坡地建筑的地震作用放大系數(shù)討論

坡地建筑的地震作用放大系數(shù)討論摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)規(guī)范要求在"條狀突出的山嘴、高聳獨(dú)立的山丘、非巖石的陡坡、河岸和邊坡邊緣〃等抗震不利地段建造的丙類及丙類以上建筑時(shí)，尚應(yīng)估計(jì)不利地段對(duì)設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)可能產(chǎn)生的放大作用，其水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)這一規(guī)范條文的理解和應(yīng)用進(jìn)行討論。一、刖言云南地區(qū)是地震高發(fā)地，半數(shù)以上土地面積屬于7度以上地震烈度設(shè)防區(qū)，并且處于云貴高原，山地面積比例大。大部分地區(qū)處于陡坡、山坡上。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010強(qiáng)制性條文規(guī)定，當(dāng)需要在條狀突出的山嘴、高聳獨(dú)立的山丘、非巖石的陡坡、河岸和邊坡邊緣等不利地段建造丙類及丙類以上建筑時(shí)，地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)，以此來考慮山地建筑的震害危險(xiǎn)。從宏觀震害經(jīng)驗(yàn)和地震反應(yīng)分析結(jié)果所反映的總趨勢(shì)，大致可以歸納為以下幾點(diǎn)：高突地形距離基準(zhǔn)面的高度越大，高處的反應(yīng)愈強(qiáng)烈；離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離愈大，反應(yīng)相對(duì)減小；從巖土構(gòu)成方面看，在同樣地形條件下，土質(zhì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)比巖質(zhì)結(jié)構(gòu)大；高突地形頂面愈開闊，遠(yuǎn)離邊緣的中心部位的反應(yīng)是明顯減小的；邊坡愈陡，其頂部的放大效應(yīng)相應(yīng)加大。二、工程概況天宇澤園項(xiàng)目位于昆明市北市區(qū)，地形北高南低，西高東低。擬建的“天宇澤園”凈用地面積100715.05m2，地上總建筑面積130342.49m2，地下總建筑面積45182.9m2（純地下車庫建筑面積25792.7m2，洋房地下夾層建筑面積1613.40m2,疊拼地下室建筑面積14736.80m2，高層地下夾層建筑面積3040.00m2），容積率1.29，建筑基底面積25766.20m2，綠化率40.00%，建筑密度25.58%。本文以異形疊拼住宅47棟為例分析在陡坡上的地震作用放大。47棟具體位置詳圖二示意：圖二示意圖該建筑為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，地下局部1層，地上5層，室外地面至主屋面高度15.900m。本工程安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)合理使用年限：50年。建筑抗震設(shè)防類別：丙類。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)：乙級(jí)?？拐鹪O(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，建筑場(chǎng)地類別II類。三、水平地震影響系數(shù)最大值的調(diào)整《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2010強(qiáng)制性條文規(guī)定，當(dāng)需要在條狀突出的山嘴、高聳獨(dú)立的山丘、非巖石的陡坡、河岸和邊坡邊緣等不利地段建造丙類及丙類以上建筑時(shí)，地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)，其值應(yīng)根據(jù)不利地段的具體情況確定，在1.1~1.6范圍內(nèi)采用。以此來考慮山地建筑的震害危險(xiǎn)?！犊挂?guī)》正文對(duì)坡地建筑只給出了概念性的地震作用放大，但具體如何取值，放大到多少，并未明確，只給出一個(gè)1.1~1.6的范圍。目刖工程界統(tǒng)一按抗規(guī)條文的公式來確定地震作用放大系數(shù)，但各設(shè)計(jì)和審圖人員卻并未形統(tǒng)一公識(shí)，依然沒有權(quán)威結(jié)論。在《抗規(guī)》條文說明中：以突出地形的高差H，坡降角度的正切H/L，建筑距突出地形邊緣的相對(duì)距離L1/H為參數(shù)，歸納出各種地形的地震力作用放大如下：入=1+ga式中：入-局部突出地形頂部的地震影響系數(shù)的放大系數(shù)；a-局部突出地形地震動(dòng)參數(shù)的增大幅度，按表2取值；G附加調(diào)整系數(shù)，與建筑場(chǎng)地離突出臺(tái)地邊緣的距離L1與相對(duì)高差H的相對(duì)比值有關(guān)。