抗震等級

目錄

[隱藏顯現]

1 簡介

2 里氏震級的運用

3 建筑抗震等級

4 設計規范

5 抗震驗算

抗震等級是設計部門依據國家有關規定，按“建筑物重要性分類與設防標準”，根據烈度、結構類型和房屋高度等，而采用不同抗震等級進行的具體設計。以鋼筋混凝土框架結構為例，抗震等級劃分為四級，以表示其很嚴重、嚴重、較嚴重及一般的四個級別。在中國建筑業中，已經開始嚴格執行這個等級標準。

里氏震級
原先僅是為了研究美國加州地區發生的地震而設計的，并用伍德·安德森扭力式地震儀（Wood-Andersontorsionseismometer）測量。里克特設計此標度的目的是區分當時加州地區發生的大量小規模地震和少量大規模地震，而靈感則來自天文學中表示

天體亮度的星等。

為了使結果不為負數，里克特定義在距離震中100千米處之觀測點地震儀記錄到的最大水平位移為1微米（這也是伍德·安德森扭力式地震儀的最大精度）的地震作為0級地震。按照這個定義，如果距震中100千米處的伍德·安德森扭力式地震儀測得的地震波振幅為1毫米（10^3微米）的話，則震級為里氏3級。里氏震級并沒有規定上限或下限。現代精密的地震儀經常記錄到規模為負數的地震。

由于當初設計里氏震級時所使用的伍德·安德森扭力式地震儀的限制，近震規模ML若大于約6.8或觀測點距離震中超過約600千米便不適用。后來研究人員提議了一些改進，其中面波震級（MS）和體波震級（Mb）最為常用。

缺點和改進
里氏震級的主要缺陷在于它與震源的物理特性沒有直接的聯系，并且由于“地震強度頻譜的比例定律”（TheScalingLawofEarthquakeSpectra）的限制，在8.3-8.5左右會產生飽和效應，使得一些強度明顯不同的地震在用傳統方法計算后得出里氏震級（如(MS）數值卻一樣。到了21世紀初，地震學者普遍認為這些傳統的震級表示方法已經過時，轉而采用一種物理含義更為豐富，更能直接反應地震過程物理實質的表示方法即矩震級（Momentmagnitudescale，MW）。地震矩規模是由同屬加州理工學院的金森博雄（HirooKanamori）教授于1977年提出的。該標度能更好的描述地震的物理特性，如地層錯動的大小和地震的能量等。

震級與能量
改進后的里氏震級直接反映地震釋放的能量。其中級能量2.0×10^13爾格（2.0×10^6焦耳），按幾何級數遞加，每級相差31.6倍（準確地說是根下1000倍，即差兩級能量差1000倍）。

目前世界上已測得的最大震級為里氏8.9級(1960年智利大地震)。另外引發2004年印度洋海嘯的地震美國一監測機構稱里氏震級為9.0級。

抗震等級的確定

(1)多高層建筑結構的抗震措施是根據抗震等級確定的，抗震等級的確定與建筑物的類別相關，不同的建筑物類別在考慮抗震等級時取用的抗震烈度與建筑場地類別有關，也就是考慮抗震等級時取用烈度與抗震計算時的設防烈度不一定相同。

(2)建筑結構應根據其使用功能的重要性分為甲、乙、丙、丁類四個抗震設防類別。建筑的抗震設防類別劃分見國家標準《建筑抗震設防分類標準》GB50223的規定，也可見《建筑抗震設計手冊》(1994年版)高層建筑沒有丁類抗震設防。

抗震措施的要求
1)甲類、乙類建筑：當本地區的抗震設防烈度為6～8度時，應符合本地區抗震設防烈度提高一度的要求；當本地區的設防烈度為9度時，應符合比9度抗震設防更高的要求。當建筑場地為Ⅰ類時，應允許仍按本地區抗震設防烈度的要求采取抗震構造措施；

