付亞男 程龍飛 趙更新 何運祥

（1.重慶三峽學院建筑工程系，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)的新標準，自2010年12月1號實行，原《建筑抗震設(shè)計規(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，在抗震設(shè)計理念和思路、建筑抗震性能化設(shè)計、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)的計算等方面相對于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）（2008年版）有了很大的不同和改進之處.本文希望對我國《08規(guī)范》和《10規(guī)范》在建筑抗震性能化設(shè)計、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，給目前因為教材更新慢于規(guī)范的高校土木工程專業(yè)的教師和學生一些參考和借鑒.[1,2]

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

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

《10規(guī)范》新增了建筑抗震性能化設(shè)計3.10節(jié).提出了當建筑結(jié)構(gòu)采用抗震性能化設(shè)計時，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，對選定的抗震性能目標提出技術(shù)和經(jīng)濟可行性綜合分析和論證的建筑抗震性能化設(shè)計的總原則.同時給出了建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能化設(shè)計3方面的要求：選定地震動水準、選定性能目標、選定性能設(shè)計指標，建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能化設(shè)計計算應(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)計的參考指標和計算方法，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)計的具體要求和方法使結(jié)構(gòu)設(shè)計人員能更準確地計算和分析結(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)計模型下計算分析出的地震作用更接近于真實的地震作用，能有效地避免《08規(guī)范》地震作用分析結(jié)果偏離實際的地震作用的缺陷.《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》的修訂滯后于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，目前我們國家的設(shè)防分類標準仍停留在20多年前《89規(guī)范》的基礎(chǔ)上.按照科學發(fā)展的要求，現(xiàn)在是修訂抗震設(shè)防目標“三水準”的時候了.隨著我國經(jīng)濟發(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)達資本主義國家，他們在特大地震來臨后人員傷亡、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的方法和規(guī)定，只是停留在要論證的基礎(chǔ)上，對于《10規(guī)范》來說這一點仍是欠缺的.[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》都認為：當初步判別為需進一步進行液化判別時，應(yīng)該采用標準貫入試驗判別法判別地面一定深度內(nèi)的液化，當飽和土標準貫入錘擊數(shù)小于液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值時，應(yīng)判為液化土；當有成熟經(jīng)驗時可采用其他方法.

《08規(guī)范》還規(guī)定，當采用樁基或埋深大于5m的深基礎(chǔ)時，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)，液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值可按下式計算：

在地面下 15～20m范圍內(nèi)液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值可按下式計算：

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

式中：β—調(diào)整系數(shù)，設(shè)計地震第一組取0.80，第二組取0.95，第三組取1.05；Ncr—液化判別標準貫入錘擊數(shù)臨界值；N0—液化判別標準貫入錘擊數(shù)基準值；應(yīng)按表4中的《10規(guī)范》對項采用；ds—飽和土標準貫入點深度（m）；dw—地下水位（m）；ρc—黏粒含量百分率，當小于3或為砂土時，應(yīng)采用3.

表4 標準貫入錘擊數(shù)基準值

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%，標準貫入試驗資料見表5，采用樁基礎(chǔ)，設(shè)計地震分組為第一組，8度烈度，設(shè)計基本地震加速度為0.30g，判定砂土的液化性.

表5 試驗資料

按《08規(guī)范》計算：

（1）8度烈度，設(shè)計基本地震加速度為0.30g，設(shè)計地震分組第一組，由表4得標準貫入錘擊數(shù)標準值為N0=13.

（2）液化判別深度：對樁基為20m.

（3）15m以上的土層：根據(jù)（1）式可計算出Ncr

（4）15m以下的土層：根據(jù)（2）式可計算出

Ncr

按《10規(guī)范》計算：

（1）8度烈度，設(shè)計基本地震加速度為0.30g，設(shè)計地震分組第一組，由表4得標準貫入錘擊數(shù)標準值為N0=16.

（2）液化判別深度為20m.

（3）20m以上的土層：根據(jù)（3）式可計算出Ncr

由上述按《08規(guī)范》和《10規(guī)范》的計算可知：

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

（2）由于《10規(guī)范》較《08規(guī)范》的液化判別標準錘擊樹的基準值有所提高，所以對于同一點的計算結(jié)果最后有可能判別的不一樣，例如當ds=18m時，采用《08規(guī)范》判別結(jié)果是不液化，當采用《10規(guī)范》判別結(jié)果是液化，這說明了《10規(guī)范》對軟弱地基采用了加強的方法，這樣我們在地基設(shè)計的時候處理后得到的地基承載力會提高.

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的計算公式分別為：

η2—阻尼調(diào)整系數(shù)，當小于0.55時，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)計地震分組為第一組.結(jié)構(gòu)的第一平動自震周期T1=1.2s，求地震影響系數(shù)α.

按《08規(guī)范》計算：

（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）可以計算出：

又 T1=1.2s＜5Tg=5 × 0.35s=1.75s， 因 此

按《10規(guī)范》計算：

（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）可以計算出：

又 T1=1.2s＜5Tg=5 × 0.35s=1.75s， 因 此

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

5 結(jié) 論

《10規(guī)范》的頒布和實施具有重大的意義，首次把建筑抗震性能化設(shè)計寫入規(guī)范，是一個巨大的進步，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)計規(guī)范與國際的接軌，方便我國工程人員參與國際工程項目.

[1]GB50011-2001（2008），建筑抗震設(shè)計規(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)防標準的比較研究[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.