我国与印尼建筑抗震设计地震基本参数的对比.docx

我国与印尼建筑抗震设计地震基本参数的对比陈志杰，余铁稳，金勤胜(中南电力设计院，湖北武汉430071)摘要：我国与印尼均有相关的抗震设计规范，然而由于本身规范体系的差别，对应一些印尼工程项目，在实际应用中，一些看似概念上与国内相同或相近的基本参数，应用起来却存在很大的差别。本文通过对两 国抗震规范中一些地震基本参数的概念分析与逐一对比，提出这些参数相同或差异之处，便于相关技术人 员理解与使用。关键词：地震基本参数；地震区划；加速度；地震影响系数。中图分类号：p642 文献标志码：b 文章编号： 1671-9913(2011)06-0014-04comparison of basic seismic parametersbetween chinese and indonesia seismic design codechen zhi-jie, yu tie-wen, jin qin-sheng(central southern china electric power design institute, wuhan 430071, china)abstract: china and indonesia are all have related codes on seismic design. however, because of the differences between two nations standards system, for some projects in indonesia , we found there are some differences when we used these basic seismic parameters as our experience in china, although these parameters seem have same or similar concepts. through the analysis and comparison on basic seismic parameters in these two countries codes, we identifythe difference points. it should be easy to be understood and used by the engineers in two countries.key words: basic seismic parameter; seismic zonation; acceleration; seismic response factor.建筑抗震设计在建(构)筑物勘察与设计过程中是不可缺少的部分，同时也是大多数国 家需强制执行的过程。在一般没有进行专门 地震安全评估的工程场地，岩土专业需根据 相关的国家标准或规范向设计专业提供地震 基本参数。我国可执行的标准主要为中国 地震动参数区划图(gb 18306-2001)、建 筑抗震设计规范(gb 50011-2001)(注：现已 升版为gb 50011 -2010) 和构筑物抗震设计规范(gb50191 -93) 等，而印度尼西亚所能参照执行的规范为建筑结构抗震设计标准 (standar perencanaan ketahanan gempa untuk structur bangunan gedung，sni 03-1726-2002)。目前我国参与了印尼较多的工程建设， 而一些岩土人员在采用当地规范提取参数过程 中，往往存在对实际概念不是非常清晰的问 题，以至于在将地震基本参数提供给国内设* 收稿日期：2011-08-23作者简介：陈志杰(1974- )，男，湖北武汉人，高级工程师，主要从事岩土勘测与岩土设计。142011年12月 第6期岩土工程勘测我国与印尼建筑抗震设计地震基本参数的对比计人员时，存在定义与应用上的误差。结合近年印尼工程中相关两国抗震规范执行，笔者将 两国规范相对应的地震基本参数进行了初步对 比，以滋相关专业人员参考与探讨。抗震设计标准中的“图：印尼西亚500年回归周期基岩面动峰值加速度区划图”。500 年 回归周期基本等同于50年超越概率为10%(474 年)，其所代表的动峰值加速度，可以近似理解 为相同条件下，我国规范所定义的i0类场地的空 间分布。因此，对于此加速度参数，不能简单 与国内习惯对应的地震基本烈度或抗震设防烈 度等同。