建筑结构《抗震通用规范》解读:设计地震动参数的调整与控制

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本期推送: 《规范》第4.1.1条解读:设计地震动参数的调整与控制

本期看点: 近场效应那些事儿!

01   条文(4.1.1)

4.1.1     各类建筑与市政工程地震作用计算时,设计地震动参数应根据设防烈度按本规范第2.2节的相关规定确定,并按下列规定进行调整:

1     当工程结构处于发震断裂两侧10km以内时,应计入近场效应对设计地震动参数的影响。

2     当工程结构处于条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸与边坡边缘等不利地段时,应考虑不利地段对水平设计地震参数的放大作用。放大系数应根据不利地段的具体情况确定,其数值不得小于1.1,不大于1.6。

02   编制说明

2.1 关于近场效应

(1)中国 GB50011-2010 《建筑抗震设计规范》的规定

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第3.10.3条第1款规定,对处于发震断裂两侧10km以内的结构,地震动参数应计入近场影响,5km以内宜乘以增大系数1.5,5km以外宜乘以不小于1.25的增大系数。第12.2.2条第2款规定,当处于发震断层10km以内时,输入地震波应考虑近场影响系数,5km以内宜取1.5,5km以外可取不小于1.25。

上述规定表明,现行规范GB50011-2010的本意是,条件许可的情况下,应尽可能考虑地震破裂带附近的地面运动强度的放大效应。鉴于技术规定的延续性、工程技术经济的现实可行性等因素,10规范仅在性能化设计和隔震设计部分明确要求“应”考虑近场效应;其他情况未作明文规定,但根据国家标准的底线要求属性,在条件许可时,也应适当考虑近场效应。

(2)美国 UBC1997的规定   ,2000年以前

我国现行规范GB50011-2010中有关近场效应的规定,除了依据已有的研究成果外,还参考借鉴了美国早期规范UBC 97的相关规定。

在美国的UBC 97以及ATC40等标准规定,各场地的地震动参数应根据震源类型和距断层的距离考虑近场系数进行调整(表1~3)。

(3)美国NEHRP条款及ASCE7的规定  ,2000年以后

在2000年以后的美国历次版本 NEHRP条款 中,关于近场效应基本上保持了UBC97的规定。

同时,基于1999年台湾集集地震等近期一些强烈地震中,近场强地面运动表现出来的速度脉冲效应、方向效应等特征,在2009 NEHRP Provisions中明确提出:在近场区,除了要考虑加速度等设计参数的 幅值调整 外,还应考虑其独特的 脉冲效应 和 方向效应 。

关于近断层场地的要求,ASCE7-16在条文说明中给出了进一步解释: 大地震断裂破碎带附近区域的场地,除了加速度异常巨大外,其地面运动还表现出脉冲特征以及独特的方向性特征等远场记录通常不具备的特征 。在过去的地震中,这些特征已经展现了特别的破坏性。因此,ASCE7-16对坐落于这类场地上的结构制定了非常严格的设计标准,同时,要求非线性时程分析和隔震与消能减震结构设计时地面记录的选择与调整,应直接考虑这些独特的特征。

由于近断层距离,取决于很多因素,包括破裂类型、断层深度、震级和断层破裂的方向等,一般很难给出近断层场地的确切界定。ASCE7-16采用的两个近断层分类条件,均是基于场地距活动断裂(有可能发生设定震级及以上的地震)的距离和年均走滑速率。这一界定标准在1997UBC(ICBO 1997)中就已使用。同时,ASCE7-16还给出了断层面与地表呈现倾斜夹角时如何确定场地距断层距离的方法(图1)。

图1  ASCE7-16 的断层距离确 定 方法

(4)  《抗震通用规范》的处理对策

参考美国规范关于近断层效应相关规定的变化情况,同时,已考虑到《建筑隔震设计标准》GB/T51408-2021关于近场效应的规定与GB50011-2010存在一定差别,此次《抗震通用规范》编制时, 仅提出 “应计入近场效应对设计地震动参数的影响”的 原则性要求 ,至于进一步的调整的对象与技术对策,则由相关的标准进一步细化、深化。

(5)   关于发震断裂的界定

2.2 关于局部地形影响

国内多次大地震的调查资料表明,局部地形条件是影响建筑物破坏程度的一个重要因素:

03  实施与检查控制

(1)实施

1)   根据历次地震宏观震害经验和地震反应分析结果,局部突出地形地震反应的总体趋势,大致可以归纳为以下几点:

2)  基于以上变化趋势,以突出地形的高差H,坡降角度的正切H/L以及场址距突出地形边缘的相对距离L1/H为参数,归纳出各种地形的地震力放大作用如下

按上述方法的增大系数应满足规范条文的要求,即局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数的计算值,小于1.1时,取1.1,大于1.6时,取1.6。

3)   按表4,局部突出地形地震影响系数的增大幅度存在取值为0的情况,但不能据此简单地将此类场地从抗震不利地段中划出,而应根据地形、地貌和地质等各种条件综合判断。

4)  条文中规定的最大增大幅度0.6是根据分析结果和综合判断给出的,本条的规定对各种地形,包括山包、山梁、悬崖、陡坡都可以应用。

5)  条文要求放大的仅是水平向的地震影响系数最大值,竖向地震影响系数最大值不要求放大。

(2)检查

检查岩土工程勘察报告,复核建筑场地的高度、坡降角度和至台地边缘的距离,确定增大系数的合适取值。

本文关于《通用规范》的若干解读,仅供对规范条文理解时参考使用,不具备任何法律约束力。

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THE END
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