基于钻孔数据的大同场地类别与地震动参数分布研究

收集在大同市开展的117项地震安全性评价报告,重点整理报告中的319个钻孔数据,核对各场地类别。参考第五代地震动参数区划图,选取有代表性的22个工程场地,重新进行地震危险性概率分析和土层反应计算,确定各场地50年超越概率为63%、10%、2%的地震动参数,分析大同市场地类别分布特征和地震动参数分布特征。结果表明,这些项目集中分布在大同市南部,工程场地类别主要为Ⅱ类和Ⅲ类,绝大多数为Ⅱ类。50年超越概率10%的水平峰值加速度中,只有1个工程场地的结果是0.182g,位于0.15g区,其余均位于0.20g区。50年超越概率10%的特征周期在0.52~0.65s之间,平均值为0.58s。     

关于抗震设计规范与地震动区划图的有关探讨

本文总结了国内外桥梁抗震设计规范和建筑结构抗震设计规范的设计思想和设计方法,介绍了我国和美国地震动参数区划图的发展和现状,对比分析了抗震规范使用地震区划图的情况。针对我国抗震设计规范和地震动参数区划图的现状,提出了两条建议：（1）地震动参数区划图编制部门应直接提供多水准的地震动参数区划图;（2）抗震设计规范应彻底抛弃设防烈度概念,以地震重现期取代原地震危险程度标示方法。     

场地条件对地震动参数影响的关键问题

场地条件对地震动的影响很大,在地震动幅值（如峰值加速度）和频谱特性（如反应谱特征周期）的变化上均有体现,而我国现行抗震设计规范没有考虑不同场地条件下地震动峰值加速度和加速度反应谱平台值的变化。本文介绍了我国现行抗震设计规范中场地类别的划分方法、场地对地震动参数值的规定和存在的问题。详细分析了土层结构、覆盖层厚度等场地条件对地震动峰值加速度和反应谱的影响,以及已经取得的研究成果。最后,就场地分类、影响地震动参数的场地条件、地震动参数随场地条件调整的方法等,提出了有待进一步研究的问题。     

新地震区划图的几个基本问题

我国新的地震区划图(1990年版)是采用地震危险性慨率分析方法编制的。该图给出的是场点地震烈度值,该值在50年内被突破的概率为0.1。人们普遍关注该图与我国曾经编制的地震区划图(1957年版,1977年版)的区别,该图超越概率概念的内含和外延以及超越概率水平为什么采用50年超越概率0.1。本文围绕这些问题进行了讨论。分析结果表明,前两张地震区划图编图的基本着眼点都是地震预测,而新的地震区划着眼于场点的地震动预测。新的地震区划图是按场点地震危险性分析方法给出的,它所表示的地震危险性只能针对具体的场点,不能完全反映区域的地震危险性特征。而弄清场点地震危险性和区域地震危险性的差异是正确进行区域防灾对策的基础。作者希望这些讨论能对正确使用新的地震区划图有所裨益。     

随机模型上的地震动模拟研究

介绍了一项随机模拟实验,该实验通过模拟一个具体场址模型的地震动响应了解模型参数不确定性对模拟结果的影响。首先给定一个典型的第四纪沉积层场址模型的参数(包括地层厚度、介质密度、横波速度和品质因子等)的统计特征,并据此在计算机上按截尾的正态分布随机抽样形成了16384个随机模型,然后分别在各个模型上进行SH波地震动响应模拟,最后对所有的模拟结果进行统计分析,了解模型参数的不确定程度与模拟结果变化范围之间的关系。实验结果表明,模型参数不确定性对模拟结果的影响程度是随频率增大的。随机模型地震动响应的第一个放大峰发生在353±031Hz的频率上,其幅值为438±076;第二放大峰发生在885±108Hz的频率上,幅值为422±090。两放大峰值的均方差与均值之比分别为18%和25%。与模型参数20%的相对变化程度大致相当。但更高频率上振幅响应的均方差与均值之比则高达30%～40%。     

