国内外抗震设计规范探讨与比较

文/朱正卿　河北省唐山市第一中学　河北唐山　063000

国内外抗震设计规范探讨与比较

文/朱正卿河北省唐山市第一中学河北唐山063000

本文通过介绍我国抗震设计规范中对于设防目标，地震作用以及结构抗震验算的介绍及其与日本及印尼结构抗震设计规范中各条目的对比，比较了三者在设计规范中的异同点，提出了我国结构抗震设计中的优势及劣势并提出了可能的改进方向及方案。

抗震；设计；比较

1、概述

抗震设计一直以来均为现代建筑设计中较为重要的一个方向。特别是我国在经历过数次破坏性极强的震灾后，多次更新抗震设计规范并对抗震设计不断提出更高的要求，大地震在对我国造成巨大经济损失及人员伤亡的同时，也为我国抗震设计积累了丰富的经验。相比于我国抗震设计，其他各国的抗震设计及抗震设计规范均有其独到及可借鉴的领域。以下从各国抗震规范出发，比较各国抗震设计的异同点并对中国抗震设计规范提出可能的改进方向及方案。

2、我国抗震设计

2.1设防目标

中国政府在GB5001-2010国家规范中向各设计单位明确提出了具有三个水准的抗震设防目标，即小震不坏，中震可修，大震不倒。其中小震定义为在五十年内超越概率为63.2%的多遇地震，中震在五十年内超越概率为10%的设防地震，大震的定义为在五十年内超越概率为2%的罕见地震。规范既要求建筑设计的经济合理，也要求建筑在多遇地震或设防地震中达到正常使用或可修复的基本要求。【1】

2.2地震作用

2.2.1特征周期

地震周期是地震设计反应谱中的重要参数，在设计及计算中以字母TG表示。我国规范中特征周期与设计地震的分组以及场地的分类有关。我国规范中特征周期的取值如表一所示。

表一：中国抗震设计规范中特征周期取值

2.2.2地震影响系数

地震影响系数作为地震作用计算的直接依据，为地震设计中最为重要的参数之一。我国抗震规范中地震影响系数曲线如图一所示。

图一：我国抗震规范中地震影响系数曲线

我国的地震影响系数曲线由直线上升段，水平段，曲线下降段以及直线下降段组成。其中各阶段对应计算公式如图所示，各阶段间节点对应周期分别为0.1（s），TG （s），5TG（s），6s。

2.3结构抗震验算

根据GB5001-2010国家规范，我国抗震结构承载力验算应按下式进行。

S≤R/γRE

S = γGSGE + γEhSEhk + γEvSEvk + ψwγwSwk

S：结构构件内力设计值

R：为结构构件承载力设计值

γRE：抗震调整系数

γG，γEh，γEv，γw：重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用和风荷载分项系数

SGE，SEh，SEvk ，Swk：重力荷载、水平地震作用、竖向地震作用和风荷载标准值

由规范可知，我国采用安全分项系数的方法对抗震承载力进行验算。

3、国内外抗震设计比较

3.1中日抗震设计比较

3.1.1设防目标

不同于中国三标准的设防目标“小震不坏，中震可修，大震不倒”，日本的设防目标仅分两个标准，即“中震不坏，大震不倒”【2】。但是日本在抗震设计中对“中震”及“大震”的定义与中国的“中震”及“大震”不尽相同。其中我国小震、中震、大震是指地震相对强弱的三个水准，均以概率统计为基础，而日本的中震、大震指地震相对强弱的两个水准，以地震重现期给定。以下为中国与日本的抗震设防目标对比。我国小震定义为某地区50 年内超越概率为63%的地震，也称为多遇地震；中震定义为某地区50 年内超越概率为10%的地震，为设防地震作用；大震定义为某地区50 年内超越概率为2% ～ 3%的地震，也称为罕遇地震。而日本对于中震的定义为建筑物使用期间及可能发生数回的地震；大震的定义为建筑物使用期间发生概率极小的强地震。显然日本对中震的定义较中国小震烈度为大。

