中印風(fēng)荷載及抗震設(shè)計標(biāo)準對比研究

李亞楠

摘 要：在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，風(fēng)荷載和抗震設(shè)計是必不可少的重要組成部分。而中印標(biāo)準在風(fēng)荷載計算和抗震設(shè)計中存在較多差異。由此，為了滿足海外項目工程設(shè)計需要，本文依據(jù)中國標(biāo)準和印度標(biāo)準，對中印兩國風(fēng)荷載及抗震設(shè)計的內(nèi)容進行了比較分析，供工程技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)荷載;抗震設(shè)計;中國標(biāo)準;印度標(biāo)準

中圖分類號：TM75 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）31-0154-02

Analysis for wind load and seismic design between

Chinese Standard and Indian Standard

LI Yanan

（Wuhuan Engineering Co.， Ltd.，Wuhan Hubei 430223）

Abstract： In the process of structural design， wind load and seismic design are essential and important parts. There are many differences between Chinese and Indian Standards in wind load calculation and seismic design. To meet the engineering design requirements of foreign projects， wind load and seismic design was analyzed based on Chinese Standard and Indian Standard， as the reference for engineers and technicians.

Keywords： wind load;seismic design;Chinese Standard;Indian Standard

隨著“走出去”戰(zhàn)略的實施和“一帶一路”倡議的提出，越來越多的中國企業(yè)進入印度市場承接項目。而對于大多數(shù)印度項目，業(yè)主往往要求使用印度標(biāo)準進行設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，風(fēng)荷載和抗震設(shè)計是必不可少的重要組成部分。而中印標(biāo)準在風(fēng)荷載計算和抗震設(shè)計中存在較多差異，因此，如何準確理解一個新的技術(shù)標(biāo)準，以便在工程中正確運用，是每個結(jié)構(gòu)設(shè)計工作者必須要解決的首要問題。

1 風(fēng)荷載

風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計中最基本的可變荷載，其最基礎(chǔ)的部分是基本風(fēng)速。國際項目標(biāo)書的基本風(fēng)速會基于國際結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準或當(dāng)?shù)亟Y(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準，如果數(shù)值取值不當(dāng)，會造成結(jié)構(gòu)偏于不安全或不經(jīng)濟，所以有必要了解不同結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準對基本風(fēng)速定義的區(qū)別。

實用的風(fēng)荷載設(shè)計方法通常是先參照某地的風(fēng)速數(shù)據(jù)，然后將其換算成基本風(fēng)壓，最后根據(jù)統(tǒng)計學(xué)原理對基本風(fēng)壓進行不同修正?；撅L(fēng)壓或風(fēng)速的統(tǒng)計規(guī)定主要涉及標(biāo)準高度、時距和重現(xiàn)期，而中印標(biāo)準中各自采用的標(biāo)準高度、時距和重現(xiàn)期如表1所示。

平均風(fēng)速的數(shù)值與時距的取值有很大關(guān)系。一般來說，時距愈短，平均風(fēng)速愈大;時距愈長，平均風(fēng)速也就愈小。當(dāng)實測平均風(fēng)速時距不是10min時，可按表2換算。

中國基本風(fēng)壓[w0]與印度基本風(fēng)壓[wb]間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

[w0=v20/1 600=0.000 625v20kN/m2]? ? ? ? （1）

[wb=0.000 6v2bkN/m2]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

[wb/w0=0.000 6/0.000 625×1.422=1.936]? ?（3）

2 抗震設(shè)計

2.1 抗震設(shè)防標(biāo)準

中國標(biāo)準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2010）[3]采用“三個水準”的抗震設(shè)防目標(biāo)，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。第一水準的地震烈度為50年內(nèi)超越概率約為63%，稱為“多遇地震”，重現(xiàn)期為50年;第二水準的地震烈度為50年內(nèi)超越概率約為10%，稱為“設(shè)防地震”，重現(xiàn)期為475年;第三水準的地震烈度為50年內(nèi)超越概率為2%～3%，稱為“罕遇地震”，重現(xiàn)期為1 642～2 475年。

印度標(biāo)準IS 1893系列標(biāo)準采用兩級地震水準：最大考慮地震（MCE）及設(shè)計基準地震（DBE）。最大考慮地震（MCE）為50年超越概率2%，也就是2 500年重現(xiàn)期的地震動，印度標(biāo)準中全國分為四個地震區(qū)，將最大考慮地震（MCE）的地震區(qū)系數(shù)Z給出。地震區(qū)系數(shù)為水平地面峰值加速度與重力加速度g的比值。然后將最大考慮地震（MCE）的地震區(qū)系數(shù)除以系數(shù)2得到設(shè)計基準地震（DBE）的地震區(qū)系數(shù)。