地震动竖向分量对铁路房屋的地震响应性能影响

为了提高铁路房屋的抗震能力,分析地震动竖向分量对铁路房屋的地震响应性能,提出基于荷载—变形关系联合评估的地震动竖向分量对铁路房屋的地震响应评估模型。构建地震动竖向分量的力学响应评估模型,识别铁路房屋的地震屈服响应参数,采用荷载—变形关系和极限荷载结合的方法进行铁路房屋的地震屈服响应应力评估,分析地震动竖向分量对铁路房屋的响应。建立动量平衡方程和弯矩平衡方程,构建铁路房屋的地震响应的三阶段荷载—变形模式,实现地震动竖向分量对铁路房屋的地震响应性能评估模型的优化设计。测试结果表明,采用该模型能有效分析地震动竖向分量对铁路房屋的地震响应性能影响,Simulink仿真结果和有限元模拟结果的准确性较高,力学参数辨识性能优越,计算结果准确可靠。     

新疆地区不同设防水准下设计地震动关系的研究

通过分析新疆79个城市的地震危险性,获得了新疆地区50年超越概率63%(小震)、10%(中震)、2%(大震)的基岩峰值加速度及其相互比值,研究了地震环境与不同概率地震危险性分析结果之间的关系。结果表明,由中震地震动参数换算得到的小震、大震地震动参数不具备一致概率水平,不同概率水准下基岩峰值加速度的比值与地震环境密切相关。     

Study on the Relationship of Seismic Design Ground Motion at Different Fortification Levels in the Xinjiang Region

The seismic risk analysis results of 79 cities in Xinjiang are presented, and the bedrock peak ground accelerations under three seismic levels and their ratios are discussed. Then, the relationship between earthquake environments and the seismic risk analysis results of different exceeding probabilities are researched. The results show that minor and major earthquake motion parameters calculated from moderate earthquakes do not have a consistent probability and the ratio of bedrock peak accelerations under different exceedance probabilities are closely correlated with earthquake environments.     

The Relationship Among Bedrock Seismic Ground Motion Parameters with Different Exceedance Probabilities in the Panxi Area

Based on the calculation of the bedrock effective peak acceleration (EPA) zoning map in the Panxi area, the ratios of EPA with exceedance probabilities of 63%, 5%, 3%, 2% and 1% over 50 years to that of 10% in 50 years are 0.302, 1.30, 1.55, 1.76 and 2.14, respectively. The seismic effect will be conservative and safe if taking this zoning map as the earthquake-resistant fortification level and following the relevant rules of the Code for Seismic Design of Buildings (GBJ11-89) to calculate the seismic effect. Furthermore, the main factors that influence the A10/A63 ratios have been found to be the attenuation relationship of seismic ground motion, the division of seismic potential source regions and the seismicity parameters. These achievements are helpful to the spreading and applying of the zoning map.     

河北省地震动参数区划图变化

新一代《中国地震动参数区划图》(GB18306—2015),采用近几年地震监测资料、最新活断层探测成果,首次考虑了极罕遇地震影响,采用新的技术方法进行编制,于2016年6月1日正式实施。由于潜在震源区的划分、地震活动性参数、衰减关系等发生变化,使河北省部分地震动参数发生变化。     

Simulation of Near-Fault Strong Ground Motion in the Beijing Region

On the basis of previous study of the 1679 Sanhe-Pinggu(M8.0) earthquake,the biggest event in history ever recorded in Beijing and its adjacent area,we made a 3-D strong ground motion simulation utilizing the staggered-grid finite differences method to study the distributions of peak ground velocity with different earthquake source models in the Beijing region.In the paper,earthquake source models and a transmission medium velocity model are established and the corresponding parameters are given in accordance to the results from a related previous study.Then,using a three-dimensional finite difference computing program of near-fault strong ground motion developed by Graves,the peak ground velocity caused by a destructive earthquake in the Beijing area is simulated.In our computation model,the earthquake source is 3km in depth,and a total number of 21,679 observation points on the ground surface are figured out.The transmission medium velocity model is composed of four stratums which are the Quaternary deposit,the upper crust,the upper part of the middle crust and the lower part of the middle crust.With the minimum grid spacing of 0.15km,a total of 2.28×106 grids are generated.Using a time step of 0.02 seconds we calculated the peak ground velocity for a duration of 8 seconds.After the analysis of the simulation results,we observed some basic characteristics of near-fault strong ground motion such as the concentration effect of near-fault peak ground velocity,rupture directivity effect,hanging wall effect,and basin effect.The results from our simulation and analysis suggest that the source and transmitting medium parameters in our model are suitable and the finite difference method is applicable to estimate the distribution of strong ground motion in the study region.     

