场地地震动参数
确定高烈度场地地震动参数的一点经验
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  近几年，有不少大型发电厂厂址选在高烈度区。在可研阶段，业主根据“火力发电厂设计技术规程”（DL-5000-2000）委托省市级地震部门对建设场地进行烈度复核或地震安全性评价。多数情况下地震安全性评价提出的场地地震动参数比《建筑抗震设计规范》规定的高，在工程设计中采用哪个地震动参数，在设计过程中有不少认识和概念上的混乱。在同一设计单位就有不同的选取原则和处理方法，由于选用场地地震动参数不同，建筑结构设计的安全度和技术经济指标相差很大。有的工程由于盲目提高场地地震动参数不仅造成结构技术经济指标很差，而且给结构断面设计带来很大困难。所以在如何正确合理地确定高烈度场地地震动参数的问题带有一定的普遍性，在拟建的山西兆光发电厂二期（2×600MW）扩建工程设计中已经遇到的经验，可供实际工程设计在理论和概念上讨论参考。
  1、兆光发电厂二期扩建场地的地质情况
  拟建的山西兆光发电厂二期（2×600MW）扩建工程厂址位于山西省南部太岳山麓临汾盆地北部的霍州市境内，厂址在霍州西南方向的寺庄村北，距霍州市区约4.0km。厂址所处原始地貌单元为冲积形成的汾河Ⅰ、Ⅱ级阶地。地势较为平坦开阔，厂区现在地表标高约在531～534m之间。
  厂区地层根据工程特性分为6层：
  第一层：杂填土，平均厚度0.9m。
  第二层：粉质粘土，平均厚度3.10m。
  第三层：粉土，平均厚度1.70m。
  第四层：粉细砂，局部为中粗砂，平均厚度1.00m。
  第五层：园砾、卵石层，平均厚度12.50m，平均标高在528.3m（设计地坪-5.0米左右）。园砾层地基承载力特征值地震基本烈度fak=350～450kPa，卵石层地基承载力特征值取fak=450kPa，变形模量E0=27～36MPa。本层为发电厂主要建（构）筑物的持力层。
  第六层：砂岩，其中强风化砂岩平均厚度1.2m，中等风化砂岩平均标高511.6m左右，地基承载力特征值fak=600～800kPa。
  本工程勘测场地为中等复杂场地，地基为中等复杂地基，岩土工程勘察等级为甲级。根据剪切波速测试结果和《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），评定建筑场地类别为Ⅱ类。发电厂主要建（构）筑物基础的持力层设在地下-5.0米左右的园砾和卵石层上。
  可以根据“建筑抗震设计规范”（GB50011-2001）附录A规定，确定本期扩建工程抗震设防烈度为Ⅷ度，设计基本地震加速度值为0.2g，设计地震分组在第一组，对应的设计特征周期为0.35s，作为设计依据。
  2、抗震设防烈度和动参数的复核
  按照“火力发电厂设计技术规程”（DL-5000 -2000）4.0.7条第3款规定，对位于地震基本烈度大于或等于7度的地区，且规划容量大于2400MW的发电厂，应进行烈度复核或地震安全性评价。
  2003年山西兆光发电有限责任公司委托山西省地震灾害研究所对该厂址进行工程场地地震安全性评价。山西省地震灾害研究所按照“工程场地地震安全性评价技术规范”（GB17741-1999）规定的内容进行工作，提出地震安全性评价报告，并2003年12月得到山西省地震安全性评价评审委员会评审通过。
  评审的主要结论如下：
  （1）工程场地位于汾河西岸一、二级阶地上，未来在遭受基本烈度地震影响时不会出现地震断层、构造裂缝、地震滑坡、地震震陷、地震崩塌等地质灾害，场地西部二级阶地不考虑砂土液化，东部一级阶地有产生砂土液化的可能。通过对场地地震安全性评价，场地适宜进行该项目的建设。
  （2）场地地震动参数
  1）场地地表水平峰加速度和峰速度
场地相关的水平峰加速度和峰速度
50年超越概率
Amax(g)
Vmax(m/s)
63%
0.03
0.07
10%
0.28
0.64
3%
0.71
1.71
  2）标准形式的场地水平地震影响系数的有关参数
  工程场地50年超越概率63%、10%和3%标准形式的水平地震影响系数的计算公式为：
   
  式中各项参数见下表。
  场地相关的水平地震影响系数（阻尼比：0.05）
50年超越概率
αmax(g)
K
T1(scc)
Tg(sec)
R
63%