當(dāng)L1/H<2.5時(shí)，g可取為1.0；當(dāng)2.5<L1/H<5時(shí)，g可取為0.6；當(dāng)L1/H25時(shí)，g可取為0.3；L、L1均應(yīng)按距離場(chǎng)地的最近點(diǎn)考慮。表一局部突出地形水平地震影響系數(shù)的增大幅度以47棟為例，在試算初期，依據(jù)建筑總圖，陡坡坡底距突出地形邊緣的距離邊坡近乎直立，坡降的水平距離L=0，突出地形的高差H=20m，即H/L=8，且建筑物距坡邊L1=5m，L1/H<2.5。依據(jù)《抗規(guī)》條文公式：地震力放大作用為：入二1+ga其中：L1/H=0.2V2.5，g取1.0；非巖質(zhì)地層H=20m且H/L=”，a取0.5。根據(jù)上述公式得出入二1.5。由此在SATWE參數(shù)中，水平地震影響系數(shù)最大值取0.24。這樣地震放大系數(shù)要取到1.5,仔細(xì)思考一下，會(huì)覺得這種取值方法相當(dāng)不合理。因?yàn)橹灰ㄖ锎嬷苯嵌钙?，無論建筑與坡底的高差大小，即使突出地形的高差H=0.5m，都需要考慮地震力放大，這種和工程實(shí)際是非常不相符的。本工程中，我們和審圖中心的總工溝通下來后，審圖中心的意見是讓我們適當(dāng)放大，取到?1.3，不需要取1?5，但是也沒有依據(jù)，只是根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)和個(gè)人規(guī)范理解。同時(shí)，對(duì)于同一片場(chǎng)地內(nèi)，各棟的地震作用放大系數(shù)該如何取，也是爭(zhēng)議頗多。筆者借本工程就地震作用放大系數(shù)，論述一些自己的看法。四、參數(shù)取值的討論規(guī)范中對(duì)水平地震影響系數(shù)最大值增大系數(shù)的計(jì)算中，參數(shù)的取值沒有明確的表示，一般的計(jì)算簡(jiǎn)圖（如圖三所示），但是存在以下幾個(gè)問題：圖三不同的邊坡形式1、如果邊坡或陡坡處于近似直立的情況時(shí)，即H/L=8，地震動(dòng)參數(shù)a最小值取0.3從而入二1+ga=1.09，此時(shí)地震影響系數(shù)最大值按規(guī)范乘以增大系數(shù)，其值不小于1.1。這種情況一味強(qiáng)調(diào)了陡坡的坡度對(duì)地震的影響而忽視了陡坡的高差大小在地震反應(yīng)中作用；2、在不同邊坡形式下，按規(guī)范公式計(jì)算，L越大時(shí)反而越有利，相比圖三3種情況，反而1更有利，這與實(shí)際是不符的；3、規(guī)范次條文的應(yīng)用，H的取值不好界定，究竟是指的基準(zhǔn)地形，還是突出局部的豎向距離，規(guī)范并沒有明確陡坡計(jì)算的基準(zhǔn)面。規(guī)范條文中指出：依據(jù)宏觀震害調(diào)查的結(jié)果和對(duì)不同地形條件和巖土構(gòu)成的形體所進(jìn)行的二維地震反應(yīng)分析結(jié)果。所謂局部突出地形主要指山包、山梁和懸崖、陡坎等，情況比較復(fù)雜，對(duì)各種可能出現(xiàn)的情況的地震動(dòng)參數(shù)的放大作用都作出具體的規(guī)定是很困難的。從宏觀震害經(jīng)驗(yàn)和地震反應(yīng)分析結(jié)果所反映的總趨勢(shì)，大致可以歸納為以下幾點(diǎn)：1、高突地形距離基準(zhǔn)面的高度越大，高處的反應(yīng)愈強(qiáng)烈；2、離陡坎和邊坡頂部邊緣的距離愈大，反應(yīng)相對(duì)減?。?、從巖土構(gòu)成方面看，在同樣地形條件下，土質(zhì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)比巖質(zhì)結(jié)構(gòu)大；4、高突地形頂面愈開闊，遠(yuǎn)離邊緣的中心部位的反應(yīng)是明顯減小的；5、邊坡愈陡，其頂部的放大效應(yīng)相應(yīng)加大。筆者認(rèn)為，以上條文可以理解要從兩方面考慮：一、建筑物建造于人工邊坡所產(chǎn)生的不利影響，邊坡一般尺度較小，而且是在可控的范圍以內(nèi)，在建筑物建設(shè)過程中首先要重視邊坡的穩(wěn)定以及對(duì)建筑物的局部穩(wěn)定的影響，此時(shí)人為手段可以干預(yù)。在H在5米范圍內(nèi)，筆者認(rèn)為可以不考慮地震反應(yīng)作用放大。因?yàn)榇藭r(shí)陡坡增加的地震反應(yīng)很小，在工程實(shí)際中，可以不予考慮。二、在同一片場(chǎng)地內(nèi)，對(duì)于同一片場(chǎng)地小范圍內(nèi)的建筑物而言，地震作用是一個(gè)宏觀概念，同時(shí)考慮基礎(chǔ)埋深的影響，加大基礎(chǔ)埋深可以有效地控制邊坡問題。對(duì)于這種情況，筆者認(rèn)為，同一片坡地建筑的地震不利影響系數(shù)應(yīng)基本一致，對(duì)于陡坡高差大，建筑物臨邊坡較近時(shí)，可單獨(dú)對(duì)待，但不宜超過整個(gè)場(chǎng)地的地震作用放大會(huì)系數(shù)較多，增量應(yīng)控制在0.1~0.2之間；在設(shè)計(jì)過程中充分考慮的場(chǎng)地及四周的地質(zhì)條件，從而靈活判斷、準(zhǔn)