中美两国学校和医院房屋的抗震设计对比

第３ｌ卷第５期

２００９年１０月

工程抗－Ｗ．与加固改造

ＥａｒｔｈｑｕａｋｅＲｅｓｉｓｔａｎｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＲｅｔｒｏｆｉｔｔｉｎｇ

Ｖ０１．３１．Ｎｏ．５０ｃｔ．２００９

［文章编号】１００２．８４１２（２００９）０５．００７４．０７

中美两国学校和医院房屋的抗震设计对比

刘

薇（美国旧金山湾区结构工程师）

［摘要】从建筑结构基本设计原则角度出发，比较了中国抗震设计规范（ＧＢ５００１１－２００１）与美国国际房屋设计规范（ＩＢＣ２００６）中的抗震条文。结合美国抗震设计规范的发展，基于１９３３年发生在加州洛杉矶的长滩地震和其后产生的费尔德法案，讨论了美国抗震设计规范实际上是建立在多次地震损失的教训上的。并且为了防止再次发生类似的地震损失，美国规范对于学校和医院的建筑给予特别的重视。最近发生的四川Ｉ汶川地震摧毁了许多学校和医院的建筑，造成重大伤亡。这次地震也提醒了我们，中国的建筑结构抗震设计和施工质量都有可待提高的地方。为了让学校的建筑能够保障学生生命安全，医院的建筑在灾难发生时能够提供给人们持续的紧急救援，本文提出了一些可以从美国抗震设计规范借鉴之处。［关键词］结构抗震设计；规范［中图分类号】ＴＵ３５２

［文献标识码］Ａ

ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅａｎｄＵＳＳｅｉｓｍｉｃＤｅｓｉｇｎ

Ｌ／ｕＷｅｉ（７６５ＳａｎＡｎｔｏｎｉｏＲｄ，芹５０Ｐａ／ｏＡ／ｔｏ，ＣＡ９４３０３，ＵＳＡ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｂａｓｉｃｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＢｕｉｌｄｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＵＳ

Ｃｏｄｅ

ａｇｅ

ｏｎ

ＳｃｈｏｏｌａｎｄＨｏｓｐｉｔａｌＢｕｉｌｄｉｎｇｓ

ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｉｎＣｈｉｎｅｓｅｓｅｉｓｍｉｃｃｏｄｅ

ｔｈｅ１９３３

ｉｎ

ＧＢ５００１１－２００１

ａｎｄｔｈｅＵＳｓｅｉｓｍｉｃｐｒｏｖｉｓｉｏｎｓ

ｉｎｔｈｅ

ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｓｔａｒｔｉｎｇｆｒｏｍ

Ｌｏｎｇ

ＢｅａｃｈＥａｒｔｈｑｕａｋｅａｎｄｔｈｅＦｉｅｌｄＡｃｔａｆｔｅｒｔｈｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｔｈｅ

ｉｎ

ｓｅｉｓｍｉｃ

ｃｏｄｅｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎ

ＵＳｉｓｂａｓｉｃａｌｌｙｆｒｏｍａｌｌｔｈｅｌｅｓｓｏｎｓｌｅａｒｎｅｄ

ｐａｙｓ

ｔｈｅ

ｐｒｅｖｉｏｕｓｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ．

Ａｌｓｏ，ｔｏａｖｏｉｄｓｉｍｉｌａｒｅａａｈｑｕａｋｅｄａｍａｇｅｓｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｔｈｅ

ｒｅｃｅｎｔ

ｈａｐｐｅｎａｇａｉｎ，ＵＳｂｕｉｌｄｉｎｇｃｏｄｅ

ｓｐｅｃｉａｌ

ａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏ

ｐｕｂｌｉｃｓｃｈｏｏｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｎｄｈｏｓｐｉｔａｌ

ＵＳ

Ｓｉｅｈｕａｎ

ｐｒａｃｔｉｃｅ

ＷｅｎｃｈｕａｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅｄａｍａｇｅｄｍａｎｙ＂ｓｃｈｏｏｌａｎｄｈｏｓｐｉｔａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ａｎｄｃａｕｓｅｄｍａｎｙｄｅａｔｈ．Ｉｔａｌｓｏｒｅｍｉｎｄｓ

