喀什国际免税广场设计地震动参数的确定

孙 静 谭 明 阿里木江

(新疆防御自然灾害研究所，新疆 乌鲁木齐 830011)

喀什国际免税广场设计地震动参数的确定

孙 静 谭 明 阿里木江

(新疆防御自然灾害研究所，新疆 乌鲁木齐 830011)

根据地震危险性概率分析结果，以基岩加速度反应谱和峰值加速度为目标，用数值模拟的方法合成基岩地震动时程，作为基岩地震动输入波，并根据场地土层结构、土动力学参数建立场地地震反应分析模型，对各模型进行地震反应分析计算，得到的地表地震动参数满足设计要求。

地震动参数，模型，地质条件，计算

0 引言

喀什国际免税广场是喀什特区先行先试的又一典范，建成后将成为喀什特区的标志性建筑之一。喀什国际免税广场位于喀什市经济技术产业开发区中心位置，南临深喀大道，东临城东大道，西侧和北侧都有城市规划道路。其由2栋58层塔楼和4层商业裙楼组成，塔楼与裙楼地面以上部分由抗震缝完全隔开，结构形式为钢框架混凝土核心筒混合结构，为一个集办公、酒店、商业和公寓为一体的多功能超高层综合体。每栋塔楼长×宽均为52.8 m×52.8 m，底部商业长×宽为363 m×189 m，建筑高度275 m，结构的主振周期为4.97 s。

GB 50011-2010建筑抗震设计规范[1]第5.1.2条规定，高度超过40 m的建筑结构宜采用振型分解反应谱法，同时，8度Ⅰ，Ⅱ类场地建筑高度超过100 m及8度Ⅲ，Ⅳ类场地建筑高度超过80 m的建筑应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。

根据设计要求，需提供表1所列的地震动参数。

表1 本项目所需的设计地震动参数

因此，根据地震危险性概率分析得到的结果，拟合基岩地震动时程，作为基岩地震动输入波。根据场地土层结构、土动力学参数建立场地地震反应分析模型，对各模型进行地震反应分析计算，得到各模型的地表地震动参数。

1 场地地震危险性概率分析

在地震活动性评价和地震地质构造评价的基础上，按照构造类比、历史地震重演原则划分潜在震源区。分析区域地震活动环境和地震构造等因素，综合评价其对场地地震危险性的影响。从危险性计算结果可以看出，场地的基岩地震动峰值加速度和加速度反应谱主要受托特拱拜孜8.5级潜在震源区、阿图什7.5级潜在震源区、喀什7.0级潜在震源区、乌恰8.0级潜在震源区、乌帕尔8.0级潜在震源区等距离场地较近震级上限较大的潜在震源区的影响。场地危险性计算结果见表2。

表2 场地危险性计算结果(50年和100年基准期)

2 场地地震工程地质条件评价

喀什特区位于新疆维吾尔自治区西南部，帕米尔高原东北麓，塔里木盆地西缘，克孜勒河中游，场地地貌上位于恰卡马克河冲洪积扇的前缘，吐曼河冲洪积平原区的东侧，场地地貌由块状耕地及农民房屋地组成，田间多由林带分隔，地势大体由西北向东南倾斜，地面高程1 276 m～1 290 m，自然坡度0.7%左右。

场地在勘探深度100 m范围内的覆盖层除上部填土外，地层主要由第四系全新统河漫滩相沉积物组成，根据场地4个钻孔的原位测试，具体岩性组成如下：

根据钻孔揭示的覆盖层厚度及等效剪切波速确定场地类别为Ⅱ类。

3 人造基岩输入时程

根据地震危险性分析结果，以基岩加速度反应谱和峰值加速度值为目标，用数值模拟的方法合成基岩地震动时程，作为场地土层地震动反应分析的地震动输入值[2]。

1)利用反应谱与功率谱的近似转换关系，将目标反应谱转换为相应的功率谱，转换关系为：

(1)

其中，T为地震动时程；ξ为阻尼比；P为超越概率。

2)利用三角级数叠加法，生成零均值的平稳高斯过程。

(2)

