甲類建筑抗震設防的超越概率問題

王國昌

(安徽省城建設計研究院,安徽合肥 230001)

甲類建筑抗震設防的超越概率問題

王國昌?

(安徽省城建設計研究院,安徽合肥 230001)

超越概率的取值是影響設計地震動參數(shù)的主要因數(shù)之一，現(xiàn)行的抗震設計方面的規(guī)范對甲類建筑抗震設防的超越概率取值沒有給出具體的定量指標，易引起實際工作中的混亂。通過理論分析和舉例說明，指出應盡快解決此問題。

甲類建筑；超越概率；抗震設防

1 引 言

甲類建筑是特殊設防類建筑的簡稱,是指使用上有特殊設施、涉及國家公共安全的重大建筑工程和地震時可能發(fā)生嚴重次生災害等特別重大災害后果、需要進行特殊設防的建筑。根據(jù)現(xiàn)行建筑抗震設防相關標準的規(guī)定,對甲級建筑應按批準的地震安全性評價的結果且高于本地區(qū)抗震設防烈度的要求確定其地震作用。此處所提及的“本地區(qū)抗震設防烈度”一般取50年內(nèi)超越概率10%的地震烈度,實際工作中幾乎全是取中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖中的峰值加速度所對應的地震烈度。既然要求按高于區(qū)劃圖的標準確定地震作用,那么具體高多少合適呢?這就涉及地震危險性評價的超越概率問題,但無論是有關工程場地地震安全性評價的標準,還是建筑抗震設計方面的規(guī)范,均未提及評價甲類建筑可能遭受的地震作用應參照或參考的超越概率如何取值,相比于一些專業(yè)規(guī)范對于此類問題所作的明確規(guī)定,建筑抗震設防方面的規(guī)范語焉不詳,極易引發(fā)誤解。厘清這一問題有助于地震安全性評價和抗震設計兩項工作的有效銜接。

2 個別專業(yè)規(guī)范的規(guī)定

(1)《核電廠抗震設計規(guī)范》GB50267-97規(guī)定運行安全地震震動為設計基準期中年超越概率為2‰的地震震動,且其峰值加速度不小于0.075 g；極限安全地震震動為設計基準期中年超越概率為0.1‰的地震震動,其峰值加速度不小于0.15 g。

(2)《水工建筑物抗震設計規(guī)范》DL5073-2000規(guī)定對于需要作專門的地震危險性分析的工程,其設計地震加速度代表值的概率水準,對雍水建筑物應取基準期100年內(nèi)超越概率P100為0.02,對非雍水建筑物應取基準期50年內(nèi)超越概率P50為0.05。另外該規(guī)范指出“其他特殊情況需要采用高于基本烈度的設計烈度時,應經(jīng)主管部門批準”。

隨著建設項目地震安全性要求的提高,進行地震危險性分析所采取的超越概率取值應降低。上述兩規(guī)范的規(guī)定可以說是非常合理的,因為超越概率的取值直接關系到設計地震動參數(shù)的大小。對于一個特定的工程建設場地,按照現(xiàn)行的場地地震安全性評價的科學原理和方法,超越概率取值與設計地震動參數(shù)之間幾乎存在著一一對應的關系。

3 地震危險性概率分析與超越概率的關系

20世紀80年代初,我國開始引進國際上流行的地震危險性分析概率方法,并針對我國地震環(huán)境的特點對該方法進行了改良,提出了具有中國特色的“地震安全性評定的綜合概率法”,1990年的《中國地震烈度區(qū)域劃分圖》和2001年的《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306-2001均是采用該方法編制的。

圖1 地震危險性分析概率方法的基本要點

該方法主要包含4個步驟,可以以圖1中的(A)、(B)、(C)、(D)表示。

第一步,研究場地所處區(qū)域的地震活動性和地震地質(zhì),確定該區(qū)域內(nèi)存在的潛在震源區(qū)及其最大地震強度。(A)圖表示一個潛在震源區(qū),其中黑三角為已知地震,實線為已知斷層,虛線為推測斷層；

第二步,根據(jù)該潛在震源區(qū)的震級～頻度關系和對潛在震源區(qū)地震活動性的認識,給出潛在震源區(qū)的地震活動性參數(shù)。(B)圖以lg N=a-bM關系式(M為震級、N為大于等于某一震級的地震累計數(shù))表示潛在震源區(qū)地震活動性的復發(fā)特征；

