筑工程场地地震安全性评价报告的设计应用

1、建筑工程场地地震安全性评价报告的设计应用林功丁（福州市建筑设计院 350001）提要对具有重大价值或重大影响的建筑工程进行工程场地地震安全性评价是工程抗震设防工作的一个重要环节，提供的安全性评价报告是重大建筑工程抗震设计的重要依据。本文根据两本国家标准工程场地地震安全性评价GB17741和建筑抗震设计规范GB50011 的规定,对建筑工程场地地震安全性评价报告的设计应用进行归纳与论述，并就应用中存在的问题提出建议。关键词工程场地地震安全性评价 建筑抗震设计 工程场地地震安全性评价是中华人民共和国防震减灾法确立的一项法律制度，对保障人民生命财产安全和国民经济的可持续发展具有重大意义，在各类建设工程选址和抗震设防要求的确定等工作中发挥着重要作用。福建省人民政府政府令（第100号）公布了福建省地震安全性评价管理办法，并规定自2007年11月1日起施行。 对具有重大价值或重大影响的重大建筑工程进行工程场地地震安全性评价是工程抗震设防工作的一个重要环节，提供的安全性评价报告是重大建筑工程抗震设计的重要依据。随着福建省地震安全性评价管理办法的实施，需要根据工程场地地震安全性评价报告进行工程抗震设计

2、的项目日益增多，如何正确地理解报告内客、准确地根据报告提供的条件与参数进行工程抗震设计，是保证重大建筑工程既满足抗震安全性要求又满足国家经济条件要求的关键，本文根据两本国家标准工程场地地震安全性评价GB17741和建筑抗震设计规范GB50011 的规定,对建筑工程场地地震安全性评价报告的设计应用进行归纳与论述，并就应用中存在的问题提出建议。1应进行工程场地地震安全性评价的建筑工程 根据福建省地震安全性评价管理办法的规定，建筑工程需要进行工程场地地震安全性评价的主要有以下几类：（1）国际或者国内主要干线机场航站楼、航管楼（包括塔台、通信楼）；（2）功率200千瓦以上的广播发射台、电视台（包括电视差转台、电视播控中心、电视发射塔等）；（3）容量5万门以上的长途电话枢纽；（4）省、设区市电力调度中心；（5）三级医院住院部、医技楼、门诊部;（6）属于省重点建设项目的各类救灾应急指挥中心；（7）属于省重点建设项目的可能产生严重次生灾害的核工业和大型重工业工程；（8）属于省重点建设项目的大型影剧院，大型体育场馆，大型展览馆、会展中心；（9）高度100米以上的高层建筑。2工程场地地震安全性评价的工作

3、要求及报告的主要章节 工程场地地震安全性评价是根据对建筑工程场地和场地周围的地震与地震地质环境的调查、场地地震工程地质条件的勘测，通过地质灾害、地球物理、地震工程等多学科资料的综合评价和分析计算，按照工程类型、性质、重要性，科学合理地给出与工程抗震设防要求相应的地震动参数，以及场地的地震地质灾害预测结果。 工程场地地震安全性评价报告的主要章节包括：区域的地震活动环境、区域地震构造环境、近场区地震构造与地震活动性、场地地震危险性概率分析、场地地震工程地质条件勘测、场地设计地震动参数确定、场地震害效应评价等。3工程场地地震安全性评价报告的应用介绍3.1 区域的地震活动环境 区域范围一般取不小于工程场地外延150km，震害资料和工程经验表明，场地地震危险性主要来自于150km范围内的地震影响，区域工作范围取工程场地外延150km可满足评价要求。 设计人员可以在这个章节中了解到： （1）区域范围最早记录到的历史地震、历史破坏性地震数量、最大历史地震、历史地震资料完整的年代、以及区域内现代地震观测台网记录的地震资料概况。（2）地震活动空间分布特征评价，包括不同强度地震发生的空间分布特征、区域平均

