李亞楠

摘 要：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，風(fēng)荷載和抗震設(shè)計(jì)是必不可少的重要組成部分。而中印標(biāo)準(zhǔn)在風(fēng)荷載計(jì)算和抗震設(shè)計(jì)中存在較多差異。由此，為了滿足海外項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)需要，本文依據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和印度標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)中印兩國(guó)風(fēng)荷載及抗震設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行了比較分析，供工程技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)荷載;抗震設(shè)計(jì);中國(guó)標(biāo)準(zhǔn);印度標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）31-0154-02

Analysis for wind load and seismic design between

Chinese Standard and Indian Standard

LI Yanan

（Wuhuan Engineering Co.， Ltd.，Wuhan Hubei 430223）

Abstract： In the process of structural design， wind load and seismic design are essential and important parts. There are many differences between Chinese and Indian Standards in wind load calculation and seismic design. To meet the engineering design requirements of foreign projects， wind load and seismic design was analyzed based on Chinese Standard and Indian Standard， as the reference for engineers and technicians.

Keywords： wind load;seismic design;Chinese Standard;Indian Standard

隨著“走出去”戰(zhàn)略的實(shí)施和“一帶一路”倡議的提出，越來(lái)越多的中國(guó)企業(yè)進(jìn)入印度市場(chǎng)承接項(xiàng)目。而對(duì)于大多數(shù)印度項(xiàng)目，業(yè)主往往要求使用印度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，風(fēng)荷載和抗震設(shè)計(jì)是必不可少的重要組成部分。而中印標(biāo)準(zhǔn)在風(fēng)荷載計(jì)算和抗震設(shè)計(jì)中存在較多差異，因此，如何準(zhǔn)確理解一個(gè)新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以便在工程中正確運(yùn)用，是每個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者必須要解決的首要問(wèn)題。

1 風(fēng)荷載

風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最基本的可變荷載，其最基礎(chǔ)的部分是基本風(fēng)速。國(guó)際項(xiàng)目標(biāo)書(shū)的基本風(fēng)速會(huì)基于國(guó)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或當(dāng)?shù)亟Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如果數(shù)值取值不當(dāng)，會(huì)造成結(jié)構(gòu)偏于不安全或不經(jīng)濟(jì)，所以有必要了解不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)基本風(fēng)速定義的區(qū)別。

實(shí)用的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)方法通常是先參照某地的風(fēng)速數(shù)據(jù)，然后將其換算成基本風(fēng)壓，最后根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)基本風(fēng)壓進(jìn)行不同修正?；撅L(fēng)壓或風(fēng)速的統(tǒng)計(jì)規(guī)定主要涉及標(biāo)準(zhǔn)高度、時(shí)距和重現(xiàn)期，而中印標(biāo)準(zhǔn)中各自采用的標(biāo)準(zhǔn)高度、時(shí)距和重現(xiàn)期如表1所示。

平均風(fēng)速的數(shù)值與時(shí)距的取值有很大關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，時(shí)距愈短，平均風(fēng)速愈大;時(shí)距愈長(zhǎng)，平均風(fēng)速也就愈小。當(dāng)實(shí)測(cè)平均風(fēng)速時(shí)距不是10min時(shí)，可按表2換算。

中國(guó)基本風(fēng)壓[w0]與印度基本風(fēng)壓[wb]間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

[w0=v20/1 600=0.000 625v20kN/m2]? ? ? ? （1）

[wb=0.000 6v2bkN/m2]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

[wb/w0=0.000 6/0.000 625×1.422=1.936]? ?（3）

2 抗震設(shè)計(jì)

2.1 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）[3]采用“三個(gè)水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防目標(biāo)，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。第一水準(zhǔn)的地震烈度為50年內(nèi)超越概率約為63%，稱(chēng)為“多遇地震”，重現(xiàn)期為50年;第二水準(zhǔn)的地震烈度為50年內(nèi)超越概率約為10%，稱(chēng)為“設(shè)防地震”，重現(xiàn)期為475年;第三水準(zhǔn)的地震烈度為50年內(nèi)超越概率為2%～3%，稱(chēng)為“罕遇地震”，重現(xiàn)期為1 642～2 475年。

印度標(biāo)準(zhǔn)IS 1893系列標(biāo)準(zhǔn)采用兩級(jí)地震水準(zhǔn)：最大考慮地震（MCE）及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震（DBE）。最大考慮地震（MCE）為50年超越概率2%，也就是2 500年重現(xiàn)期的地震動(dòng)，印度標(biāo)準(zhǔn)中全國(guó)分為四個(gè)地震區(qū)，將最大考慮地震（MCE）的地震區(qū)系數(shù)Z給出。地震區(qū)系數(shù)為水平地面峰值加速度與重力加速度g的比值。然后將最大考慮地震（MCE）的地震區(qū)系數(shù)除以系數(shù)2得到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震（DBE）的地震區(qū)系數(shù)。