1 抗震设计原则我国抗震设计原则主要体现在抗震设防三 个水准目标：“小震不坏、中震可修、大震不 倒”，意即：一般情况下，当遭遇第一水准烈 度众值烈度(多遇地震)影响时，建筑处于正 常使用状态；遭遇第二水准烈度基本烈度 (设防地震)影响时，结构的非弹性变形或结构体 系的损坏控制在可修复的范围；遭遇第三水准烈 度最大预估烈度(罕遇地震)影响时，结构的 非弹性变形应控制在规定的范围内，以免倒塌。 印尼抗震设计原则从其建筑结构抗震设 计标准条文中及其编制依据中可基本归纳为 以下两条：建构筑物在中低地震影响下没有 损害或至多非结构性部位损坏；建构筑物在 大地震(设计地震)影响下，遭受到的破坏但不至 于倒塌。而规范中定义的设计地震为500年重现 期(回归周期)，即50年超越概率为10%的地震。 对应于我国划分标准应为常遇地震即中震，那 么基本可归结为“中震不倒”，这与我国的原则略有区别。3 场地类别场地类别判断和划分是计算或确定建筑 物抗震所需参数的基础，我国规范对于场地 类别划分采用岩石剪切波速、土的等效剪切 波速，并结合覆盖层( 剪切波速小于500m/s) 厚度综合判定，而等效剪切波速最大计算深 度为20m 。印尼规范中场地划分标准与ubc 相近，采用了三项指标划分，分别是地基土 的剪切波速、标准贯入击数和不排水抗剪强 度，最大计算深度为30m 。两国规范中剪切 波速分档也存在差别，国内分别为150m/s、250m/s、500m/s、800 m/s，对应于场地类别则 分别为、1、0；印尼规范中则为175m/s、350m/s、750m/s，对应于场地类别则分 别为软弱场地、中硬场地、坚硬场地及基岩。表1 印尼关于场地类别划分2 地震区划我国相关地震区划，主要采用中国地震 局主编的中国地震动参数区划图(gb 18306-2001) ，其中附录了中国地震动峰值加速 度区划图与中国地震动反应谱特征特征周 期(tg)区划图。该区划图意在摒弃并过渡原 先一直沿用的烈度区划的概念，定义并反映了 一般(ii类)场地条件下，50年超越概率10%，阻 尼比为0.05时的不同档次的动峰值加速度值与 加速度反应谱特征周期的空间分布。而由中国 建筑科学研究院主编的建筑物抗震设计规范 (gb 50011-2010)则基本依据该区划图，对参 数应用做了适当的调整。另外，我们通常所说 的地震基本烈度则相对应于区划图所示的地震 动峰值加速度。印尼相关地震区划则主要采用建筑结构场地类别v (m/s)击数n剪强度s (kpa)_n4 地震烈度地震加速度我国自20 世纪50 年代开始先后颁布了四 版地震区划图，前三版均以地震烈度作为划分 指标，而2001年所颁布的地震区划图则过渡为 地震动参数作为划分指标，这也是符合国际上 的发展趋势。但考虑到设计应用输入习惯，依 然保留了与地震加速度对应的地震基本烈度概 念，抗震规范也保留了设防烈度(第二水准烈度) 的概念。而实际建筑抗震验算时，则采用第一152011年12月 第6期平均_剪切波速 平均标准_贯入 平均不排_ 水抗_s_u坚硬(土)场地v s350n 50s u100中硬(土)场地175v s35015n 5050s u100软弱(土)场地v s175n 15s u50或者pi20，w 40%，s n25kpa的地层厚度大于3.0m特殊(土)场地不同区域需专门评估岩土工程勘测我国与印尼建筑抗震设计地震基本参数的对比水准烈度进行截面和变形验算，第三水准烈度进行最大变形验算。按照目前国内规范，地震 动峰值加速度并未直接地体现在建筑抗震验算 中，而是通过加速度分区直接引出地震影响系 数用于计算。印尼规范没有提到烈度概念，而是体现了 两类地震加速度定义，一是基岩面动峰值加速 度，作为地震区划的基本参数；另一类是场地 类别校正后的地表动峰值加速度(a0)，作为抗 震验算的基本参数。地表动峰值加速度除特殊 土地区需专门分析外，规范中规定了根据地震 区划与场地类别综合判定的取值表。表2 印尼分区基岩面动峰值加速度 与地表动峰值加速度阻尼比同样考虑为不小于0.05。6 地震影响系数地震影响系数是建构筑物抗震验算的直接 参数，我国建筑抗震设计规范提供了依据 抗震设防烈度划分的两类水平地震影响系数最 大值，一类是多遇地震下(50年超越概率63%)， 用于建筑结构截面抗震验算和抗震变形验算； 一类是罕遇地震下(50年超越概率2%3%)， 用于结构薄弱层弹塑性变形验算。规范中没 有提供设防烈度水准划分依据的常遇地震条 件下各烈度的水平地震影响系数最大值，这 与我国“小震不坏、中震可修、大震不倒” 的原则相一致。在竖向地震作用计算时，竖 向地震影响系数最大值一般取水平影响系数 最大值的65%。按照印尼抗震规范条文理解，其抗震设计 原则可归纳为“中震不倒”，印尼规范中，地 震影响系数取值与场地类别直接相关。