2)丙類建筑：應符合本地區抗震設防烈度的要求。當建筑場地為I類時，除6度外，應允許按本地區抗震設防烈度降低一度的要求采取抗震構造措施。按建筑類別及場地調整后用于確定抗震等級烈度，按調整后的抗震等級烈度。

3)抗震設計時，多高層建筑鋼筋混凝土結構構件應根據設防烈度、結構類型和房屋高度采用不同的抗震等級，并應符合相應的計算和構造措施要求。A級高度丙類建筑鋼筋混凝土結構的抗震等級應按表3.11確定。當本地區的設防烈度為9度時，A級高度乙類建筑的抗震等級應按本節第9條規定的特一級采用，甲類建筑應采取更有效的抗震措施。

4)抗震設計時，B級高度丙類建筑鋼筋混凝土結構的抗震等級應按表3-12確定。

5)建筑場地為Ⅲ、Ⅳ類時，對設計基本地震加速度為015G和O.30G的地區，宜分別按抗震設防烈度8度(0.20G)和9度(0.40G)時各類建筑的要求采取抗震構造措施。

6)抗震設計的多高層建筑，當地下室頂層作為上部結構的嵌固端時，地下一層的抗震等級應按上部結構采用，地下一層以下結構的抗震等級可根據具體情況采用三級或四級，地下室柱截而每側的縱向鋼筋面積除應符合計算要求外，不應少于地上一層對應柱每側縱向鋼筋面積的1.1倍；地下室中超出上部主樓范圍且無上部結構的部分，其抗震等級可根據具體情況采用三級或四級。9度抗震設計時．地下室結構的抗震等級不應低于二級。

7)抗震設計時、與主樓連為整體的裙樓的抗震等級不應低于主樓的抗震等級；主樓結構在裙房頂部上、下各一層應適當加強抗震構造措施。

8)房屋高度大、柱距較大而柱中軸力較大時，宜采用型鋼混凝土柱、鋼管混凝土柱，或采用高強度混凝土柱。

9)高層建筑結構中，抗震等級為特一級的鋼筋混凝土構件，除應符合一級抗震等級的基本要求外，尚應符臺下列規定：
⑴框架柱應符合下列要求：①宜采用型鋼混凝土柱或鋼管混凝土柱；       ②柱端彎矩增大系數`Η_C`、柱端剪力增大系數`Η_VC`.應增大20％；        ③鋼筋混凝土柱柱端加密區最小配箍特征值`Λ_V`，應按表5-13的數值增大O.02采用；全部縱向鋼筋最小構造配筋百分率，中、邊柱取1.4％，角柱取1.6％。

⑵框架梁應符合下列要求：①梁端剪力增大系數≈“應增大20％；    ②梁端加密區箍筋構造最小配箍率應增大10％。

⑶框支柱應符合下列要求：①宜采用型鋼混凝士柱或鋼管混凝土柱；   ②底層柱下端及與轉換層相連的柱上端的彎矩增大系數取L.8，其余層柱端彎矩增大系數`Η_R`應增大20％；柱端剪力增大系數`Η_VR`應增大2U％；地震作用產生的柱剪力增大系數取1.8，但計算柱軸壓比時可不計該項增大；    ③鋼筋混凝土柱柱端加密區最小配箍特征值`Λ_R`應按表5-13的數值增大0.03采用，且箍筋體積配箍率不應小于1.6％；全部縱向鋼筋最小構造配筋百分率取1.6％。

