关于上海市《建筑抗震设计规程》中长周期设计反应谱的讨论
关于桥梁抗震设计规范反应谱若干问题_韦晓
第27卷第2期同济大学学报Vol.27.No.2 1999年4月JOUR NAL OF T ONGJI UNIVER SIT Y A p r.1999关于桥梁抗震设计规范反应谱若干问题韦晓袁万城王志强范立础(同济大学桥梁工程系,上海,200092)摘要从桥梁抗震设计反应谱分析与设计角度出发,讨论了当前我国《桥梁抗震设计规范》制订中关于反应谱曲线和反应谱组合方法等几个需要解决的问题.关键词规范反应谱;长周期;阻尼比;振型组合;多级抗震设防分类号U422Some Problems on Aseismic Desi g n Code Res p onseS p ectrum for Brid g esW ei Xiao Yuan W anchen g W an g Zhi q ian g Fan L ichu(D ep artment of Bridge En gin eerin g,Tongji Un ivers it y,Shanghai,200092)Abstract In this p a p er,based on demand of aseism ic res p onse s p ectrum anal y sis and desi g n,som e ex istin g p roblems in aseismic design code for br idge structur es,such as long period response spectrum value and technique for response spectrum combination,are pointed out and the possible solution m ethods to them ar e also proposed.Keywords Code response spectrum;Long period;Damping ratio;Combination method of vibration mode;Multilevel aseism ic protection在结构抗震理论发展中,静力、反应谱和动力分析方法3个阶段的形成和发展是人类对自然规律认识的一个不断深入与完善的过程.1942年M.A.Biot明确提出了从强震记录中计算反应谱的概念,1953年Housner等人对此加以实现,并在随后的加州抗震设计规范中首先采用了将反应谱理论作为抗震设计方法,以取代过去的静力系数法.由于反应谱理论不仅简单正确地反映了地震动的特性而且同时考虑了结构物的动力特性,因而迅速在世界范围内得到了广泛的承认.50年代后期,这一抗震理论已基本取代了静力系数法,从而奠定了反应谱理论在抗震设计中的主导地位.使用反应谱方法进行桥梁结构的抗震分析首先需要解决两个问题:一是合理的地震动反应谱输入;二是恰当的反应谱组合方法.本文目的就是从这两个问题出发来讨论我国现行《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89)(以下简称部规)桥梁抗震部分中的几个需要解决的问题,并给出了可以进一步研究的一点建议,供目前正在制定的《桥梁抗震设计规范》前期研究工作参考.1长周期反应谱取值长周期反应谱问题是当前地震工程研究的一个热点问题.其主要原因就是基于长周期结构的历史震害,以及与随着我国经济建设发展,高耸结构和大跨度桥梁建设的飞速发展迫切需要解决长周期反应谱取值问题有关,而目前规范反应谱又不能涵盖长周期结构抗震的需要.同济大学土木工程防灾国家重点实验室完成的国内20多座大桥抗震分析,从第一阶自振周期来看[1]:主跨1385m的江阴长江公路大桥收稿日期:1998-04-15第一作者:男,1968年生,博士生225Fig .1Response spectrum of displacementaccording to code Fig .2Enveloping displacement response curve of Humen Bridge west tower in longitude direction response1)同济大学桥梁工程系.徐浦大桥主桥动力特性分析研究报告之三:徐浦大桥主桥自振特性测定.1997是19.6s (前七阶振动周期均在5s 以上);主跨为888m 的虎门大桥是11s ;主跨602m 的杨浦大桥是12.8s .规范反应谱截止周期是5s ,因而不能满足大跨度桥梁抗震反应谱分析的要求.为此,现行部规反应谱长周期部分有两个问题需要解决:①长周期反应谱取值规定一个下平台值不尽合理;②反应谱截止周期应当适当延长.规范反应谱的一个显著特点是其具有统计特征.部规加速度反应谱是国家地震局工程力学研究所根据900多条国内外强震记录,按5%阻尼比得到的加速度反应谱,并考虑安全经济因素后的统计结果.规范规定长周期采用定值0.3αmax ,是个值得探讨的问题.实际强震记录计算表明,反应谱长周期段衰减很快.事实上,《建筑抗震设计规范》(GBJ11—89)的送审稿曾建议取消3s 以后0.2αmax ,因为这样将导致位移反应谱是一上升曲线(如图1).加速度反应谱以一定值加以表示,显然与实际情况不符,因为T →∞时,结构位移反应谱与地面最大位移一致.根据加速度反应谱与位移反应谱近似关系S a =ω2S d ,则加速度反应谱长周期部分应符合1/T 2衰减规律.南浦大桥抗震计算表明[1],按规范反应谱谱值和对规范谱长周期用1/T 2衰减规律修正这两种情况进行抗震分析,桥墩弯距结果会相差1.5倍,设计上无法接受.因此没有必要定义0.3这一下限值,应当还物理规律之本来面目.下一步问题是应当如何确定长周期反应谱?目前解决问题的途径有2个:①大量布设宽频带加速度仪;②采用地震学和工程地震学相结合方法,利用现有记录反演长周期成分.现有绝大多数记录是从当初的模拟记录强震仪得到的,在0.125Hz 以下频率段成分可信度很低,这是仪器本身的问题;另外原因是数字化处理和校正过程中许多长周期分量连同低频噪声一并滤掉.大量布设宽频带强震仪是一个获得丰富低频成分反应谱的理想方法.第二种方法是根据强震地面运动理论模拟面波对长周期分量的影响[2],利用地震仪记录结果,对长周期部分进行反演.因为理论研究表明面波对强震地面运动中长周期分量有不可忽视的作用,在一定条件下,面波可能成为控制地面运动长周期的主要震相.图1规范位移反应谱图2虎门大桥西塔主跨纵向位移反应包络图2规范反应谱阻尼修正不同阻尼影响反应谱取值有两个方面内容:①不同阻尼影响规范反应谱曲线形状;②桥梁各振型阻尼比影响反应谱取值.目前国内的抗震设计规范设计反应谱几乎都以5%的临界阻尼比为依据(核电站抗震设计规范除外),这对普通钢筋混凝土桥梁是适宜的.但大跨度桥梁结构不同振型频率阻尼比往往小于5%.从同济大学对3座200多米的斜拉桥实测结果的资料来看[3],各阶振型的阻尼比在1%～10%之间变化.最近对主跨590m 的上海徐浦大桥实测结果表明1),低阶振型阻尼比甚至会小于1.0%,因而对于不同振型应使用不同阻尼比.从强震记录不同阻尼比反应谱计算对比看[4],阻尼比不仅影响反应谱的形状,而且对反应谱不同周期段的影响程度是不一样的,但总的趋势是阻尼对长周期部分反应谱的影响小,对高频部分影响大.阻尼比取值或者不同振型阻尼比取值的不同会直接影响到地震反应的预测结果[1],如图2所示.而且随着结构控制技术、减震耗能措施的大量推广应用,结构中不同构件之间的阻尼比会有很大的变化.第2期韦晓等:关于桥梁抗震设计规范反应谱若干问题226同济大学学报第27卷1)Eurocode 8.Stru ctures in seismic re g ion s -desi g n .Part2:Brid g es .Drafts ,A p ril ,1993胡聿贤先生是我国最早考虑对加速度反应谱进行阻尼修正的学者.他在60年代根据单自由度体系平稳随机反应分析和对强震记录的反应谱统计提出了一个修正公式[5]:βT ,ξ=1316.6ξ+0.160.8T αβT ,ξ=0.05,αξ=0.05-ξ0.156+3.38ξ(1)从式(1)可以看出,他采用了T =0.8s 和ξ=0.05为基准点进行反应谱阻尼修正.现行欧洲桥梁抗震设计规范1)给出了反应谱阻尼修正公式η=7/2+ξ≥0.7(2)其中ξ是以百分比形式表示.显然式(2)是以5%阻尼比反应谱作为基准.日本桥梁抗震设计规范[6]是最早采用反应谱阻尼修正的国家规范.规范采用阻尼修正系数对反应谱值进行修正,它与振型阻尼系数h 1有关,C D =1.5/40h i +1+0.5(3)h i 与振型衰减系数h j 有关,规范给出相应计算公式并根据不同的结构情况给出h j 的具体值.上面给出的第一种修正方法侧重于地震动特性影响的描述,后二者则侧重于结构的动力特性修正.由于不同阻尼比的取值对反应谱短周期部分谱值影响较大,因而对量大面广的短周期桥梁结构的地震反应预测精度会有较大影响,我国新的桥规应对反应谱值进行不同阻尼比的谱值修正.3规范反应谱取值跳跃问题这个问题有两个方面需要解决:①场地类型不同产生的取值跳跃问题;②烈度不同影响取值的跳跃问题.目前抗震设防仍根据烈度进行设防,而烈度是以整数形式表达.烈度取整数形式是有其特殊背景的.现行部规的基础是基于1980年的全国第二代烈度区划图,它与1990年的第三代全国烈度区划图有很大的不同.第二代区划图制定采用的是确定性的地震危险性分析方法,是基于未来100年某一地方可能发生的最大地震烈度.地震危险性分析确定烈度大小基于两个原则:①历史上在某一地区发生过的最大地震今后仍可能发生;②某一断层构造上发生过的最大地震,今后仍可以在此断层或性质相似的断层构造上发生,即所谓的历史地震重演和构造类比原则,基于这两个原则直接进行确定性的烈度区划.第三代区划图作了改进,采用了综合概率的地震危险性分析方法,按各潜在震源计算对某一场地的烈度贡献,给出了未来50年内超越概率10%的烈度大小.对于一个具体场地第三代区划图分析结果并不一定是一整数形式,取整的原则是采用7下8上的原则.照此,同样是7度区,其烈度会在6.8～7.7度之间变化.两个地区一个是7.8度,另一个是7.7度的情况,一个就要进行8度抗震设防,而另一个则进行7度抗震设防,结果是2个设防地面加速度会有一倍之差,因而采用烈度的方法必然会产生这种不合理结果.抗震规范对于这种烈度跳跃变化应如何处理?取消烈度的概念,是一条解决问题的途径.目前第四代全国烈度区划图正在制定,将给出加速度峰值的区划图,新的规范应考虑与之衔接.