五讲场地分类与特征周期工程抗震周样本.doc
《五讲场地分类与特征周期工程抗震周样本.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《五讲场地分类与特征周期工程抗震周样本.doc(14页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、资料内容仅供您学习参考,如有不当或者侵权,请联系改正或者删除。第五讲 场地分类和设计反应谱的特征周期周锡元 樊水荣 苏经宇一、 国内外概况现行建筑抗震设计规范( GBJ1189) ( 以下简称89规范) 中的场地分类标准和相应设计反应谱的规定是在1974年发布的建筑抗震设计规范( TJ1174) 中有关场地相关反应谱的基础上修改形成的。有关规定的背景材料见文献13。需要指出的是抗震设计反应谱的相对形状与许多因素有关, 如震源特性、 震级大小和震中距离, 传播途径和方位以及场地条件等。在这些因素中震级大小和震中距离以及场地条件是相对易于考虑的因素, 这两个因素的影响在89规范已有所反映, 震级和
2、震中距离的影响涉及到区域的地震活动性, 应该属于大区划的范畴。在现行建筑抗震设计规范中的设计近震、 设计远震是按由所在场地的基本烈度是否可能是由于邻区震中烈度比该地区基本烈度高二度的强震影响为准则加以区分的。这显然只是一种粗略划分。划分设计近震、 设计远震实际是根据场地周围的地震环境对设计反应谱的特征周期加以调整。关于地震环境对反应谱特征周期的影响, 今后将在地震危险性分析的基础上由新的地震动参数区划图来考虑。 关于场地条件对反应谱峰值amax和形状(Tg值)的影响是一个非常复杂的问题, 其实质是要预估不同场地条件对输入地震波的强度和频率特性的影响。首先, 如何确定输入基准面或基岩面就是很困难
3、的, 在89规范中, 将剪切波速大于500m/s的硬土层定义为基岩, 能够说是迁就钻探深度的一种粗略的处理方法。在美国的建筑抗震设计规范中, 剪切波速度大于760m/s的地层才算作是软基岩, 而软基岩和硬基岩对地震波的反应特征也是有区别的。另外土层的剪切波速分布千变万化, 如何将其对反应谱的影响准确的加以分类, 同样也很是困难的。在各国的抗震设计规范中尽管大家都承认考虑场地影响的重要性, 能够说都还没有找到很满意的实施方法。美国关于场地相关反应谱的研究始于1976年, 1978年以后才开始进入抗震设计规范。美国规范应用了Seed等4提出的S1S3类场地划分标准。她们与中国规范一样只考虑场地类型
4、对反应谱形状(Tg值)的影响。1985年墨西哥地震以后, 美国规范增加了剖面中存在软粘土的S4类场地。这一分类标准从定义到分类方法都有一些含糊不清的地方5。进入90年代以后, 美国根据1989年Loma Prieta等地震中不同场地上的强震观测记录和土层地震反应分析比较结果, 提出了一个以表层30m范围内的等价剪切波速为主要参数的场地分类标准和相应的设计反应谱调整方案NEHRP6, 在这一方案中同时考虑了场地类型对反应谱峰值(amax)和特征周期(Tg)的影响7。为适应美国东部地区的地震动特性, 林辉杰等对这一方案作了一些调整8。NEHRP方案已基本上被美国 建筑规范草案接受, 按照这一新方案
5、, 对低烈度区(7度)最软场地上的amax将是坚硬场地的2.5倍, 对高烈度区在软硬场地上的amax值保持不变, 中间的情况大致上是依次逐渐变化的。场地条件对反应谱Tg值的影响在美国规范中是用周期为1s的谱加速度值来表示的。场地条件对反应谱形状的影响是用周期为1s和0.2s的谱加速度比值来表示, 此值实际就是我们所说的特征周期Tg值有关, 其数值范围为0.41.0s。考虑到所在场地地震环境的不同, 对Tg值, 尚需作进一步的调整, 调整幅度与场地类别和周期为1s时的谱加速度有关。美国 建筑规范中的设计反应谱随场地条件的变化幅度比以前的规范有所扩大。从统计意义上看这样的调整可能是合理的, 问题是