⑷筒體、剪力墻應符合下列要求：①底部加強部位及其上一層的彎矩設計值應按墻底截面組合彎矩計算值的1.L倍采用，其他部位可按墻肢組合彎矩計算值的L.3倍采用；底部加強部位的剪力設計值，應按考慮地震作用組合的剪力計算值的1.9倍采用，其他部位的剪力設計值，應按考慮地震作用組合的剪力計算值的L.2倍采用；    ②一般部位的水平和豎向分布鋼筋最小配筋率應取為0.35％，底部加強部位的水平和豎向分布鋼筋的最小配筋率應取為0.4％；     ③約束邊緣構件縱向鋼筋最小構造配筋率應取為1.4％．配箍特征值宜增大20％；構造邊緣構件縱向鋼筋的配筋率不應小于1.2％；框支剪力墻結構的落地剪力墻底部加強部位邊緣構件宜配置型鋼，型鋼宜向上、下
各延伸一層。

⑸剪力墻和簡體的連梁應符合下列要求：①當跨高比不大于2時，應配置交叉暗撐；    ②當跨高比不大于1時，宜配置交叉暗撐；    ③交叉暗撐的計算和構造宜符合本書第10章10.7條的規定。 鋼筋混凝土結構抗震等級
鋼筋混凝土結構構件的抗震設計，應根據結構類型、房屋高度、設防烈度采用不同的抗震等級，并應符合相應的計算和構造要求。

注：①設防烈度為6度的建筑（建造于Ⅳ類場地上較高的高層建筑除外）可不進行截面抗震驗算，但應符合本章有關的抗震構造要求；

②框架剪力墻結構中，當剪力墻部分承受的地震傾覆力矩不大于結構總地震傾覆力矩的50％時，其框架部分應按框架結構的抗震等級采用；

③有框支層的剪力墻結構，除落地剪力墻底部加強區外，均可按一般剪力墻結構的抗震等級取用；

④房屋高度指室外地面至檐口的高度；

⑤設防烈度為8度的丙類建造且房屋高度不超過12m的規則的一般民用框架結構（體育館和影劇院除外）和類似的工業框架結構，抗震等級可采用三級；

⑥對設防烈度為6度、7度的地區，當采用有框支層的剪力墻結構時，其房屋高度分別不宜超過120m、100m。

⑦本表所列結構，除鉸接排架外，均為現澆鋼筋混凝土結構；剪力墻即為現行國家標準《建筑抗震設計規范》中的現澆剪力墻。


梁端加密區
梁端加密區的長度、箍筋最大間距和最小直徑應按表6.3.4采用。當梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2％時，表中箍筋最小直徑數值應增大2mm。

梁加密區的長度、箍筋最大間距和最小直徑 表 6.3.4

抗震等級	加密區長度（采用較大值） （mm）	箍筋最大間距（采用最小值） （mm）	箍筋最小直徑
一	2hb，500	hb/4，6d，100	10
二	1.5hb，500	hb/4，8d，100	8
三	1.5hb，500	hb/4，8d，150	8
四	1.5hb，500	hb/4，8d，150	?6