不同场地加速度反应谱取值跳跃是另一突出的问题.部规采用地基允许承载力[σ0]来进行场地类别划分,当两个场地实测结果为129kPa 和130kPa ,从数值上没有本质区别,但根据规范,两个场地土类别是Ⅳ类和Ⅲ类,从而会使选取的加速度反应谱在某一周期段有明显的区别.部规在附录中给出了采用剪切波速、质量密度和分层厚度评定场地指数的方法来确定反应谱.该方法符合选用场地评定物理指标的发展趋势,可以避免场地分类分界的矛盾.但笔者认为用剪切波速仍有很大局限性,不同场地和不同土类的剪切波速离散性较大,另外桥梁大多建在江河岸边,这种场地上剪切波速现场测试也有一定的困难.笔者认为如能借助静力触探方法得到的各土层测试结果,建立相应综合评定公式,是值得推荐的方法.4位移反应谱目前的抗震设计方法实质上是基于强度的设计方法,结构设计先通过折减弹性力来确定结构的设计强度水平,并利用结构的延性能力来弥补结构强度的不足,仅仅通过一个强度水平破坏指标并不能有效227第2期韦晓等:关于桥梁抗震设计规范反应谱若干问题地控制结构期望的破坏方式.桥梁结构不同于建筑结构,后者由于内部高次超静定,一个部位的缺陷可以由其它途径来弥补.前者往往是静定或低次静定,单个构件或部件之间的破坏就会影响整个桥梁的功能,它对地震位移十分敏感,地震位移计算不当,如低估地震位移,相邻结构(如城市立交)由于预留间距不足就会发生冲击破坏;活动支座处座长设置不足会引起落梁和桥跨损坏.近几年来,国外学者发展一种新的抗震设计方法———基于位移的设计方法[7].它以地震时结构的反应位移作为设计依据,因为对于特定的破坏水准可以通过结构目标极限应变来标定,以应变作为破坏水准,同时可以适用于不同的破坏状态,因而结构中受力水平可以通过位移来反算求解.该方法物理概念清楚,符合结构设计的发展要求,因此有必要发展我国桥梁抗震设计基于位移的设计方法,规范同时应当给出位移反应谱曲线.5反应谱振型组合方法振型组合方法是反应谱理论的另一重要问题,是影响桥梁地震反应预测精度的关键因素.目前各国抗震规范采用的组合方法主要是基于平稳随机振动理论的SRSS,CQC和DSC法等一致激励振型组合方法.最普遍的SRSS法,对于频率分离较好的平面结构的抗震计算有良好的精度,为大多数国家的抗震设计规范所采用,如我国现行部规,美国的AASHT O规范,欧洲的Eurocode8规范.该方法对于中小桥梁的地震反应计算有较高精度,但对于频率密集的空间结构由于忽略了各振型间的耦合影响,通常会过高或过低地估计结构的地震反应.CQC法是80年代初W ilson等人基于随机过程导出的比例阻尼线性多自由度体系振型组合规则,较好地考虑了密集频率时的振型相关性,克服了SRSS法的不足.欧洲规范和日本规范采用了这种振型组合方法作为对SRSS法的补充.DSC法是用振型相关系数考虑振型间耦合项影响,所采用的振型相关系数是基于地面运动白噪声过程假定而得出的,为新西兰桥梁抗震规范所采用.CQC法理论基础是随机振动理论,它必须符合地震动是宽带过程和平稳随机过程的假定.大跨度桥梁振动周期相对地面运动持时相对较长,阻尼比较小,结构地震反应在地面运动持时内过渡到弱平稳态有很大困难,因而对地震反应主要贡献的振型多数处于非平稳态,现有各种反应谱组合方法要准确估计各个振型之间的相关性有困难.最近文献[8]基于一致虚拟激励原理提出了新的一种振型组合方法HOC (harm onic-or iented com bination),它可以提高大跨度桥梁一致激励反应谱方法的预测精度.但笔者认为一定意义上该方法是一种算法,而且与其它方法比较的参考标准是时程分析结果,时程分析结果很大程度上取决于输入地震动时程的频谱成分,对其适用性有待进一步研究.正在制定的桥梁抗震规范有意将其适用范围扩大到大跨度桥梁结构,由于不同振型组合方法会导致不同的地震反应预测精度,所以应当明确不同情况下采用不同振型组合方法的指导性条款.另外当前反应谱组合方法主要是基于单分量地震动作用下的振型组合问题,从大跨度桥梁抗震分析角度来看,发展不同地震动分量作用下和多点激励下的地震反应振型组合,并应用到我国规范中去尚有待进一步探究. 6采用多级抗震设计反应谱多级抗震设防思想是在核电站抗震设计规范中首先提出来的.核电站抗震设计要求满足安全运行地震(OBE)和安全停堆地震(SSE)两级设计地震动.前者保证核电站在一般情况下不停止运行,后者在特殊情况下不产生核扩散事故.后来被逐渐推广到了另外一些重大工程中.由于其先进的抗震设防思想,很快被建筑、桥梁等结构专业规范所采纳.我国现行建筑抗震设计规范已经采用了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的多级抗震设防思想,运用两种大小的地震动进行抗震设计.美国桥梁抗震设计规范和日本桥梁抗震设计规范也采用了这种抗震设防思想,并规定了相应阶段的设计分析方法.我国现行部规没有明确体现这一先进的抗震设计思想,虽然采用了综合影响系数C z来体现桥梁在遭受基本烈度时的非线性影响,但工程师应用起来概念含糊,设计上不能保证大震不倒的要求,仍然是一阶段的抗震设计.采用多级抗震设防要确定多级设防的超越概率以及相应的设计反应谱.我国第三代烈度区划图是一个超越概率的烈度区划,即50年超越概率10%,这针对量大面广的一般桥梁结构是合理的.大跨度桥梁228同济大学学报第27卷一般都以100年作为设计使用寿命,因而应当对应100年超越概率的反应谱作为地震输入.根据结构重要性确定相应的设计使用寿命和超越概率,显然应在多级抗震设防中加以考虑.在有些国家抗震规范中已考虑这一原则,如美国ATC3规范对一般工业或民用建筑设防水准是50年超越概率10%,对陆海空三军重要房屋抗震设计指南规定设防标准是100年超越概率10%.正在制定的我国第四代烈度区划图给出的是地震动参数区划图.由于区划图是针对量大面广的建(构)筑物,因而对大跨度桥梁桥规制定中仍然应当规定进行桥址的地震危险性分析.但桥规应当从经济安全角度出发规范地震危险性分析的超越概率水准,使得地震部门进行危险性分析时有章可循,有利于大跨度桥梁的多级抗震设防分析与设计的实现.7结论通过上述讨论分析,可以归纳几点结论与建议:(1)规范应体现多级抗震设防的设计思想.抗震设防标准是桥梁抗震设计规范的重要组成部分,它直接影响到桥梁建设安全和经济两方面内容.显然过高估计设防标准有利于桥梁安全,但不符合我国国情;为了经济而不合理地降低或过低估计设防标准,我们已经为之付出了惨重的代价.采用基于概率的多级抗震设计方法有利于与桥梁结构可靠度设计方法相衔接.(2)改进当前规范中反应谱抗震分析的不足.反应谱分析方法是目前结构抗震设计的主流方法.由于桥梁结构自身的特殊性,现行规范有关桥梁抗震设计反应谱分析中存在的上述几个主要问题应尽快加以解决,并反映到我国目前正在制定的《桥梁抗震设计规范》之中,以满足我国大规模的桥梁建设事业的需要.(3)采用基于位移与能力的设计方法.当前基于弹性反应谱法的抗震设计存在很大的不确定性,基于位移设计方法和能力设计方法相结合的方法是桥梁抗震设计的发展趋势.位移设计方法以结构位移为设计依据,可以充分考虑结构不同的破坏极限状态.能力设计就是通过主要抗侧力体系构件应用恰当的设计和构造细部设计来作为强震下的延性耗能机构,其它构件依据耗能机构的延性确定的强度进行设计,以保证结构在地震作用下能按设计人员的要求位置进行耗能,起到控制结构的目的.因而在桥梁初步设计阶段可以用反应谱理论为主,而细部构件设计以能力设计方法为主的桥梁抗震设计思想是规范发展的趋势,这样可以克服弹性反应谱设计方法的不足.参考文献1范立础.桥梁抗震.上海:同济大学出版社,19972章在墉,王彬,李文艺.地震动长周期特性研究的现状及方法.见:文集编委会主编.地震工程研究文集.北京:地震出版社, 1992.457～4633李国豪主编.桥梁结构稳定与振动.第2版.北京:中国铁道工业出版社,19974谢礼立,周雍年,胡成祥,等.地震动反应谱长周期特性.地震工程与工程振动,1990(1):1～195胡聿贤.地震工程学.北京:地震出版社,19886日本道路协会.道路桥示文书.同解说,v耐震设计编.东京都:丸善株式会社,19967Priestle y M J N,S eib le F,Calvi G M.Seismic desi g n and retrof it of brid g es.New Y ork:J ohn W ile y＆Sons,19968王淑波.大型桥梁抗震设计反应谱理论及应用研究:[学位论文].上海:同济大学桥梁工程系,1997。
长周期结构地震反应的特点和反应谱
第十届中日建筑结构技术交流会南京长周期结构地震反应的特点和反应谱方小丹L2，魏琏3，周靖21．华南理工大学建筑设计研究院2．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室3．深圳市力鹏建筑结构设计事务所AbstractThe charaCte ri sti cs of eanhqmkc rcsponse and rcspo 璐e spec 咖f-or10n 争periods 虮lctI 鹏s a r ediscllssed ．A few shonages exist ing in the re$oIlse spectn 蚰of cllim code f-or seisIllic desi 驴of bllildin gsare 锄alyzcd ．11here a r eint 锄l relatio 雎be 抑een pseudo —accel 蹦ltion spec 仃l ：I 驰pseudo —Veloc 埘spectrI 珊and displace ment spec衄切珥th 盯ef ．0陀，a rt 诳ciaI modification to respo 嬲e spec 仃1蚰can re sll lt in the distonionof 争眦d m 嘶∞cha 髓c 白耐stics ．The 10ng ．