ａｎｄ

ｔＯ

ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

ｔｈａｔｔｈｅｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎｋｅｅｐ

ｏｕｒ

ｑｕａｌｉｔｙｃｏｕｌｄｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｉｎＣｈｉｎａ．Ｉｎｏｒｄｅｒ

ｔｏ

ｐｒｏｖｉｄｅｌｉｆｅｓａｆｅｔｙｆｏｒｔｈｅｓｃｈｏｏｌＣｈｉｌｄｒｅｎａｎｄ

ｐａｐｅｒ

ｈｏｓｐｉｔａｌｓｉｎ

ｏｐｅｒａｔｉｏｎ

ａｃｅｏｍｅｎｄａｔｅｔｈｅｅｍｅｒｇｅｎｃｙｎｅｅｄｓｆｏｒｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｉｓａｓｔｅｒｓ．ｔｈｉｓ

ｏｕｒ

ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ

ｓｏｍｅａｒｅ鹊ｉｎｔｈｅＵＳ

ｂｕｉｌｄｉｎｇｃｏｄｅｔｈａｔ

ｅＲｎ

ｂｅｌｅａｒｎｅｄａｎｄｍａｋｅ

ｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｆｅｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｅｉｓｍｉｃｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｄｅ

２００８年５月１２１３，四川汶川发生的８．Ｏ级的特大地震造成了大量的人员伤亡及财产损失。其中，成千上万的学生和老师被埋在倒塌的废墟下而身亡，给我们的教训极为深刻。本文从美国建筑结构设计规范出发，讨论在汶川地震重建以及其他地震区新建学校与医院建筑时可以借鉴之处。

１９３３年３月１０日，加州ＬｏｎｇＢｅａｃｈ发生里氏６．３级的地震。在这次地震中，２３０多个学校建筑物被摧毁、遭受重大损害或成为不安全的建筑。当时的这些建筑设计不当，没有抵御地震的考虑。幸运的是，它发生在一个星期五晚上，学校都已关闭，因此没有学生死亡。地震后加州立法机关迅速作出反

应，颁布了费尔德法（ＦｉｅｌｄＡｃｔ）。该法案要求所有公立学校建筑按照抗震设计建造。自那时起费尔德法管治了规划、设计，建设了数１０亿美元的公立学校，包括从幼儿园一直到社区大学。

费尔德法建立在４个主要原则之上：①抗震设计标准；②设计审核（ｐｌａｎｃｈｅｃｋ）；③建设检查；④特殊的测试。

费尔德法具体规定：（１）州政府建筑科（Ｄｉｖｉｓｉｏｎ

ｏｆＳｔａｔｅ

Ａｒｃｈｉｔｅｃｔ）撰写公立学校的设计标准。美国现

行全国统一的建筑规范是国际建筑规范

（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＢｕｉｌｄｉｎｇＣｏｄｅ２００６或称ＩＢＣ）。加利福

尼亚州的建筑标准规范（ＣａｌｉｆｏｒｎｉａＢｕｉｌｄｉｎｇＳｔａｎｄａｒｄｓ

Ｃｏｄｅ或称ＣＢＣ）也是基于ＩＢＣ，而具体的公立学校及

［收稿Ｅｔ期］２００８．１１－０５

医院的建筑额外设计标准写在ＣＢＣ的“Ａ”章节中。

万方数据

第３ｌ卷第５期

刘薇：中美两国学校和医院房屋的抗震设计对比

?７５?

“Ａ”章节在一般章节的基础上，增加了更高标准的设计要求。（２）公立学校的建筑设计图纸与结构施工图纸，必须由符合资格的拥有加州执照的结构工程师和建筑师来完成。（３）设计书和图纸，在颁发建造合同之前，必须由州政府建筑科审核，检查是否符合费尔德法。审核通过后才可以发许可证。（４）必须由学区直接聘请合格的检查员，检查员必须独立于建筑师、工程师和工程承建商，连续不问断的巡查施工过程，保证施工遵守设计图纸。（５）负责的建筑师和，或注册结构工程师必须定期监查施工过程。更改设计图纸（如有必要）必须由工程负责建筑师和，或注册结构工程师作好准备，并须经州政府建筑科批准。（６）特殊的测试（如果有必要）须由州政府建筑科发出指令，由经过认证的测试实验室来完成。（７）建筑师、工程师、检查员及承建商必须做出报告，确认实际的建设符合经批准的设计图纸，如作伪证会受惩罚。