地震影 响系数最大值取地表动峰值加速度的2.5 倍， 因此该地震影响系数应理解为常遇地震影响系 数，有别于我国规范所提的两类水平地震影响 系数，但并非代表在建构筑物抗震验算时， 计算地震作用大于我国规范所规定，实际应用 则中采用了地震折减系数带入地震作用验算， 对于不同建构筑物，计算结果存在一定的差异 性。对应的竖向地震影响系数则是依据地震区 划与建筑类别，将水平地震影响系数最大值乘 以相对应的系数。需要注意的是，两国规范除特征周期取值 差异较大外，在地震影响系数曲线中，我国规 范中直线上升段为小于0.1s的区段，印尼规范中 则为0.2s。7 案例(1) 某印尼项目厂址位处地震区划图第四 区，按照当地规范，基岩面地震动峰值加速度 为0.20g，根据岩土勘探结果，30m深度等效剪 切波波速为524m/s，场地类别属于坚硬场地， 因此对应地表地震动峰值加速度为0.24g ，同 档若对应于中硬场地地表动峰值加速度应为0.28g。特征周期为0.5s。水平地震影响系数最大 值应为0.6。依此如果转换为国内规范划分，可近基岩面5 特征周期中国地震动参数区划图的图b1：中 国地震动反应谱特征特征周期(tg)区划图提 供了一般场地(类)阻尼比为0.05时，不同档 次加速度反应谱特征周期(tg)。按照中国地 震动参数区划图宣贯教材中的的定义，该区 划图所提供参数应是必须满足最低的要求。该 区划对应于建筑抗震设计规范中的设计 地震分组，即较早抗震设计中所考虑的近震、 中震、远震。然而，2001版的建筑抗震设计 规范中的设计地震分组并未与区划图完全对 应，而是将区划图b1中特征周期为0.35s和0.40s 的区域作为设计地震第一组，0.45s的区域多数 作为设计地震第二组，少部分划为第三组，这 对参数提取与设计应用造成了一定的困惑。新 版的建筑抗震设计规范gb50011-2010则与 现行区划图基本统一。印尼规范中，特征周期不存在地震分组 概念，而是简化为不同场地类别固定为0.5s，0.6s，1.0s，与我国规范差异较大，而建筑结构162011年12月 第6期地 震 分 区地表动峰值加速度ao(g)动峰值坚硬 中硬软弱特殊 加速度/g (土)场地(土)场地(土)场地(土)场地10.030.040.050.08不同区域需 专门评估20.100.120.150.2030.150.180.230.3040.200.240.280.3450.250.280.320.3660.300.330.360.38岩土工程勘测我国与印尼建筑抗震设计地震基本参数的对比似理解为类场地地表动峰值加速度应为0.28g，加速度分档可归入0.20g区，即设计基本地震加速 度值为0.20g；对应地震基本烈度为度，抗震设 防烈度为8度。特征周期因在印尼规范中无设计地 震分组概念，根据远震、近震划分概念，建议对 应特征周期按第一组考虑，为0.25s。(2) 印尼另一工程场地位处地震区划图第 三区，按照规范，基岩面地震动峰值加速度为0.15g，地基土30深度等效剪切波波速为168m/s， 场地类别属于软弱场地，对应地表动峰值加速 度为0.30g，同档若对应中硬场地地表动峰值加 速度为0.23g。特征周期为1.0s。水平地震影响 系数最大值为0.75。依此如果转换为国内规范 划分, 可近似理解为类场地地表动峰值加速度 应为0.23g。加速度分档可归入0.20g区，即设计 基本地震加速度值为0.20g；对应地震基本烈度 为度，抗震设防烈度为8度。设计地震分组建 议按照第一组考虑。抗震设计更接近于美国相关规范，而我国则在过去烈度设防设计基础上，向以地震动参 数为设计依据的抗震设防过渡，同时体现了近 震、远震设计概念，有着自身的特色。两国规 范在基本地震参数上存在可类比的方面，但由 于服务于设计地震力计算的某些模式与理念上 的差别，部分参数不能完全类比，比如特征周 期与地震影响系数。由于在过去某些工程应用 上，一些岩土专业人员在提供地震基本参数上 存在概念上的模糊，设计人员亦存在应用上的 错误。需要明确的是，即使如上述的类比与转 换，毕竟两国在该体系上存在着差异，转换后 按照各自规范所计算的地震力可能会存在较大 的差别，因此不建议简单化地跨体系转换并依 此进行抗震验算。参考文献：1 gb 50011-2010，建筑抗震设计规范s2 gb 18306-2001，中国地震动参数区划图s3 sni-1726-2002，standar perencanaan ketahanan gempa untuk structur bangunan gedungs4 胡津贤gb 18306-2001中国地震动参数区划图宣贯教材m北京：中国标准出版社，20018 结语以上是对两国建筑抗震设计规范中基本 地震参数的分析对