p 嘲ods e gI]∞nt in rcspo璐espe 蛐ofC11im codc is revised ，infact ，蓼omld motion characte ri sti cs a r e c}姗ged ，wllich resul ts in an abn 咖l representati∞ofpowe rspcc 乜狮cofresp 伽成ng to acceleration spcctrIlm ，Milli 舢加storey seisIIlic she 甜coefj(icient described in thcspecificati 衄is oIlly relatcd to maximl earthqum(e innuence coef|ficient(％m)，but is not related to siteclassificatio 玑w 址ch is in connict 谢th the ge∞ral mles tllat the eanhqualke respo 璐e of as 仉l 咖re at thesoR·soil site is la 唱cr than tllat ofa s 甘uc 眦at tlle h 踟．d —soil site ．Accordingto the pseudo spectnlm rela ti on sbet 、)l ，e ％pseud0．accel 训on spectrIlIIl ，ps 即do-veloci 够spec 虮Imand dis placem ent spec 觚l 驰a responsespec 仃IlIIl pattcm 、Ⅳith lonj 雪er ．period segment(一10s)is proposed ，and whj!ch c a n pro 、，id c the refhence tospecificati 傩revision ．1(eywords lon 哥p 耐od ．s 仃Ilc 眦s ；response spec 胁；displacement specmml ；111iIlimum storey seisIllicshear coe伍cient ；seisIIlic desi 驴1引言有多种关于长周期结构的定义，如欧洲抗震设计规范认为基本振动周期大于3s 的结构为长周期结 构，我国抗震设计规范认为基本振动周期大于5s 的结构为长周期结构。
DGJ08-9-2013 建筑抗震设计规程
上海市工程建设规范建筑抗震设计规程C o d e f o r s e i s m i cd e s i g no f b u i l d i n g sD G J08-9-2013J10284-20132013 上海上海市工程建设规范建筑抗震设计规程C o d e f o r s e i s m i cd e s i g n o f b u i l d i n g sD G J08-9-2013主编单位:同济大学批准部门:上海市城乡建设和交通委员会施行日期:2013年11月1日2013 上海上海市城乡建设和交通委员会文件沪建交[2013]902号上海市城乡建设和交通委员会关于批准‘建筑抗震设计规程“为上海市工程建设规范的通知各有关单位:由同济大学主编的‘建筑抗震设计规程“,经市建设交通委科技委技术审查和我委审核,现批准为上海市工程建设规范,统一编号为D G J08-9-2013,自2013年11月1日起实施㊂其中第3.1.1㊁3.3.1㊁3.4.1㊁3.5.2㊁3.7.1㊁3.7.4㊁3.9.1㊁3.9.2㊁3.9.4㊁3.9.6㊁4.4.5㊁5.1.1㊁5.1.3㊁5.1.4㊁5.1.6㊁5.2.5㊁5.4.1㊁5.4.2㊁5.4.3㊁6.1.3㊁6.3.3㊁6.3.7㊁6.4.3㊁7.1.4㊁8.1.2㊁8.1.6㊁8.1.7㊁8.2.4㊁8.2.6㊁8.3.1㊁8.3.3㊁8.3.5㊁8.3.6㊁8.3.8㊁8.4.1㊁8.4.4㊁8.5.8㊁8.5.9㊁8.6.1㊁8.6.6㊁8.6.8㊁8.6.15㊁8.7.3㊁9.1.26㊁9.1.31㊁11.1.3㊁11.1.12㊁11.1.15㊁12.1.6㊁12.2.1㊁12.2.9条为强制性条文㊂原‘建筑抗震设计规程“(D G J08-9-2003)同时废止㊂本规范由上海市城乡建设和交通委员会负责管理㊁同济大学负责解释㊂上海市城乡建设和交通委员会二○一三年九月四日前 言根据沪建交[2010]第731号文件下达的2010年上海市工程建设规范和标准设计编制计划(第二批),由同济大学等单位组成的‘建筑抗震设计规程“修编组,对上海市工程建设规范‘建筑抗震设计规程“(D G J08-9-2003)进行了全面修订㊂在修订过程中,参照了国家标准‘建筑抗震设计规范“(G B50011-2010)的主要内容,在力争做到技术先进㊁经济合理㊁便于实践㊁与其他标准协调基础上,编制了本规程㊂本规程共有14章㊁11个附录㊂与国标‘建筑抗震设计规范“(G B50011-2010)相比,本规程有以下主要不同之处:(1)抗震设计反应谱和地震动参数有所不同,特征周期(多遇地震㊁罕遇地震)㊁设计反应谱下降段适用的周期范围㊁罕遇地震时程分析所用加速度时程的最大值不同;(2)在附录中增加了14条可用于时程分析的地震波加速度时程;(3)对基于性能的抗震设计方法进行了补充和修改,明确了抗震性能水准和性能目标的划分依据,给出了各类结构对应于各抗震性能水准的最大层间位移角限值;(4)提高了钢筋的强度等级要求,以利于推广应用高强钢筋;(5)结构平面不规则的判定有所不同,对于外凸的情况,采用双控指标(凸出长度和宽度)判别,条文说明结合上海地区的工程实际情况更加细化;(6)场地㊁地基和基础的条文有所不同,与现行上海市工程建设规范‘地基基础设计规范“(D G J08-11-2010)基本保持一致,其中标贯液化判别公式与上海市工程建设规范‘岩土工程勘察规范“(D G J08-37-2012)一致;(7)结构抗震变形验算指标进一步细化,增加了钢筋混凝土抗震墙㊁框架 抗震墙和框支层(嵌固端上一层)等结构的弹性层间位移角限值;(8)轴压比限值方面进一步细化,增加了钢管与混凝土双重组合柱的轴压比计算方法;(9)结合行标‘高层建筑混凝土结构技术规程“(J G J3-2010),补充了A级和B级高度钢筋混凝土结构的有关规定;(10)补充了对框架 核心筒结构中框架部分承担的地震剪力限值放松的条件和设计措施;(11)补充了板 柱结构的抗震设计要求;(12)地下室顶板作为上部结构的嵌固部位的条件更加明确,地下一层结构与地上一层结构的侧向刚度的比值要求不同,并补充了刚度比的估算方法;(13)将配筋小砌块砌体抗震墙房屋的抗震设计要求列入条文正文(国标放在附录中),并作了进一步补充和完善;(14)增加了多层错层砖砌体房屋抗震设计的有关规定;(15)增加了预制混凝土结构抗震设计的有关规定;(16)钢结构房屋的抗震设计未包括高层部分,因为上海市已颁布了地方标准‘高层建筑钢结构设计规程“(D G/T J08-32-2008),且未采用抗震等级的概念;(17)修改了隔震和消能减震设计的条文,更符合上海市的实际情况;(18)取消了单层砖柱厂房以及土㊁木㊁石结构房屋的内容㊂本规程以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行㊂与国标‘建筑抗震设计规范“(G B50011-2010)相比,增加了下列强制性条文:有关预制混凝土结构的7.1.4条,有关配筋小砌块砌体抗震墙房屋的8.6.1条㊁8.6.6条㊁8.6.8条㊁8.6.15条和有关多层错层砖砌体房屋的8.7.3条㊂各单位在执行本规程的过程中,注意总结经验和积累资料,随时将有关意见和建议反馈给同济大学土木工程学院结构工程与防灾研究所‘建筑抗震设计规程“编制组(地址:上海市四平路1239号,邮政编码:200092),以便今后修订时参考㊂主编单位:同济大学参编单位:上海现代建筑设计(集团)有限公司华东建筑设计研究院有限公司上海建筑设计研究院有限公司上海市建筑科学研究院(集团)有限公司上海市地震局中国船舶工业第九设计研究院同济大学建筑设计研究院上海现代都市建筑设计院上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海市机电设计研究院有限公司上海市工程抗震办公室上海市住房保障与房屋管理局主要起草人:吕西林 蒋欢军(以下按姓氏笔划排列)王绍博 叶光新 卢文胜 朱春明 花炳灿李 杰 李亚明 李国强 李检保 张凤新张立新 张其林 陈 鸿 陈企奋 金国芳周 健 周德源 胡克旭 赵 斌 施卫星袁 勇 贾 明 翁大根 巢 斯 程才渊主要审查人员:沈 恭(以下按姓氏笔划排列)江欢成 许丽萍 汪大绥 陈宗梁 周国鸣顾嗣淳上海市建筑建材业市场管理总站二○一三年四月目 次1 总 则(1)………………………………………………………2 术语和符号(2)………………………………………………… 2.1 术 语(2)………………………………………………… 2.2 主要符号(4)………………………………………………3 抗震设计的基本要求(7)……………………………………… 3.1 建筑抗震设防分类和设防标准(7)……………………… 3.2 地震影响(7)……………………………………………… 3.3 场地和地基(7)…………………………………………… 3.4 建筑形体及其构件布置的规则性(9)…………………… 3.5 结构体系(12)…………………………………………… 3.6 结构分析(14)…………………………………………… 3.7 非结构构件(15)………………………………………… 3.8 隔震与消能减震设计(15)……………………………… 3.9 结构材料与施工(16)…………………………………… 3.10 建筑基于性能的抗震设计(18)………………………… 3.11 建筑物地震反应观测系统(19)…………………………4 场地㊁地基和基础(20)………………………………………… 4.1 场 地(20)……………………………………………… 4.2 地基液化的判别和处理(20)…………………………… 4.3 地基和基础的抗震强度验算(24)……………………… 4.4 抗震措施(31)……………………………………………5 地震作用和结构抗震验算(34)………………………………5.1 一般规定(34)…………………………………………… 5.2 水平地震作用计算(39)………………………………… 5.3 竖向地震作用计算(45)………………………………… 5.4 截面抗震验算(46)……………………………………… 5.5 抗震变形验算(48)………………………………………6 多层和高层钢筋混凝土房屋(53)…………………………… 6.1 一般规定(53)…………………………………………… 6.2 计算要点(64)…………………………………………… 6.3 框架结构的基本抗震构造措施(71)…………………… 6.4 抗震墙结构的基本抗震构造措施(79)………………… 6.5 框架-抗震墙结构的基本抗震构造措施(84)…………… 6.6 板-柱-抗震墙结构抗震设计要求(84)…………………… 