[科普中国]-地震动参数

简介

地震动参数是工程抗震设计的依据，不同工程对工程场地地震安全性评价的深度以及提供的参数的要求不同，这取决于工程的类型，工程的安全性，危险性以及社会影响等因素。比如对一般工业民用建筑，中国已经颁发的抗震设计规范都以基本烈度为基础来确定设防烈度，以烈度值换算成地震动峰值加速度进行抗震设计，但对一些重要工程和特殊工程如超高层建筑，大桥、大坝、核电厂等只提供峰值加速度还不能满足抗震设计要求，还必须提供地震过程的频率特性和强震动的持时等地动参数。地震动的重要工程特性至少应包括地动峰值（加速度或速度峰值），反应谱及强震持时这三项参数。

峰值地震动幅值是地震振动强度的表示，通常以峰值表示的最多，如峰值加速度、峰值速度。峰值是指地震动的最大值。地震动峰值的大小反应了地震过程中某一时刻地震动的最大强度，它直接反映了地震力及其产生的振动能量和引起结构地震变形的大小，是地震对结构影响大小的尺度。在以烈度为基础作为抗震设防标准时，往往以相应的烈度换算成相应的峰值加速度，例如，中国地震烈度（1980）规定，烈度与峰值加速度和速度的对应关系： 建设部（1992）419号文规定了烈度为Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ时，设计时取对应的峰值加速度平均值分别为：0.1，0.2，0.4，0.8g。

反应谱地震动频谱特性就是强震地面运动对具有不同自振周期的结构的响应，反应谱是工程抗震用来表示地动频谱的一种特有的方式，这是由于它是通过单自由度体系的反应来定义的，容易为工程界所接受。反应谱S（T，ξ）的定义是：具有同一阻尼比ξ的一系列单自由度体系（其自振周期为Ti，i=1，2，…N）的最大反应绝对值S（Ti，ξ）与周期Ti的关系，即S（Ti，ξ），有时也写为S（T）。或者说 具有相同阻尼特性的，但结构周期不同的单自由度体系，在某一地震作用下的最大反应。反应谱的形状随a（t）而变，近震小震坚硬场地上的地震动a（t）的反应谱峰值在高频部分，远震大震软厚场地上的a（t）的反应谱峰值在低频部分。震害经验表明：小震近震近坚硬场地上的地震动容易使刚性结构产生震害，而大震软厚场地上的地震动容易使高柔结构产生震害。这一规律从地震动的频谱特性去理解就很容易解释，前一种地震动的高频比较丰富，而后一种则以底频含量较强，由于共振效应，前者易使高频结构受到破坏，后者易使底频结构受损。

强震持时强地震动的持续时间在震害及对结构的影响，主要发生在结构反应进入非线性化之后，持时的增加使出现较大永久变形的概率提高，持时愈长，则反应愈大，产生震害的积累效应。对一般工业民用建筑的抗震设计，利用地震动幅值 （强度）就行了，但对重大工程、特殊工程，仅有幅值不行，需要考虑持续时间。

划分地震动参数划分，是以国土为背景，按照不同的地震强弱程度，以一定的标准（包括时间年限、概率水准、地震动峰值加速度、地震动反应谱特征周期等地震动参数标准），将国土划分为不同抗震设防要求的区域，并以图件的形式表示出来。地震动参数区划图展示了地区之间潜在地震危险程度的差异，设计人员可以根据地震动参数区划图上所标示的各个地区的抗震设防要求进行建设工程抗震设计。

从50年代至今，随着国民经济的发展和科学的进步，地震区划的目的、内容和方法也在不断地改进和发展。我国的地震区划图已编制完成了三张地震烈度区划图；2001年8月1日即将颁布实施的是我国第一张地震动参数区划图。国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）是根据《中华人民共和国防震减灾法》的有关规定及工程建设对编制地震动参数区划图的需求制定的。本标准吸收了我国近10年来新增的、大量的地震区划基础资料及其综合研究的最新成果，该标准与国际接轨，采用了国际上最新的编图方法，较《中国地震烈度区划图（1990）》更能准确地反映地震动的物理效应，更能满足现代工程对地震区划的需求。该图由《中国地震峰值加速度区划图》（1：400万）、《中国地震动反应谱特征周期区划图》（1：400万）和《地震动反应谱特征周期调整表》组成，图上所标示的地震动参数指一般中硬场地条件下，设防水准为50年超越概率10%时的峰值加速度和特征周期。

地震动参数区划图可作为编制社会经济发展和国土利用规划的基础资料；是新建、扩建、改建一般建设工程和已建一般建设工程的抗震鉴定与加固的抗震设防要求；但抗震设防要求高于本地震动参数区划图抗震设防要求的重大工程、可能发生严重次生灾害的工程，核电站和其它有特殊要求的核设施建设工程，位于地震动参数区划分界线附近的新建、扩建、改建建设工程；某些地震研究程度和资料详细程度较差的边远地区；位于复杂工程地质条件区域的大城市、大型厂矿企业、长距离生命线工程以及新建开发区等，不应直接采用本标准，需做专门研究。

作用抗震设计验算直接采用本标准提供的地震动参数

当涉及地基处理、构造措施或其他防震减灾措施时，地震基本烈度数值可由本标准查取地震动峰值加速度并按表D1确定，也可根据需要做更细致的划分。1

适用范围适用于新建、改建、扩建一般建设工程抗震设防

编制社会经济发展和国土利用规划

编制防震减灾规划

已建一般建设工程的抗震鉴定和加固2