喀什國際免稅廣場設(shè)計地震動參數(shù)的確定

孫 靜 譚 明 阿里木江

(新疆防御自然災(zāi)害研究所，新疆 烏魯木齊 830011)

喀什國際免稅廣場設(shè)計地震動參數(shù)的確定

孫 靜 譚 明 阿里木江

(新疆防御自然災(zāi)害研究所，新疆 烏魯木齊 830011)

根據(jù)地震危險性概率分析結(jié)果，以基巖加速度反應(yīng)譜和峰值加速度為目標(biāo)，用數(shù)值模擬的方法合成基巖地震動時程，作為基巖地震動輸入波，并根據(jù)場地土層結(jié)構(gòu)、土動力學(xué)參數(shù)建立場地地震反應(yīng)分析模型，對各模型進(jìn)行地震反應(yīng)分析計算，得到的地表地震動參數(shù)滿足設(shè)計要求。

地震動參數(shù)，模型，地質(zhì)條件，計算

0 引言

喀什國際免稅廣場是喀什特區(qū)先行先試的又一典范，建成后將成為喀什特區(qū)的標(biāo)志性建筑之一?？κ矅H免稅廣場位于喀什市經(jīng)濟(jì)技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)中心位置，南臨深喀大道，東臨城東大道，西側(cè)和北側(cè)都有城市規(guī)劃道路。其由2棟58層塔樓和4層商業(yè)裙樓組成，塔樓與裙樓地面以上部分由抗震縫完全隔開，結(jié)構(gòu)形式為鋼框架混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)，為一個集辦公、酒店、商業(yè)和公寓為一體的多功能超高層綜合體。每棟塔樓長×寬均為52.8 m×52.8 m，底部商業(yè)長×寬為363 m×189 m，建筑高度275 m，結(jié)構(gòu)的主振周期為4.97 s。

GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范[1]第5.1.2條規(guī)定，高度超過40 m的建筑結(jié)構(gòu)宜采用振型分解反應(yīng)譜法，同時，8度Ⅰ，Ⅱ類場地建筑高度超過100 m及8度Ⅲ，Ⅳ類場地建筑高度超過80 m的建筑應(yīng)采用時程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計算。

根據(jù)設(shè)計要求，需提供表1所列的地震動參數(shù)。

表1 本項目所需的設(shè)計地震動參數(shù)

因此，根據(jù)地震危險性概率分析得到的結(jié)果，擬合基巖地震動時程，作為基巖地震動輸入波。根據(jù)場地土層結(jié)構(gòu)、土動力學(xué)參數(shù)建立場地地震反應(yīng)分析模型，對各模型進(jìn)行地震反應(yīng)分析計算，得到各模型的地表地震動參數(shù)。

1 場地地震危險性概率分析

在地震活動性評價和地震地質(zhì)構(gòu)造評價的基礎(chǔ)上，按照構(gòu)造類比、歷史地震重演原則劃分潛在震源區(qū)。分析區(qū)域地震活動環(huán)境和地震構(gòu)造等因素，綜合評價其對場地地震危險性的影響。從危險性計算結(jié)果可以看出，場地的基巖地震動峰值加速度和加速度反應(yīng)譜主要受托特拱拜孜8.5級潛在震源區(qū)、阿圖什7.5級潛在震源區(qū)、喀什7.0級潛在震源區(qū)、烏恰8.0級潛在震源區(qū)、烏帕爾8.0級潛在震源區(qū)等距離場地較近震級上限較大的潛在震源區(qū)的影響。場地危險性計算結(jié)果見表2。

表2 場地危險性計算結(jié)果(50年和100年基準(zhǔn)期)

2 場地地震工程地質(zhì)條件評價

喀什特區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，帕米爾高原東北麓，塔里木盆地西緣，克孜勒河中游，場地地貌上位于恰卡馬克河沖洪積扇的前緣，吐曼河沖洪積平原區(qū)的東側(cè)，場地地貌由塊狀耕地及農(nóng)民房屋地組成，田間多由林帶分隔，地勢大體由西北向東南傾斜，地面高程1 276 m～1 290 m，自然坡度0.7%左右。

場地在勘探深度100 m范圍內(nèi)的覆蓋層除上部填土外，地層主要由第四系全新統(tǒng)河漫灘相沉積物組成，根據(jù)場地4個鉆孔的原位測試，具體巖性組成如下：

根據(jù)鉆孔揭示的覆蓋層厚度及等效剪切波速確定場地類別為Ⅱ類。

3 人造基巖輸入時程

根據(jù)地震危險性分析結(jié)果，以基巖加速度反應(yīng)譜和峰值加速度值為目標(biāo)，用數(shù)值模擬的方法合成基巖地震動時程，作為場地土層地震動反應(yīng)分析的地震動輸入值[2]。

1)利用反應(yīng)譜與功率譜的近似轉(zhuǎn)換關(guān)系，將目標(biāo)反應(yīng)譜轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的功率譜，轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

(1)

其中，T為地震動時程；ξ為阻尼比；P為超越概率。

2)利用三角級數(shù)疊加法，生成零均值的平穩(wěn)高斯過程。

(2)