6.7 筒体结构抗震设计要求(90)……………………………7 预制混凝土结构房屋(93)…………………………………… 7.1 一般规定(93)…………………………………………… 7.2 预制钢筋混凝土框架结构(95)………………………… 7.3 预制钢筋混凝土叠合抗震墙结构(99)…………………8 砌体房屋和底部框架砌体房屋(103)………………………… 8.1 一般规定(103)…………………………………………… 8.2 计算要点(108)…………………………………………… 8.3 多层砖砌体房屋抗震构造措施(113)…………………… 8.4 多层小砌块房屋抗震构造措施(119)…………………… 8.5 底部框架-抗震墙砌体房屋抗震构造措施(122)………… 8.6 配筋小砌块砌体抗震墙房屋抗震设计要求(127)……… 8.7 多层错层砖砌体房屋抗震设计要求(139)………………9 钢结构房屋(143)……………………………………………… 9.1 多层钢结构房屋(143)…………………………………… 9.2 单层钢结构厂房(162)……………………………………10 单层钢筋混凝土柱厂房(172)……………………………… 10.1 一般规定(172)………………………………………… 10.2 计算要点(174)………………………………………… 10.3 抗震构造措施(176)……………………………………11 空旷房屋和大跨屋盖建筑(185)…………………………… 11.1 单层空旷房屋(185)…………………………………… 11.2 大跨屋盖建筑(188)……………………………………12 隔震和消能减震设计(195)………………………………… 12.1 一般规定(195)………………………………………… 12.2 房屋隔震设计要点(197)……………………………… 12.3 房屋消能减震设计要点(205)…………………………13 非结构构件(211)…………………………………………… 13.1 一般规定(211)………………………………………… 13.2 基本计算要求(211)…………………………………… 13.3 建筑非结构构件的基本抗震措施(213)……………… 13.4 建筑附属机电设备支架的基本抗震措施(217)………14 地下建筑(219)……………………………………………… 14.1 一般规定(219)………………………………………… 14.2 计算要点(220)………………………………………… 14.3 抗震构造措施和抗液化措施(221)……………………附录A 地震地面加速度时程曲线(223)………………………附录B 高强混凝土结构抗震设计要求(234)……………………附录C 预应力混凝土结构抗震设计要求(236)………………附录D 框架梁柱节点核芯区截面抗震验算(238)……………附录E 转换层结构的抗震设计要求(242)……………………附录F 钢支撑-混凝土框架和钢框架-钢筋混凝土核心筒结构房屋抗震设计要求(244)……………………………附录G 多层工业厂房抗震设计要求(248)……………………附录H 单层厂房横向平面排架地震作用效应的调整(256)…附录J 单层钢筋混凝土柱厂房纵向抗震验算(259)……………附录K 隔震设计简化计算和砌体结构隔震措施(265)………附录L 实施基于性能的抗震设计的参考方法(271)…………本规程用词说明(278)……………………………………………引用标准名录(279)………………………………………………条文说明(281)……………………………………………………C O N T E N T S1 G e n e r a l (1)…………………………………………………………2 T e r m s a n d s y m b o l s (2)…………………………………………… 2.1 T e r m s (2)…………………………………………………… 2.2 S y m b o l s (4)……………………………………………………3 B a s i c r e q u i r e m e n t s o f s e i s m i c d e s i g n (7)………………………… 3.1 C a t e g o r y a n d c r i t e r i o n f o r s e i s m i c p r o t e c t i o no f b u i l d i n g s (7)…………………………………………………………… 3.2 E a r t h q u a k e s t r o n g mo t i o n (7)……………………………… 3.3 S i t e a n db a s e (7)……………………………………………… 3.4 R e g u l a r i t y o f b u i l i n g c o n f i g u r a t i o na n d s t r u c t u r a l a s s e m b l y (9)…………………………………………………………… 3.5 S t r u c t u r a l s ys t e m (12)……………………………………… 3.6 S t r u c t u r a l a n a l ys i s (14)……………………………………… 3.7 N o n s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s (15)…………………………… 3.8 I s o l a t i o na n d e n e r g y -d i s s i p a t i o nd e s i g n (15)……………… 3.9 M a t e r i a l s a n d c o n s t r u c t i o n (16)…………………………… 3.10 P e r f o r m a n c e -b a s e d s e i s m i c d e s i g no f b u i l d i n g s (18)……… 3.11 S t r o n g m o t i o no b s e r v a t i o n s y s t e mo f b u i l d i n gs (19)………4 S i t e ,s o i l a n d f o u n d a t i o n (20)…………………………………… 4.1 S i t e (20)……………………………………………………… 4.2 J u d g e m e n t a n d t r e a t m e n t f o r s o i l l i q u e f a c t i o n (20)………… 4.3 S e i s m i c s t r e n gt hc h e c k f o r f o u n d a t i o na n d s o i l s (24)……… 4.4 S e i s m i cm e a s u r e s (31)………………………………………5 E a r t h q u a k e a c t i o na n d s e i s m i c c h e c k i n g f o r s t r u c t u r e s (34)……5.1 G e n e r a l (34)………………………………………………… 5.2 H o r i z o n t a l e a r t h qu a k e a c t i o n (39)………………………… 5.3 V e r t i c a l e a r t h q u a k e a c t i o n (45)……………………………… 5.4 C h e c k i n g f o r s t r e n g t h (46)………………………………… 5.5 C h e c k i n g f o r d e f o r m a t i o n (48)………………………………6 M u l t i -s t o r y a n d t a l l r e i n f o r c e d c o n c r e t eb u i l d i n g s (53)………… 6.1 G e n e r a l (53)………………………………………………… 6.2 E s s e n t i a l s i n c a l c u l a t i o n (64)………………………………… 6.3 D e t a i l s f o r f r a m e s t r u c t u r e s (71)…………………………… 6.4 D e t a i l s f o rw a l l s t r u c t u r e s (79)……………………………… 6.5 D e t a i l s f o r f r a m e -w a l l s t r u c t u r e s (84)……………………… 6.6 R e q u i r e m e n t s f o r s l a b -c o l u m n -w a l l s t r u c t u r e s (84)……… 6.7 R e q u i r e m e n t s f o r t u b e s t r u c t u r e s (90)………………………7 P r e c a s t r e i n f o r c e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s (93)……………………… 7.1 G e n e r a l (93)………………………………………………… 7.2 S e i s m i c d e s i g n r e q u i r e m e n t s f o r p r e c a s tR Cf r a m e (95)… 7.3 S e i s m i c d e s i g n r e q u i r e m e n t s f o r p r e c a s t c o m p o s i t eR C w a l l (99)………………………………………………………8 M a s o n r y b u i l d i n g s a n dm a s o n r y b u i l d i n g sw i t