建筑抗震设防的基本概念
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2022年08月31日 13:37:08
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《建筑抗震设计规范(2016年版)》第一条就明确了建筑的抗震设防目标,本文由此展开,对抗震设防基本概念进行整理,包括四部分内容,即抗震设防目标、抗震设计方法、建筑的抗震设防分类和标准、抗震设防范围。 1、抗震设防目标 1)基本目标 《抗规》1.0.1条规定:按本规范进行抗震设计的建筑,其基本的抗震设防目标是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受损坏或不需修理可继续使用;当遭受相当于本地区抗震设防烈度的

《建筑抗震设计规范2016年版)》第一条就明确了建筑的抗震设防目标,本文由此展开,对抗震设防基本概念进行整理,包括四部分内容,即抗震设防目标、抗震设计方法、建筑的抗震设防分类和标准、抗震设防范围

1、抗震设防目标

1)基本目标

《抗规》1.0.1条规定:按本规范进行抗震设计的建筑,其基本的抗震设防目标是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受损坏或不需修理可继续使用;当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,可能发生损坏,但经一般性修理仍可继续使用;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。概括起来就是,小震不坏、中震可修、大震不倒”,即以“三个水准”为设防目标。

图片

三个水准的烈度分别称为众值烈度基本烈度最大预估烈度,其中基本烈度就是抗震设防烈度;相应的地震称为多遇地震(小震)、设防地震(中震)及罕遇地震(大震)。烈度的概率密度函数如上图所示,三种烈度的定义及说明见1.0.1条的条文说明,三种地震的重现期见3.10.3条的条文说明。

众值烈度比基本烈度低度半,最大预估烈度与基本烈度相差度(当基本烈度6度时为7度强,7度时为8度强,8度时为9度弱,9度时为9度强)。震源深度10~30km时,震级M与震中烈度I0经验公式M=0.58I0+1.5,大致对应关系见下表(见《抗震结构设计》丰定国等主编)。

震级M与震中烈度I0的关系

震级M

2

3

4

5

6

7

8

8以上

震中烈度I0

1~2

3

4~5

6~7

7~8

9~10

11

12

 按震级M与震中烈度I0的经验关系及对应关系,将各水准烈度和震级估算值列于下表。

 

众值烈度(估算)

4.5度

5.5度

6.5度

7.5度

多遇地震(估算)

4.1级

4.7级

5.3级

5.9级

基本烈度

6度

7度

8度

9度

设防地震(估算)

5.0级

5.6级

6.1级

6.7 级

最大预估烈度(估算)

7度强

8度强

9度弱

9度强

罕遇地震(估算)

5.6级强

6.1级强

7级弱

7级强

说明:1、估算、估算、估算,重要的事情说三遍!

2、5级以上的地震能引起不同程度的破坏,称为破坏地震;7级以上的地震称为强烈地震或大震;8级以上的地震称为特大地震。

 

据上面两表,总结如下:

(1)如果某地基本烈度为8度,则多遇地震M≈5.3级,设防地震M≈6.1级,罕遇地震M≈6.7级。也就是说,按《抗规》设计的建筑,在该地发生5级地震时“不坏”,6级时“可修”,略低于7级时“不倒”。

(2)5级地震(破坏地震)对应的烈度是6~7度,所以,对6度及以上地区的建筑进行抗震设计(见《抗规》1.02条)。

(3)基本烈度为6度时,对应的小震约为4.1级,通常不会造成破坏,中震时破坏也不严重,一般情况下,建筑可仅采用抗震措施而不进行抗震作用计算(见《抗规》3.1.2条、5.1.6条)。

2)更高的抗震性能目标

《抗规》1.0.1条规定:使用功能或其他方面有专门要求的建筑,当采用抗震性能化设计时,具有更具体或更高的抗震设防目标;具体见3.10节和附录M。建筑结构工程超限设计就是一种基于性能的抗震设计,本公众号《结构超限报告相关知识理解》介绍了确定性能目标的方法。

2、抗震设计方法

《抗规》采用二阶段设计以实现三个水准的设防目标,具体见1.0.1条文说明。简单地说,第一阶段设计是多遇地震作用下承载力验算,第二阶段设计是罕遇地震作用下弹塑性变形验算对大多数的结构,可只进行第一阶段设计,而通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准的设计要求;对地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构以及有专门要求的建筑,除进行第一阶段设计外,还要进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算并采取相应的抗震构造措施,实现第三水准的设防要求。

各类钢筋混凝土结构和钢结构还要求进行多遇地震作用下的弹性变形验算,层间位移角限值见下表,具体规定见《抗规》5.1.75.5.1

弹性层间位移角限值

钢筋混凝土框架

1/550

钢筋混凝土框架-抗震墙、板柱-抗震墙、框架-核心筒

1/800

钢筋混凝土抗震墙、筒中筒

1/1000

钢筋混凝土框支层

1/1000

多、高层钢结构

1/250

3、抗震设防分类和设防标准

《建筑工程抗震设防分类标准》根据建筑遭遇地震破坏后,可能造成人员伤亡、直接和间接经济损失,社会影响的程度及其在抗震救灾中的作用等因素,将建筑工程分为四个抗震设防类别:特殊设防类(简称甲类)、重点设防类(乙类)、标准设防类(丙类)、适度设防类(丁类),具体见3.0.2条;抗震设防标准的要求见3.0.3条,简单总结如下:

各抗震设防类别建筑的抗震设防标准


甲类

乙类

丙类

丁类

抗震措施

+19度时,更高要求)

+19度时,更高要求)

不调整

适当降低(6度时,不降低)

地震作用

见说明

不调整

不调整

不调整

说明:应按批准的抗震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。

《抗规》3.1.1条规定,抗震设防的所有建筑应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223确定其抗震设防类别及其抗震设防标准。

4、抗震设防范围

前文已经说明,抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑,必须进行抗震设计。抗震设计包括抗震作用计算和抗震措施,6度时,除具体规定外,对乙、丙、丁类的建筑可不进行地震作用的计算;详见《抗规》1.023.1.2条、5.1.6

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