0.07
0.03
0.08
0.41
1.1
10%
0.60
0.28
0.09
0.44
1.1
3%
1.65
0.71
0.09
0.47
1.1
  （3）折合地震基本烈度，场地折合地震基本烈度为Ⅷ度
  这次复核的场地震动参数按照“中国地震动参数区划图”（GB18306-2001）宣贯教材第2.2.8.1.3.2加速度分区和Tg分区区划图分档原则，本期场地50年设计基准期超越概率的地震峰值加速度归档到0.30g，设计特征周期归档到0.40s，这与兆光发电厂一期工程（2×300MW）设计标准产生差异，直接影响厂房抗震设计标准。
  业主单位认为，兆光发电厂一期工程按照地震基本烈度Ⅶ度、建筑场地Ⅱ类、设计基本地震加速度0.20g和设计特征周期0.35s实施的。二期工程虽然地基条件那么好，若按复核后地震动参数设计，地基类别可能推算到Ⅲ类，厂房结构水平地震力可能增加150%左右，仅主厂房地震设防投资就可能增加2000万元左右，必要性有多大？是强制性的吗？厂房抗震支撑布置与工艺设备布置的矛盾也相应增加，给厂房结构和基础，以及高烟囱设计带来很多困难，业主单位和地震有关部门可能事先也没有估计到这样严重的后果。
  3、场地地震动参数的再次复核
  对此，兆光发电厂于2005年要求山西省地震局对场地地震动参数再次复核。同时，强调该场地中建筑物基础持力层为园砾或卵石层，要求提出基础埋深标高处的地震动参数值，希望供工程设计参考使用。
  在山西地震局2005年11月3日提出的二期扩建工程场地地震动参数补充报告评审意见中，批准建设工程场地抗震设防要求补充如下：
  （1）工程场地地震主要参数表
输出深度
50年超越概率
αmax(g)
Amax(g)
T1(sec)
Tg(sec)
r
地表
63%
0.07
0.03
0.08
0.41
1.1
10%
0.60
0.28
0.09
0.44
1.1
3%
1.65
0.71
0.09
0.47
1.1
2m
63%
0.075
0.03
0.09
0.29
1.1
10%
0.61
0.26
0.10
0.38
1.1
3%
1.50
0.67
0.12
0.47
1.1
5m
63%
0.075
0.03
0.10
0.26
1.1
10%
0.60
0.25
0.12
0.37
1.1
3%
1.5
0.66
0.13
0.45
1.1
8m
63%
0.075
0.03
0.10
0.26
1.1
10%
0.60
0.24
0.12
0.37
1.1
3%
1.50
0.65
0.13
0.44
1.1
  （2）根据评价报告，工程场地位于汾河西岸一、二级阶地上，在遭遇地震基本烈度Ⅷ度影响地震时，不会出现构造裂缝、地震滑坡、地震震陷、地震崩塌地震地质灾害。场地西部二级阶地不考虑砂土液化。东部一级阶地有产生砂土液化的可能，应采取相应防御措施。
  （3）根据评价报告，工程场地适宜该项目建设。
  （4）设计单位按照本工程设计相关规范要求进行抗震设计。
  按照这个补充报告提出的场地地震动参数表，可以看出它保留了原报告提出的场地表面的地震动参数值，增加了场地自然地坪下-2.0/-5.0/-8.0米处的地震动参数值，并明确提出设计单位按照本工程相关设计规范要求进行抗震设计。
  在50年超越概率10%时，地表以下-2.0米处的Amax=0.26g，Tg=0.38s。地表以下-5.0米处的Amax　=0.25g，Tg=0.37s。按照GB18306-2001（宣贯教材）的地震动参数分档原则，该场地Amax归档到0.20g，Tg归档到0.35s。只要能采用地表以下-2.0米处，既基础底部标高地震动参数值，就可以回复到“建筑抗震设计规范”（GB50011-2001）规定提供的地震动参数值。
  4、初步设计预审会的结论
  在2005年11月由业主委托中国电力规划设计院组织该工程初步设计预审会。会议纪要根据以上资料确定，本期扩建工程50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.20g，反应谱设计特征周期为0.35s，对应的地震基本烈度为Ⅷ度，建筑场地类别为Ⅱ类。以此作为初步设计和施工图设计依据。
　
参考文献

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