hR Cf r a m e s o n g r o u n d f l o o r s (103)…………………………………………… 8.1 G e n e r a l (103)………………………………………………… 8.2 E s s e n t i a l s i n c a l c u l a t i o n (108)……………………………… 8.3 D e t a i l s f o rm u l t i -s t o r y b r i c kb u i l d i n g s (113)……………… 8.4 D e t a i l s f o rm u l t i -s t o r y c o n c r e t eb l o c kb u i l d i n g s (119)…… 8.5 D e t a i l s f o rm a s o n a r y b u i l d i n g sw i t hR Cf r a m e s o n g r o u n d f l o o r s (122)………………………………………… 8.6 S e i s m i c d e s i g n f o rR Cb l o c kb u i l d i n gs (127)………………8.7 S e i s m i c d e s i g n f o rm u l t i -s t o r y s p l i t -l e v e l b r i c km a s o n r y b u i l d i n gs (139)………………………………………………9 S t e e l b u i l d i n g s (143)……………………………………………… 9.1 M u l t i -s t o r y s t e e l b u i l d i n g s (143)…………………………… 9.2 S i n g l e -s t o r y s t e e l f a c t o r y b u i l d i n g s (162)……………………10 S i n g l e -s t o r y f a c t o r y b u i l d i n g sw i t hR Cc o l u m n s (172)………… 10.1 G e n e r a l (172)……………………………………………… 10.2 E s s e n t i a l s i n c a l c u l a t i o n (174)……………………………… 10.3 D e t a i l s (176)…………………………………………………11 L a r g e -s p a nb u i l d i n g s (185)……………………………………… 11.1 S i n g l e -s t o r y s p a c i o u s b u i l d i n g s (185)……………………… 11.2 L a r g e -s p a n r o o f b u i l d i n g s (188)……………………………12 S e i s m i c a l l y i s o l a t e d a n d e n e r g y -d i s s i p a t i o nb u i l d i n g s (195)…… 12.1 Ge n e r a l (195)……………………………………………… 12.2 E s s e n t i a l s i nd e s i g nof s e i s m i c a l l y i s o l a t e db u i l d i ng s (197)………………………………………………………… 12.3 E s s e n t i a l s i nd e s i g no f e n e r g y -d i s s i p a t i o nb u i l d i n g s (205)…………………………………………………………13 N o n s t r u c t u r a l c o m p o n e n t s (211)……………………………… 13.1 G e n e r a l (211)……………………………………………… 13.2 E s s e n t i a l s i n c a l c u l a t i o n (211)……………………………… 13.3 E s s e n t i a lm e a s u r e s f o r a r c h i t e c t u r a lm e m b e r s (213)…… 13.4 E s s e n t i a lm e a s u r e s f o r s u p p o r t s o fm e c h a n i c a l a n d e l e c t r i c a l c o m p o n e n t s (217)…………………………………14 S u b t e r r a n e a nb u i l d i n g s (219)…………………………………… 14.1 G e n e r a l (219)……………………………………………… 14.2 E s s e n t i a l s i n c a l c u l a t i o n (220)………………………………14.3 D e t a i l s a n d a n t i -l i q u e f a c t i o nm e a s u r e s (221)………………A p p e n d i xA A c c e l e r a t i o n t i m eh i s t o r y c u r v e s o f e a r t h q u a k e g r o u n dm o t i o n s (223)…………………………………A p p e n d i xB R e q u i r e m e n t s f o r s e i s m i c d e s i g no f h i g hs t r e n gt h c o n c r e t e s t r u c t u r e s (234)………………………………A p p e n d i xC S e i s m i c d e s i g n r e qu i r e m e n t s f o r p r e s t r e s s e d c o n c r e t e s t r u c t u r e s (236)………………………………………A p p e n d i xD S e i s m i c d e s i g n f o r t h e c o r e z o n e o f c o l u m n -b e a m j o i n t o f f r a m e s t r u c t u r e s (238)………………………A p p e n d i xE S e i s m i c d e s i g n f o r t h e t r a n s i t i o n -s t o r i e s (242)………A p p e n d i xF S e i s m i c d e s i g n f o r c o m p o s i t e s t e e l b r a c e -c o n c r e t e f r a m e s t r u c t u r e s a n d c o m p o s i t e s t e e l f r a m e -c o n c r e t e c o r e t u b e s t r u c t u r e s (244)…………………A p p e n d i xG S e i s m i c d e s i g n f o rm u l t i -s t o r y f a c t o r y b u i l d i n g s (248)……………………………………………………A p p e n d i xH A d j u s t m e n t o n s e i s m i c e f f e c t s f o r t h e t r a n s v e r s e b e n t o f s i n g l e -s t o r y f a c t o r y (256)……………………A p p e n d i x J S e i s m i c c h e c k f o r s i n g l e -s t o r y f a c t o r y i n l o n g i t u d i n a l d i r e c t i o n (259)…………………………………………A p p e n d i xK S i m p l i f i e d c a l c u l a t i o n ,g e n e r a l a n dd e t a i l s f o r s e i s m i c a l l y i s o l a t e dm a s o n r y st r u c t u r e s (265)………A p p e n d i xL P r o c e d u r e s o f p e r f o r m a n c e -b a s e d s e i s m icde s i g n (271)……………………………………………………E x p l a n a t i o no fw o r d i n g i n t h i s c o d e (278)……………………………L i s t of q u o t e d s t a n d a r d s (279)………………………………………E x pl a n a t i o no f p r o v i s i o n s (281)………………………………………1 总 则1.0.1 为贯彻执行国家有关防震减灾㊁建筑工程的法律法规并实行以预防为主的方针,使建筑经抗震设防后,减轻建筑的地震破坏,避免人员伤亡,减少经济损失,制定本规程㊂1.0.2 本规程适用于上海市场地类别为Ⅲ类和Ⅳ类的一般建筑的抗震设计及隔震㊁消能减震设计㊂建筑基于性能的抗震设计,可采用本规程规定的基本方法㊂特殊建筑及行业有特殊要求的建筑抗震设计,尚应按有关标准㊁规定执行㊂1.0.3 