其中，Ak为X(t)的傅氏谱；ψt为相位角，在(0，2π)区间内均匀随机分布。

3)将平稳过程乘以非平稳过程包线函数f(t)，得到非平稳的加速度时程。

(3)

为保证在合成地震动时拟合目标反应谱的精度，采用对数等间隔插值方法进行插值，插值后目标反应谱取59个控制点。在合成过程中，利用逐步逼近目标谱的方法，使合成的加速度时程精确满足目标峰值加速度，并近似满足目标加速度反应谱，拟合相对误差小于5%。根据上述方法，拟合场地50年超越概率63%，10%，2%及100年超越概率63%，10%，2%水平下任意3组加速度时程。

4 场地土层反应分析与地震动参数的确定

采用等效线性化分析方法求解一维成层场地地震反应。场地地震工程地质条件勘测工作提供了4个工程地质钻孔资料，包括土层分层厚度、土体性状描述、剪切波波速测试结果等。其中可供土层反应计算的钻孔资料有2个。用于场地土层反应分析的土动力学特性参数从三方面得到，一是本次工作完成的3个土样的动三轴试验；二是收集新疆地区现有的动三轴试验资料；三是参考有关文献提供的应力应变关系典型值。根据场地范围内钻孔揭示的土层情况，将3组人造时程分别作为基底输入波计算2个土柱剖面的土层反应分析，得到2个钻孔50年超越概率63%，10%，2%及100年超越概率63%，10%，2%水平下的场地地表相关反应谱和加速度时程，从而确定场地地表地震动加速度峰值及其反应谱特征周期等地震动参数，见表3。

按照GB 50011-2010建筑抗震设计规范[1]的要求，以及参照DGJ 08-9-2003上海市建筑抗震设计规程[3]，场地内建筑物的设计规准谱具体形式为：

(4)

因此，场地的建筑物的地震影响系数曲线可以根据式(4)和表3确定。

以上述规准谱作为目标谱，将土层反应分析所得到的地表加速度峰值作为输入值，依照前述的人造时程方法拟合出的时程作为结构的设计输入时程，其中任意一组的加速度时程见图1。

5 结语

表3 场地地表水平向设计地震动参数(阻尼比0.05)

喀什特区位于新疆维吾尔自治区西南部，抗震设防烈度为8度[4](0.3g)，属于高烈度设防区。

该地区具有地震活动频度高、强度大的特征。地震安全性评价工作通过对地震环境的更加深入的研究，给出了场地相关反应谱和地震动时程，由于本工程为超高层建筑，其自振周期比较长，本文从危险性分析中的衰减关系到规准谱的确定均着重考虑了长周期问题，最后，根据具体的工程场地条件通过土层反应方法确定场地地表设计地震动参数，满足设计要求。

项目支持：新疆防御自然灾害研究所，喀什发展大厦片区及喀什国际免税广场项目工程场地地震安全性评价，2013。

[1] GB 50011-2010，建筑抗震设计规范[S].

[2] 胡聿贤.地震安全性评价技术教程[M].北京:地震出版社,2007.

[3] DGJ 08-9-2003，上海市建筑抗震设计规程[S].

[4] GB 18306-2001，中国地震动参数区划图[S].

[5] 程华群.时程分析设计地震动确定方法探讨[J].山西建筑，2013，39(24)：41-42.

The determination of design earthquake ground motion parameter for Kashgar international duty-free square

SUN Jing TAN Ming Alimujiang·Yalikun

(EarthquakeAdministrationofXinjiangUyqurAutonomousRegion,Urumqi830011,China)

According to the seismic risk ratio analysis results, taking the bedrock acceleration response spectrum and peak acceleration as the targets, the paper synthesizes the bedrock seismic time history with numerical simulation method, and takes it as the bedrock seismic input wave. According to the field stratum structure and soil dynamic parameters, it establishes the field seismic response analysis model, analyzes and calculates the seismic response, and finally concludes that the surface seismic parameter meets the design demand.

seismic parameter, model, geological condition, calculation

1009-6825(2014)11-0060-02

2014-01-21

孙 静(1976- )，女，硕士，工程师； 谭 明(1980- )，男，工程师； 阿里木江(1983- )，男，助理工程师

TU352.11

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