抗震支架-抗震設(shè)防烈度與地面運(yùn)動參數(shù)之間的關(guān)系
發(fā)表時(shí)間：2016-10-29 11:25:08
湖北協(xié)力得機(jī)電抗震支架工程師 郭先生 13720207555
抗震支架-抗震設(shè)防烈度與地面運(yùn)動參數(shù)之間的關(guān)系：
烈度與地面運(yùn)動參數(shù)之間的關(guān)系是復(fù)雜的，還未找到由加速度換算烈度的科學(xué)依據(jù)。在《中國地震烈度表》(GB/T17742-99)中所列的地面運(yùn)動強(qiáng)度標(biāo)志，包括了水平加速度峰值和水平速度峰值。在相應(yīng)的宣貫教材(P72~75)中，對該標(biāo)志的依據(jù)和含義做了論述，尤其強(qiáng)調(diào)了"平均值"的重要性。且該標(biāo)志只是綜合評定烈度的依據(jù)之*，既不是"必要"依據(jù)，也不是"充分"依據(jù)。
世界上一些早期的烈度表，也曾把等價(jià)的地面加速度峰值作為烈度表的一部分。但在上世紀(jì)中后期的廣泛討論中(國外地震，1975.5,P5~24)，相當(dāng)一致的意見認(rèn)為，烈度的定量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該全面反應(yīng)地震的強(qiáng)度、頻譜和持時(shí)，并對單純以地面加速度峰值評定烈度持否定態(tài)度。因而在新的《歐洲地震烈度表》(1992)中，就刪去了這部分內(nèi)容。他們認(rèn)為，烈度與地面運(yùn)動參數(shù)之間不能以簡單的關(guān)系來表述。同樣有證據(jù)說明，地面加速度不是影響烈度的非常重要的參數(shù)。因此，不再把地面運(yùn)動參數(shù)(如加速度)包括到烈度表中來。
越來越多的觀測資料表明，相同烈度下的地面運(yùn)動強(qiáng)度數(shù)據(jù)有很大的離散性，上下限的數(shù)值可以相差幾倍到幾十倍，顯示出烈度與地面運(yùn)動強(qiáng)度之間的相關(guān)性甚小，其關(guān)系復(fù)雜。胡聿賢院士在他著的《地震工程學(xué)》(P184~189)中，也曾論述過烈度同地面運(yùn)動強(qiáng)度之間的復(fù)雜關(guān)系，指出了在考慮烈度同加速度峰值之間的關(guān)系時(shí)，*少還應(yīng)考慮震級的因素。對同一烈度，由于震級的不同，加速度可以在一個數(shù)量級之間變化。正是由于這種復(fù)雜關(guān)系的存在，導(dǎo)致了在地震烈度與地面運(yùn)動強(qiáng)度之間難以建立簡單的對應(yīng)關(guān)系。在《地震工程學(xué)》(P191~192)中，專門論述了分別以烈度為自變量和以地面加速度峰值為自變量所得的統(tǒng)計(jì)關(guān)系式差別很大。如若從烈度Ⅷ度推算的加速度峰值為0.25g;而從0.25g推算的烈度卻為Ⅵ度強(qiáng)(6.7度)。人們無法接受這種差異。很顯然，胡聿賢院士在十年前就已告誡我們，即使建立了地震烈度同加速度峰值之間的某種對應(yīng)關(guān)系，并不能說明加速度峰值同烈度之間存在類似的對應(yīng)關(guān)系。
合理看待烈度與加速度結(jié)果之間的變異性差異
安評結(jié)果實(shí)質(zhì)上是對場地在未來工程壽期內(nèi)可能遭遇的地震風(fēng)險(xiǎn)性所作的估計(jì)。這種估計(jì)是建立在現(xiàn)有資料和科學(xué)認(rèn)識水平上的。安評結(jié)果的科學(xué)性，首先是指可重復(fù)性和唯*性。一樣的資料和分析方法，不同安評單位應(yīng)該得到相同的結(jié)果。然而，由于資料的不完備和認(rèn)識水平的局限性，安評結(jié)果的不確定性是在所難免的。這種不確定性的大小，可以用變異系數(shù)(方差與均值之比值)來描述。
