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、 0.2g、0.3g、0.4g。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:
αg=γIαgR (2-1)
式中 αg一有效地震动峰值加速度;
γI一重要性系数;
αgR一475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。
表1欧洲规范场地土分类
场地类别 |
土层描述 |
参数 |
||
Vs,30 |
NSPT(次/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c和D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 |
由(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) |
— |
10~20 |
S2 |
由可液化土、软弱粘土、或者其它不包含于A-E,S1的土层组成 |
注:NSPT—标准贯入试验的锤击数;
vs,30—剪切应变小于5~10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(30m第i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)和“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年)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年)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I、II类的建筑,ν=0.4;对于重要性为III、IV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。
表2欧洲规范建筑重要性等级划分
重要性等级 |
建筑描述 |
Ⅰ |
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 |
Ⅱ |
倒塌后果严重的重要建筑,例如学校、会堂、文化机构等等 |
Ⅲ |
除其它等级的一般建筑 |
Ⅳ |
对公众安全次要的建筑,例如农舍,等等 |