3.1.2抗震设计方法

对于中国及日本在抗震设计方法方面的比较，我国对于抗震的一般设计基于“小震不倒”，而规范中对于第二个标准的“中震”定义较为模糊仅定义构造配筋来满足“可修”的标准。在罕遇地震下我国规范仅控制挠度变形条件。日本规范对铰接部位构件设计直接在第二标准“中震”下进行，而对非铰接部位构件设计在“大震”下进行。

中日两国抗震设计方法对比如下。

我国对抗震的设计方法由两阶段组成。第一阶段，在多遇地震作用效应和其他荷载效应的基本组合验算构件截面抗震承载力，以及在多遇地震作用下验算结构的弹性变形。第二阶段，在罕遇地震作用下进行结构弹塑性变形验算，校核有无薄弱层。

日本对抗震的设计方法由两次设计组织。一次设计，校核应力，要求结构在第一水准地震作用下的应力值小于容许应力。二次设计，校核变形，即结构在第二水准地震作用下的变形，要求保证框架屈服部位的塑性变形能力，防止剪切及连接失效引起的脆性破坏，确保框架整体强度与变形能力。

由此可见，在抗震设计方法方面日本对于地震作用的规定取值与中国相比偏大。【3】

3.2中国与印尼抗震设计比较

印尼抗震设计采用《Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Structur Bangunan Gedung》SNI 03 -1726 - 2002国家规范，主要包括设防标准，地震作用计算以及抗震验算等。【4】

3.2.1设防标准

与我国抗震设计规范不同的是，印尼设防标准仅分为一个标准，即在发生50年超越概率为10%的地震时结构能够保持整体结构稳定而不至破坏，能够保证国民的人身及基本财产安全。这与我国“小震不坏，中震可修，大震不倒”的三标准设防差距较大，因此我国的设防标准更为安全合理。

3.2.2地震作用计算

对于特征周期的取值Tg，印尼的规范中主要将其对应不同的场地（硬土场地、中硬土场地、软土场地）将特征周期取值为0.5s，0.7s及1.0s。相对于中国规范中加入对设计地震的分组，印尼规范中对于场地周期的取值规定较为简洁但精确度较低。

相比于中国规范规定的地震影响系数曲线，印尼规范的规定缺少了最后的直线下降段，因此其覆盖范围相比中国规范为少。

3.2.3承载力验算

根据印尼国家规范SNI 03 - 1726 -2002 规定，构件抗震承载力由下式进行：

Qu：结构构件内力设计值

Ru：结构构件承载力设计值

Rn：结构构件承载力名义值

φ：承载力折减系数

γD，γL，γE：恒载、活载和地震作用的分项系数

Dn ，Ln，En：恒载、活载和地震作用的名义值【5】

与我国规范相比，两者均采用了分项系数的概念计算承载力，但我国增加了一个调整系数，相比于印尼的规范更为安全。

结论：

各国的建筑抗震规范都是随着科学技术的进步和历次地震震害经验的总结而发展起来的。不同国家在具有不同政治、经济以及地理条件的情况下各自发展出了适合本国抗震设计的规范，但其设计的目的及理念均为一致的，即利用最少的经济条件发挥最大的抗震效益。希望我国能够在总结好自身震灾经验的同时，也能借鉴他国的抗震设计规范或抗震设计理念，不断完善我国的抗震结构设计。

［1］蒋志楠.我国建筑抗震规范中部分条款的演变及与欧美规范的对比探讨［D］.中国地震局工程力学研究所，2010.

［2］土木学会，《混凝土标准示范书》，德岛大学附属图书馆.

［3］花林林，石建光.中国与日本在混凝土框架结构抗震设计中的比较分析［J］.福建建筑，2006，04：25-27.

［4］卢育竹，叶盛才，徐志刚.中国与印尼抗震设计规范的比较研究［J］.化工设计，2015，01：10-13+32+1

［5］陈志杰，余铁稳，金勤胜.我国与印尼建筑抗震设计地震基本参数的对比［J］.电力勘测设计，2011，06：14-17.

朱正卿（2000.03.02），男，河北人，民族：汉 职称：无，学历：高中在读。研究方向：无。