美標IBC和UBC地震參數(shù)與國標抗震設防烈度對應關系探討

趙輝 王輝 占三軍

摘? 要：該文通過對IBC地震參數(shù)Ss、S1、PGA，UBC地震分區(qū)系數(shù)，GB設防烈度及各規(guī)范相應場地類別進行分析探討，將IBC和UBC地震計算參數(shù)和分區(qū)系數(shù)與GB規(guī)定的有效峰值加速度及抗震設防烈度進行對比分析，找到其對應關系，以便在海外工程前期項目中能根據(jù)標書采用的美標參數(shù)快速確定相應的GB抗震設防烈度，為項目工程量及概算造價提供依據(jù)。

關鍵詞：峰值加速度? 地震分區(qū)? 抗震設防烈度

中圖分類號：TU352 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）01（a）-0043-03

Abstract： In this paper， the IBC seismic parameters Ss， S1， PGA， UBC seismic partition coefficient， Seismic precautionary intensity and the corresponding site categories of each standard are discussed.The seismic calculation parameters of IBC and the seismic partition coefficient of UBC are compared with effective peak acceleration and seismic precautionary intensity of GB. Then found the corresponding relationship， so that the corresponding seismic precautionary intensity can be quickly determined according to the American standard parameters adopted by the tender in the overseas project， which provides the basis for the project quantity calculating of building materials and the estimated cost.

Key Words： Peak acceleration; Seismic partition; Seismic precautionary intensity

目前，國內常規(guī)火電項目建設市場規(guī)模越來越小，眾多電力建設企業(yè)為了生存和發(fā)展，紛紛將目光投向了海外市場。對電力勘測設計企業(yè)而言，在海外項目設計中遇到的最主要技術問題就是標準問題。海外市場主要以歐美日發(fā)達國家標準為主導，要想真正在海外市場站穩(wěn)腳跟，熟悉海外標準、掃清技術障礙是必須要過的一關。抗震設計是結構設計中的重要一環(huán)，現(xiàn)有設計院以往設計成果和經(jīng)驗多數(shù)為國標設計經(jīng)驗，在項目前期深入設計前，設計人員往往將海外地震計算簡化對比國標的抗震設防烈度進行分析和工程量預估。但不同的標準體系其相應參數(shù)無法精確對比，使設計人員需要憑借經(jīng)驗進行套用。

1? 國標抗震設計加速度及抗震設防烈度

按照GB規(guī)范《建筑抗震設計規(guī)范》（以下簡稱《抗規(guī)》）規(guī)定，所有房屋建筑均應達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防目標，同時多遇地震、設防地震和罕遇地震分別為50年超越概率63%、10%和2%～3%的地震，或重現(xiàn)期分別為50年、475年和1600～2400年的地震[1]?！犊挂?guī)》及《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》中相應的成果參照場地為國標的Ⅱ類場地，5%阻尼反應譜確定。

根據(jù)《抗規(guī)》規(guī)定，建筑所在地區(qū)遭受的地震影響，應采用相應于抗震設防烈度的設計基本地震加速度，此處設防烈度作用水準為50年超越概率10%。同時，規(guī)范中給出了抗震設防烈度和設計基本地震加速度值的對應關系，具體見表1。另根據(jù)規(guī)范的條文說明，設計基本地震加速度與抗震設防烈度的對應關系即來源于建設部1992年7月3日頒發(fā)的建標[1992]419號《關于統(tǒng)一抗震設計規(guī)范地面運動加速度設計取值的通知》文件[1]。其取值與《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB 18306-2015所規(guī)定的“地震動峰值加速度”相當。同時，《抗規(guī)》中指出，設計基本地震加速度值即與地震動峰值加速度相當，設防烈度可根據(jù)峰值加速度值確定，表1為地震動峰值加速度與地震烈度對照表。

根據(jù)《抗規(guī)》條文說明可知，加速度的有效峰值可按地震加速度最大值采用，即地震影響系數(shù)最大值除以放大系數(shù)2.25得到。根據(jù)此條，設計中標準加速度反應譜的短周期平臺段反應加速度值與地面峰值加速度的比值可取為2.25[3]。同時根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB 18306-2015，地震動峰值加速度分區(qū)值所采用的峰值加速度可按阻尼比5%的規(guī)準化地震動加速度反應譜最大值的1/2.5倍確定。

