甲类建筑抗震设防的超越概率问题

王国昌

(安徽省城建设计研究院,安徽合肥 230001)

甲类建筑抗震设防的超越概率问题

王国昌∗

(安徽省城建设计研究院,安徽合肥 230001)

超越概率的取值是影响设计地震动参数的主要因数之一，现行的抗震设计方面的规范对甲类建筑抗震设防的超越概率取值没有给出具体的定量指标，易引起实际工作中的混乱。通过理论分析和举例说明，指出应尽快解决此问题。

甲类建筑；超越概率；抗震设防

1 引 言

甲类建筑是特殊设防类建筑的简称,是指使用上有特殊设施、涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾害等特别重大灾害后果、需要进行特殊设防的建筑。根据现行建筑抗震设防相关标准的规定,对甲级建筑应按批准的地震安全性评价的结果且高于本地区抗震设防烈度的要求确定其地震作用。此处所提及的“本地区抗震设防烈度”一般取50年内超越概率10%的地震烈度,实际工作中几乎全是取中国地震动参数区划图中的峰值加速度所对应的地震烈度。既然要求按高于区划图的标准确定地震作用,那么具体高多少合适呢?这就涉及地震危险性评价的超越概率问题,但无论是有关工程场地地震安全性评价的标准,还是建筑抗震设计方面的规范,均未提及评价甲类建筑可能遭受的地震作用应参照或参考的超越概率如何取值,相比于一些专业规范对于此类问题所作的明确规定,建筑抗震设防方面的规范语焉不详,极易引发误解。厘清这一问题有助于地震安全性评价和抗震设计两项工作的有效衔接。

2 个别专业规范的规定

(1)《核电厂抗震设计规范》GB50267-97规定运行安全地震震动为设计基准期中年超越概率为2‰的地震震动,且其峰值加速度不小于0.075 g；极限安全地震震动为设计基准期中年超越概率为0.1‰的地震震动,其峰值加速度不小于0.15 g。

(2)《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-2000规定对于需要作专门的地震危险性分析的工程,其设计地震加速度代表值的概率水准,对雍水建筑物应取基准期100年内超越概率P100为0.02,对非雍水建筑物应取基准期50年内超越概率P50为0.05。另外该规范指出“其他特殊情况需要采用高于基本烈度的设计烈度时,应经主管部门批准”。

随着建设项目地震安全性要求的提高,进行地震危险性分析所采取的超越概率取值应降低。上述两规范的规定可以说是非常合理的,因为超越概率的取值直接关系到设计地震动参数的大小。对于一个特定的工程建设场地,按照现行的场地地震安全性评价的科学原理和方法,超越概率取值与设计地震动参数之间几乎存在着一一对应的关系。

3 地震危险性概率分析与超越概率的关系

20世纪80年代初,我国开始引进国际上流行的地震危险性分析概率方法,并针对我国地震环境的特点对该方法进行了改良,提出了具有中国特色的“地震安全性评定的综合概率法”,1990年的《中国地震烈度区域划分图》和2001年的《中国地震动参数区划图》GB18306-2001均是采用该方法编制的。

图1 地震危险性分析概率方法的基本要点

该方法主要包含4个步骤,可以以图1中的(A)、(B)、(C)、(D)表示。

第一步,研究场地所处区域的地震活动性和地震地质,确定该区域内存在的潜在震源区及其最大地震强度。(A)图表示一个潜在震源区,其中黑三角为已知地震,实线为已知断层,虚线为推测断层；

第二步,根据该潜在震源区的震级～频度关系和对潜在震源区地震活动性的认识,给出潜在震源区的地震活动性参数。(B)图以lg N=a-bM关系式(M为震级、N为大于等于某一震级的地震累计数)表示潜在震源区地震活动性的复发特征；

第三步,根据对该区地震等震线分布规律的研究和强震记录的分析,确定该区的地震动(如地震烈度I、峰值加速度A等)的衰减关系,拟合适合本地区的地震动(I、A等)随震级和距离的衰减关系式,图1(C)显示了地震峰值加速度随震级和距离的衰减曲线；

第四步,计算给定场地地震动的概率分布,见图1 (D)。从这一分布可以得出给定年限内具有任何概率水平的地震分布。

换个说法可以表述为:对于一个特定的工程场地,对该场地进行地震安全性评定可以得到几乎无数组的设计地震动参数。建筑抗震设计取用的设计地震动参数是选定与该建筑相匹配的抗震设防概率水准通过地震安全性评价经归一化处理后得到的。

4 与甲类建筑有关的超越概率取值举例

(1)北京国家游泳中心(水立方):采用50年超越概率63%的设计地震动参数用于赛时下部混凝土结构、看台钢结构设计；采用100年超越概率63%的设计地震动参数用于赛后下部混凝土结构、上部钢结构、跳台结构设计；采用100年超越概率3%的设计地震动参数用于上部钢结构复核。

(2)于2003年发布的《北京市建设工程抗震设防要求和地震安全性评价监督管理工作有关规定(暂行)》文件规定,“建筑高度在80 m以上(包括80 m)的高层、超高层建筑工程,抗震设防地震的风险水平均应按100年期限内超越概率63%、10%和3%的三个标准给出”。该条规定虽然不是针对甲类建筑作出的,高度在80 m以上(包括80 m)的高层、超高层建筑,按建筑抗震设防分类标准划分,很可能属乙类、丙类建筑,但可推论,如属甲类,则其抗震设防所要求的超越概率水准很可能就按此要求取值。

(3)中国工程建设标准化协会标准《建筑工程抗震性态设计通则(试用)》CECS 160:2004关于抗震设防的要求,对甲类建筑规定多遇地震取200年超越概率为63%、抗震设防地震取200年超越概率为10%、罕遇地震取200年超越概率为5%。

5 建议与结论

从上述分析可看出,由于国家对甲类建筑抗震设防应采取的超越概率水准问题没有权威性或强制性的规定,造成实际工作对这一问题难以把握,似乎只要比《建筑抗震设计规范》GB50011-2010表述的50年超越概率水准的取值低就可以了。建设工程抗震设防要求的确定现在已经成为地震行政主管部门的一项行政许可,即使从规范该项行政许可自由裁量权的角度考虑也需要对甲类建筑抗震设防应采用的超越概率水准问题进行深入研究,尽快出台具体并有权威性的规定。

[1] 胡聿贤.地震安全性评价技术教程[M].北京：地震出版社，1999.

[2] GB50223-2008.建筑工程抗震设防分类标准[S].

[3] GB50011-2010.建筑抗震设计规范[S].

[4] GB50267-97.核电厂抗震设计规范[S].

[5] DL5073-2000.水工建筑物抗震设计规范[S].

[6] CECS 160：2004.建筑工程抗震性态设计通则(试用)[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

王国昌(1969—),男,高级工程师,注册土木工程师(岩土),注册城市规划师,主要从事岩土工程和规划信息化工作。