潘華在博士論文《概率地震危險(xiǎn)性分析中參數(shù)不確定性研究》中得到:①由于地震統(tǒng)計(jì)區(qū)的不確定性，在華北地區(qū)造成場點(diǎn)烈度變異系數(shù)均值為0.04,*大達(dá)0.11;基巖PGA變異系數(shù)均值近0.3,*大值超過0.85。②地震活動性參數(shù)的不確定性影響，烈度變異系數(shù)均值為0.031;PGA的變異系數(shù)均值達(dá)0.18。
該論文僅從地震統(tǒng)計(jì)區(qū)和地震活動性參數(shù)的不確定性，論述了烈度和加速度峰值結(jié)果的變異系數(shù)差別。如果再綜合考慮潛在震源區(qū)、地震震源深度、衰減關(guān)系以及場地土層地震動力反應(yīng)分析的不確定性，其差別會更加明顯。
不應(yīng)簡單地用加速度峰值換算烈度
將《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》中的加速度分區(qū)等效為基本烈度的規(guī)定，并不意味著可以由加速度峰值去換算烈度在國家標(biāo)準(zhǔn)GB18306-2001的提示性附錄D中指出:"當(dāng)涉及地基處理、構(gòu)造措施或其他防震減災(zāi)措施時(shí)，地震基本烈度數(shù)值可由本標(biāo)準(zhǔn)查取地震動峰值加速度并按表D1確定，也可根據(jù)需要做更細(xì)致的劃分"。其表D1給出了地震動峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對照表。在相應(yīng)的宣貫教材中，未對表D1的科學(xué)依據(jù)和如何進(jìn)行"更細(xì)致的劃分"作說明，暫且將表D1解釋為"政策性"的規(guī)定。從相應(yīng)的宣貫教材可知，編制地震動參數(shù)區(qū)劃圖的數(shù)據(jù)，是由五套潛在震源區(qū)和地震活動性參數(shù)的計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，考慮到參數(shù)不確定影響和與《中國地震烈度區(qū)劃圖(1990)》的過渡，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行加權(quán)綜合，得到每個格點(diǎn)"基巖"場地50年超越概率10%水平下的EPA和EPV值(P62);在分區(qū)時(shí)還考慮了與抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的銜接等因素(P90)。所以，地震動參數(shù)區(qū)劃圖可以理解為加權(quán)平均結(jié)果。
但是，除極少數(shù)Ⅰ級安評工作系采用多方案數(shù)據(jù)組合的平均值結(jié)果為評價(jià)依據(jù)外，絕大多數(shù)安評工作都只是一組數(shù)據(jù)的結(jié)果。由于地震統(tǒng)計(jì)區(qū)、潛在震源區(qū)、地震活動性參數(shù)、衰減關(guān)系，以及場地土層地震動力反應(yīng)分析等方面的不確定性，可以用若干個數(shù)據(jù)組合方案來描述，且不存在唯*正確的方案。因此，采用一組數(shù)據(jù)方案所得的結(jié)果，不可能作為"平均值"看待，也就很難用安評所得的加速度峰值去等效烈度。
綜上所述，烈度與加速度在工程抗震設(shè)防中的作用不同，其變異性差別也很顯著。它們之間是互為補(bǔ)充的關(guān)系，絕非相互包容或排斥的關(guān)系。作為工程建設(shè)部門，選用變異系數(shù)較小的標(biāo)量為主要設(shè)防依據(jù)是合情合理的。因此，安評工作應(yīng)當(dāng)根據(jù)抗震設(shè)防的實(shí)際需求來決定結(jié)果的表述形式。
相關(guān)規(guī)定
抗震設(shè)防烈度是建筑物設(shè)計(jì)時(shí)要滿足不低于當(dāng)?shù)氐卣鸹玖叶鹊脑O(shè)計(jì)要求。如:當(dāng)?shù)氐牡卣鸹玖叶葹?度，那么建筑物的抗震設(shè)防烈度*少為6.當(dāng)然,有些建筑要求可能是7度或8度。
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