河南省人员密集场所建设工程抗震设防标准研究

钟 敏，万 娜，蔡颖哲，赵显刚

(河南省地震局，河南郑州 450016)

0 引言

抗震设防要求是指国务院地震行政主管部门对建设工程制定的必须达到的抗御地震破坏的准则和技术指标。一般的房屋建筑必须按照国家颁布的地震烈度区划图或者地震动参数区划图规定的抗震设防要求进行抗震设防，抗震设防要求高于本地区地震动参数区划图抗震设防规定的重大工程需要开展地震安全性评价工作，并根据地震安全性评价的结果，确定抗震设防要求，进行抗震设防［1－2］。

修订的《防震减灾法》第35条规定:对学校、医院等人员密集场所的建设工程，应当按照高于当地房屋建筑的抗震设防要求进行设计和施工，采取有效措施，增强抗震设防能力。人员密集场所包括学校、医院、体育场馆、博物馆、文化馆、图书馆、影剧院、商场、交通枢纽等人员密集的公共服务设施［3］。中国地震局就此下发了《关于学校、医院等人员密集场所建设工程抗震设防要求确定原则的通知》。该通知指出:学校、医院等人员密集场所建设工程抗震设防要求应以《中国地震动参数区划图》为基础，适当提高地震动峰值加速度取值，特征周期分区值不作调整。具体要求为:位于地震动峰值加速度＜0.05 g分区的，地震动峰值加速度提高至0.05 g，以此类推，分别对0.05 g、0.10 g、0.15 g、0.20 g、0.30 g 档依次提高一档，0.40 g分区档不作调整。

《中国地震动参数区划图》是依据50年超越概率10%的场地地震动峰值加速度来进行分档的，每一分档代表一定的加速度峰值值域范围，峰值加速度分档如表1所示［4］。

表1 加速度分档Tab.1 acceleration sub-file

在具体的地震安全性评价工作，大部分工程通常采用50年超越概率10%这一设防水平作为其抗震设防标准，但是这一概率水准很难满足现在对人员密集场所要高于当地设防要求1档的规定，如果所有人员密集场所，只是强制性的将计算结果直接提高一档，将会降低安评工作的严谨性和说服力，同时由于加速度分档中每一档代表的是一段值域，而不是一个具体的值，因此如何确定人员密集场所的建设工程的抗震设防要求，是一个亟需明确的问题，本文就此重点研究了河南省范围内该类工程具体的抗震设防标准。

1 研究思路

依据《中国地震动参数区划图》，河南省范围涉及五档地震动峰值加速度分区:＜0.05 g、0.05 g、0.10 g、0.15 g、0.20 g 五档。本次工作，在每一地震动峰值加速度分区档区划内，选取10个已开展过工程场地地震安全性评价工作的工程场地，共50个场地作为计算分析场点;设定两套目标风险水平方案，第一套为70年超越概率10%、80年超越概率10%、90年超越概率10%和100年超越概率10%;第二套方案为50年超越概率5%、6%、7%和8%。采用中国东部地区的地震动加速度衰减关系和第四代中国地震动参数区划图采用的潜在震源区划分方案，按照概率地震危险性分析方法，对50个计算场点进行地震危险性分析计算，计算两套方案各超越概率水平下各场点的基岩峰值加速度。虽然随着概率水平降低，地面峰值加速度与基岩峰值加速的比值虽有减小的趋势，但在概率水平变化范围不是很大的情况下，其比值变化并不明显［7］，直接利用基岩峰值加速度和50年10%概率水平下的土层放大系数相乘得到的地面峰值加速度相差很小，因此本研究中借用各计算场点50年10%概率水平下的土层放大系数，计算出各场点相应概率水平下的地面峰值加速度(图1所示)，并根据转换结果进行提档归类。最后，根据提档归类结果，结合实际情况，提出河南省学校、医院等人员密集场所的抗震设防标准。

图1 场点各风险水平地面峰值加速度计算思路Fig.1 The scheme for calculating the peak ground acceleration with risk level of each site

