性能化设计标准:地震作用(说明)
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2024年04月28日 11:32:54
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来源:建筑结构杂谈

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作者:温盯

性能化设计标准指《建筑结构抗震性能化设计标准》T/CECA 20024—2022。   4.2、场地影响和地基基础   4.2.1、   (场地选择) 根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的资料,建筑场地可划分为抗震有利、一般、不利和危险地段,选择场地时应进行综合评价,并尽量选择有利地段,对不利和危险地段进行严格控制或采取有效措施。


性能化设计标准指《建筑结构抗震性能化设计标准》T/CECA 20024—2022。  

4.2、场地影响和地基基础  

4.2.1、   (场地选择) 根据工程需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的资料,建筑场地可划分为抗震有利、一般、不利和危险地段,选择场地时应进行综合评价,并尽量选择有利地段,对不利和危险地段进行严格控制或采取有效措施。
4.2.3、   (特殊地质条件专项论证) 地震可能引起滑坡、崩塌、泥石流、塌陷、地裂、液化及震陷等地质灾害,并进而造成严重的工程安全事故。对此类问题应进行专项研究论证,并根据相关规定进行专家审查。

4.3、地震影响系数与设计反应谱  

4.3.1、   (地震影响系数和特征周期) 结构的地震影响系数应根据设防烈度、场地类别、设计地震分组、结构自振周期以及阻尼比确定。
4.3.2、   (阻尼调整和形状参数) 《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010的抗震设计反应谱在长周期段如何取值存在争议,应进行专门研究。
4.3.6、   (安评结果应用)   在场地地震安评得到的概率地震危险性分析结果基础上进一步得到的地震反应谱,通常称为场地相关反应谱(site-specific response spectrum)。 近年来,随着地震安评技术的快速发展,将场地相关反应谱作为目标谱选取实际地震动记录,已被越来越多的规范或标准所采用。例如,美国ASCE7-10及ASCE7-16的第21章专门给出了场地相关地震动的确定方法,ASCE7-16的第16章“非线性反应时程分析”推荐了2种地震动选取的目标谱,   第一种是一致风险谱(uniform risk spectrum,URS),第二种是条件均值谱(conditional mean spectrum,CMS) 。美国TBI高层建筑性能化抗震设计指南(2017年2.03版)第三章推荐将条件均值谱CMS或条件谱(conditional spectrum,CS)作为地震动选取的目标谱。我国正在编制的地震行业标准《强震动记录工程选用规程》(讨论稿)也推荐采用基于场地地震危险性分析的目标谱作为强震动记录选用的标准。   如果场地地震安评得到不同自振周期谱加速度的概率地震危险性曲线,则可直接将指定超越概率的一致危险反应谱作为目标谱。如果场地地震安评进一步得到概率地震危险性针对不同设定地震的解聚结果和不同自振周期谱加速度的相关性分析结果,则推荐采用条件均值谱作为目标谱。  

4.4、地震动记录的选用  

4.4.2、 (强震记录选取) 地震动记录数据库可以选用美国太平洋地震工程研究中心PEER地震动数据库(https://ngawest2.berkeley.edu/)、日本地震监测网K-NET或KiK-net(http://www.kyoshin.bosai.go.jp)。

附录A的地震动记录来自于FEMA P695。

附录B的地震动记录来自于广东省《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》DBJ/T 15—151。

4.4.4、 (时程曲线调幅) 《中国地震动参数区划图》按规准化地震动加速度反应谱除以2.5得到峰值地面加速度(PGA),而《建筑抗震设计规范》GB50011-2010按标定地震动加速度反应谱值除以2.25得到有效峰值加速度(EPA),且不考虑场地类别调整。 经研究发现,PGA与EPA的统计关系如下:  

I类场地:PGA=1.1695xEPA+0.0007 (1)

Ⅱ类场地:PGA=1.0782xEPA+0.0012 (2)

Ⅲ类场地:PGA=1.0836xEPA+0.0002 (3)

Ⅳ类场地:PGA=1.1671xEPA-0.0020 (4)

所有场地:PGA=1.0075xEPA+0.0011 (5)

根据上述统计关系和表4.4.4的取值,基于修正目标EPA的PGA取值与表4.4.4中的EPA取值差别不大,因此建议采用表4.4.4的有效峰值加速度(EPA)直接作为峰值地面加速度(PGA)的目标值。 另外,目前国内外学术界关于EPA的定义和公式还没有统一,且其物理意义是某种加权的规准化平均谱加速度,因此在实际工程中不便于工程师掌握。

根据地震设计反应谱的等加速度规则,基本自振周期(T 1 )小于场地特征周期(T g )的结构为短周期结构,基本自振周期(T 1 )大于或等于场地特征周期(T g )的结构为中长周期结构。  

 
目标周期段是指结构自振周期T1附近,至少包含振型参与质量达到总质量90%的高阶振型,同时考虑塑性变形下的自振周期延长。参考美国ASCE 7-16,建议选用[0.2T 1 2T 1 ]周期段作为线性调幅或谱匹配的目标周期段,0.2T 1 是为了考虑结构高阶振型的影响,2T 1 是为了考虑结构进入弹塑性阶段自振周期延长的影响,且T 1 不大于10s,因为目前的加速度反应谱最长自振周期为10s。  
4.4.5、   (弹性时程分析选波要求) 考虑到地震的不确定性,条件允许时,宜增加地震动记录的数量。   根据美国TBI的要求,地震动记录的数量不宜少于11组。  
4.4.6、   (弹塑性时程分析选波要求) 对于罕遇地震的动力弹塑性时程分析,竖向地震比较敏感的结构宜考虑竖向地震作用的影响,   如大跨度结构、转换结构、悬挂结构等。  
4.4.7、   (高烈度发震断裂近场影响) 对于断层附近的建筑,宜考虑冲击地震影响的地震动记录。
4.4.8、   (正反反向差异要求) 本条可按如下方式实施:   如双向水平地震波分量分别记为H   1   (主)和H   2   (次),当结构主向x向输入地震波时,x向可输入H   1   、y向可输入H   2   ,而当结构主向y向输入时,x向可输入H   2   而y向输入-H   1   ,也可x向输入-H   2   而y向输入H   1   此时,两个结构主向工况下的双向水平地震合成方向可满足正交性要求,有利于考虑主体结构在不同方向的抗震性能,减小各最不利方向分别计算的工作量。当结构主向的正、反方向存在明显的差异时尚需考虑不同地震输入方向的差异。
4.4.9、   (时程结果与反应谱结果选用)   本条规定地震动加速度时程采用3组、7组及以上时的分析结果评判原则。建议采用7组或11组地震波进行充分的动力弹塑性论证,当地震波达到11组时允许出现个别地震波下结构响应略不满足预期性能要求的情况。     

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