按本规程设计的建筑,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㊂使用功能或其他方面有特殊要求的建筑,当采用基于性能的抗震设计时,可采用比基本抗震设防目标更高的设防目标㊂1.0.4 应用本规程进行建筑工程的抗震设计,除应符合本规程要求外,尚应符合国家和上海市其他现行有关标准的规定㊂1.0.5 建筑工程的抗震设计应贯彻概念设计与计算并重的原则;应遵循建筑形体美观与结构抗震安全相统一的设计思想㊂12 术语和符号2.1 术 语2.1.1 抗震设防烈度s e i s m i c p r o t e c t i o n i n t e n s i t y按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度㊂注:本规程 6度㊁7度㊁8度”即 抗震设防烈度为6度㊁7度㊁8度”的简称㊂2.1.2 抗震设防标准s e i s m i c p r o t e c t i o n c r i t e r i o n衡量抗震设防要求高低的尺度,由抗震设防烈度或设计地震动参数及建筑抗震设防类别确定㊂2.1.3 地震动参数区划图s e i s m i c g r o u n dm o t i o n p a r a m e t e r z o-n a t i o nm a p以地震动参数(以加速度表示地震作用强弱程度)为指标,将全国划分为不同抗震设防要求区域的图件㊂2.1.4 地震作用e a r t h q u a k e a c t i o n由地震动引起的结构动态作用,包括水平地震作用和竖向地震作用㊂2.1.5 设计地震动参数d e s i g n p a r a m e t e r s o f e a r t h q u a k e g r o u n d m o t i o n s抗震设计用的地震加速度(速度㊁位移)时程曲线㊁加速度反应谱和峰值加速度㊂2.1.6 设计基本地震加速度d e s i g nb a s i c a c c e l e r a t i o no f g r o u n d m o t i o n s50年设计基准期内超越概率为10%的地震加速度的设计2取值㊂2.1.7 设计特征周期d e s i g n c h a r a c t e r i s t i c p e r i o d o f g r o u n dm o-t i o n s抗震设计用的地震影响系数曲线中,反映地震震级㊁震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值,简称特征周期㊂2.1.8 场地s i t e工程群体所在地,具有相似的反应谱特征,其范围相当于厂区㊁居住小区和自然村或不小于1.0k m2的平面面积㊂2.1.9 建筑抗震概念设计s e i s m i c c o n c e p t d e s i g no f b u i l d i n g s根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程㊂2.1.10 抗震构造措施d e t a i l s o f s e i s m i c d e s i g n根据抗震概念设计原则,一般不需计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求㊂2.1.11 抗震措施s e i s m i cm e a s u r e s除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容,包括抗震构造措施㊂2.1.12 抗震性能水准s e i s m i c p e r f o r m a n c e l e v e l s建筑物在震后的损坏状况及其可继续使用功能的受影响程度㊂2.1.13 抗震性能目标s e i s m i c p e r f o r m a n c e o b j e c t i v e s针对各级地震动水准期望建筑物达到的抗震性能水准㊂2.1.14 基于性能的抗震设计p e r f o r m a n c e-b a s e d s e i s m i c d e s i g n选择合理的抗震性能目标,以建筑的抗震性能分析为基础进行设计,使设计的建筑在遭受未来可能发生的地震时具有预期的3抗震性能㊂2.1.15 预制混凝土结构p r e c a s tR Cs t r u c t u r e采用预制㊁装配工艺生产的钢筋混凝土结构㊂2.1.16 预制钢筋混凝土叠合抗震墙p r e c a s t c o m p o s i t eR Cw a l l一侧预制(P C F板)㊁一侧现浇的钢筋混凝土叠合抗震墙,简称叠合抗震墙㊂2.1.17 预制钢筋混凝土叠合抗震墙结构s h e a rw a l l s t r u c t u r e w i t h p r e c a s t c o m p o s i t eR Cw a l l结构外墙采用预制钢筋混凝土叠合抗震墙㊁结构内墙采用普通钢筋混凝土抗震墙的抗震墙结构㊂2.1.18 配筋小砌块砌体抗震墙r e i n f o r c e d s m a l l b l o c km a s o n r y w a l l在混凝土小型空心砌块的孔洞和凹槽中按规定要求配置竖向钢筋和水平钢筋㊁并采用灌孔混凝土填实孔洞㊁能够承受竖向和水平向地震作用的墙体㊂2.2 主要符号2.2.1 作用和作用效应F E k㊁F E v k 结构总水平㊁竖向地震作用标准值;G E㊁G e q 地震时结构(构件)的重力荷载代表值㊁等效总重力荷载代表值;w k 风荷载标准值;S E 地震作用效应(弯矩㊁扭矩㊁轴向力㊁剪力㊁应力和变形);S 地震作用效应与其它荷载效应的基本组合;S k 作用㊁荷载标准值的效应;4M 弯矩;N 轴向压力;V 剪力;p 基础底面压力;u 侧移;θ 楼层位移角㊂2.2.2 材料性能和抗力K 结构或构件的刚度;R 结构构件承载力;f㊁f k㊁f E 各种材料强度(含地基承载力)设计值㊁标准值和抗震设计值;[θ] 楼层位移角限值㊂2.2.3 几何参数A 构件截面面积;A s 钢筋截面面积;B 结构总宽度;H 结构总高度㊁柱高度;L 结构(单元)总长度;a 距离;a s㊁a's 纵向受拉㊁受压钢筋合力点至截面边缘的最小距离;b 构件截面宽度;d 土层深度或厚度㊁钢筋直径;h 计算楼层层高㊁构件截面高度;l 构件长度或跨度;t 抗震墙厚度㊁楼板厚度㊂2.2.4 计算系数5α 水平地震影响系数;αm a x 水平地震影响系数最大值;αv m a x 竖向地震影响系数最大值;γG㊁γE㊁γw 作用分项系数;γR E 承载力抗震调整系数;ζ 计算系数;η 地震作用效应(内力和变形)的增大或调整系数;λ 构件长细比㊁比例系数;λv 最小配箍特征值;ξy 结构(构件)屈服强度系数;ρ 配筋率㊁比率;φ 构件受压稳定系数;ψ 组合值系数㊁影响系数㊂2.2.5 其它T 结构自振周期;N 标准贯入锤击数;I l e 地震时地基的液化指数;X j i 位移振型坐标(j振型i质点的x方向相对位移); Y j i 位移振型坐标(j振型i质点的y方向相对位移);Φj i 转角振型坐标(j振型i质点的转角方向相对位移); n 总数,如楼层数㊁质点数㊁钢筋根数㊁跨数等;v s e 土层等效剪切波速㊂63 抗震设计的基本要求3.1 建筑抗震设防分类和设防标准3.1.1 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“G B50223确定其抗震设防类别及其抗震设防标准㊂3.1.2 上海市各区县的抗震设防烈度均可按7度采用㊂3.2 地震影响3.2.1 建筑所在地区遭受的地震影响,应采用相应于抗震设防烈度的设计基本地震加速度和设计特征周期来表征㊂3.2.2 上海地区多遇地震和设防烈度地震时,Ⅲ类场地的设计特征周期取为0.65s,Ⅳ类场地的设计特征周期取为0.9s,罕遇地震时Ⅲ㊁Ⅳ类场地的设计特征周期都取为1.1s㊂相应于各抗震设防烈度的设计基本地震加速度取值,应按表3.2.2采用㊂表3.2.2 抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系抗震设防烈度678设计基本地震加速度值0.05g0.10g0.20g 注:表中g为重力加速度㊂3.3 场地和地基3.3.1 选择建筑场地时,应根据工程需要和地震活动情况㊁工程地质和地震地质的有关资料,对抗震有利㊁一般㊁不利和危险地段7做出综合评价㊂对不利地段,应提出避开要求,当无法避开时应采取有效的措施㊂对危险地段,严禁建造甲㊁乙类的建筑,不应建造丙类的建筑㊂3.3.2 地基和基础设计应符合下列要求:1 同一结构单元的基础不宜设置在性质截然不同的地基上㊂2 同一结构单元不宜部分采用天然地基部分采用桩基;当采用不同基础类型或基础埋深显著不同时,应根据地震时两部分地基基础的沉降差异及保证两部分水平力的可靠传递,在基础㊁上部结构的相关部位采取相应措施㊂3 地基为软弱黏性土㊁液化土㊁新近填土或严重不均匀土时,应估计地震时地基不均匀沉降和其它不利影响,并采取相应的措施㊂3.3.3 坡地建筑的场地和地基基础应符合下列要求:1 坡地建筑场地勘察应有边坡稳定性评价和防治方案建议㊂2 应根据地质㊁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㊂边坡设计应符合现行国家标准‘建筑边坡工程技术规范“G B50330的要求;其稳定性验算时,有关的摩擦角应按设防烈度的高低相应修正㊂3 边坡附近的建筑基础应进行抗震稳定性设计㊂建筑基础与土质边坡的边缘应留有足够的距离,其值应根据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㊂83.4 建筑形体及其构件布置的规则性3.4.1 建筑设计应根据抗震概念设计的要求明确建筑形体的规则性㊂不规则的建筑应按规定采取加强措施;特别不规则的建筑应进行专门研究和论证,采取特别的加强措施;严重不规则的建筑不应采用㊂注:形体指建筑平面形状和立面㊁竖向剖面的变化㊂3.4.2 建筑设计应重视其平面㊁立面和竖向剖面的规则性对抗震性能及经济合理性的影响,宜择优选用规则的形体,其抗侧力构件的平面布置宜规则对称㊁侧向刚度沿竖向宜均匀变化,竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小,避免侧向刚度和承载力突变㊂不规则建筑的抗震设计应符合本规程第3.4.4条的有关规定㊂3.4.3 