喀什國際免稅廣場設計地震動參數的確定

孫 靜 譚 明 阿里木江

(新疆防御自然災害研究所，新疆 烏魯木齊 830011)

喀什國際免稅廣場設計地震動參數的確定

孫 靜 譚 明 阿里木江

(新疆防御自然災害研究所，新疆 烏魯木齊 830011)

根據地震危險性概率分析結果，以基巖加速度反應譜和峰值加速度為目標，用數值模擬的方法合成基巖地震動時程，作為基巖地震動輸入波，并根據場地土層結構、土動力學參數建立場地地震反應分析模型，對各模型進行地震反應分析計算，得到的地表地震動參數滿足設計要求。

地震動參數，模型，地質條件，計算

0 引言

喀什國際免稅廣場是喀什特區先行先試的又一典范，建成后將成為喀什特區的標志性建筑之一。喀什國際免稅廣場位于喀什市經濟技術產業開發區中心位置，南臨深喀大道，東臨城東大道，西側和北側都有城市規劃道路。其由2棟58層塔樓和4層商業裙樓組成，塔樓與裙樓地面以上部分由抗震縫完全隔開，結構形式為鋼框架混凝土核心筒混合結構，為一個集辦公、酒店、商業和公寓為一體的多功能超高層綜合體。每棟塔樓長×寬均為52.8 m×52.8 m，底部商業長×寬為363 m×189 m，建筑高度275 m，結構的主振周期為4.97 s。

GB 50011-2010建筑抗震設計規范[1]第5.1.2條規定，高度超過40 m的建筑結構宜采用振型分解反應譜法，同時，8度Ⅰ，Ⅱ類場地建筑高度超過100 m及8度Ⅲ，Ⅳ類場地建筑高度超過80 m的建筑應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算。

根據設計要求，需提供表1所列的地震動參數。

表1 本項目所需的設計地震動參數

因此，根據地震危險性概率分析得到的結果，擬合基巖地震動時程，作為基巖地震動輸入波。根據場地土層結構、土動力學參數建立場地地震反應分析模型，對各模型進行地震反應分析計算，得到各模型的地表地震動參數。

1 場地地震危險性概率分析

在地震活動性評價和地震地質構造評價的基礎上，按照構造類比、歷史地震重演原則劃分潛在震源區。分析區域地震活動環境和地震構造等因素，綜合評價其對場地地震危險性的影響。從危險性計算結果可以看出，場地的基巖地震動峰值加速度和加速度反應譜主要受托特拱拜孜8.5級潛在震源區、阿圖什7.5級潛在震源區、喀什7.0級潛在震源區、烏恰8.0級潛在震源區、烏帕爾8.0級潛在震源區等距離場地較近震級上限較大的潛在震源區的影響。場地危險性計算結果見表2。

表2 場地危險性計算結果(50年和100年基準期)

2 場地地震工程地質條件評價

喀什特區位于新疆維吾爾自治區西南部，帕米爾高原東北麓，塔里木盆地西緣，克孜勒河中游，場地地貌上位于恰卡馬克河沖洪積扇的前緣，吐曼河沖洪積平原區的東側，場地地貌由塊狀耕地及農民房屋地組成，田間多由林帶分隔，地勢大體由西北向東南傾斜，地面高程1 276 m～1 290 m，自然坡度0.7%左右。

場地在勘探深度100 m范圍內的覆蓋層除上部填土外，地層主要由第四系全新統河漫灘相沉積物組成，根據場地4個鉆孔的原位測試，具體巖性組成如下：

根據鉆孔揭示的覆蓋層厚度及等效剪切波速確定場地類別為Ⅱ類。

3 人造基巖輸入時程

根據地震危險性分析結果，以基巖加速度反應譜和峰值加速度值為目標，用數值模擬的方法合成基巖地震動時程，作為場地土層地震動反應分析的地震動輸入值[2]。

1)利用反應譜與功率譜的近似轉換關系，將目標反應譜轉換為相應的功率譜，轉換關系為：

(1)

其中，T為地震動時程；ξ為阻尼比；P為超越概率。

2)利用三角級數疊加法，生成零均值的平穩高斯過程。

(2)

其中，Ak為X(t)的傅氏譜；ψt為相位角，在(0，2π)區間內均勻隨機分布。

3)將平穩過程乘以非平穩過程包線函數f(t)，得到非平穩的加速度時程。

(3)

為保證在合成地震動時擬合目標反應譜的精度，采用對數等間隔插值方法進行插值，插值后目標反應譜取59個控制點。在合成過程中，利用逐步逼近目標譜的方法，使合成的加速度時程精確滿足目標峰值加速度，并近似滿足目標加速度反應譜，擬合相對誤差小于5%。根據上述方法，擬合場地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組加速度時程。

4 場地土層反應分析與地震動參數的確定

采用等效線性化分析方法求解一維成層場地地震反應。場地地震工程地質條件勘測工作提供了4個工程地質鉆孔資料，包括土層分層厚度、土體性狀描述、剪切波波速測試結果等。其中可供土層反應計算的鉆孔資料有2個。用于場地土層反應分析的土動力學特性參數從三方面得到，一是本次工作完成的3個土樣的動三軸試驗；二是收集新疆地區現有的動三軸試驗資料；三是參考有關文獻提供的應力應變關系典型值。根據場地范圍內鉆孔揭示的土層情況，將3組人造時程分別作為基底輸入波計算2個土柱剖面的土層反應分析，得到2個鉆孔50年超越概率63%，10%，2%及100年超越概率63%，10%，2%水平下的場地地表相關反應譜和加速度時程，從而確定場地地表地震動加速度峰值及其反應譜特征周期等地震動參數，見表3。

按照GB 50011-2010建筑抗震設計規范[1]的要求，以及參照DGJ 08-9-2003上海市建筑抗震設計規程[3]，場地內建筑物的設計規準譜具體形式為：

(4)

因此，場地的建筑物的地震影響系數曲線可以根據式(4)和表3確定。

以上述規準譜作為目標譜，將土層反應分析所得到的地表加速度峰值作為輸入值，依照前述的人造時程方法擬合出的時程作為結構的設計輸入時程，其中任意一組的加速度時程見圖1。

5 結語

表3 場地地表水平向設計地震動參數(阻尼比0.05)

喀什特區位于新疆維吾爾自治區西南部，抗震設防烈度為8度[4](0.3g)，屬于高烈度設防區。

該地區具有地震活動頻度高、強度大的特征。地震安全性評價工作通過對地震環境的更加深入的研究，給出了場地相關反應譜和地震動時程，由于本工程為超高層建筑，其自振周期比較長，本文從危險性分析中的衰減關系到規準譜的確定均著重考慮了長周期問題，最后，根據具體的工程場地條件通過土層反應方法確定場地地表設計地震動參數，滿足設計要求。

項目支持：新疆防御自然災害研究所，喀什發展大廈片區及喀什國際免稅廣場項目工程場地地震安全性評價，2013。

[1] GB 50011-2010，建筑抗震設計規范[S].

[2] 胡聿賢.地震安全性評價技術教程[M].北京:地震出版社,2007.

[3] DGJ 08-9-2003，上海市建筑抗震設計規程[S].

[4] GB 18306-2001，中國地震動參數區劃圖[S].

[5] 程華群.時程分析設計地震動確定方法探討[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

孫 靜(1976- )，女，碩士，工程師； 譚 明(1980- )，男，工程師； 阿里木江(1983- )，男，助理工程師

TU352.11

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