贵州省某工程基于区域地质条件的地震动参数研究论文_周凯

武汉理工大学土木工程与建筑学院 湖北省武汉市 430070

摘要:对于云贵高原地区,由于其位于东西部地质构造过渡地带,地质相貌变化大、地质条件差异明显,随着工程所处区域场地环境、深部地质构造、地震传播途径等条件的不同,结构地震响应也会有所不同,因此对工程所处区域地震动参数进行研究,具有十分重要的意义。

关键词:贵州省;地质条件;地震动参数

1.地震动衰减规律

地震动参数(地震频谱特征、地震动峰值加速度、地震持时)随地震波的的传播发生改变的规律称为地震动衰减规律。一般而言,影响地震动衰减规律的因素主要有3种[1~4]。其一,发震条件,包括断层延伸速度和长度、震级、和震源深度等;其二,传播途径,包括震中距、震源距和传播路径中的地壳结构、岩层产状等;其三,场地条件,包括场地土层产状、岩层深度等。借鉴王亚勇[5]对国内外57次地震的133组重要记录,进行统计分析所得到的图表、曲线和公式等研究成果,我们可以在此基础之上对贵州区域进行地震动衰减规律分析。其统计分析的结果如表1-1、表1-2。

式(1-1)是用对数形式表示的地震动各参数的衰减公式:

(1-1)

其中,s是所记录所有地震波的方差;Ts是场地土的特征周期;R是震中距;M为震级;P表示地震动三要素中的任意一个。Amax为地面运动加速度、Vmax速度最大峰值Dmax为位移的最大峰值,Td是地面运动持时。

2.地震动参数研究

贵州省地处西南青藏高原地震带和四川、云南西部地震带东南侧,其西北部边缘与地震带接壤。总体而言,贵州省地质条件相对较好,从贵州省地震史来看,从未有过5.8级以上地震记录。

图2-1 贵州省邻近地震带及地壳稳定性评价分布图

根据图2-1可知,贵州省绝大部分地区是远离地震带,从统计学规律分析结果和地震危险性分析方法来来确定场地烈度并得到适合研究区域的地震动峰析(根据Gumbel的极大值理论推出,贵州省范围内总体而言仅仅是发生7.0级地震的概率也仅为4.489×10-10,而7.0级以上震级的发生概率更小),罕遇大震的发生概率极低。工程位于贵州省黔西南布依族苗族自治州望谟县,处于望谟北西向构造变形区(),属于相对不稳定区域,根据图2-1中地理位置可知,望谟县距离地震带最近距离约250km,因此对于这部分区域,使用震级M=9,在震中距R=250km,此时的地震动峰值对结构进行多遇地震弹性分析是比较合理的。根据周锡元等人[6]的研究并结合公式(2-1)对地震烈度进行初算:

(2-1)

初步估算,当M=9,R=250km时,地震设防烈度为7度。

3.峰值加速度研究

计算M=9、R=250时,地震动峰值:

(3-1)

根据公式(3-1),地震动峰值计算结果如表3-1。

表中计算结果包括水平方向和竖直方向的地震动峰值,根据《抗规》[7]条文说明第5.1.1条解释,对于较高的高层建筑,其竖向地震作用产生的轴力在结构上部是不可忽略的,因此要求9度区高层建筑需考虑竖向地震作用。根据初算的结果,本地区不属于9度区,因此不考虑垂直方向的地震作用。

不同于地震危险性分析方法,现在普遍使用的,对于具体工程而言,地震动峰值的输入是根据规范施行的,因为规范在保证可靠度、普适度的情况下,在应用中极大的简化了计算过程,在具体工程抗震设防意义层面,规范都给出了对应地震动烈度的明确的地震动有效峰值,这就是规范的确定性方法。

4.结论

本文运用地震危险性方法对贵州省某工程基于区域地质条件下的地震设防烈度进行了研究,得出了如下结论:

(1)该区域地震设防烈度为7度;

(2)基本地震峰值加速度为0.12g。

参考文献:

[1] 张齐.地震动衰减关系的区域性差异研究[D].北京:中国地震局工程力学研究所,2016.

[2] 崔俊荣,胡津贤.地震动峰值参数衰减规律的研究[J].地震工程与工程振动,1992,12(2):1-11.

[3] Huo,Jun-Rong et al.On Earthquake Intensity Attenuation[J].Guangzhou,China:International Seminar on Seismic Zonation,1987,322-331.

[4] McGuire,R.K.,Seismic Ground Motion Parameters,ASCE,1978,104:481-490.

[5] 王亚勇.结构抗震设计时程分析法中地震波的选择[J].工程抗震,1988,(4):15-22.

[6] 周锡元,齐徽,徐平.震级、震中距和场地条件对反应谱特性影响的统计分析[J].中国工业大学学报,2006,32(2):97-103.

[7] GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].

论文作者:周凯

论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期

论文发表时间:2018/7/10

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