4、震源深度等。（3）地震活动时间分布特征评价，包括各地震带的地震活动期、各活动期的起止年限、未来100年地震活动水平。（4）历史地震影响评价，包括工程场地所遭受到的最大历史地震影响烈度及烈度的频次特征。3.2 区域地震构造环境 设计人员可以在这个章节中了解到：（1）工程场地在区域大地构造上的位置，对场地所在的大地构造单元的评价。（2）区域新构造运动特征，对场地所在新构造分区单元的活动特征及其与地震活动关系的评价。（3）区域地震构造环境特征，对工程场地所在地质构造单元的地震构造环境特点的评价。（4）区域范围内不同震级档的地震构造标志、区域发震构造及特征。3.3 近场区地震构造与地震活动性 一般情况下，近场区范围可以界定为工程场地及其外延25km，特殊情况可适当扩大。 设计人员可以在这个章节中了解到：（1）近场区主要断层活动性及对工程场地的影响性评价。（2）近场区相关的发震构造及其震级上限的综合判定。（3）工程抗震设防所需的活动断层或发震断层的有关参数。（4）明确己知的历史破坏性地震的震中位置和强度。（5）现代地震观测台网记录的地震资料概况。（6）地震活动和近场地震构造之间的关系，以及在区域

5、地震活动趋势背景下的近场区未来地震活动水平。3.4 场地地震危险性概率分析 设计人员可以在这个章节中了解到：（1）根据地震构造环境和地震活动性划分的潜在震源区、以及地震动衰减关系，得到的工程场地不同超越概率下的基岩水平加速度。（2）工程场地地震动峰值加速度及对应的地震基本烈度。（3）对工程场地地震危险性起主要作用的潜在震源区及其的贡献。3.5 场地地震工程地质条件勘测设计人员可以在这个章节中了解到：(1）工程场地的地貌类型。（2）工程场地类别的判定。（3）工程场地地面常时微动卓越周期值。3.6 场地设计地震动参数确定 场地地震动参数的确定是工程场地地震安全性评价的目标之一，其结果是工程抗震设计的依据，所以是设计人员必须重点关注的章节。 设计人员可以在这个章节中得到：（1）场地地表面地震动加速度峰值。（2）场地地表面地震动反应谱。（3）设计地震动时程的合成，所提供的人工波文件。（4）天然地震波的选择。根据有关规定，小震计算按安评报告反应谱与规范反应谱的较大值采用，中震、大震计算按规范反应谱进行。3.7 场地震害效应评价 场地地震灾害是指在地震作用下，建筑工程场地发生动力破坏的地质现象，导

6、致工程地基失稳而引发地震灾害或发生滑坡、崩塌推倒或淹埋建筑物的地质灾害。 与上一章节一样，场地震害效应评价也是工程场地地震安全性评价的目标之一，其结果直接影响到工程的选址、抗震设防要求的确定，同样是设计人员必须重点关注的章节。 设计人员可以在这个章节中得到： （1）砂土地震液化的评估。（2）软土震陷的评估。（3）地震边坡效应的评估。（4）地震断层效应的评判。（5）有利、不利和危险地段的确认。4应用中存在的问题 如上所述，场地设计地震动参数确定和场地震害效应评价是设计人员必须重点关注的，所以应用中出现的问题也多为涉及这两个方面的内容，主要有以下几点：（1）安评报告提供的场地设计反应谱曲线下降段的衰减指数与建筑抗震设计规范不一致，造成电算程序无法计算。（2）按照安评报告提供的场地设计反应谱计算的地震效应比按照建筑抗震设计规范反应谱计算的结果大很多，甚至超过50%以上。（3）安评报告提供的地震动时程分析结果与反应谱计算结果相差较大。（4）有些安评报告没有地震边坡效应的评估，或地震边坡效应评估不充分，缺乏对处于危险地段的边坡进行治理的可行性评价。5几点建议5.1反应谱的表示形式宜规准化工程场地