2 场点的选取

图2 计算场点分布图Fig.2 Distribution of calculated site

本次研究以地震动分区为类，结合已开展过地震安评工作的项目，在河南省区域共选择50个场点进行计算分析，在涉及的五档地震分区中均匀分配，其中N1～N10为位于0.20 g分区的场点，N11～N20为位于0.15 g分区的场点，N21～N30为位于0.10 g分区的场点，N31～N40为位于0.05 g分区的场点，N41～N50为位于＜0.05 g分区的场点。场地分布和位置如图2和表2所示。

表2 计算场点编号及坐标Tab.2 Number and coordinates of calculated site

3 分析结果

各计算场点在各超越概率水平的地震危险性分析采用ESE工程场地地震安全性评价软件，由于参加计算的场点比较多，表3、表4列出了两种方案的每分区中计算值最高和最低的两个场点计算结果，括号内结果为峰值加速度依据表1的归档值。

表3 计算结果(方案一)Tab.3 Calculating results(scheme one)

表4 计算结果(方案二)Tab.4 Calculating results(scheme two)

表3、表4和图3表明，在0.15 g和0.20 g分区内，方案一80年、90年、100年超越概率10%的概率水准下(图3b、c、d)和方案二中50年超越概率5%、6%(图3 g、h)，各计算场点的地面峰值加速度均可提高一档;在0.05 g和0.10 g分区内，方案一100年超越概率10%的概率水准下(图3d、g、h)和方案二超越概率50年超越概率5%(图3h)，各计算场点的地面峰值加速度均提高一档;在＜0.05 g分区内，方案一中70年、80年、90年、100年超越概率10%的概率水准下(图3a、b、c、d)和方案二中 50 年超越概率 5%、6%、7%(图 3f、g、h)，地面的峰值加速度均可提高一档。

4 结论

图3 各计算场点相应超越概率水准下的地面峰值加速度Fig.3 the peak ground accelerations of every site in different exceedance probability

图4 N1～N20计算场点(0.20 g、0.15 g分区)50年超越概率6%和80年超越概率10%地面峰值加速度结果对比图Fig.4 N1 ～ N20 calculated sites’(0.20 g、0.15 g partitions)comparison diagram of the exceeding probability of 10 percent in 80 years and the exceeding probability of 6 percent in 50 years

实际工程应用中，每个加速度分区中，只需确定一个抗震设防水准，来作为建设工程的抗震设防要求。区划图0.20 g和0.15 g分区内，N1～N20计算场点的50年超越概率6%和80年超越概率10%的地面峰值加速度都提高一档，但前者明显比后者的结果偏大，如图4所示;0.10 g和0.05 g分区内，N21～N40场点中，50年超越概率5%的地面峰值加速度与100年超越概率10%的地面峰值加速度一致，两个概率水准相等;区划图＜0.05 g分区内，N41～N50场点中50年超越概率7%和70年超越概率10%的计算结果都达到0.05 g分档。

考虑到五代区划图中＜0.05 g地区的加速度峰值都将被提高，结合以上计算结果，及河南省经济实际情况和使用的方便性，建议河南省学校、医院等人员密集场所建设工程提高抗震设防要求为:区划图0.20 g、0.15 g分区内，建设工程的抗震设防要求提高到80年超越概率10%;0.10 g、0.05 g、＜0.05 g分区内，建设工程的抗震设防要求提高到100年超越概率10%。

［1］ 全国地震标准化技术委员会.GB18306－2001《中国地震动参数区划图》［S］.北京:中国标准出版社，2001.

［2］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.中国国家标准化管理委员会.GB17741－2005《工程场地地震安全性评价》［S］.北京:中国标准出版社，2005.

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

［4］ 卢寿德.《工程场地地震安全性评价(GB 17741—2005)》宣贯教材［M］.北京:中国标准出版社，2006.

［5］ 胡聿贤.地震工程学(第二版)［M］.北京:地震出版社，2006.

［6］ 汪素云，俞言祥，高阿甲，等.中国分区地震动衰减关系的确定［J］.中国地震，2000，16(2):99－106.

［7］ 冯希杰，金学申.场地土对基岩峰值加速度放大效应分析［J］.工程地质学报，2001，9(4):385－388.