建筑形体及其构件布置的平面㊁竖向不规则性,应按下列要求划分:1 混凝土房屋㊁钢结构房屋和钢-混凝土混合结构房屋存在表3.4.3-1所列举的某项平面不规则类型或表3.4.3-2所列举的某项竖向不规则类型以及类似的不规则类型,应属于不规则的建筑㊂9表3.4.3-1 平面不规则的主要类型不规则类型定义和指标限值扭转不规则在规定的水平力作用下,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍凹凸不规则结构平面凹进的长度大于相应投影方向总尺寸的30%;或凸出的长度大于相应投影方向总尺寸的30%,且凸出的宽度小于凸出长度的50%楼板局部不连续楼板的尺寸和平面刚度急剧变化,例如:有效楼板宽度小于该层楼板典型宽度的50%,或开洞面积大于该层楼面面积的30%,或较大的楼层错层(错层高度大于楼面梁的截面高度或大于0.6m)表3.4.3-2 竖向不规则的主要类型不规则类型定义和指标限值侧向刚度不规则该层的侧向刚度小于相邻上一层的70%,或小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%;除顶层或出屋面小建筑外,局部收进的水平向尺寸大于相邻下一层的25%竖向抗侧力构件不连续竖向抗侧力构件(柱㊁抗震墙㊁抗震支撑)的内力由水平转换构件(梁㊁桁架等)向下传递楼层承载力突变抗侧力结构的层间受剪承载力小于相邻上一楼层的80% 2 砌体房屋㊁单层工业厂房㊁单层空旷房屋㊁大跨屋盖建筑和地下建筑的平面和竖向不规则性的划分,应符合本规程有关章节的规定㊂3 当存在多项不规则或某项不规则超过规定的参考指标较多时,应属于特别不规则的建筑㊂3.4.4 建筑形体及其构件布置不规则时,应按下列要求进行地震作用计算和内力调整,并应对薄弱部位采取有效的抗震构造措施:011 平面不规则而竖向规则的建筑,应采用空间结构计算模型,并应符合下列要求:1)扭转不规则时,应计入扭转影响,且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍,当最大层间位移远小于规程限值时,可适当放宽;2)凹凸不规则或楼板局部不连续时,应采用符合楼板平面内实际刚度变化的计算模型;高烈度或不规则程度较大时,宜计入楼板局部变形的影响;3)平面不对称且凹凸不规则或楼板局部不连续时,可根据实际情况分块计算扭转位移比,对扭转较大的部位应采用局部的内力增大系数㊂2 平面规则而竖向不规则的建筑,应采用空间结构计算模型,刚度小的楼层的地震剪力应乘以不小于1.15的增大系数,其薄弱层应按本规程有关规定进行弹塑性变形分析,并应符合下列要求:1)竖向抗侧力构件不连续时,该构件传递给水平转换构件的地震内力应根据烈度高低和水平转换构件的类型㊁受力情况㊁几何尺寸等,乘以1.25~2.0的增大系数;2)侧向刚度不规则时,相邻层的侧向刚度比应依据其结构类型符合本规程相关章节的规定;3)楼层承载力突变时,薄弱层抗侧力结构的受剪承载力不应小于相邻上一楼层的65%㊂3 平面不规则且竖向不规则的建筑,应根据不规则类型的数量和程度,有针对性地采取不低于本条1㊁2款要求的各项抗震措施㊂特别不规则的建筑,应经专门研究,采取更有效的加强措11施或对薄弱部位采用相应的基于性能的抗震设计方法㊂3.4.5 体型复杂㊁平立面不规则的建筑,应根据不规则程度㊁地基基础条件和技术经济等因素的比较分析,确定是否设置防震缝,并分别符合下列要求:1 当不设置防震缝时,应采用符合实际的计算模型,分析判明其应力集中㊁变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位,采取相应的加强措施㊂2 当在适当部位设置防震缝时,宜形成多个较规则的抗侧力结构单元㊂防震缝应根据抗震设防烈度㊁结构材料种类㊁结构类型㊁结构单元的高度和高差以及可能的地震扭转效应的情况,留有足够的宽度,其两侧的上部结构应完全分开㊂3 当设置伸缩缝和沉降缝时,其宽度应符合防震缝的要求㊂3.5 结构体系3.5.1 结构体系应根据建筑的抗震设防类别㊁抗震设防烈度㊁建筑高度㊁场地条件㊁地基㊁结构材料和施工等因素,经技术㊁经济和使用条件综合比较确定㊂3.5.2 结构体系应符合下列各项要求:1 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径㊂2 应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力㊂3 应具备必要的抗震承载力,良好的变形能力和消耗地震能量的能力㊂4 对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力㊂3.5.3 结构体系尚宜符合下列各项要求:1 宜有多道抗震防线㊂212 宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部削弱或突变形成薄弱部位,产生过大的应力集中或塑性变形集中㊂3 结构在两个主轴方向的动力特性宜相近㊂3.5.4 结构构件应符合下列要求:1 混凝土结构构件应控制截面尺寸和受力钢筋㊁箍筋的设置,防止剪切破坏先于弯曲破坏㊁混凝土的压溃先于钢筋的屈服㊁钢筋的锚固粘结破坏先于钢筋破坏㊂2 预应力混凝土构件,应配有足够的非预应力钢筋㊂3 钢结构构件的尺寸应合理控制,避免局部失稳或整个构件失稳㊂4 多㊁高层的混凝土楼㊁屋盖宜优先采用现浇混凝土板㊂当采用预制装配式混凝土楼㊁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及预制板与周边构件之间连接的整体性㊂3.5.5 结构各构件之间的连接,应符合下列要求:1 构件节点的破坏,不应先于其连接的构件㊂2 预埋件的锚固破坏,不应先于连接件㊂3 装配式结构构件的连接,应能保证结构的整体性㊂4 预应力混凝土构件的预应力钢筋,宜在节点核心区以外锚固㊂3.5.6 装配式单层厂房的各种抗震支撑系统,应保证地震时厂房的整体性和稳定性㊂3.5.7 砌体结构应按规定设置钢筋混凝土圈梁和构造柱㊁芯柱,或采用约束砌体㊁配筋砌体等㊂31。
浅析关于桥梁抗震设计规范反应谱若干问题
市政桥梁154 2015年20期浅析关于桥梁抗震设计规范反应谱若干问题张秋生齐齐哈尔博恩公路勘察设计有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔 161000摘要：反应谱法在桥梁抗震设计中是有一定应用价值的，虽然目前大多数抗震设计规程都指出对大跨度桥梁进行抗震设计应采用动态时程分析法，但是有必要研究反应谱法的优点及不足，以确保桥梁工程在地震过程中有足够的抗震能力和合理的结构安全度。
关键词：桥梁；抗震设计规范；反应谱；修正系数中图分类号：tion wa 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)20-0154-021 反应谱法基本概念人类在与地震的斗争中发展了各种抗震分析方法，分为确定性方法和概率性方法两大类。
静力法、反应谱法和时程分析法均属于确定性方法，随机振动、虚拟激励法属于概率性方法。
通常所说的结构地震反应分析，就是建立结构地震振动方程，然后通过求解振动方程得到结构地震反应(位移、内力等的过程。
在结构抗震理论发展中，静力法、反应谱法和动力时程分析法三个阶段的形成和发展是人类对自然规律认识的不断深入与完善的过程。
反应谱理论考虑了结构物的动力特性，而且简单正确地反映了地震动的特性，因此得到了广泛认可和应用。
2 中国建筑抗震设计规范中国的《建筑抗震设计规范(GB50011-2001 )》(中国人民共和国建设部等，2001)以地震影响系数a的形式给出设计谱，地震影响系数由设计基本地震加速度、设计地震分组、场地类别以及阻尼比确定。
设计反应谱曲线包括4段:直线上升段、平台段、曲线下降段和直线下降段。
特征周期Tg 根据场地类别和设计地震分组查表确定。
阻尼比的影响通过参数η1、γ、η2考虑。
由于大多数工程中阻尼比都取为0.05，所以在下面的反应谱比较中，阻尼比均取为0.05。
2.1 上升段：2.2 水平段：2.3 曲线下降段：2.4 直线下降段：与上一版抗震设计规范GB711-89相比，GB50011-2001反应谱周期范围由3s扩展到了6s，增加了直线下降段。
用位移反应谱长周期设计地震反应谱
的记录绝大多数为模拟记录， 其可靠周期大部分小于 3 ． 5 s， 因此位移控制段的起始周期定在 3． 5 s 值得商 ［12 ］ 发现位移反应谱有一个明显的峰点， 于是 榷。王君杰 研究了我国台湾 SMART －1 台阵的 3 次强震记录， 10］ 的基础上提出了能体现位移谱峰点特征的设计反应谱修正方法。 他采用的滤波器的低频截止 在文献［ 频率为 0． 125 Hz， 并且只采用了 3 次地震记录， 所以对该反应谱公式中的参数还需要有更多的数据进行分 析。由于数字地震仪具有记录频带宽 、 动态范围大、 采样精度高等优点， 并且不需要进行人工数字化， 从而降 。 2 ： 低了长周期误差 本文采用高质量的数字地震记录研究了关于长周期反应谱的 个问题 速度控制段与位 移控制段分界周期（ T v ） 的确定和位移控制段的下降形状 。
－1 －2
第4 期
李
恒， 等： 用位移反应谱研究长周期设计地震反应谱
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先计算每个周期点的下降指数 γ i ， 然后寻找介于 － 1 和 － 2 之间且跳跃最大的 γ v ， 与之对应的 T v 即为分界周 期点。其中 γ i 按下式求取： （ 5） γ i = lg（ β i +1 / β i ） / lg（ T i / T i +1 ） 2． 7 s、 4． 6 s、 7． 0 s 和 9． 0 s（ 图 1 中的空心圆圈） 。在位移谱中上述分 按式（ 5 ） 得到的分界周期分别为 1 ． 4 s、 2． 7 s、 4． 6 s、 7． 6 s 和 9． 0 s。 这表明滤波时采 界周期实际对应峰点周期， 从图 1 （ b） 中可得到， 分别为 1． 4 s、 用较小的 T c ， 严重抑制了长周期段谱幅值， 而以往研究结果中 T v 偏小的主要原因是使用数据的可靠周期不 够长。在设计反应谱中 T v 是决定长周期位移谱值的关键参数， 本文选用可靠周期不小于 10 s 的强震记录 （ 数据分布如表 1 ） 分析影响 T v 的主要因素， 并给出相应的建议值。