6、当前使用的场地分类方法和相应的场地相关反应谱还不能很好与其预期值相适应。另外, 诸如震源机制等其它因素的影响还可能掩盖由于场地条件可能造成的谱形状的差异, 在这种情况下, 调整的幅度尚不宜过细过大。对此在这此修订中已有所考虑15。 日本1980年颁布的建筑抗震设计规范将场地简单地分为三类: 即硬土和基岩, 一般土和软弱土, 相应的Tg值分别为0.4, 0.6和0.8s。从文献9中能够看到当前各国抗震设计规范中所采用的场地分类方案大多比较简单, 相应的反应谱Tg值范围一般都在0.21.0S之间。只有墨西哥城是一个例外, 那里采用的反应谱特征周期有大至2.02.5s的情况。这是由于特殊的地震和地质
7、环境造成的。中国的地震以板内地震为主, 地震动的主要频率考虑在1.010HZ之间看来是合适的。关于场地类别对地震地面运动强度的影响, 在1995年日本阪神地震以后日本学者也十分重视。她们从对规范中3类场地上峰值加速度和速度比值的统计结果中发现, 2、 3类场地的峰值加速度平均约为1类场地的1.5倍, 2、 3类场地的峰值速度平均约为1类场地的2倍和2.5倍。二、 现行规范场地分类的基本考虑从理论上讲, 对于水平层状场地, 当其岩土分布和柱状, 各层土力学特性( 包括非线性特性) , 以及入射地震波等均为已知时, 场地反应问题是能够解决的。当前的问题是关于输入和介质的信息都不够完备, 因此很难满
8、足工程设计的要求。抗震设计规范中只能应用当前在工程设计中可能得到的岩土工程资料, 对场地土层的地震效应作粗略的划分, 以反映谱特征周期一般性变化趋势。众所周知, 对于均匀的单层土, 土层基本周期。此式表明覆盖土层H愈厚, 剪切波速VS愈小, 基本周期愈长。值得注意的是这一基本公式主要适用于岩土波速比远大于1.0的情况, 且有VS和H这样两个评价指标。由于场地土层剪切波速一般都具有随深度增加的趋势, 用一般工程勘察深度范围内实测剪切波速的某种平均值来表示场地的相对刚度, 应该说是比较合理的。考虑到当平均波速VS相同时, 由于覆盖层厚度H不同, 基本周期也将有很大的差异, 因此在现行规范中增加了覆
9、盖层厚度的指标, 并由此产生了双参数的场地类别划分的构想。按照H愈大, VS愈小, Tg值愈大的一般规律将场地划分为类, 应用可能得到的强震加速度反应谱进行分类统计获得了各类场地的平均设计谱。在实际应用统计结果时考虑到经济方面的原因, 在选用各类场地Tg值时采取了平均偏小的值。另外, 考虑到这种分类方法的把握不是很大, 因此在分类中有意识地扩大类场地的范围, 把、 、 类场地的范围缩得较小。在某种意义上讲这也是一种协商的结果。与国外抗震设计规范中的场地分类标准和相应的Tg值相比, 中国规范中取的值约偏小15-30%左右。从不同场地上的大量实测反应谱资料看, 在中短周期段(0.11.0秒)实际记
10、录分析得到的谱加速度值比规范规定大很多的情况常有出现, 但按规范设计的建筑大多能经受(指不产生严重破坏)这种超规范的地震作用。例如在中国1988年云南澜沧耿马地震的一次6.7级余震中, 在震中附近类场地上记录到的地面加速度达0.45g, 反应谱特征周期达0.5秒。但台站周围的建筑震害并不很严重。这些情况说明设计中采用场地分类和相应的反应谱可能会与未来地震中实际经受的谱有较大的差异, 但一般来讲, 这种不确定性可能造成的后果并不是十分严重的。三、 实用中提出的问题和处理意见 89规范中的场地分类和相应的设计反应谱特征周期值划分方法已为中国工程界熟识。在93年的局部修订中对这部分内容未提出强烈的修
