規(guī)范資訊|《抗震通用規(guī)范》速遞(7):設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)的調(diào)整與控制
產(chǎn)品標(biāo)簽:瀏覽次數(shù):已有3162位客戶關(guān)注
   2021年4月9日住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部批準(zhǔn)發(fā)布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)《建筑與市政工程抗震通用規(guī)范》,編號(hào)為GB55002-2021,自2022年1月1日起實(shí)施。本規(guī)范為強(qiáng)制性工程建設(shè)規(guī)范,全部條文須嚴(yán)格執(zhí)行?,F(xiàn)行工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)的強(qiáng)制性條文同時(shí)廢止,現(xiàn)行工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)規(guī)定與本規(guī)范不一致的,以本規(guī)范的規(guī)定為準(zhǔn)。

  為配合《抗震通用規(guī)范》的發(fā)布與實(shí)施工作,本公號(hào)將陸續(xù)推送《抗震通用規(guī)范的相關(guān)資訊,敬請(qǐng)關(guān)注。

本期推送:《規(guī)范》第4.1.1條解讀:設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)的調(diào)整與控制

本期看點(diǎn):近場(chǎng)效應(yīng)那些事兒!

01   條文(4.1.1)

4.1.1    各類建筑與市政工程地震作用計(jì)算時(shí),設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度按本規(guī)范第2.2節(jié)的相關(guān)規(guī)定確定,并按下列規(guī)定進(jìn)行調(diào)整:

      1    當(dāng)工程結(jié)構(gòu)處于發(fā)震斷裂兩側(cè)10km以內(nèi)時(shí),應(yīng)計(jì)入近場(chǎng)效應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)的影響。

       2     當(dāng)工程結(jié)構(gòu)處于條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘、非巖石和強(qiáng)風(fēng)化巖石的陡坡、河岸與邊坡邊緣等不利地段時(shí),應(yīng)考慮不利地段對(duì)水平設(shè)計(jì)地震參數(shù)的放大作用。放大系數(shù)應(yīng)根據(jù)不利地段的具體情況確定,其數(shù)值不得小于1.1,不大于1.6。

02   編制說(shuō)明

        本條明確了設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)的調(diào)整要求和控制底線。
       通常地,一般建設(shè)工程的設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)直接根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306確定即可。但區(qū)劃圖規(guī)定的地震動(dòng)峰值加速度、特征周期等參數(shù)是基于開(kāi)闊、平坦的一般場(chǎng)地(通常為II類場(chǎng)地)給出的,沒(méi)有進(jìn)一步考慮離斷層很近區(qū)域的局部放大效應(yīng)(即近場(chǎng)效應(yīng)),也沒(méi)有考慮高聳孤立的山丘等局部突出地形的不利影響,實(shí)際工程場(chǎng)地條件與區(qū)劃圖標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)地(II類)的差別也需要各類工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步處理等等。
      鑒于上述情況,為了確保工程地震安全,需要根據(jù)建設(shè)工程的具體情況,考慮上述因素的影響對(duì)區(qū)劃圖參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,方可用于工程設(shè)計(jì)。由于場(chǎng)地的影響在本規(guī)范第4.2.2條明確規(guī)定,本條僅對(duì)近場(chǎng)效應(yīng)、局部突出地形影響整原則和低調(diào)整要求進(jìn)行了規(guī)定。
      本條條文改自《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010第3.10.3條、4.1.8條(強(qiáng)條)、4.1.6條(強(qiáng)條)、12.2.2條。

2.1 關(guān)于近場(chǎng)效應(yīng)

 (1)中國(guó) GB50011-2010 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定   

    《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010第3.10.3條1款規(guī)定,對(duì)處于發(fā)震斷裂兩側(cè)10km以內(nèi)的結(jié)構(gòu),地震動(dòng)參數(shù)應(yīng)計(jì)入近場(chǎng)影響,5km以內(nèi)宜乘以增大系數(shù)1.5,5km以外宜乘以不小于1.25的增大系數(shù)。12.2.2條第2款規(guī)定,當(dāng)處于發(fā)震斷層10km以內(nèi)時(shí),輸入地震波應(yīng)考慮近場(chǎng)影響系數(shù),5km以內(nèi)宜取1.5,5km以外可取不小于1.25。

       上述規(guī)定表明,現(xiàn)行規(guī)范GB50011-2010的本意是,條件許可的情況下,應(yīng)盡可能考慮地震破裂帶附近的地面運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的放大效應(yīng)。鑒于技術(shù)規(guī)定的延續(xù)性、工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)實(shí)可行性等因素,10規(guī)范僅在性能化設(shè)計(jì)和隔震設(shè)計(jì)部分明確要求“應(yīng)”考慮近場(chǎng)效應(yīng);其他情況未作明文規(guī)定,但根據(jù)******標(biāo)準(zhǔn)的底線要求屬性,在條件許可時(shí),也應(yīng)適當(dāng)考慮近場(chǎng)效應(yīng)。

