5 地震作用和结构抗震验算

5．1 一般规定

5．1．1 各类建筑结构的地震作用，应符合下列规定：
    1 一般情况下，应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担。
    2 有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。
    3 质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况，应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响。
    4 8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。
    注：8、9度时采用隔震设计的建筑结构，应按有关规定计算竖向地震作用。

5．1．2 各类建筑结构的抗震计算，应采用下列方法：
    1 高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。
    2 除1款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。
    3 特别不规则的建筑、甲类建筑和表5．1．2-1所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算；当取三组加速度时程曲线输入时，计算结果宜取时程法的包络值和振型分解反应谱法的较大值；当取七组及七组以上的时程曲线时，计算结果可取时程法的平均值和振型分解反应谱法的较大值。
    采用时程分析法时，应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符，其加速度时程的最大值可按表5．1．2-2采用。弹性时程分析时，每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65％，多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80％。

    4 计算罕遇地震下结构的变形，应按本规范第5．5节规定，采用简化的弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法。
    5 平面投影尺度很大的空间结构，应根据结构形式和支承条件，分别按单点一致、多点、多向单点或多向多点输入进行抗震计算。按多点输入计算时，应考虑地震行波效应和局部场地效应。6度和7度Ⅰ、Ⅱ类场地的支承结构、上部结构和基础的抗震验算可采用简化方法，根据结构跨度、长度不同，其短边构件可乘以附加地震作用效应系数1．15～1．30；7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8、9度时，应采用时程分析方法进行抗震验算。
    6 建筑结构的隔震和消能减震设计，应采用本规范第12章规定的计算方法。
    7 地下建筑结构应采用本规范第14章规定的计算方法。

5．1．3 计算地震作用时，建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。各可变荷载的组合值系数，应按表5．1．3采用。

5．1．4 建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。其水平地震影响系数最大值应按表5．1．4-1采用；特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表5．1．4-2采用，计算罕遇地震作用时，特征周期应增加0．05s。
    注：周期大于6．0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究。

5．1．5 建筑结构地震影响系数曲线(图5．1．5)的阻尼调整和形状参数应符合下列要求：
    1 除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0．05，地震影响系数曲线的阻尼调整系数应按1．0采用，形状参数应符合下列规定：
        1)直线上升段，周期小于0．1s的区段。
        2)水平段，自0．1s至特征周期区段，应取最大值(α_max)。
        3)曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段，衰减指数应取0．9。
        4)直线下降段，自5倍特征周期至6s区段，下降斜率调整系数应取0．02。

5．1．6 结构的截面抗震验算，应符合下列规定：
    1 6度时的建筑(不规则建筑及建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外)，以及生土房屋和木结构房屋等，应符合有关的抗震措施要求，但应允许不进行截面抗震验算。
    2 6度时不规则建筑、建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑，7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外)，应进行多遇地震作用下的截面抗震验算。
    注：采用隔震设计的建筑结构，其抗震验算应符合有关规定。

5．1．7 符合本规范第5．5节规定的结构，除按规定进行多遇地震作用下的截面抗震验算外，尚应进行相应的变形验算。

5．2 水平地震作用计算

5．2．1 采用底部剪力法时，各楼层可仅取一个自由度，结构的水平地震作用标准值，应按下列公式确定(图5．2．1)：

    2 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形)，当相邻振型的周期比小于0．85时，可按下式确定：

5．2．3 水平地震作用下，建筑结构的扭转耦联地震效应应符合下列要求：
    1 规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀各构件，其地震作用效应应乘以增大系数。一般情况下，短边可按1．15采用，长边可按1．05采用；当扭转刚度较小时，周边各构件宜按不小于1．3采用。角部构件宜同时乘以两个方向各自的增大系数。
    2 按扭转耦联振型分解法计算时，各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度，并应按下列公式计算结构的地震作用和作用效应。确有依据时，尚可采用简化计算方法确定地震作用效应。
        1) j振型i层的水平地震作用标准值，应按下列公式确定：

        3）双向水平地震作用下的扭转耦联效应，可按下列公式中的较大值确定：

5．2．4 采用底部剪力法时，突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应，宜乘以增大系数3，此增大部分不应往下传递，但与该突出部分相连的构件应予计入；采用振型分解法时，突出屋面部分可作为一个质点；单层厂房突出屋面天窗架的地震作用效应的增大系数，应按本规范第9章的有关规定采用。