长周期结构地震反应的特点与反应谱_方小丹
关于长周期结构的定义， 欧洲抗震设计规范 认为基本自振周期大于 3 s 的结构为长周期结构， 我 ［2 ］ 国 GB 50011 —2010《建筑抗震设计规范 》 （ 以下简 《抗震规范 》 ） 认为基本自振周期大于 5 s 的结构为 称 长周期结构 。基于反应谱理论以及《抗震规范 》 的地 震影响系数谱（ 以重力加速度为单位的加速度反应 可以认为加速度反应谱的第二下降段起点对应 谱） ， 的周期 （ T = 5 T g ） 是长周期结构的分界点， 即结构基 本自振周 期 大 于 5 倍 建 筑 物 所 在 场 地 特 征 周 期 值
2 《 抗震规范》 反应谱中存在的缺陷
反应谱法是中 、 美、 欧、 日等国家抗震设计规范 由于 计算结构地震反应的最主要方法 。 长期以来， 模拟式地震仪自身的缺点， 也由于大震级地震发生 的概率较小， 记录到的长周期地震动时程不多 。 由 于反应谱长周期段下降较快， 抗震设计对所采用的 地震作用作为结构设计的依据不充分， 规定结构承 担最低限度的地震作用是一项可行的 、 保证结构安 其他国家的规范也有类似的规 全的抗震设计措施， 定， 即规定结构的最小地震剪力系数 。 但最小地震 剪力系数不是反应谱实际具有的特征， 地震反应谱 描述了给定的地震作用下单质点弹性体系最大地震 反应与体系自振周期的关系， 其实质反映了地震动
Characteristics of earthquake response for long-period structures and response spectrum
2 FANG Xiaodan1 ， ，WEI Lian3 ，ZHOU Jing2 （ 1． Architectural Design and Ｒesearch Institute of South China University of Technology，Guangzhou 510640 ，China； 2． State Key Laboratory of Subtropical Architecture Science，South China University of Technology，Guangzhou 510640 ，China； 3． LPS Architectural Engineering Design Associates，Shenzhen 518031 ， China）
抗震设计中反应谱的应用
抗震设计中反应谱应用一．什么是反应谱理论在房屋工程抗震研究中，反应谱是关键计算由结构动力特征所产生共振效应方法。
它书面定义是“在给定地震加速度作用期间内，单质点体系最大位移反应、速度反应和加速度反应随质点自振周期改变曲线。
用作计算在地震作用下结构内力和变形”，反应谱理论考虑了结构动力特征和地震动特征之间动力关系，经过反应谱来计算由结构动力特征（自振周期、振型和阻尼）所产生共振效应，但其计算公式仍保留了早期静力理论形式。
地震时结构所受最大水平基底剪力，即总水平地震作用为：FEK = kβ(T)G式中，k为地震系数，β(T)则是加速度反应谱Sa(T)和地震动最大加速度a比值，它表示地震时结构振动加速度放大倍数。
β(T)=Sa(T)/a反应谱理论建立在以下基础假定基础上：1)结构地震反应是线弹性，能够采取叠加原理进行振型组合；2)结构物全部支承处地震动完全相同：3)结构物最不利地震反应为其最大地震反应：4)地震动过程是平稳随机过程。
二．实际房屋抗震设计中应用为了进行建筑结构抗震设计，必需首先求得地震作用下建筑结构各构件内力。
通常而言，求解建筑结构在地震作用下构件内力方法关键有两种，一个是建立比较正确动力学模型进行动力时程分析计算，这种方法比较费时费力，其正确度取决于动力学模型正确性和所选择地震波是否合适，而且对于工程技术人员来说，这种方法不易掌握；第二种方法是依据地震作用下建筑结构加速度反应，求出该结构体系惯性力，将此惯性力作为一个反应地震影响等效力，即地震作用，然后进行抗震计算，抗震规范实际上采取了第二种方法，即地震作用反应谱法。
实践也证实此方法更适合工程技术人员采取。
因为现在抗震规范中地震作用反应谱仅考虑结构发生弹性变形情况下所得反应谱，所以当结构一些部位发生非线性变形时，抗震规范中反应谱就不能适用，而应采取弹塑性反应谱来进行计算。
所以选择适宜弹塑性反应谱并提出合适地震作用计算方法在中国抗震设计中含相关键现实意义。
抗震设计谱的发展及相关问题综述_徐龙军
23卷2期2007年6月世 界 地 震 工 程W ORLD EARTHQUAKE ENG I N EER I NG V o.l 23,N o .2Jun .,2007收稿日期:2007-01-15; 修订日期:2007-04-13基金项目:国家自然科学基金重大国际(地区)合作项目(50420120133);黑龙江省自然科学基金重点项目(Z G J 03-03)作者简介:徐龙军(1976-),男,讲师,主要从事地震工程和工程力学研究.文章编号:1007-6069(2007)02-0046-12抗震设计谱的发展及相关问题综述徐龙军1,2 谢礼立1,3 胡进军3(1.哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150090; 2.中国海洋大学工程学院,山东青岛266100;3.中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080)摘要:抗震设计谱是地震荷载的表征和工程抗震设计的基础。
首先对国内外抗震设计反应谱的发展、演变进行了阐述,指出现今反应谱理论以及在此基础上建立的抗震设计谱所取得的进展;总结了被广泛使用的各种抗震设计谱所存在的问题,指出了解决问题的可能途径,简要介绍了双规准反应谱的概念和统一设计谱的思想;探讨了抗震设计谱的发展趋势以及所涉及的新课题。
关键词:地震动;反应谱;抗震设计谱;双规准反应谱中图分类号:P315.9 文献标识码:AThe review of develop m ent and certai n proble m s i n seis m ic desi gn spectraXU Long -j u n 1,2 X I E L-i li 1,3 HU Jin -j u n 3(1.School of C i v ilEng i neeri ng ,H arb i n Instit u t e of Technol ogy ,H arb i n 150090,C h i na ;2.C oll ege of Eng i neeri ng ,O cean Un i versityofC h i na ,Q i ngd ao 266071,Ch i n a ; 3.Instit u te ofEng i neeri ng M echan ics ,Ch i na Eart hquake A d m i n istrati on ,H arb i n 150080,Ch i na)Abst ract :Seis m ic desi g n spectra ,wh ic h can represent the ground m o ti o n load ,are t h e basis of eng ineeri n g aseis -m atic design o f str uctures .Firstly ,the evolution o f the seis m ic design spectra at ho m e and abroad is rev ie w ed ,a -ch i e ve m ents i n t h e theory of response spectrum and the seis m i c design o f structures are pointed ou.t Secondly ,questi o ns i n vo l v ed i n desi g n spectra o f earthquake acti o n prov isions in m a i n countries and reg ions are analyzed ,concept of binor m alized response spectrum and the theory o f un ifor m design spectr um are i n tr oduced .Lastl y ,sug -gesti o ns of deve l o pm ent gu i d eli n es and of fut u re research ,as w e ll as li m itations for the seis m i c desi g n spectra are put fo r w ard .K ey w ords :ground m o tion ;response spectr um;se is m ic desi g n spectra ;b-i nor m a lized response spectr um1 引言抗震设计谱是地震荷载的表征和工程抗震设计的基础,涉及地震工程中的一些传统和前沿性问题,影响到工程抗震设计的安全性和经济性。
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关于上海市《建筑抗震设计规程》中长周期设计反应谱的讨论俞言祥;胡聿贤
【期刊名称】《地震工程与工程振动》
【年(卷),期】2000(20)1
【摘要】在上海市地方标准《建筑抗震设计规程》（DBJ08-9-92）及其1996年局部修订增补版本中，对上海市Ⅳ类场地建筑结构的地震影响系数进行了特殊规定，并将结构自振周期延长到10s，同时给出了三条加速度时程用于时程分析．本文主要针对《建筑抗震设计规程》中有关长周期反应谱部分的规定，根据国内外的研究现状，进行一些探讨，指出所提供的一条人造地震动时程和两条国外加速度记录用于上海市Ⅳ类场地长周期建筑结构的时程分析可能并不合适；文中并提出了一些改进的建议．
【总页数】8页(P27-34)
【关键词】长周期反应谱;时程;抗震设计;上海市;建筑
【作者】俞言祥;胡聿贤
【作者单位】中国地震局地球物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TU352.104
【相关文献】
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