截面抗震验算，相关系数取值不当分析

【规范规定】

《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）

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：

S=γ_GS_GE+γ_EhS_Ehk+γ_EvS_Evk+Ψ_wγ_wS_wk （5.4.1）

式中 S——结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值等；

γ_G——重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于1.0；

γ_Eh、γ_Ev——分别为水平、竖向地震作用分项系数，应按表5.4.1采用；

γ_w——风荷载分项系数，应采用1.4；

S_GE——重力荷载代表值的效应，可按本规范第5.1.3条采用，但有吊车时，尚应包括悬吊物重力标准值的效应；

S_Ehk——水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；

S_Evk——竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数或调整系数；

S_wk——风荷载标准值的效应；

Ψ_w——风荷载组合值系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的建筑应采用0.2。

注：本规范一般略去表示水平方向的下标。

表5.4.1 地震作用分项系数

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5.4.2 结构构件的截面抗震验算，应采用下列设计表达式

S≤R/γ_RE （5.4.2）

式中 γ_RE——承载力抗震调整系数，除另有规定外，应按表5.4.2采用；

R——结构构件承载力设计值。

表5.4.2 承载力抗震调整系数

【解析】

（1）地震作用分项系数的确定。在众值烈度下的地震作用，应视为可变作用而不是偶然作用。根据相关规定中确定直接作用（荷载）分项系数的方法，通过综合比较，对水平地震作用，确定γ_Eh=1.3，至于竖向地震作用分项系数，则参照水平地震作用，也取γ_Ev=1.3。当竖向与水平地震作用同时考虑时，根据加速度峰值记录和反应谱的分析，二者的组合比为1∶0.4，故γ_Eh=1.3，γ_Ev=0.4×1.3≈0.5。考虑到大跨、大悬臂结构的竖向地震作用效应比较显著，《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）中表5.4.1中新增了同时计算水平与竖向地震作用（竖向地震为主）的组合。此外，按照相关的规定，当重力荷载对结构构件承载力有利时，取γ_G=1.0。

（2）抗震验算中作用组合值系数的确定。《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）在计算地震作用时，已经考虑了地震作用与各种重力荷载（恒荷载与活荷载、雪荷载等）的组合问题，在本规范中规定了一组组合值系数，形成了抗震设计的重力荷载代表值。

（3）地震作用标准值的效应。《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）的作用效应组合是建立在弹性分析叠加原理基础上的，考虑到抗震计算模型的简化和塑性内力分布与弹性内力分布的差异等因素，其中还规定，对地震作用效应，当有规定时尚应乘以相应的效应调整系数η，如突出屋面小建筑、天窗架、高低跨厂房交接处的柱子、框架柱，底层框架-抗震墙结构的柱子、梁端和抗震墙底部加强部位的剪力等的增大系数。

（4）关于重要性系数。根据地震作用的特点，抗震设计的现状，以及抗震设防分类与安全等级的差异，重要性系数对抗震设计的实际意义不大，《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）对建筑重要性的处理仍采用抗震措施的改变来实现，不考虑此项系数。

结构在设防烈度下的抗震验算根本上应该是弹塑性变形验算，但为减少验算工作量并符合设计习惯，对大部分结构，将变形验算转换为众值烈度地震作用下构件承载力验算的形式来表现。在众值烈度下有基本相同的可靠指标，但随着材料的发展，研究发现，钢结构构件的可靠指标比混凝土结构构件明显偏低，故应予以适当提高，使之与砌体、混凝土构件有相近的可靠指标；而且随着非抗震设计材料指标的提高，各类材料结构的抗震可靠性也略有提高。基于此前提，在确定地震作用分项系数取1.3的同时，则可得到与抗力标准值R_k相应的最优抗力分项系数，并进一步转换为抗震的抗力函数（即抗震承载力设计值R_dE），使抗力分项系数取1.0或不出现。砌体结构的截面抗震验算，就是这样处理的。

现阶段大部分结构构件截面抗震验算时，采用了各有关规范的承载力设计值R_d，因此，抗震设计的抗力分项系数，就相应地变为非抗震设计的构件承载力设计值的抗震调整系数γ_RE，即γ_RE=R_d/R_dE或R_dE=R_d/γ_RE。还需注意，地震作用下结构的弹塑性变形直接依赖于结构实际的屈服强度（承载力）。

《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）配合钢结构构件、连接的内力调整系数的变化，调整了其承载力抗震调整系数的取值。