费尔德法实行以来，加州的学校建筑得到超过一般通用建设水准结构的设计与施工。从１９４０年起，没有任何按费尔德建设的建筑在地震中部分或完全倒塌，没有学校儿童在这些建筑里死亡或受伤。而在这些学校附近的商业楼宇在地震中倒塌，并造成重大损失。例如，１９８９年的ＬｏｍａＰｒｉｅｔａ地震（里氏６．９级）后，旧金山的Ｍａｒｉｎａ地区遭受严重损坏，

而ＭａｒｉｎａＭｉｄｄｌｅ和ＪｏｈｎＳｗｅｔｔ这两所学校，被用来

作为紧急避难所和救灾援助中心。又例如，１９９４年发生的Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ地震（里氏６．７级），造成加州州立大学系统的Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ校园损失估计７．５亿美元，需要重建。而附近的几个社区学院，建筑年龄和类型与Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ校园相似，受到非常相似的振动，但只有５００万美元损坏，或是没有受到破坏。同样地，１９９２年的Ｌａｎｄｅｒｓ地震中（７．３级），Ｌａｎｄｅｒｓ小学只经历了轻微损坏并能够立即继续使用，而附近的几间民宅受到极大损坏。应该指出的是，Ｌａｎｄｅｒｓ小学离断层小于半英里，而该断层产生的强地震导致１２英尺的横向地表破裂，持续了约４５英里。这就是为什么工程师们说加州的学校建筑是最安全的建筑。１９９２年州建筑科进行了一项调查，比照了依照费尔德法案与未依此法案所建筑的学校后发现，增加的建筑成本不到４％，而其中增加较多的是检查费。比较建筑更安全的建筑物，减少死亡和受伤，并大大降低维修和重建费用，增加的初始建设费用几乎微

万方数据

乎其微。如果在中国的强地震区借鉴类似的法案，估计增加的建筑成本大部分在材料费用中。在材料费用占总建筑成本百分比越来越小的今天，这些增加的费用会非常值得。

在任何灾害期间，学校是社区至关重要的资源，医院更是一样。加州的“医院法”（Ａｌｆｒｅｄ

Ｅ．Ａｌｑｕｉｓｔ

ＨｏｓｐｉｔａｌＳｅｉｓｍｉｃ‘ＳａｆｅｔｙＡｃｔ）制定在１９７３年。制定医

院法的原因起自中度规模的Ｓｙｌｒｎａｒ地震（１９７１年，里氏６．７级），４所大医院建筑群受到严重破坏，人员不得不疏散。２座医院的建筑物倒塌造成４７人死亡。另一家医院建筑几乎倒塌，造成３人死亡。在批准医院法时，立法会中指出：医院的住院病人没有像健康人那样的自我保护能力，而且医院必须在灾难发生后向市民提供服务，医院建筑应设计和建造成能够抗拒地震、重力和风所产生的力量。和加州公立学校的设计标准一样，加州医院建筑的额外设计规范标准写在加州建筑标准规范ＣＢＣ的“Ａ”章节中。加州医院建筑的设计审查和加州公立学校类似，由州卫生规划和发展司设施发展科的合格的技术人员来审核设计图纸和文件，确定符合“医院法”规定的设计标准。与学校不同的是，医院建筑的设计目标是在大震情况下能够持续工作，而学校的设计目标是在大震情况下保证公众的生命安全。建筑结构以及设施设备能够持续工作是通过更高的重要系数和更严格的结构构造措施来得到的，因此医院建筑设计的审核过程更为严格细致。

对于在“医院法”制定之前建立的医院，加州也有立法来保证公众的安全以及保证在２０３０年后所有医院在大震情况下能够持续工作。这个法案叫做“地震安全议员法１９５３”（Ｓｅｎａｔｅ