(2)美國(guó) ,UBC1997的規(guī)定   ,2000年以前

       我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范GB50011-2010中有關(guān)近場(chǎng)效應(yīng)的規(guī)定,除了依據(jù)已有的研究成果外,還參考借鑒了美國(guó)早期規(guī)范UBC 97的相關(guān)規(guī)定。

在美國(guó)的UBC 97以及ATC40等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,各場(chǎng)地的地震動(dòng)參數(shù)應(yīng)根據(jù)震源類型和距斷層的距離考慮近場(chǎng)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整(表1~3)。

(3)美國(guó), NEHRP條款及ASCE7的規(guī)定  ,2000年以后 

       在2000年以后的美國(guó)歷次版本NEHRP條款中,關(guān)于近場(chǎng)效應(yīng)基本上保持了UBC97的規(guī)定。

       同時(shí),基于1999年臺(tái)灣集集地震等近期一些強(qiáng)烈地震中,近場(chǎng)強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出來(lái)的速度脈沖效應(yīng)、方向效應(yīng)等特征,在2009 NEHRP Provisions中明確提出:在近場(chǎng)區(qū),除了要考慮加速度等設(shè)計(jì)參數(shù)的幅值調(diào)整外,還應(yīng)考慮其獨(dú)特的脈沖效應(yīng)和方向效應(yīng)。

       NEHRP條款的上述規(guī)定已被ASCE 7-16等規(guī)范采納。在ASCE7-16中規(guī)定,當(dāng)建筑場(chǎng)地符合以下條件之一時(shí),應(yīng)劃為近斷層場(chǎng)地:
距已知的、可能會(huì)發(fā)生Mw7以及上地震的活動(dòng)斷層在地表投影9.5英里(15公里)以內(nèi);
距已知的、可能會(huì)發(fā)生Mw6以及上地震的活動(dòng)斷層在地表投影6.25英里(10公里)以內(nèi)。
需要說(shuō)明的是,上述條件中,不包含走滑速率小于0.04in(1mm)/年的斷層,同時(shí),斷裂的地表投影也不包括深度不小于6.25 英里(10 公里)的部分。
         關(guān)于近斷層場(chǎng)地的要求,ASCE7-16在條文說(shuō)明中給出了進(jìn)一步解釋:大地震斷裂破碎帶附近區(qū)域的場(chǎng)地,除了加速度異常巨大外,其地面運(yùn)動(dòng)還表現(xiàn)出脈沖特征以及獨(dú)特的方向性特征等遠(yuǎn)場(chǎng)記錄通常不具備的特征。在過(guò)去的地震中,這些特征已經(jīng)展現(xiàn)了特別的破壞性。因此,ASCE7-16對(duì)坐落于這類場(chǎng)地上的結(jié)構(gòu)制定了非常嚴(yán)格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí),要求非線性時(shí)程分析和隔震與消能減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)地面記錄的選擇與調(diào)整,應(yīng)直接考慮這些獨(dú)特的特征。

 由于近斷層距離,取決于很多因素,包括破裂類型、斷層深度、震級(jí)和斷層破裂的方向等,一般很難給出近斷層場(chǎng)地的確切界定。ASCE7-16采用的兩個(gè)近斷層分類條件,均是基于場(chǎng)地距活動(dòng)斷裂(有可能發(fā)生設(shè)定震級(jí)及以上的地震)的距離和年均走滑速率。這一界定標(biāo)準(zhǔn)在1997UBC(ICBO 1997)中就已使用。同時(shí),ASCE7-16還給出了斷層面與地表呈現(xiàn)傾斜夾角時(shí)如何確定場(chǎng)地距斷層距離的方法(圖1)。

  ASCE7-16 的斷層距離確定方法
        
(4)  《抗震通用規(guī)范》的處理對(duì)策

   參考美國(guó)規(guī)范關(guān)于近斷層效應(yīng)相關(guān)規(guī)定的變化情況,同時(shí),已考慮到《建筑隔震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T51408-2021關(guān)于近場(chǎng)效應(yīng)的規(guī)定與GB50011-2010存在一定差別,此次《抗震通用規(guī)范》編制時(shí),僅提出“應(yīng)計(jì)入近場(chǎng)效應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)的影響”的原則性要求,至于進(jìn)一步的調(diào)整的對(duì)象與技術(shù)對(duì)策,則由相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步細(xì)化、深化。

     (5)   關(guān)于發(fā)震斷裂的界定

      《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001的第5.8.2條1款的規(guī)定:
全新活動(dòng)斷裂為在全新地質(zhì)時(shí)期(一萬(wàn)年)內(nèi)有過(guò)地震活動(dòng)或近期正在活動(dòng),在今后一百年可能繼續(xù)活動(dòng)的斷裂;全新活動(dòng)斷裂中,近期(近50年來(lái))發(fā)生過(guò)地震震級(jí)M≥5級(jí)的斷裂,或在今后100年內(nèi),可能發(fā)生M≥5級(jí)的斷裂,可定為發(fā)震斷裂。

