建筑抗震等级怎么划分（抗震概念设计与抗震等级的内涵与外延）

0 摘要

抗震等级是建构筑物在结构设计时为提高其抗震能力所采取一系列有效的措施的严格等级，是对结构抗震设防要求高低的尺度体现。

1 抗震等级的概念

结构的抗震等级直接决定抗震措施和抗震构造措施【1】，是结构抗震设计的重要指标，是抗震设防标准【2】的具体体现。根据抗震等级的不同，采取相应的抗震措施和抗震构造措施等级来体现结构的抗震设防要求，从高到低可分为特一级抗震等级、一级抗震等级、二级抗震等级、三级抗震等级和四级抗震等级。它主要由建构筑物所在建设地区的抗震设防烈度【3】或设计地震动参数【4】、以及场地类别【5】、结构高度、结构类型和结构部位、结构抗震设防分类【6】等因素综合确定的。

2 抗震等级的内涵

2.1 抗震设防的主要内容

2.1.1 抗震设防的对象

抗震设防烈度6度及以上地区的各类新建、扩建、改建建筑与市政工程必须进行抗震设防。

2.1.2 抗震设防的三水准目标【7】

1.第一水准：小震不坏

当遭遇低于本地区设防烈度的多遇地震影响时，各类工程的主体结构和市政管网系统不受损坏或不需修理可继续使用。

2.第二水准：中震可修

当遇相当于本地区设防烈度的设防地震影响时，各类工程中的建筑物、构筑物、桥梁结构、地下工程结构等可能发生损伤，但经一般性修理可继续使用；市政管网的损坏应控制在局部范围内，不应造成次生灾害。

3.第三水准大震不倒（保生命）：

当遭遇高于本地区设防烈度的罕遇地震影响时，各类工程中的建筑物、构筑物、桥梁结构、地下工程结构等不致倒塌或发生危及生命的严重破坏；市政管网的损坏不致引发严重次生灾害，经抢修可快速恢复使用。

2.2 三水准目标的实现

采用二阶段设计实现上述三个水准的设防目标。

2.2.1.第一阶段设计

第一阶段设计是承载力验算，取第一水准的地震动参数计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应，继续采用《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068规定的分项系数设计表达式进行结构构件的截面承载力抗震验算，这样，其可靠度水平同78规范相当，并由于非抗震构件设计可靠性水准的提高而有所提高，既满足了在第一水准下具有必要的承载力可靠度，又满足第二水准的损坏可修的目标。对大多数的结构，可只进行第一阶段设计，而通过概念设计【8】和抗震措施来满足第三水准的设计要求。

2.2.2第二阶段设计

第二阶段设计是弹塑性变形验算，对地震时易倒塌的结构、有明显薄弱层的不规则结构以及有专门要求的建筑，除进行第一阶段设计外，还要进行结构薄弱部位的弹塑性层间变形验算并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准的设防要求。

2.3 概念设计是基调，抗震等级是体现

既然对大多数的结构只进行第一阶段设计，就要通过良好的概念设计和适当的抗震措施来满足第三水准烈度即罕遇地震的设计要求，以确保结构除有足够的抗震承载力外，更要有足够吸收地震能量的能力（即良好的结构延性），以避免建构筑物倒塌发生危及人们生命安全的严重破坏。概念设计正是使结构获得这种能力的思想，而抗震等级则是实现概念设计的具体手段。

2.3.1 概念设计先行，用概念设计的思想指导抗震设计

抗震设防是以现有的科学水平和经济条件为前提。国家规范的科学依据只能是现有的经验和资料。目前对地震规律性的认识还很不足，规范的编制要根据国家的经济条件的发展，适当地考虑抗震设防水平，制定相应的设防标准。根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程就是概念设计。工程结构抗震设计中概念设计贯穿于结构抗震设计的全过程，比如框剪结构中二道防线概念【9】下，要根据框架部分承受的地震倾覆力矩占比确采用哪种结构确定各自的抗震等级，而不是任何情况剪力墙的抗震等级都比框架的要高；运用概念设计（比如强剪弱弯，强转换构件、强柱根、强角柱等概念）对地震作用效应（内力和变形等）的调整，其抗震等级越高，内力调整就越严。规范中还对诸多抗震构造加强措施的作了明确规定，比如规定混凝土构件的配筋率、限制柱的轴压比、钢结构中钢构件的宽厚比等级等等。这些设计概念都是人为有意识的加强，特别是对结构的关键部位和薄弱环节，提高其抗震能力，而不仅仅是用某种精确的计算方法计算结构内力去设计构件。只有明白了地震力的性质和所选定结构体系的受力特点才能预计结构破坏过程和破坏机制，正确判断关键部位和薄弱环节，进而对其选定合适的抗震等级进行抗震设计。

框剪结构中二道防线概念导致有时候框架抗震等级高于剪力墙的抗震等级

2.3.2 抗震等级联动抗震（构造）措施等级，后者是抗震设防要求的具体体现

当抗震等级确定后，相应的抗震措施等级就确定了。抗震等级越高，延性要求就越高，对应的抗震（构造）措施就越严格，比如内力调整就越大，最小配筋率就越高。显然抗震（构造）措施越严格，意味着更多的材料耗费和经济投资。这些措施并不是抗震计算所决定的，而是概念设计决定的，它带有很强的主观性、概念性和经验性，但它的却是结构安全必不可少的有效约束。如何选用合理的设防要求适应有限的建设投资并有效的保证结构安全，取得三者之间完美的平衡，这就是抗震等级的内涵。

强柱根和柱的强剪弱弯概念的内力调整

3 抗震等级的确定

影响建筑抗震等级的因素很多，也涉及诸多专业的结构设计知识，下图仅仅给出确定建筑结构抗震等级的简要流程以供参考。其他构筑物如桥梁烟囱等可类比得出。

抗震等级的确定流程

4 抗震等级的外延

所有有关抗震等级的设计要求国家规范中都有明确的设计要求，但它们都是人类工程建设活动的经验总结，带有很大的主观性、概念性和经验性，这是人类对地震这一自然现象经验性和粗略性认识的所决定的。对罕遇地震目前尚没有很可靠的设计方法【10】，各个国家只能依据现有的技术经济条件，用规范对工程结构设计做出尽可能易于操作的规定，这些规范规定了最低要求，它会随着科学水平的提高会有相应的突破【11】。结构设计师要把规范作为一种指南和参考，灵活运用，不应当将规范当成圣经盲目照搬。有些规范的规定过于保守，而有些则不够安全。只有对结构整个体系的承载力和性能，以及结构分体系与结构构件相互作用的关系了解很透彻，才能设计出既安全又经济的结构，适合现代建筑的各种功能要求和环境条件【12】。