建筑抗震设计规范 GB 50011-2001 第七讲 地震作用和抗震验算新规定 结构抗震分析的改进 王亚勇 中国建筑科学研究院工程抗震研究所（北京 北三环东路30号 100013） 电话：010-84282354, 84272233-2448 7.1 长周期和不同阻尼比的 设计反应谱设计反应谱的范围由3s延伸到6s，分 上升段、平台段、曲线下降段和直线下 降段四个区段。一般结构阻尼比为0.05， 在5Tg以内与89规范相同，从5Tg起改为 直线下降段，斜率为0.02，保持了规范的 延续性（图5.1.5)。用于 GB50011-2001和 GBJ11-89 规范的反应谱GB50011-2001所用的设计反应谱对于阻尼比不等于0.05的 结构，设计反应谱在阻尼比 = 0.05的基础上调整： 上升段的起始点为 0.45 max 不变 平台段的数值乘以2 = 1.0(0.05-)(0.06+1.7) 曲线下降段的指数，由0.9 改为 = 0.9(0.05-)(0.5+5) 直线下降段的斜率，由0.02 改为 1 = 0.02(0.05-)87.2 建筑结构的地震作用 （5.1.1条强制性）(1) 在建筑结构两个主轴方向分别计算地震作 用和进行抗震验算。(2) 有斜交抗侧力构件的结构，当角度15度时 ，应分别计算各斜交方向的水平地震作用。(3) 扭转影响：平面不规则时，应考虑单向水 平地震作用；特别不规则时，应考虑双向水平 地震作用；平面规则时，可不进行扭转耦联计 算，但应考虑偶然偏心而增大地震作用效应。(4) 竖向地震作用：8、9度时，大跨和长悬臂 及 9 度时的高层建筑 (9度时, L18m 的屋架,l 1.5m 的悬臂阳台及走廊；8度时, L24m的 屋架，l 2.0m 的悬臂阳台及走廊)。7.3地震影响系数和设计特征周期 （5.1.4条强制性） 地震影响系数的确定：按烈度、场地类 别、设计地震分组和结构自振周期（水 平地震影响系数最大值，表5.1.4-1)；周 期大于 6s 的结构应专门研究；及已编制 抗震设防区划的处理。 设计特征周期的确定：按场地类别、设 计地震分组（表5.1.4-2), 计算 8、9度罕 遇地震作用时，特征周期值增加 0.05s。表5.1.4-1水平地震影响系数最大值 注：括号中的数值用于设计基本加速度为0.15g 和0.30g的地区地震影响 6 度 7 度 8 度 9 度多遇地震 0.04 0.08 (0.12) 0.16 (0.24) 0.32罕遇地震 - 0.50 (0.72) 0.90 (1.20) 1.40表5.1.4-2 设计特征周期值(s) 设计设计 地震 分组组场场 地 类类 别别I II III IV第一 组组0.2 50.35 0.45 0.65第二 组组0.300.40 0.55 0.75第三 组组0.3 50.45 0.65 0.907.4 抗震计算方法 （5.1.2条） 底部剪力法：高度40米、以剪切变形为主且 竖向规则，以及近似单质点体系的结构； 振型分解反应谱法（平面或空间、耦联或非耦 联模型）：一般结构； 时程分析法：特别不规则结构、甲类建筑、超 高层建筑等； 弹塑性分析法（简化或时程法）：罕遇地震下 的变形验算。表5.1.2-1 采用时程分析法的房屋 高度范围烈度、场地类别房屋高度范围（m）8度、类场地和7度1008度、类场地809度60表5.1.2-2 时程分析法所用地震 加速度最大值 ( cm/s2 )地震影响 6度 7度 8度 9度多遇地震 18 35 （55）70 （110 ）140罕遇地震 _ 220 （310）400（510 ） 6207.5 结构抗震验算规定 （5.1.6条强制性） 6 度区的建筑（除IV类场地上高层建筑 ）、木结构和生土房屋，可不进行抗震 验算，但要求采取抗震措施； 除上条规定以外的建筑结构，应进行多 遇地震下的截面抗震验算； 采用隔震设计的建筑结构，按 12 章进行 抗震验算。7.6 建筑结构地震作用 取值的控制本次修订，在特征周期、楼层最小 水平地震剪力、扭转效应（偶然偏心、 单向和双向水平地震）等三个方面来控 制建筑结构地震作用：（1）设计特征周期、类场地的设计特征周期将 比 89规范增大0.05s，总体上提高了中等 高度房屋和单层厂房的地震作用，使量 大面广的一般结构的抗震安全性有一定 的提高，符合当前提高结构安全性的呼 声要求（表5.1.4-2）；计算8、9 度罕遇 地震时，设计特征周期应增加 0.05s。（2）最小水平地震剪力( 5.2.5条强制性)结构底部总剪力和楼层水平地震剪力的控 制(式 5.2.5)：对于长周期结构，按加速度反应 谱计算的地震作用明显偏小。这是由于长周期 结构对于加速度的反应较为迟钝，强地面运动 速度和位移对结构的作用更为强烈。而加速度 反应谱不可能反映这种作用，计算结果可能是 不安全的。为此，不仅要控制结构底部总地震 剪力，还要控制每个楼层的水平地震剪力。（表 5.2.5 强制性）(a) 当结构基本周期小于3.5s或扭转效应明显时， 楼层剪力系数应不小于0.2max （基本与89规 范相同）：7、8、9度时，分别为 0.016 (0.024) 、0.032 (0.048) 和 0.064； (b) 当结构基本周期大于5.0s时， 7、8、9 度下的 楼层剪力系数分别不小于 0.012（0.018）、 0.024 (0.032) 和 0.040； (c) 当结构基本周期界于3.5s至5.0s时，插值。