场地地震安全性评价中确定设计地震动参数方面若干问题的研究

表 １列 出某场址 两 种衰减关 系在 不 同震源深 度下得 到 的基 岩水平 加速 度峰值及 其 比值 ，由表 １可见 ：
表 １ 某场址 不同衰减关 系的基岩水平加速度峰值及 其不 同超越概率的比值
（１）由于 ５０年超 越概率 为 ６３％ 、１０％ 和 ２％ ，三种 概率之 间 比值 的优 势分布 为 ０．３３：ｌ：１．８ ，因此 比较 表 ｌ中的相应数值可见东部地区的衰减关系可能更适合于本场址的情况，目前福建省场地地震安全性评价 多数是 选用 该衰 减关 系 。
（２）不同震源深度对计算结果有明显 的影响 ，从 ８０年代福州 一泉州 一汕头人工爆破地震剖面 可见， 研究区内地壳具有大陆型 向海洋型过渡的特点，地壳平均厚度 ３０ ｋｍ，由海洋 向陆地逐渐增厚 ，其中上地壳 １．５—４ ｋｍ；中地壳平 均 １５ ｋｍ，其 下部 存 在 一低 速 层 ，部 分 中 强震 及 大 部 分 弱震 分 布 在 此层 ；下 地 壳 平 均 １２ ｋｍ，大部分 中强震 ，小部分弱震分布在 此层。如取 中地壳 的代表深度为 １０ ｋｍ，下地 壳的代表深度为 ２０ ｋｍ，并结 合近期 弱震 分布 主要在 ２０ ｋｍ 范 围内 ，中国地 震动参 数 区划 图华 南地 区 的平均 震源深度 取 １０ ｋｍ 等进行综合分析可见本区主要震源深度的优势分布至少在 ｌ０—２０ ｋｍ范围内都应是合理的，然而震源深度 选取的不同将使基岩水平加速度峰值（表 １）及其反应谱（目标谱）各周期点对应的谱值（图 ｌ（ａ））亦随之产 生 明显变 化 。
水平加速度反应谱 （目标谱）将可使设计地震动参数得到各种不同的结果。 ２．１．２ 震源深 度对基 岩水 平加 速度反应谱 曲线 的影 响
图 １为两种 衰减关 系在 不 同震 源深度 和不 同超 越概率 下的基 岩水 平加速度 反应 谱 曲线 ，由图 １可见 ：
中 图分类号 ：Ｐ３１５
文献标识码 ：Ａ
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｓｏｍ ｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｓ ｉｎ ｄｅｆ＇ｍ ｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｇｒｏｕｎｄ ｍ ｏｔｉｏｎ ｐａｒａｍ ｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓｅｉｓｍ ｉｃ ｓａｆｅｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓｉｔｅｓ
ＬＩＮ Ｊｉａｎ—ｓｈｅｎｇ ＣＨＥＮ Ｊｕｎ－ｆｅｎｇ ＬＩＮ Ｚｉ￣ｉａｎ ＸＩＥ Ｗｅ－Ｊｉｅ ＨＥ Ｘｉｎｇ－ｙｕａｎ
林建 生 陈俊峰 林子健 谢文杰 何 星源
（福建省地震局泉州工程地震研究 中心 ，福建 泉州 ３６２０００）
摘要 ：研究 了确定设 计地震动参数 中涉及的若干 问题 ，其 中包括基岩水平加速度反应谱 衰减关 系的选 择 、震 源深度对基岩水平加速度峰值及基岩反应谱 曲线 的影响 、强度包络线 函数及输 入随机相 位的选 择 、土体非线性特性参数和土层剪切波速值的选 择、设计地震动反应谱 的标定等问题。在有关方 面的
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１５２
世 界 地 震 工 程
２２卷
（３）由于安评规范【ｌ 对地震危险性分析中震源深度未作具体规定 ，因此实际上震源深度的选择在允许 范围内也可以根据工程抗震设计参数合理性的需要来选择所需参数 ，例如已知本场址 Ⅱ类 （中硬土）５０年 １０％的设防标准为 ０．１５ ｇ，按上述 ０．３３：１：１．８的比值关系可估计 出其他两种超越概率（６３％和 ２％）的设 防 值约为 ０．０５ ｇ和 ０．２７ ｇ，再根据《宣贯教材》 可知 ０．０５ ｇ，０．１５ ｇ和 ０．２７ ｇ三者之间 的区间值分别为 ［０．０４ ｇ，０．０９ ｇ）、［０．１４ ｇ，０．１９ ｇ）和［０．２５ ｇ，０．３５ ｇ）（注［Ｏ．２５ ｇ，０．３５ ｇ）由０．２０ ｇ和 ０．３０ ｇ的区间值 内 插 得 到 ），上述 区 间参 考值 范 围为合 理选择 适合 于本 地 区的基岩 水平 加 速度反 应谱 衰减 关系 ，避免所 选择 的 基岩水平加速度反应谱 （目标谱 ）在进行土层地震反应分析后得到的地表水平加速度峰值超过相应范围提 供了约束条件和参考依据 ，但毕竟区间范围较大 ，在所允许 的深度范 围内选择的震源深度可有相 当的余地， 即可 以是 一个震 源深度 区间范 围内的选择值 ，以致选 择不 同的震 源深 度得 到 的基岩 水 平 加速 度 峰值 和基 岩
研究中基于一个典型场地计算剖面 ，采用一维等效线性化模型并 通过逐项 变换某些研究参数 的方法 ， 研究了有关方 面对设计地震动参 数可 能产生 的影响及存在 的误差 和相应 的规律 ，有关研究结果 对合