Seismic Zonation of the Delhi Region for Bedrock Ground Motion

An endeavor is made to compute peak ground horizontal accelerations at bedrock level in the Delhi region due to the seismogenic sources present around Delhi. The entire area is divided into six seismogenic sources for which seismic hazard analysis is carried out using the complete and extreme part of the seismicity data. Maximum likelihood estimates of hazard parameters viz., seismic activity rate , b value and maximum probable earthquake M _max are made for each zone. The return periods and the probabilities of occurrence of various magnitudes for return periods of 50, 100 and 1000 years are also computed for each zone. The peak ground acceleration (PGA) values for 20% exceedance in 50 years are then computed for the Delhi region from each zone. The maximum PGA value considering all the zones is 0.34 g, which is due to the Mathura fault zone. The seismogenic zones V and VI, i.e., Mathura fault zone and the Sohna fault zone are observed to be contributing maximum PGA values in the Delhi region governing the isoacceleration contours computed for the region. The seismic zonation map for the PGA values at the bedrock level is obtained for the Delhi region. This can be used directly as input for the microzonation of ground motion at the surface by incorporating the local site conditions.     

为新区划图编制所建立的地震动衰减关系

介绍了建立新一代地震区划图所采用的地震动参数衰减关系的总体思路,并从资料、衰减关系分区、衰减关系模型、回归方法、转换等方面说明了地震动参数衰减关系的建立过程,给出了我国分区地震烈度和地震动参数衰减关系结果。新的地震动衰减关系的建立,具有如下特点:一是基于更加丰富可靠的强震记录和烈度资料;二是采用了具有大震近场饱和特征的地震动衰减模型;三是采用了使结果更加稳定的分步回归方法;四是在地震动衰减关系分区时考虑了地震活动性特征。与第四代地震区划图衰减关系相比,由于地震动衰减模型的变化和高震级强震记录的增加,高震级下的峰值加速度有所降低,而中强地震区的峰值加速度则在低震级时有所提高。     

山东省场地类别分布及地震动峰值加速度区划调整

首先,本文搜集了山东省5220个建设工程场地的资料,引入"分布区"的概念,统计分析了山东省场地类别的区域分布并进行了分区。然后,根据《中国地震动参数区划图（GB18306-2015）》中的山东省地震动峰值加速度区划以及Ⅲ类场地调整系数,对山东省Ⅲ类场地分布区的地震动峰值加速度区划进行了调整,得到了考虑场地类别分区的山东省地震动峰值加速度区划图,增进了对山东省地震灾害风险空间分布的认识。结果表明,山东省场地类别分布与地貌分区有很强的相关性,Ⅰ-Ⅱ类场地分布区包括鲁中南山地丘陵区（西南部的山间平原地带除外）以及鲁东丘陵区,Ⅲ类场地分布区包括鲁西北-鲁西南平原区和鲁中南山地丘陵区西南部山间平原地带。Ⅰ-Ⅱ类场地分布区约占全省陆地面积的59.5%,Ⅰ-Ⅱ类场地分布区与Ⅲ类场地分布区的面积比例约为1.47。地震动峰值加速度区划图经过调整后,Ⅶ度及以上设防区域占全省陆地面积的比例由79%提高到90%,10个地级市的峰值加速度有提高。     

Realistic Modeling of Seismic Wave Ground Motion in Beijing City

— Algorithms for the calculation of synthetic seismograms in laterally heterogeneous anelastic media have been applied to model the ground motion in Beijing City. The synthetic signals are compared with the few available seismic recordings (1998, Zhangbei earthquake) and with the distribution of observed macroseismic intensity (1976, Tangshan earthquake). The synthetic three-component seismograms have been computed for the Xiji area and Beijing City. The numerical results show that the thick Tertiary and Quaternary sediments are responsible for the severe amplification of the seismic ground motion. Such a result is well correlated with the abnormally high macroseismic intensity zone in the Xiji area associated with the 1976 Tangshan earthquake as well as with the ground motion recorded in Beijing city in the wake of the 1998 Zhangbei earthquake.     

