《建筑抗震设计规范》有关条文的对比研究——就2008年版和2010年版的比较
2011-01-04付亚男程龙飞赵更新何运祥
付亚男 程龙飞 赵更新 何运祥
（1.重庆三峡学院建筑工程系，重庆万州 404100）
（2.重庆万州港口建设有限公司，重庆万州 404000）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（以下简称《10规范》），作为土木工程行业的新标准，自2010年12月1号实行，原《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）（以下简称《08规范》）中的相关条文同时废止.《10规范》在修订过程中，编制组总结了2008年汶川地震灾害的经验，在抗震设计理念和思路、建筑抗震性能化设计、场地分类、土壤液化公式、地震影响系数曲线、钢结构的阻尼比和承载力抗震调整系数、隔震结构的水平减震系数的计算等方面相对于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）有了很大的不同和改进之处.本文希望对我国《08规范》和《10规范》在建筑抗震性能化设计、场地分类、土壤液化公式、地震影响系数等方面作一些比较分析，给目前因为教材更新慢于规范的高校土木工程专业的教师和学生一些参考和借鉴.[1,2]
1 《08规范》和《10规范》建筑抗震性能化设计的比较
《08规范》没有涉及建筑抗震性能化设计方面的内容.
《10规范》新增了建筑抗震性能化设计3.10节.提出了当建筑结构采用抗震性能化设计时，应根据抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构类型和不规则性，建筑使用功能和附属设施功能的要求、投资大小、震后损失和修复难易程度等，对选定的抗震性能目标提出技术和经济可行性综合分析和论证的建筑抗震性能化设计的总原则.同时给出了建筑结构的抗震性能化设计3方面的要求：选定地震动水准、选定性能目标、选定性能设计指标，建筑结构的抗震性能化设计计算应符合的具体要求.结构及其构件的抗震性能化设计的参考指标和计算方法，参见本规范附录M和M.1的规定.
建筑抗震性能化设计的具体要求和方法使结构设计人员能更准确地计算和分析结构的水平和竖向地震作用，使建筑结构在选定的结构设计模型下计算分析出的地震作用更接近于真实的地震作用，能有效地避免《08规范》地震作用分析结果偏离实际的地震作用的缺陷.《建筑工程抗震设防分类标准》的修订滞后于《建筑抗震设计规范》，目前我们国家的设防分类标准仍停留在20多年前《89规范》的基础上.按照科学发展的要求，现在是修订抗震设防目标“三水准”的时候了.随着我国经济发展和技术水平的提高，应该关注和考虑特大地震.从2008年开始，我国和世界范围内的特大地震频发，而在美国和海地、日本等发达资本主义国家，他们在特大地震来临后人员伤亡、房屋倒塌并不是很多，但是我国在特大地震下几乎是毁灭性的.这是一个值得我们深思的问题，原因何在？与美国、日本等国家的规范相比，我国的规范根本没有涉及特大地震或者说即使有所涉及也没有给出详细的方法和规定，只是停留在要论证的基础上，对于《10规范》来说这一点仍是欠缺的.[3,4]
2 场地分类
表1 《08规范》和《10规范》建筑场地的划分
表2 土的类型划分和剪切波速范围
表3 各类建筑场地的覆盖层厚度
从表1可以看出，《10规范》对场地的划分更为详尽，给出了一般场地定义.表2中《10规范》对土的类型划分和剪切波速范围有所调整，把土的类型由《08规范》的四类调整为五大类，增加了一类“岩石”，并给出了其定义和剪切波速的范围，同时中硬土的地基承载力特征值由《08规范》的“fak＞200Kpa”改为了“fak＞150Kpa”，中软土的地基承载力特征值由《08规范》的“fak≤200Kpa”改为了“fak≤150Kpa”；中软土的剪切波速由《08规范》的“250 m/s≥Vse＞140 m/s”改为了“250 m/s≥Vse＞150 m/s”；软弱土的剪切波速由《08规范》“Vse＜140 m/s”改为了“Vse＜150 m/s”.表3可以看出，建筑场地的覆盖层厚度作了调整，《08规范》的Ⅰ类场地，《10规范》划分为了两个亚类：Ⅰ0、Ⅰ1，剪切波速的范围也相应的作了调整.
3 土壤液化公式
《08规范》和《10规范》都认为：当初步判别为需进一步进行液化判别时，应该采用标准贯入试验判别法判别地面一定深度内的液化，当饱和土标准贯入锤击数小于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为液化土；当有成熟经验时可采用其他方法.
