中印風荷載及抗震設計標準對比研究

李亞楠

摘 要：在結構設計過程中，風荷載和抗震設計是必不可少的重要組成部分。而中印標準在風荷載計算和抗震設計中存在較多差異。由此，為了滿足海外項目工程設計需要，本文依據中國標準和印度標準，對中印兩國風荷載及抗震設計的內容進行了比較分析，供工程技術人員參考。

關鍵詞：風荷載;抗震設計;中國標準;印度標準

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：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”戰略的實施和“一帶一路”倡議的提出，越來越多的中國企業進入印度市場承接項目。而對于大多數印度項目，業主往往要求使用印度標準進行設計。在結構設計過程中，風荷載和抗震設計是必不可少的重要組成部分。而中印標準在風荷載計算和抗震設計中存在較多差異，因此，如何準確理解一個新的技術標準，以便在工程中正確運用，是每個結構設計工作者必須要解決的首要問題。

1 風荷載

風荷載是結構設計中最基本的可變荷載，其最基礎的部分是基本風速。國際項目標書的基本風速會基于國際結構設計標準或當地結構設計標準，如果數值取值不當，會造成結構偏于不安全或不經濟，所以有必要了解不同結構設計標準對基本風速定義的區別。

實用的風荷載設計方法通常是先參照某地的風速數據，然后將其換算成基本風壓，最后根據統計學原理對基本風壓進行不同修正。基本風壓或風速的統計規定主要涉及標準高度、時距和重現期，而中印標準中各自采用的標準高度、時距和重現期如表1所示。

平均風速的數值與時距的取值有很大關系。一般來說，時距愈短，平均風速愈大;時距愈長，平均風速也就愈小。當實測平均風速時距不是10min時，可按表2換算。

中國基本風壓[w0]與印度基本風壓[wb]間的轉換關系為：

[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 抗震設計

2.1 抗震設防標準

中國標準《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010）[3]采用“三個水準”的抗震設防目標，即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。第一水準的地震烈度為50年內超越概率約為63%，稱為“多遇地震”，重現期為50年;第二水準的地震烈度為50年內超越概率約為10%，稱為“設防地震”，重現期為475年;第三水準的地震烈度為50年內超越概率為2%～3%，稱為“罕遇地震”，重現期為1 642～2 475年。

印度標準IS 1893系列標準采用兩級地震水準：最大考慮地震（MCE）及設計基準地震（DBE）。最大考慮地震（MCE）為50年超越概率2%，也就是2 500年重現期的地震動，印度標準中全國分為四個地震區，將最大考慮地震（MCE）的地震區系數Z給出。地震區系數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）的地震區系數除以系數2得到設計基準地震（DBE）的地震區系數。

2.2 抗震設計方法

中國標準《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010）[3]采用“兩階段”設計法：第一階段為小震下的承載力和彈性變形，不允許結構的承載力和變形達到或超過上限值;第二階段為必要時大震下的彈塑性變形驗算和提高變形能力的抗震構造措施，保證結構的抗倒塌性能。

印度IS 1893系列標準在進行抗震設計時，將“基于風險目標的最大考慮地震”除以系數2，得到“設計地震”，與中國標準的“設防地震”相當。在進行結構彈性計算時，將“設計地震”除以結構延性系數R，概念上大體與中國規范的“多遇地震”相當。

結構進行彈性設計時，中印在概念上均按小震進行設計。但是，中國標準采用統一的延性系數（R≈2.86），相比而言，印標更加靈活。例如，混凝土框架按特殊抗彎框架和普通抗彎框架進行設計時，延性系數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行設計時，延性系數R分別取為4.0、5.0和5.0。

2.3 場地類別劃分

場地分類的重要目的之一是確定不同場地上的設計反應譜，并在地震作用的計算中定量考慮場地條件對設計參數的影響，當場地類別不同時，設計反應譜不同。中國的《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010）[3]和印度的IS 1893系列標準對場地類別劃分依據的指標和參數有較大差別。

中國標準采用平均剪切波速和覆蓋層厚度作為評定指標的雙參數分類方法，將場地劃分為I、II、III、IV共4類，其中I類又分I0、I1兩個亞類。等效剪切波速的計算深度取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值。

印度IS 1893系列標準根據土的性狀和標貫擊數將主要組成地基土的類型分為三類。類別Ⅰ為巖石或硬土：級配很好的碎石和有或沒有黏土粘合劑的砂石混合物，級配不好的黏土砂或砂黏土混各物，其標貫值N在30以上;類別Ⅱ中等土：標貫擊數N在10和30之間所有土，級配不好的砂或幾乎沒有細顆粒的標貫值N>15碎石砂;類別Ⅲ軟土：除級配不好的砂之外所有土，其標貫值N<10。

2.4 抗震設防類別

中國標準《建筑工程抗震設防分類標準》（GB 50223—2008）[4]根據建筑的重要性質，將結構分成甲、乙、丙、丁共四類抗震設防類別。結構抗震設計時，規范要求對抗震措施和地震作用兩方面加以調整。

印度IS 1893系列標準對建筑物和工業結構采用不同的重要性因子Ⅰ對設計地震作用進行調整。重要性因子直接參入地震作用計算，水平地震系數為：

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

3 結語

從以上中印標準在風荷載計算和抗震設計方面的對比分析可以看出，合理理解并運用基本設計參數的取值偏差，對結構體系的合理選擇和安全、經濟、合理的結構設計具有直接影響。

參考文獻：

[1]中國工程建設標準化協會.建筑結構荷載規范：GB 50009—2012[S].北京：中國建筑工業出版社，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]中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑抗震設計規范：GB 50011—2010[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[4]中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑工程抗震設防分類標準：GB 50223—2008[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.