其中，Ak為X(t)的傅氏譜；ψt為相位角，在(0，2π)區(qū)間內(nèi)均勻隨機(jī)分布。

3)將平穩(wěn)過程乘以非平穩(wěn)過程包線函數(shù)f(t)，得到非平穩(wěn)的加速度時程。

(3)

為保證在合成地震動時擬合目標(biāo)反應(yīng)譜的精度，采用對數(shù)等間隔插值方法進(jìn)行插值，插值后目標(biāo)反應(yīng)譜取59個控制點。在合成過程中，利用逐步逼近目標(biāo)譜的方法，使合成的加速度時程精確滿足目標(biāo)峰值加速度，并近似滿足目標(biāo)加速度反應(yīng)譜，擬合相對誤差小于5%。根據(jù)上述方法，擬合場地50年超越概率63%，10%，2%及100年超越概率63%，10%，2%水平下任意3組加速度時程。

4 場地土層反應(yīng)分析與地震動參數(shù)的確定

采用等效線性化分析方法求解一維成層場地地震反應(yīng)。場地地震工程地質(zhì)條件勘測工作提供了4個工程地質(zhì)鉆孔資料，包括土層分層厚度、土體性狀描述、剪切波波速測試結(jié)果等。其中可供土層反應(yīng)計算的鉆孔資料有2個。用于場地土層反應(yīng)分析的土動力學(xué)特性參數(shù)從三方面得到，一是本次工作完成的3個土樣的動三軸試驗；二是收集新疆地區(qū)現(xiàn)有的動三軸試驗資料；三是參考有關(guān)文獻(xiàn)提供的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系典型值。根據(jù)場地范圍內(nèi)鉆孔揭示的土層情況，將3組人造時程分別作為基底輸入波計算2個土柱剖面的土層反應(yīng)分析，得到2個鉆孔50年超越概率63%，10%，2%及100年超越概率63%，10%，2%水平下的場地地表相關(guān)反應(yīng)譜和加速度時程，從而確定場地地表地震動加速度峰值及其反應(yīng)譜特征周期等地震動參數(shù)，見表3。

按照GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范[1]的要求，以及參照DGJ 08-9-2003上海市建筑抗震設(shè)計規(guī)程[3]，場地內(nèi)建筑物的設(shè)計規(guī)準(zhǔn)譜具體形式為：

(4)

因此，場地的建筑物的地震影響系數(shù)曲線可以根據(jù)式(4)和表3確定。

以上述規(guī)準(zhǔn)譜作為目標(biāo)譜，將土層反應(yīng)分析所得到的地表加速度峰值作為輸入值，依照前述的人造時程方法擬合出的時程作為結(jié)構(gòu)的設(shè)計輸入時程，其中任意一組的加速度時程見圖1。

5 結(jié)語

表3 場地地表水平向設(shè)計地震動參數(shù)(阻尼比0.05)

喀什特區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，抗震設(shè)防烈度為8度[4](0.3g)，屬于高烈度設(shè)防區(qū)。

該地區(qū)具有地震活動頻度高、強(qiáng)度大的特征。地震安全性評價工作通過對地震環(huán)境的更加深入的研究，給出了場地相關(guān)反應(yīng)譜和地震動時程，由于本工程為超高層建筑，其自振周期比較長，本文從危險性分析中的衰減關(guān)系到規(guī)準(zhǔn)譜的確定均著重考慮了長周期問題，最后，根據(jù)具體的工程場地條件通過土層反應(yīng)方法確定場地地表設(shè)計地震動參數(shù)，滿足設(shè)計要求。

項目支持：新疆防御自然災(zāi)害研究所，喀什發(fā)展大廈片區(qū)及喀什國際免稅廣場項目工程場地地震安全性評價，2013。

[1] GB 50011-2010，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[2] 胡聿賢.地震安全性評價技術(shù)教程[M].北京:地震出版社,2007.

[3] DGJ 08-9-2003，上海市建筑抗震設(shè)計規(guī)程[S].

[4] GB 18306-2001，中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖[S].

[5] 程華群.時程分析設(shè)計地震動確定方法探討[J].山西建筑，2013，39(24)：41-42.

The determination of design earthquake ground motion parameter for Kashgar international duty-free square

SUN Jing TAN Ming Alimujiang·Yalikun

(EarthquakeAdministrationofXinjiangUyqurAutonomousRegion,Urumqi830011,China)

According to the seismic risk ratio analysis results, taking the bedrock acceleration response spectrum and peak acceleration as the targets, the paper synthesizes the bedrock seismic time history with numerical simulation method, and takes it as the bedrock seismic input wave. According to the field stratum structure and soil dynamic parameters, it establishes the field seismic response analysis model, analyzes and calculates the seismic response, and finally concludes that the surface seismic parameter meets the design demand.

seismic parameter, model, geological condition, calculation

1009-6825(2014)11-0060-02

2014-01-21

孫 靜(1976- )，女，碩士，工程師； 譚 明(1980- )，男，工程師； 阿里木江(1983- )，男，助理工程師

TU352.11

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