第三步,根據(jù)對該區(qū)地震等震線分布規(guī)律的研究和強震記錄的分析,確定該區(qū)的地震動(如地震烈度I、峰值加速度A等)的衰減關系,擬合適合本地區(qū)的地震動(I、A等)隨震級和距離的衰減關系式,圖1(C)顯示了地震峰值加速度隨震級和距離的衰減曲線；

第四步,計算給定場地地震動的概率分布,見圖1 (D)。從這一分布可以得出給定年限內(nèi)具有任何概率水平的地震分布。

換個說法可以表述為:對于一個特定的工程場地,對該場地進行地震安全性評定可以得到幾乎無數(shù)組的設計地震動參數(shù)。建筑抗震設計取用的設計地震動參數(shù)是選定與該建筑相匹配的抗震設防概率水準通過地震安全性評價經(jīng)歸一化處理后得到的。

4 與甲類建筑有關的超越概率取值舉例

(1)北京國家游泳中心(水立方):采用50年超越概率63%的設計地震動參數(shù)用于賽時下部混凝土結構、看臺鋼結構設計；采用100年超越概率63%的設計地震動參數(shù)用于賽后下部混凝土結構、上部鋼結構、跳臺結構設計；采用100年超越概率3%的設計地震動參數(shù)用于上部鋼結構復核。

(2)于2003年發(fā)布的《北京市建設工程抗震設防要求和地震安全性評價監(jiān)督管理工作有關規(guī)定(暫行)》文件規(guī)定,“建筑高度在80 m以上(包括80 m)的高層、超高層建筑工程,抗震設防地震的風險水平均應按100年期限內(nèi)超越概率63%、10%和3%的三個標準給出”。該條規(guī)定雖然不是針對甲類建筑作出的,高度在80 m以上(包括80 m)的高層、超高層建筑,按建筑抗震設防分類標準劃分,很可能屬乙類、丙類建筑,但可推論,如屬甲類,則其抗震設防所要求的超越概率水準很可能就按此要求取值。

(3)中國工程建設標準化協(xié)會標準《建筑工程抗震性態(tài)設計通則(試用)》CECS 160:2004關于抗震設防的要求,對甲類建筑規(guī)定多遇地震取200年超越概率為63%、抗震設防地震取200年超越概率為10%、罕遇地震取200年超越概率為5%。

5 建議與結論

從上述分析可看出,由于國家對甲類建筑抗震設防應采取的超越概率水準問題沒有權威性或強制性的規(guī)定,造成實際工作對這一問題難以把握,似乎只要比《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010表述的50年超越概率水準的取值低就可以了。建設工程抗震設防要求的確定現(xiàn)在已經(jīng)成為地震行政主管部門的一項行政許可,即使從規(guī)范該項行政許可自由裁量權的角度考慮也需要對甲類建筑抗震設防應采用的超越概率水準問題進行深入研究,盡快出臺具體并有權威性的規(guī)定。

[1] 胡聿賢.地震安全性評價技術教程[M].北京：地震出版社，1999.

[2] GB50223-2008.建筑工程抗震設防分類標準[S].

[3] GB50011-2010.建筑抗震設計規(guī)范[S].

[4] GB50267-97.核電廠抗震設計規(guī)范[S].

[5] DL5073-2000.水工建筑物抗震設計規(guī)范[S].

[6] CECS 160：2004.建筑工程抗震性態(tài)設計通則(試用)[S].

The Problem of Exceeding Probability for First Class Architecture Seism ic Precaution

Wang Guochang
(Anhui Urban Construction Design＆Research Institute,Hefei 230001,China)

The value of exceeding probability is one of themain factors influencing design parameters of ground motion,because there aren’t quantitative indicators of exceeding probability for first class architecture seismic precaution in current seismic design specification,so ease to cause chaos among practicalworks.Through theoretical analyzing and illustrating,point out thatwe should solve this problem as soon as possible.

first class architecture；exceeding probability；seismic precaution

1672-8262(2013)06-172-02

TU973+.31

B

2013—04—03

王國昌(1969—),男,高級工程師,注冊土木工程師(巖土),注冊城市規(guī)劃師,主要從事巖土工程和規(guī)劃信息化工作。