建筑抗震设计的基本准则范文

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篇1

关键词：中国地震动参数区划图；抗震设防标准；建筑结构设计；建筑工程造价

引言

我国是世界上遭受地震灾害最为严重的国家之一。20世纪以来，我国因地震死亡人数近60万，占世界因地震死亡人数的一半，世界上两次死亡人数超过20万的大地震均发生在我国，几乎所有的省、自治区、直辖市在历史上均遭受过6级以上地震的袭击[1]。随着经济和社会迅速发展，为保障经济社会和谐稳定和可持续发展，对地震安全提出了更高、更迫切的要求。国家强制性标准GB18306-2015《中国地震动参数区划图》即第五代地震区划图，于2016年6月1日正式实施。

1新版《中国地震动参数区划图》的意义

地震区划图是依据当地可能的地震危险程度对国土进行区域划分，是一般建设工程的抗震设防要求和编制社会经济发展、国土利用规划、防灾减灾规划和环境保护规划等相关规划的依据[2]。新版地震区划图坚持以人为本，充分考虑公民在地震中的生命安全问题，将建筑物抗倒塌作为编图的基本准则，为全面提高我国建设工程抗震设防能力提供了法律保障和科学依据，是政府部门依法履行公共安全和社会治理行政职能的重要支撑。相较于第四代地震区划图，新版地震区划图有三大变化：（1）设防区域全覆盖；（2）明确了四级地震作用（常遇地震动、基本地震动、罕遇地震动和极罕遇地震动）及相应地震动参数的调整关系；（3）给出了除港澳台地区以外的全国城镇Ⅱ类场地的基本地震动参数。为实现防震减灾2020年奋斗目标和全面防御战略的实施奠定了基础，为从制度上改变我国部分地区不设防的现状做好了技术储备。

2陕西区域抗震设防标准变化

新版地震区划图规定的设防标准有所提高。根据第四代地震区划图标准，陕西省有104个县（市、区）处于抗震设防烈度6度以上的区域，占全省国土面积的91.7%，其中7度及7度以上的高烈度区有58个县（市、区），占全省国土面积的32.3%，只有榆林榆阳区、横山县大部分区域和神木、佳县、米脂、子洲、宝塔区、子长、安塞少部分区域处于6度以下，占国土面积的8.3%。2016年6月1日起实施的新版地震区划图，规定的我省的抗震设防标准总体有所提高，其中，地震烈度8度和7度以上的高烈度区，包括90个县768个乡镇，涉及国土面积7.46万平方公里，占全省面积的37.3%，区域人口2585.5万人，占全省人口的68.2%，GDP达9065亿元，占全省GDP的49.9%。6度区包括57个县，652个乡镇街道，面积13.12万平方公里，占全省面积的62.7%。总体来看，陕西有以下三点主要变化：（1）取消了陕北地区1.71万平方公里的不设防区域，涉及榆林榆阳区、横山县大部分区域和神木、佳县、米脂、子洲、宝塔区、子长、安塞少部分区域，占国土面积的8.3%，这些区域均应按地震基本烈度6度进行抗震设防。（2）全省7度区范围有所扩大。咸阳（彬县、长武）、延安（宜川、黄龙）、汉中（略阳）、榆林（定边）、安康（宁陕、旬阳、白河）、商洛（丹凤、商南）6市共13个县区部分乡镇街道从6度（0.05g）提高到7度（0.10g）。（3）全省8度（0.20g）及以上地区范围进一步扩大。在新版地震区划图中，全省抗震设防烈度8度的县区由原来的14个增加到42个。所增加的县区集中在关中地区，包括西安（长安、高陵、户县、蓝田、周至）、咸阳（秦都、渭城、兴平）、杨凌（杨陵区）、宝鸡（渭滨、金台、陈仓）3市共10个县区的全部乡镇街道从7度提高到8度。咸阳（三原、泾阳、武功、礼泉、乾县）、宝鸡（凤翔、岐山、扶风、眉县、千阳、凤县）、渭南（合阳、富平、澄城、蒲城）、汉中（略阳）5市共18个县区部分乡镇、街道从7度提高到8度。（其中乾县部分乡镇街道由原7度0.10g提高到8度0.20g，其余均为原7度半地区）

3建筑工程设计影响分析

3.1对原抗震设防烈度小于6度地区的影响

榆林市榆阳区、横山县、靖边县均属于抗震设防烈度小于6度[3]，但在实际的工程设计中，这些地区虽然不进行抗震计算，但均按6度设防考虑其抗震构造措施。因此本次新修订地震区划图后，对于原抗震设防烈度小于6度地区的工程设计，仅仅是在结构计算时要进行抗震计算，因此对于工程设计的影响相对较小。

3.2对原设防地区的影响

如前文所述，本次新版《中国地震动参数区划图》对于陕西大多数地区而言，抗震设防烈度均有不同程度提高。现以长安区某建筑单体的结构设计为例进行说明。工程条件：建筑高度：28m；结构类型：框架结构；建筑用途：酒店；场地类别：Ⅱ类；抗震设防分类：丙类；结构安全等级：二级。《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ-2010）6.2.2：“抗震设计时，一、二、三级框架结构的底层柱底截面的弯矩设计值，应分别采用考虑地震作用组合的弯矩值与增大系数1.7、1.5、1.3的乘积。”等等。上表中新旧两版规范对于工程设计的影响，可分为两部分：一是地震加速度增大，抗震设防烈度提高，导致结构计算结果的增大；二是设防烈度的提高，根据《建筑抗震设计规范》表6.1.2，可能会使得建筑的抗震等级提高，由此相应的抗震措施也均有所提高。

