中印风荷载及抗震设计标准对比研究

李亚楠

摘 要：在结构设计过程中，风荷载和抗震设计是必不可少的重要组成部分。而中印标准在风荷载计算和抗震设计中存在较多差异。由此，为了满足海外项目工程设计需要，本文依据中国标准和印度标准，对中印两国风荷载及抗震设计的内容进行了比较分析，供工程技术人员参考。

关键词：风荷载;抗震设计;中国标准;印度标准

中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）31-0154-02

Analysis for wind load and seismic design between

Chinese Standard and Indian Standard

LI Yanan

（Wuhuan Engineering Co.， Ltd.，Wuhan Hubei 430223）

Abstract： In the process of structural design， wind load and seismic design are essential and important parts. There are many differences between Chinese and Indian Standards in wind load calculation and seismic design. To meet the engineering design requirements of foreign projects， wind load and seismic design was analyzed based on Chinese Standard and Indian Standard， as the reference for engineers and technicians.

Keywords： wind load;seismic design;Chinese Standard;Indian Standard

随着“走出去”战略的实施和“一带一路”倡议的提出，越来越多的中国企业进入印度市场承接项目。而对于大多数印度项目，业主往往要求使用印度标准进行设计。在结构设计过程中，风荷载和抗震设计是必不可少的重要组成部分。而中印标准在风荷载计算和抗震设计中存在较多差异，因此，如何准确理解一个新的技术标准，以便在工程中正确运用，是每个结构设计工作者必须要解决的首要问题。

1 风荷载

风荷载是结构设计中最基本的可变荷载，其最基础的部分是基本风速。国际项目标书的基本风速会基于国际结构设计标准或当地结构设计标准，如果数值取值不当，会造成结构偏于不安全或不经济，所以有必要了解不同结构设计标准对基本风速定义的区别。

实用的风荷载设计方法通常是先参照某地的风速数据，然后将其换算成基本风压，最后根据统计学原理对基本风压进行不同修正。基本风压或风速的统计规定主要涉及标准高度、时距和重现期，而中印标准中各自采用的标准高度、时距和重现期如表1所示。

平均风速的数值与时距的取值有很大关系。一般来说，时距愈短，平均风速愈大;时距愈长，平均风速也就愈小。当实测平均风速时距不是10min时，可按表2换算。

中国基本风压[w0]与印度基本风压[wb]间的转换关系为：

[w0=v20/1 600=0.000 625v20kN/m2]        （1）

[wb=0.000 6v2bkN/m2]                    （2）

[wb/w0=0.000 6/0.000 625×1.422=1.936]   （3）

2 抗震设计

2.1 抗震设防标准

中国标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）[3]采用“三个水准”的抗震设防目标，即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。第一水准的地震烈度为50年内超越概率约为63%，称为“多遇地震”，重现期为50年;第二水准的地震烈度为50年内超越概率约为10%，称为“设防地震”，重现期为475年;第三水准的地震烈度为50年内超越概率为2%～3%，称为“罕遇地震”，重现期为1 642～2 475年。

印度标准IS 1893系列标准采用两级地震水準：最大考虑地震（MCE）及设计基准地震（DBE）。最大考虑地震（MCE）为50年超越概率2%，也就是2 500年重现期的地震动，印度标准中全国分为四个地震区，将最大考虑地震（MCE）的地震区系数Z给出。地震区系数为水平地面峰值加速度与重力加速度g的比值。然后将最大考虑地震（MCE）的地震区系数除以系数2得到设计基准地震（DBE）的地震区系数。

2.2 抗震设计方法

中国标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）[3]采用“两阶段”设计法：第一阶段为小震下的承载力和弹性变形，不允许结构的承载力和变形达到或超过上限值;第二阶段为必要时大震下的弹塑性变形验算和提高变形能力的抗震构造措施，保证结构的抗倒塌性能。

印度IS 1893系列标准在进行抗震设计时，将“基于风险目标的最大考虑地震”除以系数2，得到“设计地震”，与中国标准的“设防地震”相当。在进行结构弹性计算时，将“设计地震”除以结构延性系数R，概念上大体与中国规范的“多遇地震”相当。

结构进行弹性设计时，中印在概念上均按小震进行设计。但是，中国标准采用统一的延性系数（R≈2.86），相比而言，印标更加灵活。例如，混凝土框架按特殊抗弯框架和普通抗弯框架进行设计时，延性系数R分别取为5.0 和3.0;钢框架按中心支撑框架、偏心支撑框架和抗弯框架进行设计时，延性系数R分别取为4.0、5.0和5.0。

2.3 场地类别划分

场地分类的重要目的之一是确定不同场地上的设计反应谱，并在地震作用的计算中定量考虑场地条件对设计参数的影响，当场地类别不同时，设计反应谱不同。中国的《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）[3]和印度的IS 1893系列标准对场地类别划分依据的指标和参数有较大差别。

中国标准采用平均剪切波速和覆盖层厚度作为评定指标的双参数分类方法，将场地划分为I、II、III、IV共4类，其中I类又分I0、I1两个亚类。等效剪切波速的计算深度取覆盖层厚度和20m两者的较小值。

印度IS 1893系列标准根据土的性状和标贯击数将主要组成地基土的类型分为三类。类别Ⅰ为岩石或硬土：级配很好的碎石和有或没有黏土粘合剂的砂石混合物，级配不好的黏土砂或砂黏土混各物，其标贯值N在30以上;类别Ⅱ中等土：标贯击数N在10和30之间所有土，级配不好的砂或几乎没有细颗粒的标贯值N>15碎石砂;类别Ⅲ软土：除级配不好的砂之外所有土，其标贯值N<10。

2.4 抗震设防类别

中国标准《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223—2008）[4]根据建筑的重要性质，将结构分成甲、乙、丙、丁共四类抗震设防类别。结构抗震设计时，规范要求对抗震措施和地震作用两方面加以调整。

印度IS 1893系列标准对建筑物和工业结构采用不同的重要性因子Ⅰ对设计地震作用进行调整。重要性因子直接参入地震作用计算，水平地震系数为：

[Ah=ZISa2Rg]                                   （4）

3 结语

从以上中印标准在风荷载计算和抗震设计方面的对比分析可以看出，合理理解并运用基本设计参数的取值偏差，对结构体系的合理选择和安全、经济、合理的结构设计具有直接影响。

参考文献：

[1]中国工程建设标准化协会.建筑结构荷载规范：GB 50009—2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]Code of Practice for Design Loads （Other than Earthquake） for Buildings and Structures （Part 3 – Wind Loads）：IS：875（part 3）—1987[S].[2019-09-20].https：//max.book118.com/html/2018/0507/165224428.shtm.

[3]中华人民共和国住房和城鄉建设部.建筑抗震设计规范：GB 50011—2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑工程抗震设防分类标准：GB 50223—2008[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.