Ｂｉｌｌ

１９５３），它的制

定出自１９９４年的Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ地震。Ｎｏｒｔｈｒｉｄｇｅ地震造成２３所医院暂停部分或全部服务，并导致３０多亿美元与医院有关的损害赔偿。ＳＢｌ９５３法案要求医院必须遵守３个地震安全性的最后期限：

（１）到２００２年，主要非结构性的系统，如后备发电机、出口照明等必须有支撑和锚固；

（２）２００８年，所有大震下有倒塌危险的普通急症护理医院的建筑物必须重建、修复或关闭；

（３）到２０３０年，所有医院的建筑物，在大地震情况下必须保证持续工作。

前文具体提到了加利福尼亚州的公立学校及医院建筑的特别设计标准与规范，推广到全美国的一

工程抗震与加固改造

般建筑。美国现行全国统一的建筑规范ＩＢＣ（最新版本２００６年）是合并了从前的三本不同区域的建筑规范。这三本规范包括美国西部采用的Ｕｎｉｆｏｒｍ

Ｂｕｉｌｄｉｎｇ

２００９年１０月

算。但是因为已知结构在设计地震（中震）作用下已经有弹塑性变形，因此将设计荷载用延性系数尺来折减到弹性阶段，而用构造措施来实现相应要求的延性系数以保证生命安全的设计目标。中美规范的设计原则看似相似，但对设计师而言，用美国规范设计会更清楚结构在地震时非弹性的表现，就会特别注意具体的延性构造措施。而正是这些延性构造措施在地震时保护人们的生命，或是提供人们得以逃

Ｃｏｄｅ（ＵＢＣ），南部的Ｓｔａｎｄａｒｄ

Ｎａｔｉｏｎａｌ

ＢｕｉｌｄｉｎｇＣｏｄｅＢｕｉｌｄｉｎｇ

Ｃｏｄｅ

（ＳＢＣ），和东部的ＢＯＣＡ

（ＢＯＣＡ／ＮＢＣ）。值得注意的是，在结构抗震设计方面，这些规范都是在实践中发展出来的。科学家、工程师和政府官员们通过仔细研究建筑物在地震作用下的反应，通过这些震害事件来改善建筑法规，使得本文结合中国汶川地震的实践，将地震经验与知识转化来改善建筑法规，重新制定设计规范是势在必行的。对比中国现行全国统一的建筑抗震设计建筑抗震设计规范ＧＢ５００Ｉ１－２００１保持８９规范目标中。美国的ＩＢＣ２００６明确提出所有建筑设计的与中国规范中的三个水准的地震类似，但美国Ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ

Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，在建筑物５０年的设

Ｅａｒｔｈａｕｋｅ），在万方数据

抗震规范ＧＢ５００１１．２００１中的全国地震动参数图规定四川汶川的抗震设防烈度为７度，设计基本１３却遭遇到山地震带，汶川方圆几十公里的区域内在最近的７０美国ＩＢＣ２００６规范引用美国土木工程师协会制Ｄｅｓｉｇｎ

Ｌｏａｄｓｆｏｒ

ａｎｄＯｔｈｅｒ

Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．ＡＳＣＥ７．０５）为荷载规范。

四川汶川与美国旧金山都在最近一百年发生过生的时间。２抗震设防烈度

建筑物能够在大地震后没有倒塌和生命损失。

规范ＧＢ５００１１．２００１和美国的ＩＢＣ２００６，有如下几点值得借鉴：

ｌ抗震设防目标

地震加速度值为０．１０９。２００８年５月１２９．１１度地震考验。汶川处在南北地震带中的龙门年内发生过另外两次７级以上的地震，包括１９３３年７．５级叠溪地震（场地烈度为１０度）和１９７６年松潘、平武之间发生的７．２级地震。考虑到该地震带相当活跃，统计资料中再加上最新的汶川地震，重新修编后的抗震设防烈度会被提高。对于汶川地区的重建，应该用更符合历史统计资料的修编后的抗震设防烈度。

