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海外工程十五年之六十八——欧洲结构抗震概述

欧洲结构抗震概述

1欧洲规范地震动区划

采用EC8的欧洲各国,以A类场地下重现期475年地面有效峰值加速度(ReferencePeak Ground Acceleration) αgR为指标进行地震动区划,其取值为0.1g 0.2g0.3g0.4g。各国的地震动峰值加速度在各国附录中可查得。根据建筑结构重要性的不同,在抗震设计中使用的设计地震动参数,根据结构重要性类别的不同,还要在αgR的基础上乘以一个重要性系数,即:

αgIαgR                                                                                                        (2-1)

式中  αg一有效地震动峰值加速度;

      γI一重要性系数;

      αgR475年重现期的有效地震动峰值加速度。

欧洲规范将结构按重要性进行分类,体现不同结构可靠性差异(Reliability Differentiation),不同重要性类别的结构采用不同的重要性系数γI。对于特定使用类别的结构要采用适当的重要性系数,相当于在相同的地震动峰值加速度αgR条件下将重现期进行适当的提高或降低。也就是说,重要性类别较高的结构,设计地震的重现期通过重要性系数得到了提高,从而其可靠性也较高。

2欧洲规范场地分类方法

    欧洲抗震规范EC8中将场地分为7类,采用了三个指标,分别为剪切应变小于5~10的覆盖层30m以内土层S波平均波速(相当于等效剪切波速)、标准贯入试验的锤击数、土的不排水剪切强度。表1给出了其具体分类方法。

1欧洲规范场地土分类

场地类别

土层描述

参数

Vs,30

NSPT(/30cm)

cu(kPa)

A

岩石或其它类似岩石的地质类型,包括最多5m的软弱土覆盖层

>800

B

密实的砂土、砂砾、和非常密实的粘土,至少几十米厚,其力学性能随深度逐渐增加

360~800

>50

>250

C

中密的砂土、砂砾、和密实的粘土,几十到几百米厚的沉积物

180~360

15~50

70~250

D

松散、中等密实的非粘性土(有或没有软弱粘性层),或粘性土

<180

<15

<70

E

土剖面包括一个冲积层表层,剪切波速在cD类土之间,土层厚度在5m-20m之间,在剪切波速大于800m /s的坚硬材料之下




S1

(或包括)至少10m厚的软弱的粘土或淤泥组成,具有很高的塑性(PI>40)和含水量

<100

(示意性的)

1020

S2

由可液化土、软弱粘土、或者其它不包含于A-ES1的土层组成




NSPT标准贯入试验的锤击数;

vs,30剪切应变小于510的覆盖层30m以内土层S波平均波速;

cu土的不排水剪切强度;

其中的平均剪切波速vs,30按下式计算

                                                                                                       (1)

式中hi计算深度范围内(30mi土层的厚度(m)

    vi计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s)

    N—计算深度范围内土层的分层数

3欧洲规范抗震设防水准和目标

欧洲统一规范EC8提出了两水准的抗震设防目标,并针对两个水准提出了设计方法。其中第一水准推荐值为50年内超越概率10%的地震作用,相当于重现期475年。第二水准推荐值为10年内超越概率10%的地震作用,相当于重现期95年。

欧洲规范EC8中对应于两个水准地震作用的设防目标分别为不倒塌要求”(No Collapse  Requirement)限制破坏要求”(DamageLimitation Requirement)。其具体规定如下(1)不倒塌要求当遭受第一水准的设计地震作用时,结构应设计和建造成能抵抗设计地震作用,无局部或整体倒塌,并在地震后能够继续保持结构的整体性和一定的残余承载力。(2)限制破坏要求当遭受比设计地震作用出现概率更大的地震作用时,结构应设计和建造成能抵抗地震作用,无损坏和使用上受限的情况发生。

4欧洲规范两水准设计参数关系

在抗震设计和验算过程中,欧洲规范EC8采用50年内超越概率10%(相当于重现期475)的设计地震作用反应谱进行地震力的计算和结构设计,以达到不倒塌要求;对10年内超越概率10%(相当十重现期95)的常遇地震作用下,则通过位移折减系数对不倒塌要求下的地震位移反应进行折减,得到常遇地震楼层位移,并规定其上限值,以达到限制破坏要求。不同的重要类别,采用不同的位移折减系数ν,对于重要性为III类的建筑,ν=0.4;对于重要性为IIIIV类的建筑,ν=0.5

5欧洲规范重要性类别的划分

欧洲规范根据不同的重要性等级,采用不同的重要性系数γI,通过调整不同结构设计地震重现期,来调整有效地震峰值加速度,从而调整设计地震力的大小。重要性系数γI的值根据具体重现期求得,当结构采用规范推荐的重现期475年时,γI取值为1

 2欧洲规范建筑重要性等级划分

重要性等级

建筑描述

地震时对群众防护很重要的建筑,例如医院、消防站、核电站,等等

倒塌后果严重的重要建筑,例如学校、会堂、文化机构等等

除其它等级的一般建筑

对公众安全次要的建筑,例如农舍,等等


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作者: ganggouren

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