理确定设计地震动参数具有一定的实用价值 。 关键词 ：设计地震动参数 ；反应谱 ；选择标准 ；影响因素
收 稿 日期 ：２００６—０３—１６； 修 订 日期 ：２００６—０８—０ｒ７ 基金项 目：福建省 自然科学基金计划资助项 目（Ｚ０５１５０１４） 作者简介 ：林 建生 （１９５３一），男 ，福建泉州人 ，高级工程师 ，主要从事地震工程研究．
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４期
林建生等 ：场地地震安全性评价 中确定设计地震 动参数方 面若 干问题 的研究
１５１
方面所 需 的土体非线 性 特性参 数值 、土层柱 状剖 面参数 和地震 波输 入计 算基底 面 波速值 的选 取 ；在场 地土层 地 震 动反应 分析方 面设计 地震 动反应 谱 的确定及 其标定 方法 等有关 方 面的选 择标 准直 接影响 到分析结 果 的 可靠程度 ，因此研究和探讨设计地震动参数选取中有关因素对标定结果可能存在的影响范围及其相应规律 ， 对深入 了解和合理确定设计地震动参数具有一定 的现实意义 。
２ 关 于基 岩地 震动 时程 的输入 问题
在 场地地 震安 全性评 价 中 ，为合理 地 反映建 筑场址 的场地 特征 ，在选 择设计 地震 动参 数时通 常采 用 以地 震危险性分析得到的场址基岩水平加速度反应谱 和峰值等地表基岩地震动特征为 目标函数 ，通过三角级数 构成 一个平稳 的高斯过 程 ，然后 乘 以时间 域非平 稳强度 包络 函数得 到非平 稳 的基岩 地震动 加速度 时间过 程 ， 为考 虑相 位随机性 的影 响对应 每种 超越 概 率 分别 输 入三 个 以上 不 同随机 相 位 并得 到 相 应 的基 岩地 震 动 时 程 。 由此 可见基 岩水平 加速度 反应 谱 曲线 （目标 谱 ）、强 度包 络线 函数 和 随机 相位 的选 择 标 准 ，直 接影 响 到 基岩 地震 动时程 的合成 结果 。 ２．１ 关 于基岩水 平加 速度反 应谱 （目标谱 ）的选 择
（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＱｕ８ｎｇｈｏｕ，Ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｒｅａｕ ０ｆＦｕｊｉａｎ，Ｑ．￣＝ｚｈｏｕ ３６２０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｒｅｌａｔｅｓ ｔｏ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔ ｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｎｃｌｕｄｅ ｔ ｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｔ ｈｅ ａ￣ｅｎｕａｔ ｉｏｎ ｒ ｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｒｏｃｋ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔ ｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ，ｔ ｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｆｏ－ ｃａｌ ｄｅｐｔ ｈ ｔ ｏ ｒｏｃｋ ｐｅａｋ ｈｏｒ ｉｚｏｎｔａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅ ｃ ｔｒｕｍ ｃｕｒｖｅｓ，ｔ ｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｅｎｖｅｌｏｐｓ ｆｕｎｃｔ ｉｏｎ ａｎｄ ｒ￣＂ｌｄｏｍ ｉｎｐｕｔ ｐｈａｓｅ，ｔ ｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｓｏｉｌ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ａ ｎ ｄ ｓｈｅａｒ ｗａｖｅ ｖｅｌｏ ｃ ｉｔ ｙ ，ｓｃａｌｅ ｏｆ ｄｅｓｉｇ ｎ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔ ｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｅｔｃ．Ｉｎ ｔ ｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｆ ｒ ｅｌａｔ ｉｖｅ ａｓｐｅｃｔ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ｔｙｐｉｃａ ｌ ｓｅｃｔｉｏｎ ｐｌａｎｅ ｏｆ ｔ ｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒ－ ｉｎｇ ｓｉｔｅ，ｉｎｆ ｌｕｅｎｃｅ ｏｆｔ ｈｅ ｃｈａ ｎ ｇｅ ｏｆ ｓｏｍｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓ ｏｎ ｄｅｓｉｇ ｎ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔ ｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｅｘｉｓｔ ｉｎｇ ｅＦｒｏｒ ｓ ａｎ ｄ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｕｌｅｓ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔ ｈｅ ｍｅｔ ｈｏｄ ｏｆ ｏｎｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｍｏ ｄ ｅｌ ｏｆ ｅｑｕｉｖａ ｌｅｎｔ ｌｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅｓｕｌｔｓ ｈａｖｅ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｒａｃｔ ｉｃａ ｌ ｖａ ｌｕｅｓ ｆｏｒ ｒ ｅａｓｏｎａｂｌｙ ｄｅｆ ｉｎｉｎｇ ｔ ｈｅ ｄｅｓｉｇ ｎ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔ ｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｓｉｇ ｎ ｇｒｏｕｎｄ ｍｏｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓ ；ｒ ｅｓｐｏｎｓｅ ｓｐ ｅ ｃｔｒｕｍ ；ｓｅｌｅｃｔ ｉｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄ；ｉｎｆ ｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒ
基岩水平加速度反应谱衰减关系是反映地震动特征的重要参数之一 ，确定地震动衰减关系的主要方法 是基 于 大量强震 记 录资料进 行统 计分 析 ，由于我 国缺乏 足够 的强震记 录资料 ，因此通 常采用 类 比及借 助 于参 考地 区的地震动衰减关系和地震烈度衰减关系进行转换的方法 ，文献 ［５］和文献 ［６］利用这种转换方法分别 得 到我 国东部 地 区和我 国华 南地 区 的基岩水 平加 速度 反应谱衰 减关 系 。根 据上述两 种基 岩地震动 反应谱 衰 减关系 ，并采用 中国地震局鉴定通过的《ＥｓＥ》工程场地地震安全性评价分析软件 （以下简称（ＥＳＥ））中的 一 维等 效线性 化模 型对泉 州市某 一设 防标 准为 ０．１５ ｇ的场地进 行计 算分 析 ，以研 究在 场地 地震 危险性 分 析 中 ，当考虑不 同震 源深度 时 ，其 不 同超 越概 率 的基 岩水平 加速度 峰值 及基岩 水平加 速度 反应谱 的变化规律 。 ２．１．１ 震 源深度 对基 岩水平 加速度 峰值 的影 响
利用地 震危 险性概 率分 析方法 获得 的场地 基岩 水平加 速度反 应谱受 到地震 危 险性概率 分析 中的潜在震 源 区划分 、地震 活动性 参数估计 、基 岩地 震动 衰减关 系建立 等诸 多环节 的影 响。关 于潜在震 源 区划分 和地震 活 动性参 数估计 方面 的影 响及敏 感性分 析有 关文献 ｕ一 已做过 相 应 的讨论 与 研究 ，本 章 主要 研究 基岩 地震 动参 数衰 减关 系方面 的影 响 。
１ 引言
场地设计地震动参数的确定是工程场地地震安全性评价的一个重要组成部分 ，对该参数的确定是否合 理 ，关系到上部结构抗震设 防ห้องสมุดไป่ตู้安全与经济 ，在确定设计地震动参数的各个环节 中，如输入地震动方面所需 的场地基岩水平加速度反应谱 曲线 （目标谱 ）、强度包络线 函数和相位随机性影响；在输入场地土动力参数
２２卷 ４期 ２００６年 １２月
世 界 地 震 工 程
ＷＯＲＬＤ ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
文章 编号 ：１００７－６０６９（２００６）０４—０１５０．１０
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Ｖｏ１．２２ ，Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．，２００６
场地 地 震 安全 性 评 价 中确定 设 计 地 震 动 参数 方 面 若 干 问题 的 研 究