定的建筑物最低设计荷载（Ｍｉｎｉｍｕｍ

Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ设定的“三个水准”的设计目标，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”，这是非常合理的从经济出发的设计目标。在人民生命比财产更宝贵的今天，生命安全，特别是学校学生们的生命安全应该也放入设计最低目标：在结构受地震作用时保护生命安全。这个目标在设计和构造措施中有明确要求。例如，结构在设计地震作用下的层间位移被用来设计玻璃幕墙的构造，以保证玻璃不会在地震中脱落造成行人死伤。另外，当设计师、工程承包商、工程监理或检查员以生命安全为设计建设目标时，所有需要决策的问题和各种限制条件就有优先性，他们可以根据生命安全的原则，而不是仅从最经济的原则作出判断和选择。

ＩＢＣ规范仅用到了中震和大震的概念。大震，即

Ｍａｘｉｍｕｍ

而地震荷载是基于２００３年全国地震减灾计划（ＮＥＨＲＰ）推荐的新建筑抗震设计标准。ＩＢＣ２００６包括了１４张大震（最高考虑地震ＭＣＥ）的地震反应谱加速度图，是美国地质勘探局（ＵＳＧＳ）２００２年为ＮＥＨＲＰ发布的地震概率分布图。这些基于大震的设计参数也可以从ＵＳＧＳ网站上根据场地经纬度得到。对于设计地震（中震）水平下的反应谱加速度值，ＡＳＣＥ７．０５给出公式将加速度值从大震折减到中震以得到基本设计地震反应谱。

数次大地震，比较这两个地区的设计地震反应谱能够得到一定的启示。对于汶川，中国规范规定地震水平影响系数最大值口一为０．０８，这也是设计反应谱的水平最高段数值。注意这是基于众值烈度（小震）下结构按完全弹性分析的数值。罕遇地震下的水平影响系数最大值为０．５０。对于旧金山Ｍａｒｉｎａ地区，美国规范给出大震下的短周期加速度系数Ｓ．

计使用周期内有２％的超越概率。中震即基本烈度地震，在ＩＢＣ中称为设计地震（Ｄｅｓｉｇｎ５０年内有１０％的超越概率。中国规范规定了两个阶段设计的原则，第一阶段进行弹性承载力计算以保证在第一水准地震下的承载力和第二水准地震下的可修复（预期），第二阶段进行弹塑性变形验算以保证在第三水准地震下不倒塌。美国ＩＢＣ规范的基本设计原则也是对大部分结构进行弹性承载力计

第３１卷第５期刘薇：中美两国学校和医院房屋的抗震设计对比

?７７?

为１．５０，这也是罕遇地震反应谱的水平最高段数值。因为美国规范不用小震下的反应谱，本文仅比较罕遇地震反应谱的最高值。可以看出的是，基于大震不倒的设计目标，旧金山的设计系数是汶川的３倍。将汶川５．１２地震记为罕遇地震，修编抗震设计规范时应该相应修正罕遇地震下结构反应谱最高段数值。

３建筑抗震设防分类和设防标准

中国抗震规范ＧＢ５００１１－２００１规定建筑应根据其使用功能的重要性分为甲类、乙类、丙类、丁类４个抗震设防类别。甲类建筑应属于重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害的建筑，乙类建筑应属于地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的建筑，丙类建筑应属于除甲、乙、丁类以外的一般建筑，丁类建筑应属于抗震次要建筑。规范要求甲类建筑设计地震作用和抗震措施都应高于本地区抗震设防烈度的要求，乙类建筑地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求，但抗震措施应相应提高。从规定来看，医院，消防以及紧急指挥中心应归于乙类建筑。大部分学校应归于丙类建筑。

美国ＩＢＣ２００６规范规定所有的建筑物必须有一个居住类别（ＯｃｃｕｐａｎｃｙＣａｔｅｇｏｒｙ），这个类别在风、雪、洪水和地震等荷载规范中都有应用。Ｉ类建筑包括农业、临时建筑或次要储藏建筑，Ⅱ类建筑应属于除Ｉ、Ⅲ、Ⅳ类以外的一般建筑。Ⅲ类包括那些如果倒塌会对人的生命造成重大威胁的建筑和结构，以及如果倒塌会可能造成重大经济损失或极大影响居民生活的设施。Ⅲ类建筑包括：建筑里提供超过３００人集会的场所；建筑里有超过１５０人的幼儿园；建筑里有超过２５０人的小学或中学；能容纳多于５００人的大学或成人教育建筑；能容纳５０人以上的住院病人，但不提供手术和急诊服务的医疗建筑；监狱建筑；发电站、水处理设施、通讯中心。Ⅳ类建筑包括重要设施，例如：提供手术和急诊服务的医疗建筑；消防、救护、警察局和紧急车辆停车库；指定的灾难庇护场所，指定的紧急指挥和通讯中心；紧急情况下需要的发电站和公用事业设施；用来保持水压进行灭火的贮水、泵水设施；航空控制塔、控制中心和紧急停机库；制造、储存和使用危险或有毒的物质的建筑及设施。

