中华人民共和国国家标准建筑抗震设计规范GB 50011-2001 16
12.2.2 本条规定了隔震体系的计算模型,且一般要求采用时程分析法进行设计计算。在附录L中提供了简化计算方法。
12.2.3,12.2.4 规定了隔震层设计的基本要求。
1 关于橡胶隔震支座的平均压应力和最大拉应力限值。
(1)根据Haring弹性理论,按稳定要求,以压缩荷载下叠层橡胶水平刚度为零的压应力作为屈曲应力σcr,该屈曲应力取决于橡胶的硬度、钢板厚度与橡胶厚度的比值、第一形状参数s1(有效直径与中央孔洞直径之差D-D0与橡胶层4倍厚度4tr之比)和第二形状参数s2(有效直径D与橡胶层总厚度ntr之比)等。
通常,隔震支座中间钢板厚度是单层橡胶厚度的一半,取比值为0.5。对硬度为30~60共七种橡胶,以及s2=11、13、15、17、19、20和s2=3、4、5、6、7,累计210种组合进行了计算。结果表明:满足s1≥15和s2≥5且橡胶硬度不小于40时,最小的屈曲应力值为34.0MPa。
将橡胶支座在地震下发生剪切变形后上下钢板投影的重叠部分作为有效受压面积,以该有效受压面积得到的平均应力达到最小屈曲应力作为控制橡胶支座稳定的条件,取容许剪切变形为0.55D(D为支座有效直径),则可得本条规定的丙类建筑的平均压应力限值
对s2<5且橡胶硬度不小于40的支座,当s2=4,σmax=12.0MPa;当s2=3,σmax=9.0MPa。因此规定,当s2<5时,平均压应力限值需予以降低。
(2)规定隔震支座不出现拉应力,主要考虑下列三个因素:
1)橡胶受拉后内部有损伤,降低了支座的弹性性能;
2)隔震支座出现拉应力,意味着上部结构存在倾覆危险;
3)橡胶隔震支座在拉伸应力下滞回特性的实物试验尚不充分。
2 关于隔震层水平刚度和等效粘滞阻尼比的计算方法,系根据振动方程的复阻尼理论得到的。其实部为水平刚度,虚部为等效粘滞阻尼比。
还需注意,橡胶材料是非线性弹性体,橡胶隔震支座的有效刚度与振动周期有关,动静刚度的差别甚大。因此,为了保证隔震的有效性,至少需要取相应于隔振体系基本周期的动刚度进行计算,隔震支座的产品应提供有关的性能参数。
12.2.5 隔震后,隔震层以上结构的水平地震作用需乘以水平向减震系数。隔震层以上结构的水平地震作用,仅有该结构对应于减震系数的水平地震作用的70%。结构的层间剪力代表了水平地震作用取值及其分布,可用来识别结构的水平向减震系数。
考虑到隔震层不能隔离结构的竖向地震作用,隔震结构的竖向地震力可能大于其水平地震力,竖向地震的影响不可忽略,故至少要求9度时和8度水平向减震系数为0.25时应进行竖向地震作用验算。
12.2.8 为了保证隔震层能够整体协调工作,隔震层顶部应设置平面内刚度足够大的梁板体系。当采用装配整体式钢筋混凝土板时,为使纵横梁体系能传递竖向荷载并协调横向剪力在每个隔震支座的分配,支座上方的纵横梁体系应为现浇。为增大隔震层顶部梁板的平面内刚度,需加大梁的截面尺寸和配筋。
隔震支座附近的梁、柱受力状态复杂,地震时还会受到冲切,应加密箍筋,必要时配置网状钢筋。
考虑到隔震层对竖向地震作用没有隔振效果,上部结构的抗震构造措施应保留与竖向抗力有关的要求。
12.2.9 上部结构的底部剪力通过隔震支座传给基础结构。因此,上部结构与隔震支座的连接件、隔震支座与基础的连接件应具有传递上部结构最大底部剪力的能力。
12.3 房屋消能减震设计要点
12.3.1 本规范对消能减震的基本要求是:通过消能器的设置来控制预期的结构变形,从而使主体结构构件在罕遇地震下不发生严重破坏。消能减震设计需解决的主要问题是:消能器和消能部件的选型,消能部件在结构中的分布和数量,消能器附加给结构的阻尼比估算,消能减震体系在罕遇地震下的位移计算,以及消能部件与主体结构的连接构造和其附加的作用等等。
罕遇地震下预期结构位移的控制值,取决于使用要求,本规范第5.5节的限值是针对非消能减震结构"大震不倒"的规定。采用消能减震技术后,结构位移的控制应明显小于第5.5节的规定。
消能器的类型甚多,按ATC-33.03的划分,主要分为位移相关型、速度相关型和其他类型。金属屈服型和摩擦型属于位移相关型,当位移达到预定的起动限才能发挥消能作用,有些摩擦型消能器的性能有时不够稳定。粘滞型和粘弹性型属于速度相关型。消能器的性能主要用恢复力模型表示,应通过试验确定,并需根据结构预期位移控制等因素合理选用。位移要求愈严,附加阻尼愈大,消能部件的要求愈高。
12.3.2 消能部件的布置需经分析确定。设置在结构的两个主轴方向,可使两方向均有附加阻尼和刚度;设置于结构变形较大的部位,可更好发挥消耗地震能量的作用。
12.3.3 消能减震设计计算的基本内容是:预估结构的位移,并与未采用消能减震结构的位移相比,求出所需的附加阻尼,选择消能部件的数量、布置和所能提供的阻尼大小,设计相应的消能部件,然后对消能减震体系进行整体分析,确认其是否满足位移控制要求。
消能减震结构的计算方法,与消能部件的类型、数量、布置及所提供的阻尼大小有关。理论上,大阻尼比的阻尼矩阵不满足振型分解的正交性条件,需直接采用恢复力模型进行非线性静力分析或非线性时程分析计算。从实用的角度,ATC-33建议适当简化,特别是主体结构基本控制在弹性工作范围内时,可采用线性计算方法估计。
12.3.4 采用底部剪力法或振型分解反应谱法计算消能减震结构时,需要通过强行解耦,然后计算消能减震结构的自振周期、振型和阻尼比。此时,消能部件附加给结构的阻尼,参照ATC-33,用消能部件本身在地震下变形所吸收的能量与设置消能器后结构总地震变形能的比值来表征。
