摘要：从中国和孟加拉两国设计规范关于地震加速度和基本风速的基本定义入手，通过分析研究场地类别和地震危险性等性能参数的差异，建立两国地震加速度的对应关系表；通过对地面粗糙度类别、标准高度、重现期和时距等要素逐一对比，分析两国规范中基本风速定义的异同，采用不同的计算方法，建立两国基本风速的转换关系，为给电力行业同仁日后在孟加拉国家的火力发电厂结构设计提供参考和借鉴。
关键词：场地类别；重现期；地震加速度；时距
引言
随着中孟两国全面合作伙伴关系建立以及中国“丝绸之路”战略实施以来，两国在能源和电力等大型基础设施的建设合作日趋增多，建设市场需求巨大。国内有关单位承担的孟加拉多个工程都要求采用孟加拉当地规范进行设计，因此，深入了解并掌握孟加拉规范及其与中国规范的异同并正确使用已成为实际工程的迫切需要。
1 地震加速度
1.1场地类别
两国的抗震设计规范都不同程度地考虑了场地对抗震设计的影响，其做法都是将场地按照地震反应的特征分类，针对不同类别的场地给出相应的设计地震动标准，即设计反应谱。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）[1]和《孟加拉建筑规范》（BNBC-2012）[2]都规定了场地分类方法。孟加拉的场地土分类见表1。
由于两国规范都是以标准场地（中国为Ⅱ类，孟加拉为SA类）为基础给出各自的地震加速度，且两国对标准场地的界定上存在较大差异，因此要对两国规范的地震加速度进行换算，就必须首先了解清楚两国规范场地土类别之间的关系，特别是标准场地在对方的场地分类中所处的位置。从两国规范的场地分类标准中，不难发现在参数个数，计算深度以及基岩面的确定等方面存在较大差别。
为了便于比较，不考虑两国规范在基岩面的确定和土层剪切波速的测定方法上的差异，将中国规范的计算深度由20m延伸至30m，根据保持分类不变的原则，计算Ⅱ类场地各边界点的等效剪切波速。计算过程中采用的假定如下：1）覆盖层以下土层的剪切波速按500m/s计算；2）覆盖层厚度d0v>20m时，深度介于20m和d0v之间的剪切波速采用延线性插值法按1.3d20计算。图1为孟加拉建筑规范（BNBC-2012）的场地分类图，由图1可知：中国规范的Ⅱ类场地大致相当于孟加拉规范的SB、SC类场地，详见文献[7]。
图1 孟加拉建筑规范场地分类
《孟加拉建筑规范》（BNBC-2012）2.5.6.3节给出不同场地类别的土壤因子S，见表2
表2 site dependent soil factor and other parameters defining elastic response spectrum
由于孟加拉地震水平峰值加速度是基于SA类场地给出的，对于SB和SC类场地的水平峰值加速度应该考虑场地因子1.2和1.15，为了安全起见，场地因子取1.2。
1.2地震危险性
由于中孟两国规范采用的设防地震的概率水平不一样，因此，要对中孟两国规范的地震动参数进行换算，还必须了解清楚不同重现期或概率水平地震之间的换算关系。
中国《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）规定建筑所在地区遭受的地震影响，应采用相应于抗震设防烈度的设计基本地震加速度表征。抗震设防烈度为50年设计基准期超越概率10%，也就是重现期为475年的地震烈度。抗震设防烈度与设计基本地震加速度度取值、地震区系数的对应关系详见表3。
《孟加拉建筑规范》（BNBC-2012）采用《国际建筑标准》IBC2012[3]思想，规定设计基准地震（DBE）为相应最大考虑地震（MCE）效应的2/3，最大考虑地震（MCE）采用50年超越概率2%，2500年重现期的地震动参数。《孟加拉建筑规范》（BNBC-2012）将孟加拉全国划为4个地震区，相应的地震区系数Z详见表4。需要说明的是，表4中的1.2倍地震区系数2Z/3是考虑了两国标准场地土类别转换关系，见表2。
表5为孟加拉地震加速度区划图
表5 孟加拉地震加速度区划图
虽然《孟加拉建筑规范》（BNBC-2012）没有给出设计基准地震（DBE）的重现期是多少年，但是根据地震危险性分析可知，不同重现期的地震烈度或地震地面运动峰值加速度（PGA）之间的比例关系因地而异。中国GB标准2500年重现期（50年超越概率2%）PGA为475年重现期（50年超越概率10%）PGA的1.6倍～2.3倍。印度IS 1893标准规定最大考虑地震（MCE）2500年重现期PGA为设计基准地震（DBE）475年重现期PGA的2倍。美国IBC标准2500年重现期PGA为475年重现期PGA的1.7倍～5.1倍。从中美印三国标准分析，孟加拉标准设计地震水准（DBE）动参数基于475年重现期（50年超越概率10%），则其最大考虑地震（MCE）PGA取1.5倍设计基准地震是偏保守的。
综上所述，根据表6中国GB标准加速度分档原则，孟加位设计地震水准1区对应中标7（0.10g），2、3和4区分别对应中标7度（0.15g）、8度（0.20g）和8度（0.30g）。
2 基本风速