ＩＢＣ２００６的地震荷载规范规定每个建筑都按居住类别确定一个重要系数。Ⅳ类建筑的重要系数是

万方数据

１．５，Ⅲ类是１．２５，Ｉ类和Ⅱ类是１．０。建筑结构的地震水平荷载与重要系数成正比。这也就是说，对于不能算作重大建筑工程的医院、学校、消防站等建筑，如果按中国规范计算，其抗震设计与临近的民用商用建筑相同。而如果按照美国统一规范计算，这些建筑的抗震设计是临近的民用商用建筑的１．２５或１．５倍。从这里可以看出美国规范中对于学校和医院，以及震后紧急反应设施的重视。

４建筑结构的规则性

中国抗震规范ＧＢ５００１１．２００１和美国ＩＢＣ２００６规范都对规则与不规则结构做了定量的划分，并规定了不应在抗震结构中采用严重不规则的设计方案。略有不同的是，ＩＢＣ２００６规定结构的每个垂直方向都必须算出一个赘余系数（ＲｅｄｕｎｄａｎｃｙＦａｃｔｏｒ），这个系数的大小取决于结构是否有多道抗震防线。对于拥有多道抗震防线，结构布置均匀对称的结构，冗余系数＝１．０。而对于拥有抗震防线较少或不均匀布置的结构，赘余系数＝１．３。赘余系数被用来在荷载组合中乘以地震作用，这就进一步提高了不规则结构在地震作用下保证生命安全的能力。

另外，在ＩＢＣ２００６中对结构竖向刚度不规则的设计计算方法。如果结构的抗侧力墙或框架单元竖向设计不连续（例如框支剪力墙），那么其下支撑的柱、梁、板等构件应该设计成为能抵抗乘以超载系数的最大轴向力。超载系数ｎ是基于结构在设计地震（中震）下的弹塑性表现和设计原则，不同的结构体系有不同的超载系数。按照超载系数设计的构件应该在设计地震作用下表现为弹性，而由那些按照延性构造设计的构件来承担结构的变形和消能。

对于学校和医院，加州的特别规范．ＣＢＣ中的“Ａ”章节规定不允许学校和医院建筑结构出现某些不规则的特性。被禁止的不规则的特性包括结构薄弱层，以及平面扭转特别不规则（楼层最大水平层间位移大于该楼层平均层间位移的１．２倍）。这些被禁止的特性尽管在ＩＢＣ中被允许存在，但正是具有这些建筑特性的房屋在以往地震中容易倒塌或造成伤亡。

５建筑结构体系

抗震规范ＧＢ５００１１．２００１规定结构体系应根据抗震设防分类、设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较确定。结构设计人员可以应用具体结构

＇Ｉ－程抗震与加固改造

２００９年１０月

体系章节中建筑限高和抗震等级来选择布置结构体系。规范中的具体结构体系章节包括：钢筋混凝土房屋，砌体房屋和底部框架、内框架房屋，钢结构房屋，单层工业厂房，单层空旷房屋，和土、木、石结构房屋。

在ＩＢＣ２００６中结构体系类别分得比较详细，例如钢筋混凝土抗弯矩框架结构体系具体分为：特殊钢筋混凝土抗弯矩框架，中型钢筋混凝土抗弯矩框架，和普通钢筋混凝土抗弯矩框架。这三种抗弯矩框架设计时有不同的构造措施，而结构的延性以特殊框架结构最强。特殊钢筋混凝土抗弯矩框架的延性系数Ｒ＝８，而普通钢筋混凝土抗弯矩框架Ｒ＝３。因为ＩＢＣ的设计原则为中震下结构的弹塑性反应，设计地震作用被除以延性系数来做等效的弹性设计。因为结构进入塑性阶段后系统内力仍会增加，那些不能出现延性的构件或部分就需要用乘以超载系数的设计力来计算。另外每一类结构体系还被分配了一个变形放大系数Ｃ。，用以得到塑性变形数值。