消能减震结构的总刚度取为结构刚度和消能部件刚度之和,消能减震结构的阻尼比按下列公式近似估算:
式中 ζj、ζsj、ζcj--分别为消能减震结构的j振型阻尼比、原结构的j振型阻尼比和消能器附加的j振型阻尼比;
Tj、Φj、Mj--分别为消能减震结构第j自振周期、振型和广义质量;
Cc--消能器产生的结构附加阻尼矩阵。
国内外的一些研究表明,当消能部件较均匀分布且阻尼比不大于0.20时,强行解耦与精确解的误差,大多数可控制在5%以内。
附录L 结构隔震设计简化计算和砌体结构隔震措施
1 对于剪切型结构,可根据基本周期和规范的地震影响系数曲线估计其隔震和不隔震的水平地震作用。此时,分别考虑结构基本周期不大于设计特征周期和大于设计特征周期两种情况,在每一种情况中又以5倍特征周期为界加以区分。
(1)不隔震结构的基本周期不大于设计特征周期Tg的情况:
设,隔震结构的地震影响系数为α,不隔震结构的地震影响系数为α',则
对隔震结构,整个体系的基本周期为T1,当不大于5Tg时地震影响系数
不隔震结构的基本周期小于或等于设计特征周期时,地震影响系数
式中 αmax--阻尼比0.05的不隔震结构的水平地震影响系数最大值;
η2、γ--分别为与阻尼比有关的最大值调整系数和曲线下降段衰减指数,见第5.1节条文说明。
按照减震系数的定义,若水平向减震系数为ψ,则隔震后结的总水平地震作用为不隔震结构总水平地震作用的ψ倍乘以70%,即
当隔震后结构基本周期T1>5Tg时,地震影响系数为倾斜下降段且要求不小于0.2αmax,确定水平向减震系数需专门研究,往往不易实现。例如要使水平向减震系数为0.25,需有:
对Ⅱ类场地Tg=0.35s,阻尼比0.05和0.10,相应的T1分别为4.7s和2.9s
但此时 α=0.175αmax,不满足α≥0.2αmax的要求。
(2)结构基本周期大于设计特征周期的情况:
不隔震结构的基本周期T0大于设计特征周期Tg时,地震影响系数为
为使隔震结构的水平向减震系数达到ψ,需有
当隔震后结构基本周期T1>5Tg时,也需专门研究。
注意,若在T0≤Tg时,取T0=Tg,则式(L.1.1-5)可转化为式(L.1.1-3),意味着也适用于结构基本周期不大于设计特征周期的情况。
多层砌体结构的自振周期较短,对多层砌体结构及与其基本周期相当的结构,本规范按不隔震时基本周期不大于0.4s考虑。于是,在上述公式中引入"不隔震结构的计算周期T0"表示不隔震的基本周期,并规定多层砌体取0.4s和设计特征周期二者的较大值,其他结构取计算基本周期和设计特征周期的较大值,即得到规范条文中的公式:砌体结构用式(L.1.1-3)表达;与砌体周期相当的结构用式(L.1.1-5)表达。
2 本条提出的隔震层扭转影响系数是简化计算。在隔震层顶板为刚性的假定下,由几何关系,第i支座的水平位移可写为:
略去高阶量,可得:
另一方面,在水平地震下i支座的附加位移可根据楼层的扭转角与支座至隔震层刚度中心的距离得到,
如果将隔震层平移刚度和扭转刚度用隔震层平面的几何尺寸表述,并设隔震层平面为矩形且隔震支座均匀布置,可得
对于同时考虑双向水平地震作用的扭转影响的情况,由于隔震层在两个水平方向的刚度和阻尼特性相同,若两方向隔震层顶部的水平力近似认为相等,均取为FEK,可有地震扭矩
同时作用的地震扭矩取下列二者的较大值:
记为 Mtx=FEKe
其中,偏心距e为下列二式的较大值:
考虑到施工的误差,地震剪力的偏心距e宜计入偶然偏心距的影响,与本规范第5.2节的规定相同,隔震层也采用限制扭转影响系数最小值的方法处理。
3 对于砌体结构,其竖向抗震验算可简化为墙体抗震承载力验算时在墙体的平均正应力σ0计入竖向地震应力的不利影响。
4 考虑到隔震层对竖向地震作用没有隔振效果,上部砌体结构的构造应保留与竖向抗力有关的要求。对砌体结构的局部尺寸、圈梁配筋和构造柱、芯柱的最大间距作了原则规定。
13 非结构构件
13.1 一般规定
13.1.1 非结构的抗震设计所涉及的设计领域较多,本章主要涉及与主体结构设计有关的内容,即非结构构件与主体结构的连接件及其锚固的设计。
非结构构件(如墙板、幕墙、广告牌、机电设备等)自身的抗震,系以其不受损坏为前提的,本章不直接涉及这方面的内容。章所列的建筑附属设备,不包括工业建筑中的生产设备和相关设施。
13.1.2 非结构构件的抗震设防目标列于本规范第3.7节。与主体结构三水准设防目标相协调,容许建筑非结构构件的损坏程度略大于主体结构,但不得危及生命。
建筑非结构构件和建筑附属机电设备支架的抗震设防分类,各国的抗震规范、标准有不同的规定(参见附表),本规范大致分为高、中、低三个层次:
高要求时,外观可能损坏而不影响使用功能和防火能力,安全玻璃可能裂缝,可经受相连结构构件出现1.4倍以上设计挠度的变形,即功能系数取≥1.4;
中等要求时,使用功能基本正常或可很快恢复,耐火时间减少1/4,强化玻璃破碎,其他玻璃无下落,可经受相连结构构件出现设计挠度的变形,功能系数取1.0;
一般要求,多数构件基本处于原位,但系统可能损坏,需修理才能恢复功能,耐火时间明显降低,容许玻璃破碎下落,只能经受相连结构构件出现0.6倍设计挠度的变形,功能系数取0.6。
世界各国的抗震规范、规定中,要求对非结构的地震作用进行计算的有60%,而仅有28%对非结构的构造做出规定。考虑到我国设计人员的习惯,首先要求采取抗震措施,对于抗震计算的范围由相关标准规定,一般情况下,除了本规范第5章有明确规定的非结构构件,如出屋面女儿墙、长悬臂构件(雨篷等)外,尽量减少非结构构件地震作用计算和构件抗震验算的范围。例如,需要进行抗震验算的非结构构件大致如下:
1 7~9度时,基本上为脆性材料制作的幕墙及各类幕墙的连接;
2 8、9度时,悬挂重物的支座及其连接、出屋面广告牌和类似构件的锚固;
3 高层建筑上重型商标、标志、信号等的支架;
4 8、9度时,乙类建筑的文物陈列柜的支座及其连接;
5 7~9度时,电梯提升设备的锚固件、高层建筑上的电梯构件及其锚固;
6 7~9度时,建筑附属设备自重超过1.8kN或其体系自振周期大于0.1s的设备支架、基座及其锚固。
13.1.3 很多情况下,同一部位有多个非结构构件,如出入口通道可包括非承重墙体、悬吊顶棚、应急照明和出入信号四个非结构构件;电气转换开关可能安装在非承重隔墙上等。当抗震设防要求不同的非结构构件连接在一起时,要求低的构件也需按较高的要求设计,以确保较高设防要求的构件能满足规定。
13.2 基本计算要求
13.2.1 本条明确了结构专业所需考虑的非结构构件的影响,包括如何在结构设计中计入相关的重力、刚度、承载力和必要的相互作用。结构构件设计时仅计入支承非结构部位的集中作用并验算连接件的锚固。
13.2.2 非结构构件的地震作用,除了自身质量产生的惯性力外,还有支座间相对位移产生的附加作用,二者需同时组合计算。
非结构构件的地震作用,除了本规范第5章规定的长悬臂构件外,只考虑水平方向。其基本的计算方法是对应于"地面反应谱"的"楼面谱",即反映支承非结构构件的主体结构体系自身动力特性、非结构构件所在楼层位置和支点数量、结构和非结构阻尼特性对地面地震运动的放大作用;当非结构构件的质量较大时或非结构体系的自振特性与主结构体系的某一振型的振动特性相近时,非结构体系还将与主结构体系的地震反应产生相互影响。一般情况下,可采用简化方法,即等效侧力法计算;同时计入支座间相对位移产生的附加内力。对刚性连接于楼盖上的设备,当与楼层并为一个质点参与整个结构的计算分析时,也不必另外用楼面谱进行其地震作用计算。
13.2.3 非结构构件的抗震计算,最早见于ATC-3,采用了静力法。
等效侧力法在第一代楼面谱(以建筑的楼面运动作为地震输入,将非结构构件作为单自由度系统,将其最大反应的均值作为楼面谱,不考虑非结构构件对楼层的反作用)基础上做了简化。各国抗震规范的非结构构件的等效侧力法,一般由设计加速度、功能(或重要)系数、构件类别系数、位置系数、动力放大系数和构件重力六个因素所决定。
设计加速度一般取相当于设防烈度的地面运动加速度,与本规范各章协调,这里仍取多遇地震对应的加速度。
功能系数,UBC97分1.5和1.0两档,欧洲规范分1.5、1.4、1.2、1.0和0.8五档,日本取1.0,2/3,1/2三档。我国由有关的非结构设计标准按设防类别和使用要求确定,一般分为三档,取≥1.4、1.0和0.6。
构件类别系数,美国早期的ATC-3分0.6、0.9、1.5、2.0、3.0五档,UBC97称反应修正系数,无延性材料或采用粘结剂的锚固为1.0,其余分为2/3、1/3、1/4三档,欧洲规范分1.0和1/2两档。我国由有关非结构标准确定,一般分0.6、0.9、1.0和1.2四档。
部分非结构件的功能系数和类别系数参见表13.2.3。
位置系数,一般沿高度为线性分布,顶点的取值,UBC97为4.0,欧洲规范为2.0,日本取3.3。根据强震观测记录的分析,对多层和一般的高层建筑,顶部的加速度约为底层的二倍;当结构有明显的扭转效应或高宽比较大时,房屋顶部和底部的加速度比例大于2.0。因此,凡采用时程分析法补充计算的建筑结构,此比值应依据时程分析法相应调整。
状态系数,取决于非结构体系的自振周期,UBC97在不同场地条件下,以周期1s时的动力放大系数为基础再乘以2.5和1.0两档,欧洲规范要求计算非结构体系的自振周期Ta,取值为3/[1+(1-Ta/T1)2],日本取1.0、1.5和2.0三档。本规范不要求计算体系的周期,简化为两种极端情况,1.0适用于非结构的体系自振周期不大于0.06s等体系刚度较大的情况,其余按Ta接近于T1的情况取值。当计算非结构体系的自振周期时,则可按2/[1+(1-Ta/T1)2]采用。
由此得到的地震作用系数(取位置、状态和构件类别三个系数的乘积)的取值范围,与主体结构体系相比,UBC97按场地为0.7~4.0倍(若以硬土条件下结构周期1.0s为1.0,则为0.5~5.6倍),欧洲规范为0.75~6.0倍(若以以硬土条件下结构周期1.0s为1.0,则为1.2~10倍)。我国一般为0.6~4.8倍(若以Tg=0.4s、结构周期1.0s为1.0,则为1.3~11倍)。
13.2.4 非结构构件支座间相对位移的取值,凡需验算层间位移者,除有关标准的规定外,一般按本规范规定的位移限值采用。
对建筑非结构构件,其变形能力相差较大。砌体材料构成的非结构构件,由于变形能力较差而限制在要求高的场所使用,国外的规范也只有构造要求而不要求进行抗震计算;金属幕墙和高级装修材料具有较大的变形能力,国外通常由生产厂家按主体结构设计的变形要求提供相应的材料,而不是由材料决定结构的变形要求;对玻璃幕墙,《建筑幕墙》标准中已规定其平面内变形分为五个等级,最大1/100,最小1/400。
对设备支架,支座间相对位移的取值与使用要求有直接联系。例如,要求在设防烈度地震下保持使用功能(如管道不破碎等),取设防烈度下的变形,即功能系数可取2~3,相应的变形限值取多遇地震的3~4倍;要求在罕遇地震下不造成次生灾害,则取罕遇地震下的变形限值。