2? IBC抗震設計參數(shù)分析

根據(jù)美國標準IBC定義，IBC中地震設計重現(xiàn)期基于MCE確定，MCE的設計重現(xiàn)期是2500年，也就是50年超越概率2%，并以MCE作為全國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（Ss、S1）繪制的基本地震作用水準[4]。但根據(jù)IBC進行抗震設計時加速度值僅取MCE的2/3作為基準設防地震作用強度SDS=2/3Ss、SD1=2/3S1進行計算[5]。IBC中地震區(qū)劃圖均參照的美標B類場地，5%阻尼反應譜。

研究表明，2500年一遇地震效應的2/3所對應的50年超越概率為5%～10%，其中美國西部強震地區(qū)接近5%，中東部弱震地區(qū)約為10%，這是滿足美國地震特征情況的。根據(jù)我國國家地震局的研究成果，設計中標準加速度反應譜的短周期平臺段反應加速度值與地面峰值加速度的比值應取為2.5，此時阻尼比取0.05[3]。若采用此數(shù)值，可近似地將短周期加速度Ss除以2.5，并取其2/3與中國標準峰值加速度進行對比。

3? UBC地震分區(qū)分析

根據(jù)美國標準UBC定義，其采用的是50年超越概率10%，及地震設計重現(xiàn)期是475年[5]。UBC中地震分區(qū)系數(shù)Z和估算有效峰值加速度值（無量綱量）保持一致。根據(jù)UBC規(guī)定，不同地震分區(qū)的分區(qū)系數(shù)Z值關系見表2。

因此，UBC不同地震分區(qū)可根據(jù)分區(qū)系數(shù)與GB中地震動峰值加速度做近似參考，并對應相應的抗震設防烈度。IBC中地震區(qū)劃圖均參照的美標B類場地，5%阻尼反應譜。

4? IBC短周期加速度、UBC地震分區(qū)與國標抗震設防烈度對比分析

中國抗震設防的目標是3個水準即“小震不壞，中震可修，大震不倒”。美國抗震設計的目標是建筑結構應該包含完整的水平與豎向力抵抗體系，來提供足夠的強度、剛度與能量耗散能力，以抵抗設計地面運動且滿足變形與強度要求。

《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》中相應的成果參照場地為國標的Ⅱ類場地，5%阻尼反應譜;而IBC和UBC中地震區(qū)劃圖均參照的美標B類場地，5%阻尼反應譜。美標中B類場地（巖石）屬《抗規(guī)》中Ⅰ類場地，根據(jù)《抗規(guī)》，認為場地類別不改變反應譜加速度平臺的值，及認為Ⅰ、Ⅱ類場地的有效峰值加速度系數(shù)相等[7]。

當采用美標IBC加速度和UBC地震分區(qū)，對比中國《抗規(guī)》進行前期項目工程量初步估算時，可對IBC和UBC中相關參數(shù)進行估算對比《抗規(guī)》的有效峰值加速度，并估測抗震設防烈度。當按照IBC相關參數(shù)進行對比時，可采用兩種方法：一是當給出地面峰值加速度PGA時可取PGA加速度的2/3，當按照短周期加速度Ss計算時，可利用Ss除以2.5，取其2/3，并最終與《抗規(guī)》的有效峰值加速度對比;二是可根據(jù)地面峰值加速度PGA或短周期加速度Ss的1/2.5倍，分別與《抗規(guī)》中罕遇地震最大加速度對比，并查表可知對應設防地震有效峰值加速度。筆者認為采用后者較前者更加準確，因地震參數(shù)的研究是利用實際收集的大量數(shù)據(jù)進行分析，美標IBC中抗震設計加速度取MCE的2/3也為經(jīng)驗統(tǒng)計分析結果，因此，可直接利用兩規(guī)范中大震的最大加速度進行對比。若利用UBC地震分區(qū)進行對比時，可直接采用分區(qū)系數(shù)與《抗規(guī)》的峰值加速度進行對比。最終得出表3各規(guī)范地震參數(shù)指標對應表。

5? 結語

該文對IBC、UBC抗震設計參數(shù)、地震分區(qū)及《抗規(guī)》的抗震設防加速度與抗震設防烈度進行了對比分析，提出了各規(guī)范地震參數(shù)指標的對應關系。但文中總結的對比方法僅用于前期項目做初步、概念性的判斷抗震設防，并估算工程量作為概算依據(jù)，不可直接應用于工程設計?？紤]到各規(guī)范在荷載計算、抗震計算、構造措施等各方面的差異，具體設計當中應以采用的設計標準為準。

參考文獻

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