在ＩＢＣ中，钢结构分类除了已经提到的三种抗弯矩框架，还有偏心支撑框架，特殊中心支撑框架，普通中心支撑框架，以及约束屈曲支撑框架等结构体系。ＩＢＣ中也允许其他类的抗震侧力系统，只要设计师能提供分析和测试的数据来证明结构的动态特性和表现的横向承载能力以及耗能能力相当于ＩＢＣ列表中某个结构体系的延性系数、超载系数和变形放大系数。

加州的特别规范（ＣＢＣ中的“Ａ”章节）对于结构体系的规定更为严格。某些结构体系不容许用在医院建筑设计中，例如中型或普通抗弯矩钢框架，无弯矩节点的偏心支撑框架，还有约束屈曲支撑框架等结构。这些系统或是在过去的地震中表现欠佳，达不到设计的延性要求，或没有足够积累的知识和／或试验数据来证明其使用可以保证医院建筑的持续工作。这些系统可以被用来作为候补系统，由执法机关（ＯＳＨＰＤ）按个别情况核准。

６建筑结构传力途径

抗震规范ＧＢ５００１１－２００１规定结构体系应有明确的计算简图和合理的地震作用传力途径。而对于怎样保证合理的传力途径并没有详细说明，也就是说，在结构设计时由设计人员根据实际情况具体决定。从汶川地震倒塌的房屋情况看，合理的传力途

万方数据

径并没有实现。尤其是地震横向力由楼板传到抗侧力的抗震墙时，预制楼板与抗震墙的连接不足以传递横向力，于是楼板倒塌。

值得借鉴的是，在ＩＢＣ２００６中有具体的条例和计算公式来保证设计横向力能被传递到建筑的基础。楼盖与楼板必须按照指定的楼盖设计横向力当作抗剪和抗弯构件来设计。抗剪即像剪力墙一样计算和设置抗剪配筋，抗弯即像深梁一样计算弯矩，设置上弦与下弦配筋来抵抗弯矩。地震横向力由收藏单元（Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）从楼盖传递给竖向抗震构件。这些收藏单元和相关的链接必须按照乘以超载系数的设计力来计算，也就是说收藏单元在设计地震下保持弹性以保证横向力的有效传递。在剪力墙与楼盖的浇筑连接处，必须计算剪摩擦以保证剪力的传递。对于结构基础而言，必须计算推翻效应。对于结构承重墙，必须计算其垂直于墙面方向的外向力，验算墙与楼盖的锚固以保证承重墙在地震时持续承重，避免楼盖倒塌。

７建筑结构施工质量检验

《建筑工程施工质量验收统一标准》ＧＢ５０３００．２００１规定，建筑工程质量应符合验收统一标准和相关专业验收规范的规定，并应经监理工程师（建设单位技术负责人）检查认可。对于结构专业而言，不同的结构形式有不同的施工质量验收规范。例如，混凝土结构工程施工质量验收规范和钢结构工程施工质量验收规范。施工质量检验和验收通常由业主雇用的监理工程师队伍来完成。工程监理除了控制工程质量，还负责控制工程造价、进度、合同管理等事宜。

ＩＢＣ２００６的“结构测试与特殊检验”章节强制性的规定了建筑结构必须有特别检验员。业主或是作为业主的代理人的专业设计负责人士，特别检验员必须提供合格的专门的连续或定期检查施工状况报告。这些检查并不包括由政府建设部门执行的检查。对于结构受力部件，除了一些轻型部件（例如单道角焊缝）可以采用定期检查，重要部件的施工必须连续检查。也就是说，特别检验员在任何施工时间由业主雇用，仅仅控制工程质量。而且最重要的是，责。特别检验员应当将所有不合格或与图纸不符的

都在场观察需要特别检查的工作。美国特别检验员制度与中国的监理制度稍有不同的是，特别检验员特别检验员执行的是执法任务，对政府建设部门负