13.2.5 要求进行楼面谱计算的非结构构件,主要是建筑附属设备,如巨大的高位水箱、出屋面的大型塔架等。采用第二代楼面谱计算可反映非结构构件对所在建筑结构的反作用,不仅导致结构本身地震反应的变化,固定在其上的非结构的地震反应也明显不同。
计算楼面谱的基本方法是随机振动法和时程分析法,当非结构构件的材料与结构体系相同时,可直接利用一般的时程分析软件得到;当非结构构件的质量较大,或材料阻尼特性明显不同,或在不同楼层上有支点,需采用第二代楼面谱的方法进行验算。此时,可考虑非结构与主体结构的相互作用,包括"吸振效应",计算结果更加可靠。采用时程分析法和随机振动法计算楼面谱需有专门的计算软件。
13.3 建筑非结构构件的基本抗震措施
89规范各章中有关建筑非结构构件的构造要求如下:
1 砌体房屋中,后砌隔墙、楼梯间砖砌栏板的规定;
2 多层钢筋混凝土房屋中,围护墙和隔墙材料、砖填充墙布置和连接的规定;
3 单层钢筋混凝土柱厂房中,天窗端壁板、围护墙、高低跨封墙和纵横跨悬墙的材料和布置的规定,砌体隔墙和围护墙、墙梁、大型墙板等与排架柱、抗风柱的连接构造要求;
4 单层砖柱厂房中,隔墙的选型和连接构造规定;
5 单层钢结构厂房中,围护墙选型和连接要求。
本节将上述规定加以合并整理,形成建筑非结构构件材料、选型、布置和锚固的基本抗震要求。还补充了吊车走道板、天沟板、端屋架与山墙间的填充小屋面板,天窗端壁板和天窗侧板下的填充砌体等非结构件与支承结构可靠连接的规定。
玻璃幕墙已有专门的规程,预制墙板、顶棚及女儿墙、雨篷等附属构件的规定,也由专门的非结构抗震设计规程加以规定。
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13.4 附属机电设备支架的基本抗震措施
本规范仅规定对附属机电设备支架的基本要求。并参照美国UBC规范的规定,给出了可不作抗震设防要求的一些小型设备和小直径的管道。
建筑附属机电设备的种类繁多,参照美国UBC97规范,要求自重超过1.8kN(400磅)或自振周期大于0.1s时,要进行抗震计算。计算自振周期时,一般采用单质点模型。对于支承条件复杂的机电设备,其计算模型应符合相关设备标准的要求。
建筑抗震设计规范局部修订
前言
汶川地震表明,严格按照现行规范进行设计、施工和使用的建筑,在遭遇比当地设防烈度高一度的地震作用下,没有出现倒塌破坏,有效地保护了人民的生命安全。说明我国在1976年唐山地震后,建设部做出房屋从6度开始抗震设防和按高于设防烈度一度的"大震"不倒塌的设防目标进行抗震设计的决策,是正确的。
根据建设部落实国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的要求,依据地震局修编的灾区地震动参数的第1号修改单,相应变更了灾区的设防烈度,并拟增加部分条文的修订,合计改动28~29条,其内容统计如下:
1.灾区设防烈度变更,涉及四川、陕西、甘肃,共3条。
2.材料性能按产品标准修改,2条,其中有强制性条文1条。
3.强制性条文15条。原有条文的文字调整6条,主要涉及设防分类和建筑方案设计;删去关于隔震、减震适用范围限制的规定1条;新增涉及结构构件基本要求、预制装配式楼盖、山区场地、非结构构件、楼梯间、专门的施工要求8条。
4.其他修改8~9条,涉及坡地、单跨框架、土木石民居构造措施,以及楼梯参与整体计算等。
本报批稿中,下划线为修改的内容,黑体字为强制性条文。
3.1.1 所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223确定其抗震设防类别。
3.1.2(删除)
3.1.3 各抗震设防类别建筑的抗震设防标准,均应符合现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223的要求。
[修订说明]
划分不同的抗震设防类别并采取不同的设计要求,是在现有技术和经济条件下减轻地震灾害的重要对策之一。
本规范2001年版3.1.1条~3.1.3条的内容已经由分类标准GB50223予以规定,本次修订可直接引用,不再重复规定。
3.3.1 选择建筑场地时,应根据工程需要,掌握地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段,应提出避开要求;当无法避开时应采取有效措施。对危险地段,严禁建造甲、乙类的建筑,不应建造丙类的建筑。
[修订说明]
本次修订,对在危险地段建造房屋建筑的要求,作了局部的调整。
3.3.5山区建筑场地和地基基础设计应符合下列要求:
1山区建筑场地应根据地质、地形条件和使用要求,因地制宜设置符合抗震设防要求的边坡工程;边坡应避免深挖高填,坡高大且稳定性差的边坡应采用后仰放坡或分阶放坡。
2建筑基础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离,其值应根据抗震设防烈度的高低确定,并采取措施避免地震时地基基础破坏。
[修订说明]:
本条是新增的,针对山区房屋选址和地基基础设计,提出明确的抗震要求。
3.4.1 建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不规则的建筑方案应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑方案应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;不应采用严重不规则的建筑方案。
[修订说明]:
本次修订,对建筑方案的各种不规则性,分别给出处理对策,以提高建筑设计和结构设计的协调性。
3.5.4 结构构件应符合下列要求:
1砌体结构应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱、芯柱,或采用配筋砌体等。
2混凝土结构构件应控制截面尺寸和纵向受力钢筋与箍筋的设置,防止剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋的锚固先于构件破坏。
3预应力混凝土构件,应配有足够的非预应力钢筋。
4 钢结构构件应避免局部失稳或整个构件失稳。
5多、高层的混凝土楼、屋盖宜优先采用现浇混凝土板。当采用混凝土预制装配式楼、屋盖时,应从楼盖体系和构造上采取措施确保各预制板之间连接的整体性。
[修订说明]
本条针对预制混凝土板在强烈地震中容易脱落导致人员伤亡的震害,增加了推荐采用现浇楼、屋盖,特别强调装配式楼、屋盖需加强整体性的基本要求。
3.6.6 利用计算机进行结构抗震分析,应符合下列要求:
1 计算模型的建立、必要的简化计算与处理,应符合结构的实际工作状况;计算中应考虑楼梯构件的影响。
2计算软件的技术条件应符合本规范及有关标准的规定,并应阐明其特殊处理的内容和依据。
3复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时,应采用不少于两个的不同力学模型,并对其计算结果进行分析比较。
4所有计算机计算结果,应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。
[修订说明]
本次修订,考虑到楼梯的梯板等具有斜撑的受力状态,对结构的整体刚度有较明显的影响。建议在结构计算中予以适当考虑。
3.7.3附着于楼、屋面结构上的非结构构件,以及楼梯间的非承重墙体,应采取与主体结构可靠连接或锚固等避免地震时倒塌伤人或砸坏重要设备的措施。
[修订说明]
本条新增疏散通道的楼梯间墙体的抗震安全性要求,提高对生命的保护。
3.7.4框架结构的围护墙和隔墙,应考虑其设置对结构抗震的不利影响,避免不合理设置而导致主体结构的破坏。
[修订说明]
本条新增为强制性条文,以加强围护墙、隔墙等建筑非结构构件的抗震安全性,提高对生命的保护。
3.8.1隔震与消能减震设计,应主要应用于使用功能有特殊要求的建筑及抗震设防烈度为8、9度的建筑。
[修订说明]
近年来,隔震和减震技术比较成熟,本条改为非强制条文。
3.9.2结构材料性能指标,应符合下列最低要求:
1砌体结构材料应符合下列规定:
1) 烧结普通砖和烧结多孔砖的强度等级不应低于MU10,其砌筑砂浆强度等级不应低于M5;
2) 混凝土小型空心砌块的强度等级不应低于MU7.5,其砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5。
2混凝土结构材料应符合下列规定:
1)混凝土的强度等级,框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核芯区,不应低于C30; 构造柱、芯柱、圈梁及其它各类构件不应低于C20;
2) 抗震等级为一、二级的框架结构,其纵向受力钢筋采用普通钢筋时,钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25;钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3;且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%。
3钢结构的钢材应符合下列规定:
1)钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85;
2)3) 钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率不应小于20%; 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。
[修订说明]
本条将烧结粘土砖改为烧结砖,适用范围更宽些。
新增加的钢筋伸长率的要求,是控制钢筋延性的重要性能指标。其取值依据产品标准《钢筋混凝土用钢 第2部分:热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007规定的钢筋抗震性能指标提出。
结构钢材的性能指标,按钢材产品标准《建筑结构用钢》GB/T 19879-2005规定的性能指标,将分子、分母对换,改为屈服强度与抗拉强度的比值。
3.9.3结构材料性能指标,尚宜符合下列要求:
1普通钢筋宜优先采用延性、韧性和焊接性较好的钢筋;普通钢筋的强度等级,纵向受力钢筋宜选用符合抗震性能指标的HRB400级热轧钢筋,也可采用符合抗震性能指标的HRB335级热轧钢筋;箍筋宜选用符合抗震性能指标的HRB335、HRB400级热轧钢筋。
注: 钢筋的检验方法应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的规定。
2混凝土结构的混凝土强度等级,9度时不宜超过C60,8度时不宜超过C70。
3钢结构的钢材宜采用Q235等级B、C、D的碳素结构钢及Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢;当有可靠依据时,尚可采用其它钢种和钢号。
[修订说明]:
本次修订,考虑到产品标准《钢筋混凝土用钢 第2部分:热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007增加了抗震钢筋的性能指标(强度等级编号加字母E),条文作了相应改动。
3.9.4 当需要以强度等级较高的钢筋替代原设计中的纵向受力钢筋时,应按照钢筋承载力设计值相等的原则换算,并应满足最小配筋率、抗裂验算等要求。
[修订说明]
本条新增为强制性条文,以加强对施工质量的监督和控制,实现预期的抗震设防目标。文字有所修改,将构造要求等具体化。
3.9.6钢筋混凝土构造柱、芯柱和底部框架-抗震墙砖房中砖抗震墙的施工,应先砌墙后浇构造柱、芯柱和框架梁柱。
[修订说明]
本条新增为强制性条文,以加强对施工质量的监督和控制,实现预期的抗震设防目标。
4.1.8 当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时,除保证其在地震作用下的稳定性外,尚应估计不利地段对地震动可能产生的放大作用,其地震影响系数最大值应乘以增大系数。其值应根据不利地段的具体情况确定,在1.1~1.6范围内采用。
[修订说明]
本条新增为强制性条文,以加强山区建筑的抗震能力。
5.4.3 当仅计算竖向地震作用时,各类结构构件的承载力抗震调整系数均应采用1.0。
[修订说明]
本条新增为强制性条文。
6.1.5 框架结构和框架-抗震墙结构中,框架和抗震墙均应双向设置,柱中线与抗震墙中线、梁中线与柱中线之间偏心距大于柱宽的1/4时,应计入偏心的影响。高层的框架结构不应采用单跨框架结构,多层框架结构不宜采用单跨框架结构。
[修订说明]:
本条补充了控制单跨框架结构适用范围的要求。
7.1.2 多层房屋的层数和高度应符合下列要求:
1一般情况下,房屋的层数和总高度不应超过表7.1.2的规定。
表7.1.2房屋的层数和总高度限值(m)
房屋类别 最小 厚度 (mm) 烈度
6 7 8 9
高度 层数 高度 层数 高度 层数 高度 层数
多 层 砌 体 普通砖 多孔砖 多孔砖 小砌块 240 240 190 190 24 21 21 21 8 7 7 7 21 21 18 21 7 7 6 7 18 18 15 18 6 6 5 6 12 12 ― ― 4 4 ― ―
底部框架-抗震墙 多排柱内框架 240 240 22 16 7 5 22 16 7 5 19 13 6 4 ― ― ― ―
注:1房屋的总高度指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度,半地下室从地下室室内地面算起,全地下室和嵌固条件好的半地下室应允许从室外地面算起;对带阁楼的坡屋面应算到山尖墙的1/2高度处;
2室内外高差大于0.6m时,房屋总高度应允许比表中数据适当增加,但不应多于1m;
3乙类的多层砌体房屋应允许按本地区设防烈度查表,但层数应减少一层且总高度应降低3m。
4本表小砌块砌体房屋不包括配筋混凝土空心小型砌块砌体房屋;
2对医院、教学楼等横墙较少的多层砌体房屋,总高度应比表7.1.2的规定降低3m,层数相应减少一层;各层横墙很少的多层砌体房屋,还应再减少一层。
注:横墙较少指同一楼层内开间大于4.20m的房间占该层总面积的40%以上。
3横墙较少的多层砖砌体住宅楼,当按规定采取加强措施并满足抗震承载力要求时,其高度和层数应允许仍按表7.1.2的规定采用。
[修订说明]
本条补充了属于乙类的多层砌体结构房屋的高度和层数控制要求。
7.1.3普通砖、多孔砖和小砌块砌体承重房屋的层高,不应超过3.6m;底部框架-抗震墙房屋的底部和内框架房屋的层高,不应超过4.5m。
注:当使用功能确有需要时,采用约束砌体等加强措施的普通砖墙体的层高不应超过3.9m。
[修订说明]
作为例外,本条补充了砌体结构层高采用3.9m的条件。
7.1.7多层砌体房屋的结构体系,应符合下列要求:
1应优先采用横墙承重或纵横墙共同承重的结构体系。
2纵横墙的布置宜均匀对称,沿平面内宜对齐,沿竖向应上下连续;同一轴线上的窗间墙宽度宜均匀。
3房屋有下列情况之一时宜设置防震缝,缝两侧均应设置墙体,缝宽应根据烈度和房屋高度确定,可采用50~100mm:
1)房屋立面高差在6m以上;
2)房屋有错层,且楼板高差较大;
3)各部分结构刚度、质量截然不同。
4楼梯间不宜设置在房屋的尽端和转角处。
5烟道、风道、垃圾道等不应削弱墙体;当墙体被削弱时,应对墙体采取加强措施;不宜采用无竖向配筋的附墙烟囱及出屋面的烟囱。
6教学楼、医院等横墙较少、跨度较大的房屋,宜采用现浇钢筋混凝土楼、屋盖。
7不应采用无锚固的钢筋混凝土预制挑檐。
[修订说明]
本条补充了对教学楼、医院等横墙较少砌体房屋的楼、屋盖体系的要求,以加强横墙较少、跨度较大房屋的楼、屋盖的整体性。
7.3.1多层普通砖、多孔砖房,应按下列要求设置现浇钢筋混凝土构造柱(以下简称构造柱):
1 构造柱设置部位,一般情况下应符合表7.3.1的要求。
2外廊式和单面走廊式的多层房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按表7.3.1的要求设置构造柱,且单面走廊两侧的纵墙均应按外墙处理。
3教学楼、医院等横墙较少的房屋,应根据房屋增加一层后的层数,按表7.3.1的要求设置构造柱;当教学楼、医院等横墙较少的房屋为外廊式或单面走廊式时,应按2款要求设置构造柱,但6度不超过四层、7度不超过三层和8度不超过二层时,应按增加二层后的层数对待。
表7.3.1砖房构造柱设置要求