4建筑工程造价的影响分析

抗震设防标准决定了建筑物的抗震能力水平，并进而影响建筑物在地震中的损失大小，而抗震设防标准也直接影响着建筑物的初始造价。

4.1理论研究

在《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）制定时，相关的单位就进行了关于最优抗震设防烈度的探讨，在实施后，相关从事防灾减灾专业研究的人员依然对最优抗震设防烈度继续进行研究和论证。高小旺等[4]对河南省洛阳市（6度设防）、郑州市（7度设防）和新乡市（8度设防）以及四川省成都市（7度设防）四百多栋建筑工程造价进行调查分析，其结果表明：对于钢筋混凝土框架结构的建筑，7度较6度土建成本增加约3%；8度较7度土建成本增加约4.8%。李树桢等[5]在1998年，就设防烈度与投资比发出咨询函96份，收到43件，进行统计，其结果表明：对于钢筋混凝土建筑，7度较6度土建成本增加约3.9%；8度较7度土建成本增加约3.8%。周雍年等[6]研究表明：“一般说来，按7、8、9度设防后，工程造价将分别增加3%~5%、7%~10%和15%~20%。”

4.2、市场调查

通过对国内一线地产公司的经济技术控制指标的搜集，针对各基础条件基本一致，仅抗震设防烈度情况下，不同的控制指标进行对比，分析其含钢量及混凝土用量的增加值。分析恒大地产集团含钢量控制指标在设防烈度不同的条件下的差值，大致可总结见表5：两个地产公司，因其产品所在区域及定位有所不同，数值上略有差异，但经济技术控制指标的总体变化规律，基本一致。小结：通过市场调研，分析经济技术控制指标，设防烈度对建筑造价的影响大概是一致的：（1）建筑高度越高，受设防烈度变化的影响越大；（2）7度区与8度区的建造成本的差值较7度区与6度区的建造成本的差值要大。

4.3、工程实例的假定计算

建立设防烈度与工程造价之间的一一对应关系是非常困难的，结构的初始造价实际上是与具体的设计方案有直接关系的，给定同一设防烈度，可以设计出多个满足要求的不同方案，因而其造价也不同[7]。并且影响工程造价的因素十分庞杂，不仅仅是建筑方案，还有结构形式、场地类别、地区的差异性、材料价格、人工价格等等。现以某实际工程为例，结合表3、表5，取平均值，进行假定计算。以收集到的西安地区部分工程实际造价结果为计算基础：（1）建筑总高度为32米的会所，层高4.8米，建筑面积3301平米，取：设防烈度由6度提升至7度：含钢量每平米增加3.5kg，混凝土每平米增加0.02m3；设防烈度由7度提升至8度：含钢量每平米增加3.5kg，混凝土每平米增加0.04m3。经计算，结果如表6所示：（2）西安大兴东路某住宅项目，框架剪力墙结构，地下2层，地上29层，总建筑面积23481m2,设防烈度由6度提升至7度：含钢量每平米增加3.5kg，混凝土每平米增加0.02m3；设防烈度由7度提升至8度：含钢量每平米增加5kg，混凝土每平米增加0.04m3。经计算，结果如表7所示：（3）渭南市某博物馆项目，框架结构，结构高度14.5m，建筑面积：3420.2m2，设防烈度：8度。设防烈度由6度提升至7度：含钢量每平米增加3.5kg，混凝土每平米增加0.02m3；设防烈度由7度提升至8度：含钢量每平米增加5kg，混凝土每平米增加0.04m3。经计算，结果如表8所示：假定计算结果与前文所述论文研究成果基本一致，但考虑到所引用论文研究结果大多是基于原《建筑抗震设计规范》，2000年之后《建筑抗震设计规范》经过几次修订，相较旧版规范要求更加严格和细致，另外建材价格、人工成本、所参考地产集团对于经济指标控制的严苛性以及本次所参考实际工程的特殊性（层高较高），因此实际的一般建设工程中因设防烈度的提高而导致土建成本的增加比例应该比表中数值更高一些。

5结语

（1）抗震设防烈度的提高，设计基本地震加速度的增大，可能会导致建筑抗震等级的提高，会使得结构计算结果增大，并且相应的抗震措施也均有所提高；（2）建筑高度越高，受设防烈度变化的影响越大；（3）7度区与8度区的建造成本的差值较7度区与6度区的建造成本的差值要大；（4）设防烈度由6度提高至7度，土建成本增加比例约为3~4%，设防烈度由7度提高至8度，土建成本增加比例约为4%~5%。

参考文献：

［1］GB18306-2001《中国地震动参数区划图》宣贯教材.北京：中国标准出版社.2001

［2］罗开海，刘培.新一代地震区划图调整统计及抗震规范局部修订简介［J］.城市与减灾.2016，5:43

［3］建筑抗震设计规范：GB50011-2010［S］.北京：中国建筑工业出版社，2010.

［4］高小旺，等.工程抗震设防标准若干问题的探讨［J］.土木工程学报.1997，12:52-59

［5］李树桢，李冀龙.房屋建筑的震害矩阵计算与设防投资比确定［J］.自然灾害学报.1998，11:106-114

［6］周雍平，张晓志，谢礼立.工程抗震设防标准的效益分析［J］.地震工程与工程振动.2002，2:14-20