11、改要求。不过在实用中以及与其它规范的协调过程中还是反映出来一些问题, 归纳起来大致有以下几条。 1、 在构筑物抗震设计规范修订过程中对此分类方案的阶梯状跳跃变化提出了异议。工程界也有一些意见认为场地类别的分界线不容易掌握, 特别是在覆盖层厚度为80m, 平均剪切波速为140m/s的特定组合下, 当覆盖层厚度或剪切波速稍有变化时场地类别有可能从类突变到类, 相应地震作用的取值差别太大。这种情况是因为在征求意见和审查过程中有相当一部分人要求将、 类场地范围尽量划小, 以减少设防投资而人为 地将一部分类场地划成了类后造成的结果。随着中国经济情况的好转, 这一问题已不难解决了。 2、 89规范中的划分
12、方案在边界附近的场地类别差一类, 反应谱Tg值也相应跳一档, 例如从类场地跳到类场地时引起Tg值以及中长周期结构的地震作用有较大的突变, 在设计中不好掌握。因此提出可否考虑采用连续化的划分方法。这个问题实际是反映了需要与可能之间的矛盾。事实上场地类别和Tg之间的这种分档对应关系在实际地震中是很可能出现矛盾的。上面提到的1988年澜沧耿马地震中的实际记录就是一个例子。再说现行建筑抗震设计规范中的相邻场地类别Tg值的差异已不是成倍的变化了, 因此过细的区分必要性不是很大的。为了满足形式上的连续化能够采用插入的方法。关于这一点将在本文第四节中加以讨论。 3、 按照89规范的场地分类标准, 当剪切波速
13、大于500m/s的硬土层上覆盖3m以上剪切波速140m/s的软土时便应划为类场地, 但当覆盖层厚度为39m时, 只要上覆土层的平均剪切波速大于250m/s时, 便可划为类场地。设有两个场地。场地1的覆盖土层为4m, 地表以下03.5m以内的剪切波速为200m/s, 3.54.0m以内的剪切波速为400m/s, 按厚度加数平均剪切波速为225m/s, 按现行规范应划为类场地。场地2的覆盖层厚度为8.5m, 地表以下03.5m以内的剪切波速也为200m/s, 3.58.5m以内的剪切速仍为400m/s, 也就是说与场地1相比场地2是基岩以上的中硬土层的厚度增加了4m, 其余均无变化。场地2的平均剪
14、切波速为294m/s, 按照现行规范场地2划为类。有人认为这一结果是不合理的, 因为场地1的刚性比场地2大。这个问题与在大于500m/s的硬土层上面允许覆盖多厚的软土层仍可作基岩的考虑有关。事实上, 这一厚度最初被定为0m, 但在征求意见过程中有相多人提出规定太严格了, 后来才定为3m。但仍有不少人提出当表土层的剪切波速接近”半基岩” 还能够放宽一些, 从而导致了现行规范中的结果。由于造成这种反差的情况实际上很少, 而且在实际地震中也还是有能够出现的。这方面的问题虽已有人提出, 但并不很多。为了减少这种反差现象, 在这次修订中, 类场地上允许覆盖的中硬土层的最大厚度改为5m。 4、 在文献10
15、中以另外二个场地的对比为例阐述了由于计算平均剪切波速的表土层厚度取15m或覆盖厚度两者的较小值所带来的问题。在这两个例子中, 场地甲的覆盖土层厚度为10m, 地表以下09m以内的剪切波速为100m/s, 910m以内的剪切波速为480m/s , 按厚度加数的平均剪切波速为138m/s, 按现行规范应划为类场地; 场地乙的覆盖层厚度为15m, 地表以下09m以内的剪切波速仍为100m/s, 915m以内的剪切波速也为480m/s, 以厚度加权的平均剪切波速为252m/s, 按89规范应划为类场地。直观来看, 场地甲的刚性比场地乙的大一些, 同样也出现了反差。应该说这种情况也是很少见的。出现上述现
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 场地 分类 特征 周期 工程 抗震 样本
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。