《08规范》还规定，当采用桩基或埋深大于5m的深基础时，尚应判别 15～20m范围内的液化.在地面下15m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：
在地面下 15～20m范围内液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：
《10规范》统一为在地面下20m范围内液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：
式中：β—调整系数，设计地震第一组取0.80，第二组取0.95，第三组取1.05；Ncr—液化判别标准贯入锤击数临界值；N0—液化判别标准贯入锤击数基准值；应按表4中的《10规范》对项采用；ds—饱和土标准贯入点深度（m）；dw—地下水位（m）；ρc—黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3.
表4 标准贯入锤击数基准值
某建筑场地位于冲积平原上，地下水位3.0m，地表至 5m为粘性土，5m以下为砂层，粘粒含量4%，标准贯入试验资料见表5，采用桩基础，设计地震分组为第一组，8度烈度，设计基本地震加速度为0.30g，判定砂土的液化性.
表5 试验资料
按《08规范》计算：
（1）8度烈度，设计基本地震加速度为0.30g，设计地震分组第一组，由表4得标准贯入锤击数标准值为N0=13.
（2）液化判别深度：对桩基为20m.
（3）15m以上的土层：根据（1）式可计算出Ncr
（4）15m以下的土层：根据（2）式可计算出
Ncr
按《10规范》计算：
（1）8度烈度，设计基本地震加速度为0.30g，设计地震分组第一组，由表4得标准贯入锤击数标准值为N0=16.
（2）液化判别深度为20m.
（3）20m以上的土层：根据（3）式可计算出Ncr
由上述按《08规范》和《10规范》的计算可知：
（1）由于《10规范》将液化判别深度统一为20m，所以计算Ncr时采用的是同一个计算公式，《08规范》在液化判别深度小于15m和大于15m时分别采用不同的计算公式；
（2）由于《10规范》较《08规范》的液化判别标准锤击树的基准值有所提高，所以对于同一点的计算结果最后有可能判别的不一样，例如当ds=18m时，采用《08规范》判别结果是不液化，当采用《10规范》判别结果是液化，这说明了《10规范》对软弱地基采用了加强的方法，这样我们在地基设计的时候处理后得到的地基承载力会提高.
4 地震影响系数
《10规范》地震影响系数曲线和《08规范》相同，但是地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数的计算公式作了调整：
《08规范》、《10规范》关于曲线下降段的衰减指数r、直线下降段的下降斜率调整系数η1、阻尼调整系η2的计算公式分别为：
η2—阻尼调整系数，当小于0.55时，应取0.55；ζ—阻尼比.
某20层高层建筑，采用钢框架—混凝土框筒结构，该建筑的抗震设防烈度为8度（0.3g），场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组.结构的第一平动自震周期T1=1.2s，求地震影响系数α.
按《08规范》计算：
（1）根据《08规范》可以查得水平地震影响系数的最大值αmax=0.24，特征周期Tg=0.35s，根据《高层建筑混凝土技术规程》查得阻尼比ζ =0.04.[5]
（2）由公式（4）可以计算出：
又 T1=1.2s＜5Tg=5 × 0.35s=1.75s， 因 此
按《10规范》计算：
（1）根据《10规范》可以查得水平地震影响系数的最大值αmax=0.24，特征周期Tg=0.35s，根据《高层建筑混凝土技术规程》查得阻尼比ζ=0.04.
（2）由公式（5）可以计算出：
又 T1=1.2s＜5Tg=5 × 0.35s=1.75s， 因 此
本例说明，对于同一个建筑来说，采用《10规范》比采用《08规范》所得的计算结果偏小一点，应用《10规范》所得的地震影响系数α更接近地震对建筑的影响，也更精确.
5 结 论
《10规范》的颁布和实施具有重大的意义，首次把建筑抗震性能化设计写入规范，是一个巨大的进步，提高了我国建筑结构抵抗地震灾害的能力，场地分类、土壤液化公式、地震影响系数等公式都根据近期的研究成果做了相应的调整，有利于我国建筑抗震设计规范与国际的接轨，方便我国工程人员参与国际工程项目.
[1]GB50011-2001（2008），建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2]GB50011-2010，建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3]蔡晓光，薄景山，孙有为，李平，邱志刚.亚洲部分国家抗震设防标准的比较研究[J].世界地震工程，2010，26（3）：54-59.
[4]陆本燕，刘伯权，邢国华，吴涛.中欧桥梁抗震设计规范有关条文的比较与研究[J].世界地震工程，2010，26（3）：109-114.
[5]JGJ3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