2.2 抗震設(shè)計(jì)方法

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）[3]采用“兩階段”設(shè)計(jì)法：第一階段為小震下的承載力和彈性變形，不允許結(jié)構(gòu)的承載力和變形達(dá)到或超過(guò)上限值;第二階段為必要時(shí)大震下的彈塑性變形驗(yàn)算和提高變形能力的抗震構(gòu)造措施，保證結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能。

印度IS 1893系列標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，將“基于風(fēng)險(xiǎn)目標(biāo)的最大考慮地震”除以系數(shù)2，得到“設(shè)計(jì)地震”，與中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的“設(shè)防地震”相當(dāng)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈性計(jì)算時(shí)，將“設(shè)計(jì)地震”除以結(jié)構(gòu)延性系數(shù)R，概念上大體與中國(guó)規(guī)范的“多遇地震”相當(dāng)。

結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈性設(shè)計(jì)時(shí)，中印在概念上均按小震進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)采用統(tǒng)一的延性系數(shù)（R≈2.86），相比而言，印標(biāo)更加靈活。例如，混凝土框架按特殊抗彎框架和普通抗彎框架進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，延性系數(shù)R分別取為5.0 和3.0;鋼框架按中心支撐框架、偏心支撐框架和抗彎框架進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，延性系數(shù)R分別取為4.0、5.0和5.0。

2.3 場(chǎng)地類(lèi)別劃分

場(chǎng)地分類(lèi)的重要目的之一是確定不同場(chǎng)地上的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，并在地震作用的計(jì)算中定量考慮場(chǎng)地條件對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的影響，當(dāng)場(chǎng)地類(lèi)別不同時(shí)，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜不同。中國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）[3]和印度的IS 1893系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)場(chǎng)地類(lèi)別劃分依據(jù)的指標(biāo)和參數(shù)有較大差別。

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)采用平均剪切波速和覆蓋層厚度作為評(píng)定指標(biāo)的雙參數(shù)分類(lèi)方法，將場(chǎng)地劃分為I、II、III、IV共4類(lèi)，其中I類(lèi)又分I0、I1兩個(gè)亞類(lèi)。等效剪切波速的計(jì)算深度取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值。

印度IS 1893系列標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)土的性狀和標(biāo)貫擊數(shù)將主要組成地基土的類(lèi)型分為三類(lèi)。類(lèi)別Ⅰ為巖石或硬土：級(jí)配很好的碎石和有或沒(méi)有黏土粘合劑的砂石混合物，級(jí)配不好的黏土砂或砂黏土混各物，其標(biāo)貫值N在30以上;類(lèi)別Ⅱ中等土：標(biāo)貫擊數(shù)N在10和30之間所有土，級(jí)配不好的砂或幾乎沒(méi)有細(xì)顆粒的標(biāo)貫值N>15碎石砂;類(lèi)別Ⅲ軟土：除級(jí)配不好的砂之外所有土，其標(biāo)貫值N<10。

2.4 抗震設(shè)防類(lèi)別

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50223—2008）[4]根據(jù)建筑的重要性質(zhì)，將結(jié)構(gòu)分成甲、乙、丙、丁共四類(lèi)抗震設(shè)防類(lèi)別。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，規(guī)范要求對(duì)抗震措施和地震作用兩方面加以調(diào)整。

印度IS 1893系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建筑物和工業(yè)結(jié)構(gòu)采用不同的重要性因子Ⅰ對(duì)設(shè)計(jì)地震作用進(jìn)行調(diào)整。重要性因子直接參入地震作用計(jì)算，水平地震系數(shù)為：

[Ah=ZISa2Rg]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（4）

3 結(jié)語(yǔ)

從以上中印標(biāo)準(zhǔn)在風(fēng)荷載計(jì)算和抗震設(shè)計(jì)方面的對(duì)比分析可以看出，合理理解并運(yùn)用基本設(shè)計(jì)參數(shù)的取值偏差，對(duì)結(jié)構(gòu)體系的合理選擇和安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有直接影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB 50009—2012[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]Code of Practice for Design Loads （Other than Earthquake） for Buildings and Structures （Part 3 – Wind Loads）：IS：875（part 3）—1987[S].[2019-09-20].https：//max.book118.com/html/2018/0507/165224428.shtm.

[3]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50011—2010[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑工程抗震設(shè)防分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)：GB 50223—2008[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.