(3)水平地震作用的扭转效应( 5.2.3条）震害经验和强震记录的分析证明， 实际地震地面运动是同时具有平动、上 下和扭转分量的。平面规则的结构可不 考虑扭转耦联，但仍要考虑偶然偏心； 平面不规则结构考虑扭转耦联时，取两 个正交的水平位移和一个转角共三个自 由度，根据不规则程度计算单向或双向 水平地震作用下的扭转效应 。(a) 偶然偏心 对于对称且抗侧力构件正交的结构，可化为按 两个主轴方向分别考虑地震作用而不用考虑扭 转耦联，但需要考虑结构偶然偏心和地震动的 扭转分量，将边榀结构的地震内力增大1.05 1.30倍(一般情况下，短边取1.15,长边取1.05,扭 转刚度较小时取1.30 )。 “扭转刚度较小”的确定：核心筒-外稀柱框架等 ， 第一振型以扭转为主(r/u0.5), 或 T 0.7Tx1、 T 0.7Ty1 (“高规”规定A 级高度的建 筑不应 0.9，B 级高度的建筑不应 0.85) ; 对 较高的高层建筑，要求 T 1.4Tx2、T1.4Ty2 。(b) 单向水平地震作用同89规范： 底部剪力法 振型分解反应谱法 地震作用标准值 Fji = j tj Xji Gi地震作用效应 非扭转耦联 SEk = S2j扭转耦联 SEk = jk Sj Sk单向水平地震作用扭转耦联系数jk= 8 j k (1+T) T1.5 /(1-T2)2 + 4 j k (1+T)2 T ( 5.2.3 6 ) (c) 双向水平地震作用对于非对称或抗侧力构件斜交的结 构，必需考虑两个主轴方向同时施加地 震作用的扭转效应，两个方向地震作用 效应的组合，取一个方向 100、另一正 交方向 85的 “平方和方根组合”, 即以 下二式的较大值: S=( Sx )2+( 0.85Sy )2或 S =( Sy )2+( 0.85Sx )27.7 关于时程分析法输入地震波的规定 ( 5.1.2条）时程分析法应选用不少于二条的实际强震 记录和一条人工模拟加速度时程曲线。其平均 反应谱应与振型分解法所用的设计反应谱在统 计意义上相符。所谓“统计意义上相符”指的是 平均反应谱与设计反应谱的值在每个周期点上 相差不大于20 %。为了保证时程法分析结果的 可靠合理，同时规定多条地震波输入计算的平 均结构底部剪力值不应小于振型分解法计算结 果的80 %，而且单条地震波输入计算的底部剪 力值不应小于65 %。从而保证所选地震波的合 理性。7.8 关于地基与结构相互作用 对 8、9 度III、IV类场地、T1= 1.2-5.0 Tg、基 础较好的钢筋混凝土高层建筑结构，考虑地基 与结构相互作用对水平地震作用的折减，上部 结构刚度越大，折减越多（5.2.7 条）； 对高宽比小于3的结构，沿高度的折减按矩形 规律分布； 对高宽比不小于3的结构，折减基本按抛物线 规律分布，底部按式5.2.7折减，顶部不折减， 中间各层按线性插值； 折减后的水平地震剪力应符合第5.2.5条关于楼 层最小水平地震剪力的规定。楼层水平地震剪力折减系数 = T1 / (T1+T) 0.9表 5.2.7 附加周期T (s)烈 度场场 地 类类 别别III 类类 IV 类类8 0.08 0.209 0.10 0.257.9 截面抗震验算 （5.4.1和5.4.2条强制性） 结构构件的地震作用效应和其它荷载效 应的基本组合（式 5.4.1) : 直接采用对荷 载或地震作用的效应，不再采用效应系 数与荷载（作用）代表值（标准值）的 乘积；保留分项系数和风荷载组合系数 。公式更简捷，物理意义更明确； 抗震验算表达式（式5.4.2）: 同89规范， 保留承载力抗震调整系数（表5.4.2）地震作用效应和其他荷载效应 组合及抗震验算 89 规范 S = GCGGE+EhCEhEhk+EvCEvEvk+wwCwwk 2001规范 S = GSGE+Eh SEhk+Ev SEvk+ww Swk 抗震验算 S R / RE7.10 结构变形验算的新规定(1) 弹性层间位移角计算：弹性层间变 形的控制值，不仅是楼层质心处的位移 ，而且是最大的层间位移。除了以弯曲 变形为主的高层建筑外，小震下的弹性 层间位移限值是（计算时不再扣除结构 整体弯曲变形和扭转变形、各分项系数 取1.0、钢筋混凝土构件的截面刚度可采 用弹性刚度, 5.5.1 条）：弹性层间位移角限值RC 框架 1/550RC 框-墙,内筒-外框 1/800RC 抗震墙,筒中筒,RC框支层 1/1000钢结构 1/300(2) 弹塑性层间位移角计算：大震作用下， 不规则结构、超高层结构、隔震和消能 减震结构需进行弹塑性变形验算。其中 ，对排架、框架、隔震消能结构、甲类 建筑和高层钢结构的要求为“应”，其余 为“宜”。可采用简化计算、静力弹塑性 即所谓推覆(push-over)方法和动力弹塑 性计算方法（5.5.2和5.5.3 条）。弹塑性层间位移限值RC 排架 1/30RC 框架 1/50RC 框-墙,内筒-外框,底框砖房 1