房屋层数 设置部位
6度 7度 8度 9度
四、五 三、四 二、三 楼、电梯间四角,楼梯段上下端对应的墙体处;外墙四角和对应转角; 错层部位横墙与外纵墙交接处, 大房间内外墙交接处, 较大洞口两侧 隔15m或单元横墙与外纵墙交接处
六、七 五 四 二 隔开间横墙(轴线)与外墙交接处,山墙与内纵墙交接处
八 六、七 五、六 三、四 内墙(轴线)与外墙交接处, 内墙的局部较小墙垛处; 9度时内纵墙与横墙(轴线)交接处
[修订说明]
本条增加了6度设防时楼梯间四角以及不规则平面的外墙对应转角(凸角)处设置构造柱的要求。楼梯段上下端对应墙体处增加四根构造柱,与在楼梯间四角设置的构造柱合计有八根构造柱,再与7.3.8条规定楼层半高的钢筋混凝土带等可构成应急疏散安全岛。
7.3.6楼、屋盖的钢筋混凝土梁或屋架应与墙、柱(包括构造柱)或圈梁可靠连接;6度时,梁与砖柱的连接不应削弱柱截面,独立砖柱顶部应在两个方向均有可靠连接;7~9度时不得采用独立砖柱。跨度不小于6m大梁的支承构件应采用组合砌体等加强措施,并满足承载力要求。
[修订说明]
本条新增为强制性条文,并依据砌体结构规范对大跨度梁支座的规定,补充了大跨混凝土梁支承构件的构造和承载力要求,不允许采用一般的砖柱或砖墙。
7.3.8 楼梯间应符合下列要求:
1顶层楼梯间横墙和外墙应沿墙高每隔500mm设2φ6通长钢筋;7~9度时其它各层楼梯间墙体应在休息平台或楼层半高处设置60mm厚的钢筋混凝土带或配筋砖带,其砂浆强度等级不应低于M7.5,纵向钢筋不应少于2φ10。
2楼梯间及门厅内墙阳角处的大梁支承长度不应小于500mm,并应与圈梁连接。
3装配式楼梯段应与平台板的梁可靠连接;不应采用墙中悬挑式踏步或踏步竖肋插入墙体的楼梯,不应采用无筋砖砌栏板。
4突出屋顶的楼、电梯间,构造柱应伸到顶部,并与顶部圈梁连接,内外墙交接处应沿墙高每隔500mm设2φ6通长拉结钢筋。
[修订说明]
本条新增为强制性条文,楼梯间作为地震疏散通道,而且地震时受力比较复杂,容易造成破坏,故提高了砌体结构楼梯间的构造要求。
11.1.1本节适用于6~8度(0.20g)未经焙烧的土坯、灰土和夯土承重墙体的房屋及土窑洞、土拱房。
注:1 灰土墙指掺石灰(或其它粘结材料)的土筑墙和掺石灰土坯墙;
2土窑洞包括在未经扰动的原土中开挖而成的崖窑和由土坯砌筑拱顶的坑窑。
[修订说明]
本条进一步明确本规范的规定所适用的生土房屋的范围。
11.1.5 生土房屋内外墙体应同时分层交错夯筑或咬砌,外墙四角和内外墙交接处,应沿墙高每隔300mm左右放一层竹筋、木条、荆条等拉结材料。
[修订说明]
本条修改规范执行严格程度用词,强调生土房屋墙体之间加强拉接,提高结构整体性。
11.2.12 围护墙应与木结构可靠拉结;土坯、砖等砌筑的围护墙不应将木柱完全包裹,应贴砌在木柱外侧。
[修订说明]
本条修改规范执行严格程度用词,强调了木结构房屋的围护墙与主体的拉结,以避免土坯等倒塌伤人。
11.3.2多层石砌体房屋的总高度和层数不应超过表11.3.2的规定:
表11.3.2多层石房总高度(m)和层数限值
墙体类别 烈度
6 7 8
高度 层数 高度 层数 高度 层数
细、半细料石砌体(无垫片) 16 五 13 四 10 三
粗料石及毛料石砌体(有垫片) 13 四 10 三 7 二
注:房屋总高度的计算同表7.1.2注。
[修订说明]
本条修改规范执行严格程度用词,以严格控制石砌体民居的适用范围。
附录A我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组
本附录仅提供我国抗震设防区各县级及县级以上城镇的中心地区建筑工程抗震设计时所采用的抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分组。
注:本附录一般把"设计地震第一、二、三组"简称为"第一组、第二组、第三组"。
A.0.20 四川省
1抗震设防烈度不低于9度,设计基本地震加速度值不小于0.40g:
第一组:康定,西昌
2 抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.30g:
第一组:冕宁*
抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20g:
第一组:道孚,泸定,甘孜,炉霍,石棉,喜德,普格,宁南,德昌,理塘,茂县,汶川,宝兴
第二组:松潘,平武,北川(震前),都江堰
第三组:九寨沟
4 抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g:
第一组:巴塘,德格,马边,雷波
第二组:越西,雅江,九龙,木里,盐源,会东,新龙,天全,芦山,丹巴,安县,青川,江油,绵竹,什邡,彭州,理县,剑阁*
第三组:荥经,汉源,昭觉,布拖,甘洛
5抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g:
第一组:乐山(除金口河外的3个市辖区),自贡(4个市辖区),宜宾,宜宾县,峨边,沐川,屏山,得荣
第二组:攀枝花(3个市辖区),若尔盖,色达,壤塘,马尔康,石渠,白玉,盐边,米易,乡城,稻城,金口河,峨眉山,雅安,广元(3个市辖区),中江,德阳,罗江,绵阳(2个市辖区)
第三组:名山,美姑,金阳,小金,会理,黑水,金川,洪雅,夹江,邛崃,蒲江,彭山,丹棱,眉山,青神,郫县,温江,大邑,崇州,成都(8个市辖区),双流,新津,金堂,广汉
6抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0. 05g:
第一组:泸州(3个市辖区),内江(2个市辖区),宣汉,达州,达县,大竹,邻水,渠县,广安,华蓥,隆昌,富顺,泸县,南溪,江安,长宁,高县,珙县,兴文,叙永,古蔺,资阳,仁寿,资中,犍为,荣县,威远,通江,万源,巴中,阆中,仪陇,西充,南部,射洪,大英,乐至
第二组:梓潼,筠连,井研,阿坝,南江,苍溪,旺苍,盐亭,三台,简阳
第三组:红原
A.0.24 陕西省
1抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20g:
第一组:西安(8个市辖区),渭南,华县,华阴,潼关,大荔
第二组:陇县
2抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g:
第一组:咸阳(2个市辖区及杨凌特区),宝鸡(2个市辖区),高陵,千阳,岐山,凤翔,扶风,武功,兴平,周至,眉县,宝鸡县,三原,富平,澄城,蒲城,泾阳,礼泉,长安,户县,蓝田,韩城,合阳
第二组:凤县,略阳
3抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为010g:
第一组:安康,平利,乾县,洛南
第二组:白水,耀县,淳化,麟游,永寿,商州,铜川(2个市辖区)*,柞水*,勉县,宁强,南郑,汉中
第三组:太白,留坝
4抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g:
第一组:延安,清涧,神木,佳县,米脂,绥德,安塞,延川,延长,定边,吴旗,志丹,甘泉,富县,商南,旬阳,紫阳,镇巴,白河,岚皋,镇坪,子长*
第二组:府谷,吴堡,洛川,黄陵,旬邑,洋县,西乡,石泉,汉阴,宁陕,城固
第三组:宜川,黄龙,宜君,长武,彬县,佛坪,镇安,丹凤,山阳
A.0.25 甘肃省
1抗震设防烈度不低于9度,设计基本地震加速度值不小于0.40g:
第一组:古浪
2抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.30g:
第一组:天水(2个市辖区),礼县
第二组:平川区,西和
3抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20g:
第一组:菪昌,肃北
第二组:兰州(4个市辖区),成县,徽县,康县,武威,永登,天祝,景泰,靖远,陇西,武山,秦安,清水,甘谷,漳县,会宁,静宁,庄浪,张家川,通渭,华亭,陇南,文县
第三组:两当,舟曲
4抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g:
第一组:康乐,嘉峪关,玉门,酒泉,高台,临泽,肃南
第二组:白银(白银区),永靖,岷县,东乡,和政,广河,临潭,卓尼,迭部,临洮,渭源,皋兰,崇信,榆中,定西,金昌,阿克塞,民乐,永昌,红古区
第三组:平凉
5抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为010g:
第一组:张掖,合作,玛曲,金塔,积石山
第二组:敦煌,安西,山丹,临夏,临夏县,夏河,碌曲,泾川,灵台
第三组:民勤,镇原,环县
6抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g:
第二组:华池,正宁,庆阳,合水,宁县
第三组:西峰
[修订说明]
根据国家标准GB18306-2001《中国地震动参数区划图》第1号修改单(国标委服务函[2008]57号)对四川、甘肃、陕西部分地区地震动参数的相关规定,对汶川地震后相关地区县级及县级以上城镇的中心地区建筑工程抗震设计时所采用的抗震设防烈度、设计基本地震加速度值和所属的设计地震分组加以调整。
本附录局部修订所调整的城镇涉及四川省、陕西省和甘肃省的70个城镇,其变化情况如下:
1.新增为8度0.20g的城镇有7个:
四川省平武、茂县、宝兴和甘肃省的两当由0.15g提高为0.20g,北川(震前)、汶川、都江堰由0.10g提高为0.20g。
2、新增为7度0.15g的城镇有9个:
四川省安县、青川、江油、绵竹、什邡、彭州、理县,陕西省略阳,均由0.10g提高为0.15g。四川省剑阁由0.05g提高为0.15g附近。
3、新增为7度0.10g的城镇有15个:
四川省广元(3个市辖区)、绵阳(2个市辖区)、罗江,德阳、中江、广汉、金堂、成都市的2个市辖区,陕西省宁强、南郑、汉中,均由0.05g提高为0.10g。
4、设防烈度不变而设计地震分组改变的城镇有39个(对砌体结构,其地震作用取值不变;对混凝土结构、钢结构等,其地震作用取值略有增加或减少):
四川省8度0.20g的九寨沟、松潘,7度0.15g的天全、芦山、丹巴,7度0.10g的成都(6个市辖区)、双流、新津、黑水、金川、雅安、名山、洪雅、夹江、郫县、温江、大邑、崇州、邛崃、蒲江、彭山、丹棱、眉山,6度0.05g的苍溪、盐亭、三台、简阳、旺苍、南江。
陕西省7度0.10g的勉县。
甘肃省8度0.30g的西和,8度0.20g的文县、陇南、舟曲。
此外,部分乡镇的设防烈度与该县级城镇中心地区不同,需按区划图修改单确定:
四川省广元东南、剑阁东南、梓潼东北、中江东南、金堂东南、简阳西北、绵竹西北、什邡西北、彭州西北、汶川西南、理县东部、茂县西部、黑水东部;陕西省宁强西部、南郑东南;甘肃省文县东南、陇南东南角、康县东南。