5．2．5 抗震验算时，结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求：

5．2．6 结构的楼层水平地震剪力，应按下列原则分配：
    1 现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼、屋盖建筑，宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配。
    2 木楼盖、木屋盖等柔性楼、屋盖建筑，宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配。
    3 普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、屋盖的建筑，可取上述两种分配结果的平均值。
    4 计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时，可按本规范各有关规定对上述分配结果作适当调整。

5．2．7 结构抗震计算，一般情况下可不计入地基与结构相互作用的影响；8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地，采用箱基、刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑，当结构基本自振周期处于特征周期的1．2倍至5倍范围时，若计入地基与结构动力相互作用的影响，对刚性地基假定计算的水平地震剪力可按下列规定折减，其层间变形可按折减后的楼层剪力计算。
    1 高宽比小于3的结构，各楼层水平地震剪力的折减系数，可按下式计算：

    2 高宽比不小于3的结构，底部的地震剪力按第1款规定折减，顶部不折减，中间各层按线性插入值折减。
    3 折减后各楼层的水平地震剪力，应符合本规范第5．2．5条的规定。

5．3 竖向地震作用计算

5．3．1 9度时的高层建筑，其竖向地震作用标准值应按下列公式确定(图5．3．1)；楼层的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配，并宜乘以增大系数1．5。

5．3．2 跨度、长度小于本规范第5．1．2条第5款规定且规则的平板型网架屋盖和跨度大于24m的屋架、屋盖横梁及托架的竖向地震作用标准值，宜取其重力荷载代表值和竖向地震作用系数的乘积；竖向地震作用系数可按表5．3．2采用。

5．3．3 长悬臂构件和不属于本规范第5．3．2条的大跨结构的竖向地震作用标准值，8度和9度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的10％和20％，设计基本地震加速度为0．30g时，可取该结构、构件重力荷载代表值的15％。

5．3．4 大跨度空间结构的竖向地震作用，尚可按竖向振型分解反应谱方法计算。其竖向地震影响系数可采用本规范第5．1．4、第5．1．5条规定的水平地震影响系数的65％，但特征周期可均按设计第一组采用。

5．4 截面抗震验算

5．4．1 结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合，应按下式计算：

5．4．3 当仅计算竖向地震作用时，各类结构构件承载力抗震调整系数均应采用1．0。

5．5 抗震变形验算

5．5．1 表5．5．1所列各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内最大的弹性层间位移应符合下式要求：

5．5．2 结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算，应符合下列要求：
    1 下列结构应进行弹塑性变形验算：
        1)8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；
        2)7～9度时楼层屈服强度系数小于0．5的钢筋混凝土框架结构和框排架结构；
        3)高度大于150m的结构；
        4)甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；
        5)采用隔震和消能减震设计的结构。
    2 下列结构宜进行弹塑性变形验算：
        1)本规范表5．1．2-1所列高度范围且属于本规范表3．4．3-2所列竖向不规则类型的高层建筑结构；
        2)7度Ⅲ、Ⅳ类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；
        3)板柱-抗震墙结构和底部框架砌体房屋；
        4)高度不大于150m的其他高层钢结构；
        5)不规则的地下建筑结构及地下空间综合体。
    注：楼层屈服强度系数为按钢筋混凝土构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值；对排架柱，指按实际配筋面积、材料强度标准值和轴向力计算的正截面受弯承载力与按罕遇地震作用标准值计算的弹性地震弯矩的比值。

5．5．3 结构在罕遇地震作用下薄弱层(部位)弹塑性变形计算，可采用下列方法：
    1 不超过12层且层刚度无突变的钢筋混凝土框架和框排架结构、单层钢筋混凝土柱厂房可采用本规范第5．5．4条的简化计算法；
    2 除1款以外的建筑结构，可采用静力弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法等。
    3 规则结构可采用弯剪层模型或平面杆系模型，属于本规范第3．4节规定的不规则结构应采用空间结构模型。

5．5．4 结构薄弱层(部位)弹塑性层间位移的简化计算，宜符合下列要求：
    1 结构薄弱层(部位)的位置可按下列情况确定：
        1)楼层屈服强度系数沿高度分布均匀的结构，可取底层；
        2)楼层屈服强度系数沿高度分布不均匀的结构，可取该系数最小的楼层(部位)和相对较小的楼层，一般不超过2～3处；
        3)单层厂房，可取上柱。
    2 弹塑性层间位移可按下列公式计算：