注：d為縱向鋼筋直徑；hb為梁高。

柱加密區箍筋
柱加密區的箍筋最大間距和最小直徑應符合下列要求：
一、一般情況下，箍筋的最大間距和最小直徑，應按表6.3.9采用；

柱加密區箍筋最大間距和最小直徑 表6.3.9

抗震等級	箍筋最大間距（采用最小值） （mm）	箍筋最小直徑
一	6d，100	?10
二	8d，100	?8
三	8d，150	?8
四	8d，150	6

二、三級框架柱中，截面尺寸不大于400mm時，箍筋最小直徑可采用?6；二級框架的框架直徑不小于?10時，最大間距可采用150mm；

三、框支柱的凈高與截面高度之比不大于4的柱，箍筋間距不應大于100mm。

框架柱軸壓比限值
考慮地震作用組合的框架柱的軸壓比N/（fcA)，不宜大于表8.4.8規定的限值。

框架柱軸壓比的限值 表8.4.8

抗震等級	一級	二級	三級
框架柱	0.7	0.8	0.9
框支層柱	0.6	0.7	0.8

注：①對Hn／h（或Hn／d）＜4或變形要求高或Ⅳ類場地土上較高的高層建筑的框架柱，其軸壓比限值應適當加嚴，此處，h、d分別為柱截面的高度、直徑；

②框架剪力墻結構，當剪力墻部分承受的地震傾覆力矩大于本規范第8.1.2條注②的規定值較多時，其框架柱的軸壓比限值可適當放寬，但不宜大于0.9；

③對符合表8.1.2注①中可不進行截面抗震驗算的結構，取非抗震設計的軸向壓力設計值計算，其可變荷載組合值系數應按國家標準《建筑抗震設計規范》GBJ11－89中表4.1.3采用。

防震縫最小寬度
鋼筋混凝土房屋宜選用合理的建筑結構方案不設防震縫，當必須設置防震縫時，其最小寬度應符合下列要求：
一、框架房屋和框架－抗震墻房屋，當高度不超過15m時，可采用70mm；當高度超過15m時，6度、7度、8度和9度相應每增加高度5m、4m、3m和2m，宜加寬20mm；
二、抗震墻房屋的防震縫寬度，可采用第一款數值的70%。

廠房的平面布置，應符合下列要求：
一、多跨廠房宜采用等高廠房；
二、廠房的貼建房屋，不宜在廠房角部布置；
三、廠房體型復雜或有貼建房屋時，宜設防震縫，其寬度，在廠房縱橫跨交接處可采用100～150mm，其他情況可采用50~90mm。

注：這里的“廠房”指的是單層鋼筋混凝土柱廠房。

(一)下列建筑可不進行天然地基及基礎的抗震承載力驗算：
1、砌體房屋，多層內框架磚房，底層框架磚房，水塔；

2、地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層的一般單層廠房、單層空曠房屋和多層民用框架房屋及與其基礎荷載相對的多層框架廠房；

3、7度和8度時，高度不超過100m的煙囪。

4、本規范規定可不進行上部結構抗震驗算的建筑。
注：軟弱粘性土層指7度、8度和9度時，地基土靜承載力標準值分別小于80、100和120kPa的土層。

(二)天然地基基礎抗震驗算時，地基土抗震承載力應按下式計算：
fSE＝ξSfS（3.2.2）
式中fSE-----調整后的地基土抗震承載力設計值；
ξS-----地基土抗震承載力調整系數，應按表3.2.2采用；
fS-----地基土靜承載力設計值，應按現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》采用。

地基土抗震承載力調整系數 表3.2.2

巖土名稱和性狀	ξs
巖土，密實的碎石土，密實的礫、粗、中砂，fk≥300粘性土和粉土	1.5
中密、稍密的碎石土，中密和稍密的礫、粗、中砂，密實和中密的細、粉砂，150≤fk<300粘性土和粉土	1.3
稍密的細、粉砂，150≤fk<300粘性土和粉土，新近沉積的粘性土和粉土	1.1
淤泥，淤泥質土，松散的砂，填土	1.0

(三）驗算天然地基地震作用下的豎向承載力時，基礎底面平均壓力和邊緣最大壓力應符合下列各式要求，且基礎底面與地基土之間零應力區面積不應超過基礎底面面積的25%，煙囪基礎零應力區宜符合現行國家標準《煙囪設計規范》的要求。
p≤fSE（3.2.3－1）
pmax≤1.2fSE（3.2.3－2）
式中p-----基礎底面地震組合的平均壓力設計值；
pmax---基礎邊緣地震組合的最大壓力設計值；

（四)承受豎向荷載為主的低承臺樁基，當地面下無液化土層，且樁承臺周圍無淤泥、淤泥質土和地基土靜承載力標準值不大于100kPa的填土時，下列建筑可不進行樁基抗震承載力驗算：
1、本節第3.2.1條第一、三、四款規定的建筑；
2、7度和8度時，一般單層廠房、單層空曠房屋和多層民用框架房屋及與其基礎荷載相當地多層框架廠房。