在很多孟加拉项目中，有的项目基本风速单位采用m/s，有的项目基本风速单位采用km/h，两种设计风速分别对应《孟加拉建筑规范》（BNBC-2012）和《孟加拉建筑规范》（BNBC-2006）[4]，两种规范的基本风速与《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）[5]的基本风速的转换关系有较大差异。
2.1新版规范对比
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）中基本风速的定义：空旷平坦地面（地面粗糙度为B类），离地10米，10min时距，按50年重现期确定的平均年最大风速。
《孟加拉建筑规范》（BNBC-2012） 中基本风速的定义：空旷平坦地面（地面粗糙度为B类），离地10米，3s时距，按50年重现期确定的最大风速。
可见，两国基本风速的定义主要涉及四要素：地面粗糙度、标准高度、时距和重现期。现将基本风速的四要素进行对比，见表7。
再根据《美国建筑荷载规范》ASCE7-10[6]第C26.5.1款提供的换算曲线，将3s基本风速换算为10min基本风速，此曲线为不同时距与1h风速的换算曲线，见表8。
由上述分析可知，《孟加拉建筑规范》（BNBC-2012）中的基本风速与中国GB标准的年平均最大风速换算关系为：V中=V孟/1.43，孟加拉全国基本风速地图见表9。
表9 孟加拉全国基本风速地图
2.2旧版规范对比
《孟加拉建筑规范》（BNBC-2006） 中基本风速的定义：空旷平坦地面（地面粗糙度为B类），离地10米，按50年重现期确定的最大英里风速。《孟加拉建筑规范》（BNBC-2006） 的基本风速地图见表10.
表10 孟加拉全国基本风速地图
从《孟加拉建筑规范》（BNBC-2006）中的基本风速定义中发现，两国基本风速还是在时距存在差异。《孟加拉建筑规范》（BNBC-2006）的最大英里风速是指基于1英里长的空气样本通过一个固定点事的最高持续不变的平均风速，不同区域的风速样本对应的时距是不同的。《孟加拉建筑规范》（BNBC-2006）基本风速可采用以下两种方法转化为中国GB标准的基本风速：
1）时距基本定义换算
如已知孟加拉某项目基本风速为260km/h，该风速对应的时距为22.28s，推算过程如下：
260km/h×1000m/km÷3600s/h＝72.22m/s
1mile＝1609.34m
1609.34m÷72.22m/s=22.28s
查表8，表中有时距20s、30s与10min时距风速的平均比值为1.28、1.26，由线性插值得时距22.28s与10min时距风速的平均比值为1.275。则离地10m高50年一遇10min平均最大风速计算如下所示。
72.22m÷1.275=56.64 m/s
2）由《国际建筑标准》IBC2012公式换算
IBC2012给出最大英里风速与3s基本风速之间的换算关系式：
式中：Vfm为最大英里风速（单位：mph），V3sec为3s基本风速（单位：mph），其中mph为英里每小时，1mph=0.447m/s，再根据表8，将3s基本风速换算成10min基本风速。
如已知孟加拉某项目基本风速为260km/h=72.22m/s=161.56mph，代入IBC2012公式，可知得3s时距的基本风速为179.64mph=80.30m/s，再查表8，可知10min时距的基本风速为80.30÷1.43=56.15m/s.
综上分析，利用IBC2012公式推算得到的10min平均最大风速为56.15m/s，与利用最大英里风速的时距定义推算得到的结论56.64m/s相近。
3 结束语
各国规范均自成体系，其抗震设计和风荷载都有安全性考虑，设计时不可断章取义，简单套用。为了保证结构的经济性和安全性，应从最基础的设计参数进行转换，再应用完整的结构设计规范体系进行设计。
参考文献：
[1] GB50011-2010（2016年版），建筑抗震设计规范 [S].中国建筑工业出版社，2016.
[2] BNBC-2012，Bangladesh National Building Code [S].Bangladesh：BNBC，2012.
[3] IBC2012，International Building Code [S].International Code Council.INC，2012
[4] BNBC-2006，Bangladesh National Building Code [S].Bangladesh：BNBC，2012.
[5] GB50009-2012，建筑结构荷载规范 [S].中国建筑工业出版社，2012.
[6] ASCE/SEI7-10，Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures [S]. American Society of Civil Engineers，2010.
[7] 罗开海、王亚勇.中美欧抗震设计规范地震动参数换算关系的研究[J].建筑结构，2006，36（8）：103-107.
论文作者:凌涛,祝红山,侯宇飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/17
标签：孟加拉论文; 风速论文; 场地论文; 两国论文; 加速度论文; 建筑论文; 标准论文; 《电力设备》2017年第33期论文;