直線下降段的下降斜率調(diào)整系數(shù)η1、阻尼調(diào)整系η2的計(jì)算公式分別為：

η2—阻尼調(diào)整系數(shù)，當(dāng)小于0.55時(shí)，應(yīng)取0.55；ζ—阻尼比.

某20層高層建筑，采用鋼框架—混凝土框筒結(jié)構(gòu)，該建筑的抗震設(shè)防烈度為8度（0.3g），場地類別為Ⅱ類，設(shè)計(jì)地震分組為第一組.結(jié)構(gòu)的第一平動(dòng)自震周期T1=1.2s，求地震影響系數(shù)α.

按《08規(guī)范》計(jì)算：

（1）根據(jù)《08規(guī)范》可以查得水平地震影響系數(shù)的最大值αmax=0.24，特征周期Tg=0.35s，根據(jù)《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》查得阻尼比ζ =0.04.[5]

（2）由公式（4）可以計(jì)算出：

又 T1=1.2s＜5Tg=5 × 0.35s=1.75s， 因 此

按《10規(guī)范》計(jì)算：

（1）根據(jù)《10規(guī)范》可以查得水平地震影響系數(shù)的最大值αmax=0.24，特征周期Tg=0.35s，根據(jù)《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》查得阻尼比ζ=0.04.

（2）由公式（5）可以計(jì)算出：

又 T1=1.2s＜5Tg=5 × 0.35s=1.75s， 因 此

本例說明，對(duì)于同一個(gè)建筑來說，采用《10規(guī)范》比采用《08規(guī)范》所得的計(jì)算結(jié)果偏小一點(diǎn)，應(yīng)用《10規(guī)范》所得的地震影響系數(shù)α更接近地震對(duì)建筑的影響，也更精確.

5 結(jié) 論

《10規(guī)范》的頒布和實(shí)施具有重大的意義，首次把建筑抗震性能化設(shè)計(jì)寫入規(guī)范，是一個(gè)巨大的進(jìn)步，提高了我國建筑結(jié)構(gòu)抵抗地震災(zāi)害的能力，場地分類、土壤液化公式、地震影響系數(shù)等公式都根據(jù)近期的研究成果做了相應(yīng)的調(diào)整，有利于我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范與國際的接軌，方便我國工程人員參與國際工程項(xiàng)目.

[1]GB50011-2001（2008），建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]蔡曉光，薄景山，孫有為，李平，邱志剛.亞洲部分國家抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的比較研究[J].世界地震工程，2010，26（3）：54-59.

[4]陸本燕，劉伯權(quán)，邢國華，吳濤.中歐橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范有關(guān)條文的比較與研究[J].世界地震工程，2010，26（3）：109-114.

[5]JGJ3-2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.