 參考上述規(guī)定, 在本規(guī)范中,發(fā)震斷裂的表述為:
發(fā)震斷裂,指的是全新世活動(dòng)斷裂中、近500年來(lái)發(fā)生過(guò)M≥5級(jí)地震的斷裂或今后100年內(nèi)可能發(fā)生M≥5級(jí)地震的斷裂。

2.2 關(guān)于局部地形影響

國(guó)內(nèi)多次大地震的調(diào)查資料表明,局部地形條件是影響建筑物破壞程度的一個(gè)重要因素:

寧夏海源地震,位于渭河谷地的姚莊,烈度為7度;而相距僅兩公里的牛家山莊,因位于高出百米的突出的黃土梁上,烈度高達(dá)9度。
1966年云南東川地震,位于河谷較平坦地帶的新村,烈度為8度;而鄰近一個(gè)孤立山包頂部的矽肺病療養(yǎng)院,從其嚴(yán)重破壞程度來(lái)評(píng)定,烈度不低于9度。
海城地震,在大石橋盤龍山高差58m的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)上收到的強(qiáng)余震加速度記錄表明,孤突地形上的地面大加速度,比坡腳平地上的加速度平均大1.84倍。
1970年通海地震的宏觀調(diào)查數(shù)據(jù)表明,位于孤立的狹長(zhǎng)山梁頂部的房屋,其震害程度所反映的烈度,比附近平坦地帶的房屋約高出一度。
2008年汶川地震中,陜西省寧強(qiáng)縣高臺(tái)小學(xué),由于位于近20米高的孤立的土臺(tái)之上,地震時(shí)其破壞程度明顯大于附近的平坦地帶。
       因此,當(dāng)需要在條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘、非巖石和強(qiáng)風(fēng)化巖石的陡坡、河岸和邊坡邊緣等不利地段建造丙類及丙類以上建筑時(shí),除保證其在地震作用下的穩(wěn)定性外,尚應(yīng)考慮局部突出地形對(duì)地震動(dòng)參數(shù)的放大作用,這對(duì)山區(qū)建筑的抗震計(jì)算十分必要

03  實(shí)施與檢查控制

(1)實(shí)施

      1)   根據(jù)歷次地震宏觀震害經(jīng)驗(yàn)和地震反應(yīng)分析結(jié)果,局部突出地形地震反應(yīng)的總體趨勢(shì),大致可以歸納為以下幾點(diǎn):

高突地形距離基準(zhǔn)面的高度愈大,高處的反應(yīng)愈強(qiáng)烈;
離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離愈大,反應(yīng)相對(duì)減?。?br /> 從巖土構(gòu)成方面看,在同樣地形條件下,土質(zhì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)比巖質(zhì)結(jié)構(gòu)大;
高突地形頂面愈開(kāi)闊,遠(yuǎn)離邊緣的中心部位的反應(yīng)是明顯減小的;
邊坡愈陡,其頂部的放大效應(yīng)相應(yīng)加大。

(2)  基于以上變化趨勢(shì),以突出地形的高差H,坡降角度的正切H/L以及場(chǎng)址距突出地形邊緣的相對(duì)距離L1/H為參數(shù),歸納出各種地形的地震力放大作用如下
圖片

 按上述方法的增大系數(shù)應(yīng)滿足規(guī)范條文的要求,即局部突出地形頂部的地震影響系數(shù)的放大系數(shù)的計(jì)算值,小于1.1時(shí),取1.1,大于1.6時(shí),取1.6。

( 3)   按表4,局部突出地形地震影響系數(shù)的增大幅度存在取值為0的情況,但不能據(jù)此簡(jiǎn)單地將此類場(chǎng)地從抗震不利地段中劃出,而應(yīng)根據(jù)地形、地貌和地質(zhì)等各種條件綜合判斷。
  
(4)  條文中規(guī)定的增大幅度0.6是根據(jù)分析結(jié)果和綜合判斷給出的,本條的規(guī)定對(duì)各種地形,包括山包、山梁、懸崖、陡坡都可以應(yīng)用。

 (5)   條文要求放大的僅是水平向的地震影響系數(shù)大值,豎向地震影響系數(shù)大值不要求放大。

    檢查巖土工程勘察報(bào)告,復(fù)核建筑場(chǎng)地的高度、坡降角度和至臺(tái)地邊緣的距離,確定增大系數(shù)的合適取值。




                                     特   別  申  明
     本文關(guān)于《通用規(guī)范》的若干解讀,僅供對(duì)規(guī)范條文理解時(shí)參考使用,不具備任何法律約束力。