2.2 抗震設(shè)計方法

中國標(biāo)準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2010）[3]采用“兩階段”設(shè)計法：第一階段為小震下的承載力和彈性變形，不允許結(jié)構(gòu)的承載力和變形達到或超過上限值;第二階段為必要時大震下的彈塑性變形驗算和提高變形能力的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能。

印度IS 1893系列標(biāo)準在進行抗震設(shè)計時，將“基于風(fēng)險目標(biāo)的最大考慮地震”除以系數(shù)2，得到“設(shè)計地震”，與中國標(biāo)準的“設(shè)防地震”相當(dāng)。在進行結(jié)構(gòu)彈性計算時，將“設(shè)計地震”除以結(jié)構(gòu)延性系數(shù)R，概念上大體與中國規(guī)范的“多遇地震”相當(dāng)。

結(jié)構(gòu)進行彈性設(shè)計時，中印在概念上均按小震進行設(shè)計。但是，中國標(biāo)準采用統(tǒng)一的延性系數(shù)（R≈2.86），相比而言，印標(biāo)更加靈活。例如，混凝土框架按特殊抗彎框架和普通抗彎框架進行設(shè)計時，延性系數(shù)R分別取為5.0 和3.0;鋼框架按中心支撐框架、偏心支撐框架和抗彎框架進行設(shè)計時，延性系數(shù)R分別取為4.0、5.0和5.0。

2.3 場地類別劃分

場地分類的重要目的之一是確定不同場地上的設(shè)計反應(yīng)譜，并在地震作用的計算中定量考慮場地條件對設(shè)計參數(shù)的影響，當(dāng)場地類別不同時，設(shè)計反應(yīng)譜不同。中國的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2010）[3]和印度的IS 1893系列標(biāo)準對場地類別劃分依據(jù)的指標(biāo)和參數(shù)有較大差別。

中國標(biāo)準采用平均剪切波速和覆蓋層厚度作為評定指標(biāo)的雙參數(shù)分類方法，將場地劃分為I、II、III、IV共4類，其中I類又分I0、I1兩個亞類。等效剪切波速的計算深度取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值。

印度IS 1893系列標(biāo)準根據(jù)土的性狀和標(biāo)貫擊數(shù)將主要組成地基土的類型分為三類。類別Ⅰ為巖石或硬土：級配很好的碎石和有或沒有黏土粘合劑的砂石混合物，級配不好的黏土砂或砂黏土混各物，其標(biāo)貫值N在30以上;類別Ⅱ中等土：標(biāo)貫擊數(shù)N在10和30之間所有土，級配不好的砂或幾乎沒有細顆粒的標(biāo)貫值N>15碎石砂;類別Ⅲ軟土：除級配不好的砂之外所有土，其標(biāo)貫值N<10。

2.4 抗震設(shè)防類別

中國標(biāo)準《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準》（GB 50223—2008）[4]根據(jù)建筑的重要性質(zhì)，將結(jié)構(gòu)分成甲、乙、丙、丁共四類抗震設(shè)防類別。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，規(guī)范要求對抗震措施和地震作用兩方面加以調(diào)整。

印度IS 1893系列標(biāo)準對建筑物和工業(yè)結(jié)構(gòu)采用不同的重要性因子Ⅰ對設(shè)計地震作用進行調(diào)整。重要性因子直接參入地震作用計算，水平地震系數(shù)為：

[Ah=ZISa2Rg]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（4）

3 結(jié)語

從以上中印標(biāo)準在風(fēng)荷載計算和抗震設(shè)計方面的對比分析可以看出，合理理解并運用基本設(shè)計參數(shù)的取值偏差，對結(jié)構(gòu)體系的合理選擇和安全、經(jīng)濟、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有直接影響。

參考文獻：

[1]中國工程建設(shè)標(biāo)準化協(xié)會.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB 50009—2012[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]Code of Practice for Design Loads （Other than Earthquake） for Buildings and Structures （Part 3 – Wind Loads）：IS：875（part 3）—1987[S].[2019-09-20].https：//max.book118.com/html/2018/0507/165224428.shtm.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑抗震設(shè)計規(guī)范：GB 50011—2010[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準：GB 50223—2008[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.