7、地震安全性评价第12.1.2条规定：反应谱宜以规准化形式表示。反应谱以规准化形式表示，可以方便工程抗震设计使用，同时能在一定程度上消除随机因素所造成的谱值随周期剧烈变化的不合理性。考虑到建筑设计单位现有计算软件的条件限制，建议安评报告给出的建筑抗震设计反应谱采用建筑抗震设计规范中的标准反应谱的形式，反应谱的形状参数应符合该标准第5.1.5条的规定：（1）直线上升段，周期小于0.1s的区段。（2）水平段，自0.1s至特征周期区段（水平地震影响系数最大值max）。（3）曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段，衰减指数应取0.9。（4） 直线下降段，自5倍特征周期至6s区段，下降斜率调整系数应取0.02。5.2 反应谱曲线下降段衰减指数与建筑抗震设计规范不一致的处理 在某些特殊地质条件下，安评报告给出的反应谱曲线下降段的衰减指数与建筑抗震设计规范不一致时（通常为1.0或1.1），可以按规范规定的衰减指数0.9进行计算，但不能直接采用电算结果，应利用程序中的地震作用调整系数对地震作用进行调整。根据各振型自振周期下的安评报告反应谱与建筑抗震设计规范反应谱地震影响系数的比值调整各振型的地震作用，

8、并按照振型分解反应谱法的振型组合原则求得振型组合后的地震作用，这个地震作用与按衰减指数0.9计算的地震作用的比值即为调整系数。显而易见，这种计算方法较为繁琐，一般情况下，对于低阶振型起主要作用的建筑，亦可直接取结构基本自振周期下的安评报告反应谱与建筑抗震设计规范的反应谱的地震影响系数的比值作为地震作用计算的调整系数来调整地震效应，经多个实际工程的复核验算表明误差大至在10%之内。5.3 关于反应谱的平台高度值和特征周期值 安评报告反应谱的平台高度值（地震影响系数最大值）是在考虑覆盖土层条件的影响下，依据地震危险性分析计算得到的基岩地震动参数，进行场地地震反应分析计算给出的。由于种种原因，安评报告的反应谱的平台高度值总是大于建筑抗震设计规范反应谱的平台高度值，这是造成安评报告反应谱计算的地震效应比按照建筑抗震设计规范反应谱计算的结果大很多的原因之一。 原因之二是安评报告给出的反应谱特征周期值通常大于规范反应谱特征周期值，值得注意的是2010版抗震规范反应谱特征周期值己与中国地震动参数区划图8306-2001特征周期值基本吻合，故安评报告给出的反应谱特征周期值与规范反应谱特征周期值不应有太

9、大差别。 安评报告反应谱计算的地震效应比按照建筑抗震设计规范反应谱计算的结果大很多的问题，应该引起我们的重视。在烈度七度、设计基本加速度0.1g区，如果地震效应大50%，实际上已达到0.15g区的效应。在烈度七度、设计基本加速度0.15g区，如果地震效应大33%，则已达到烈度八度区的效应。当工程场地已处于明确的抗震设防区划内，除非是可能发生严重次生灾害的工程、核电站和其他有特殊要求的核设施建设工程，其他工程则不应出现抗震设防要求跨区划的误差。5.4关于地震动时程分析 建筑抗震设计规范规定振型分解反应谱法是基本方法，时程分析法作为补充计算方法，对于规范特别规定的建筑才要求采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算。 时程分析一般是针对建筑的规则性，进行较为准确的计算和捡查是否存在薄弱层、刚度突变等。正常情况下，弹性时程分析计算所得的结构底部剪力的平均值接近或小于振型分解反应谱法求得的底部剪力（但不应小于80%），所以建议安评给出的地震动时程应允许设计单位进行试算，必要时可进行调整，使之与振型分解反应谱法的计算结果（底部剪力）较为吻合。5.5重视地震边坡效应的评价 汶川地震灾害表明，由于地震引发地质灾害造成的建筑物破坏、人员伤亡在这次震害中占有很大的比例。震后修订的建筑抗震设计规范（2008年版）新增3.3.5条，要求山区建筑的地基基础，应

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