建筑抗震设计新规定简析

庞景兰

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 结构材料

1.1 砌体材料

2010年底所有城市禁止使用粘土实心砖，从而结束了粘土砖称霸建筑行业的悠久历史，取而代之的是混凝土砌块、粉煤灰砖等各种利用工业废料生产的新型墙体材料。墙体材料革新不仅是改善建筑功能，提高房屋建设质量和施工效率，满足房屋产业现代化需要，还能达到节约能源、保护土地、有效利用资源、综合治理环境污染的目的。为此，新抗震规范将砌体结构材料由烧结粘土砖改为各种承重砖，扩大了适用范围。

1.2 混凝土

混凝土材料的质量是影响结构耐久性的内因，混凝土的强度反映了其密实度而影响耐久性，根据对既有混凝土结构耐久性状态的调查和混凝土材料性能的研究，从材料抵抗性能退化的角度GB50010—2010《混凝土结构设计规范》规定：室内正常环境混凝土最低强度等级C20，室内潮湿环境混凝土最低强度等级C25，干湿交替、露天环境及与土壤直接接触的环境混凝土最低强度等级C30。由于近年来水泥中多加入不同的掺合料，有效胶凝材料含量不确定性较大，故配合比设计的水灰比难以反映，规范中的“水灰比”改成“水胶比”，并删去了对于“最小水泥用量”的限制。因为高强度混凝土具有脆性的性质，且随强度等级提高而增加，新抗震规范规定混凝土墙体的强度等级不宜超过C60，其他构件，9度时不宜超过C60，8度时不宜超过C70。

1.3 钢筋

为了保证当构件某个部位出现塑性铰以后，塑性铰处有足够的转动能力与耗能能力，新抗震规范规定普通纵向受力钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应大于1.3。为了能控制钢筋的延性，规定钢筋在最大拉力下总伸长率实测值不应小于9%。同时规定普通钢筋宜优先选用延性、韧性和焊接性较好的钢筋，普通钢筋强度等级，纵向受力钢筋宜选用符合抗震性能指标的不低于HRB400级的热轧钢筋，也可选用符合抗震性能指标的不低于HRB335级的热轧钢筋。箍筋宜选用符合抗震性能指标的不低于HRB335级的热轧钢筋，也可选用符合抗震性能指标的不低于HPB300级的热轧钢筋。2010年混凝土规范对此要求更加明确，规范4.2.1条规定：混凝土结构梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋； 箍筋， 宜采用HRB400、HRBF400、HPB300，也可采用HRB335、HRBF335钢筋。可见新规范不再推荐箍筋采用传统的HPB235钢筋。

2 场地

2.1 场地划分

新抗震规范将建筑场地划分为有利、一般、不利和危险地段。而原抗震规范将建筑场地划分为有利、不利和危险地段。新规范明确不属于有利、不利和危险地段划分为可进行建筑的一般场地。且考虑到高含水量的可塑黄土在地震作用下会产生震陷，历次地震的震害也比较重，当地表存在结构性裂缝时，对建筑物抗震也是不利的，因此，将其列入不利地段。

2.2 场地类别划分

场地是指具有相似的地震反应普特征的房屋群体所在地，不能理解为房屋基础下的地基土，其范围相当于厂区，居民点和自然村，在平坦地区面积一般不小于1km2，场地类别的划分只与覆盖层厚度和等效剪切波速有关。

建筑场地类别原规范分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4类，新规范将Ⅰ分为Ⅰ0、Ⅰ12个亚类。考虑到原规范软弱土剪切波速指标140 m/s与国际标准相比略偏低，故新规范将其改为150m/s，考虑剪切波速为500～800m/s的场地不是很坚硬，将原场地类别Ⅰ类场地中的硬质岩石场地明确为Ⅰ0场地，硬质岩石的剪切波速，我国核电站抗震设计规范为700m/s，美国抗震设计规范为760m/s，欧洲抗震设计规范为800m/s，新规范从偏于安全方面考虑定为800m/s。

新规范考虑到地基承载力特征值fak＜200kPa粘性土和粉土的实测剪切波速可能大于250m/s，将原规范中硬土与中软土分界由原来的fak＞200kPa，改为fak＞150kPa。

关于场地覆盖层厚度，不能理解为剪切波速大于500m/s的土层就确定覆盖层厚度而忽略对以下各土层的要求，而应理解为距该层剪切波速大于500m/s，且其下卧各层岩土的剪切波速均不小于500m/s的土层顶面的距离确定。当地面下某一下卧层的剪切波速大于或等于400m/s，且不小于相邻的上层土的剪切波速的2.5倍时，覆盖层厚度可按地面至该下卧层顶面的距离取值，这种情况的存在条件：①只有当波速不小于400m/s，且该土层以上的各土层波速（不包括孤石和硬透镜体）都满足不大于该土层波速的40%时，才可按该土层确定覆盖层厚度。②只适用于下卧层硬土层顶面的埋深大于5m的情况。

等效剪切波速计算公式Vse=d0/t式中，d0为场地评定用的计算深度，地面以下20m和覆盖层厚度两者中的较小值，t为剪切波速在地表与计算深度之间传播的时间。

可见，新规范规定的场地是相对地面而言的，与基础形式和地下室埋深无关，场地类别并不因建筑物的基础形式和埋深及地下室层数而不同。

3 抗震变形验算

不同结构类型的不同结构构件的弹塑性变形能力是不同的，钢筋混凝土结构变形主要由构件关键受力区的弯曲变形、剪切变形和节点区受拉钢筋的滑移变形等三部分组成，影响结构层间极限位移角的因素很多，主要包括：梁柱的相对强弱关系、配箍率、轴压比、剪跨比、混凝土的强度等级、配筋率等，其中轴压比、配箍率是最主要的因素。钢筋混凝土框架结构的层间位移是楼层梁、柱、节点弹塑性变形的综合结果。英国对36个梁柱组合试件实验结果表明，极限侧移角分布为1/27～1/8，我国学者对数十榀填充墙框架的实验结果表明，不开洞填充墙和开洞填充墙的极限侧移角平均分别为1/30～1/38，因此新规范对框架的位移角限值定为1/50，留有一定的安全储备。

钢筋混凝土框架结构、高大单层钢筋混凝土柱厂房结构在大地震中往往受到严重破坏甚至倒塌，因为这些结构除了刚度相对较小而变形较大外，更主要的存在承载力验算所没有发现的薄弱部位，其承载力本身虽满足设计地震作用的抗震承载力的要求，却比相邻部位要弱得多，震害经验表明如果结构中存在软弱层或软弱部位，在地震作用下由于结构软弱部位产生了弹塑性变形，结构构件就会严重破坏，甚至引起结构倒塌，因此对结构进行罕遇地震作用下弹塑性变形验算是十分重要的。

［1］GB50010—2010，混凝土结构设计规范［S］.

［2］GB50011—2010，建筑抗震设计规范［S］.

［3］GB50011—2001，建筑抗震设计规范［S］.