新版美国地震区划图源及其参数模型的分析与评述

2008年版《美国地震危险性图》（本文称“美国地震区划图”）采用5种类型震源区模型。本文全面分析了这些震源模型的划分目的、划分原则、基本特征、用途、各类型源间的相互关系,及其地震活动性参数确定的原则与基本方法。评述了美国地震区划图震源区模型及其地震活动性参数确定的特点和存在的问题。以期为我国新一代地震动参数区划图编制提供参考。     

美国地震区划图的发展——地震危险性图与抗震设计图

在过去的数十年里,美国地震区划图随着建筑抗震设计需求而不断发展变化,从最初的一张图发展成现今抗震设计图和地震危险性图两图共生的形式。地震危险性图主要反映依据地震科学认识与基础观测资料评估得到的国土地震危险性分布,抗震设计图则继承了传统地震区划图的主要功能,反映国土范围内建筑抗震设计所需地震动设计参数的分布,服务于建筑设计。依据抗震设计需求,美国地震区划图的演化过程可划分为地震系数分区区划、设计地震地震动区划和最大考虑地震地震动区划3个阶段,各阶段均始于地震危险性图的改进,并以抗震设计理念与方法的更新换代以及与之相适应的抗震设计图的编制为标志。本文总结了美国地震区划图的演化历程,对地震危险性图与抗震设计图发生变革的技术原因、主要特征、应用意义及其影响进行了重点的分析与论述。     

第五代与第四代区划图山西省域部分差异性初步研究

为明确第四代和第五代地震动参数区划图山西省域部分存在的差异,文章运用ArcGIS软件导入第四代和第五代地震动参数区划图(各两图),分别配准、矢量化、叠加,以两幅图进行对比,形象直观地反应两代区划图的空间变化。同时,通过数据的统计分析,得到加速度增大和降低地区的面积分别为加速度保持不变地区面积的0.26和0.02倍。且加速度面积增加也具有一定的特征;反应谱特征周期总提高面积为降低面积的7.56倍,反应谱特征周期总提高面积为保持不变面积的0.56倍;0.35s~0.40s和0.40s~0.45s增加的面积相当。     

远场长周期地震下基于规范设计隔震结构的抗震性能研究

隔震结构具有较长自振周期,且容易受地震动长周期特性的影响,因此其在长周期地震动作用下的抗震性能值得研究。以某基于规范设计的基础隔震结构为例,通过对该结构在规范规定地震作用和远场长周期地震作用下的地震响应进行分析和对比,研究长周期地震动对结构地震响应的影响;通过对钢筋和混凝土的损伤状态进行定义和标识,探讨长周期地震作用下基础隔震结构的损伤分布规律。研究结果表明,长周期地震动作用下隔震结构发生破坏的概率远大于具有相同峰值地面加速度的普通地震动,其中长周期地震动反应谱的谱峰值"后移"被认为是造成这种情况的主要原因,且长周期地震动作用下隔震结构的损伤分布并不均匀,其主要集中在结构的底层。     

地震动参数在建筑物抗震设计中的应用

传统考虑后期使用年限的地震动参数研究,在建筑物抗震设计中的应用,缺乏地震危险性分析和建筑物损伤指数分析,应用性差。提出新的地震动参数在建筑物抗震设计中的应用方法,以地震危险性分析为基础,通过水平地震动加速度衰减关系方程,求得建筑场地水平向基岩峰值加速度和反应谱,以此得到地震动加速度反应谱方程,利用该方程获得地震动反应谱参数,采用变形和线性组合构建损伤指数模型,获取地震波作用下地震动参数对建筑物损伤程度。实验结果表明,利用所提方法得到的地震动反应谱最小误差为0.563,小于允许误差4.0;在50年超越概率63%的条件下地震动参数值分别为0.26、0.095,所提方法可在规定误差范围内得到地震动反应谱参数值,其进行建筑物抗震设计精度和应用性高。