抗震工程概论第6部分

第二部分设计地震

为了对结构进行抗震设计，必须进行结构地震反应分析，而要开展结构的地震反应分析，则需要预估作用在结构上的地震动，即必须确定地震动输入。确定一个工程场地的结构抗震设计中应采用的地震地面运动，就称为设计地震（A design earthquake is a specification of the seismic ground motion at a site used for the earthquake resistant design of a structure.）。

地震地面运动主要控制因素包括峰值加速度（速度、位移）、频谱。设计地震可以是：

设计什么样的地震动是由结构地震反应分析方法确定的，而采用什么样的分析方法，则与结构的性质和重要程度以及地震环境有关。当设计的地震动用于工程抗震设计（包括一般工程、特殊和重大工程等）时，规范平均反应谱—适用于一般工程；场地反应谱—适用于一般或较重要工程；加速度时程—适用于特殊或重大工程（如，核电站、大坝、大桥、超高层结构）。各类工程对设计地震动参数的要求可见下表。

当前地震动的三种估计途径包括：

①通过地震烈度估计，再利用烈度I与地震动的关系将烈度转换为地震动。

②根据强震观测结果，寻求地震动与震级M、震源特征、传播介质、场地影响的统计规律(衰

减规律)，然后直接用此衰减规律来估计地震动。

③通过震源机制理论分析，应用动力学原理，计算出地面附近的地震动。

第6章地震危险性分析及地震安全性评价

6.1地震危险性分析的定义

地震危险性分析（Seismic hazard analysis）：用概率统计方法评价在未来一定期限内某工程场地遭受不同地震作用的可能性。

地震危险性分析即是在概率的含义上推测工程可能受到的地震威胁或危险。

在详细介绍危险性分析方法之前，先介绍一下地震危害性分析和危险性分析的关系。

地震危害性分析（Seismic risk analysis）：估计地震发生时，工程可能受到的损害或结构物出现某种破坏状态的概率。即分析地震对经济、社会影响等于或超过一定值的概率。

地震危险性和地震危害性的关系：

地震危害性（risk）＝地震危险性（hazard）×易损性（vulnerability）

易损性（vulnerability）：结构物不同破坏程度的概率分布。结构地震易损性研究就是估计结构物的抗震能力（强度或变形）。图6.1为某一混凝土桥梁的地震易损性曲线。

图6.1 某一钢筋混凝土桥的地震易损性曲线（Seismic fragility curves）

对于设计地震，将涉及危险性分析。进行地震危险性分析的目的主要包括：

1、用于结构危害性分析；

2、确定给定场地的设计地震动参数，用于工程设计。

为工程设计服务，通过地震危险性分析可以给出地震区划（在地图上标出不同地震危险程度的区划），可用于一般工程设计；也可以给出具体场地的设计地震动（参数），一般是a

p

(T)或加速度时程a(t)，可以用于一般和重要工程的（在一定超越概率下），有时是反应谱S

a

抗震设计。

图6.2为地震危险作用评价框图，图中给出了进行地震危险性分析时所涉及的内容，包括地震震源、传播途径和局部场地条件。

图6.2 地震危险作用评价框图

地震危险性分析方法从二十世纪提出以来已形成了新的学科分枝。二十世界50年代初期日本地震学家河角广提出了简单概率方法，1968年美国Cornell首先提出了地震危险性分析概率估计方法。而在以前对地震危险性是作为一种确定性现象处理，这导致只要在一个低烈度区发生了一次大震，便认为这个烈度区划是要不得的，而现在已认识到地震的发生在时间、空间和强度大小等方面都有很大的不确定性，需要用概率方法来反映危险性，即用一定的超越概率来表示。

实际的地震危险性评定工作已经历了三次较大的发展阶段。开始为确定性方法，现在采用的方法和发展方向是概率方法。1968年美国Cornell提出的地震危险性分析概率方法已广泛应用于地震区划，在这一方法中对地震活动的时、空、强的分布特征有以下几个基本假设：1）地震活动是非均匀的，地震只发生在一些特定的区域内，这些特定的区域称为潜在震源区。而在潜在震源区内，地震发生的可能性处处相同（等可能性）。潜在震源区的划分是综合历史地震、大地构造和地质条件确定的。

2）在考虑的时间段内，每个潜在震源区内地震发生的可能性不随时间变化（平稳性）。3）地震发生符合泊松分布，即在潜在震源区内地震发生彼此独立（独立性）。

4）在一个震源区内地震事件（次数）的震级分布为指数分布，大小地震之间比例关系可用古登堡－里克特震级－频度关系表示。

5）场地地震动参数是震中距（或震源距）和震级的函数。

这一地震危险性分析方法奠定了地震危险性概率分析方法的基础，但也存在不完善的地方，例如，（1）地震空间分布不均匀性考虑不够，而假设在潜在震源区内各地点地震发生的概率是均等的。（2）没反映地震时间的非平稳性，对于处在地震活跃期的地震区，将会过低估计该区的地震危险性，而对刚刚发生过大地震的地区又会过高估计该区的地震危险性。（3）不能反映特征性地震的规律性，会过低估计高震级地震的危险性，因为高震级地区发生的地震常常是特征性的，特征性震级的地震与特征性尺度构造有关。（4）对大震发生的新生性估计不够，无法反映我国板内地震大地震复发周期长，一些大地震往往在历史上没有记录过大地震的地方发生的特点。

6.2地震危险性分析方法

地震危险性分析要求给出一给定场地上的一定年限内，最大地面运动超过某一特定强度的概率，即超越概率。

地震危险性分析方法很多，可以归纳为两大类：确定性方法（定数法）和概率性分析法。

由于影响地震动的因素很多，情况复杂，即使是采用同一类方法，不同研究者给出的公式也不尽相同。

地震危险性分析包括确定潜在震源区、给出潜在震源区的地震活动性参数、建立地震动与震级和随距离的衰减关系、计算给定场地的地震动概率分布等几个基本步骤。

1、收集资料，确定潜在震源区

潜在震源区是指未来（可以是几十年或更长时期）具有发生破坏性地震潜在可能的地点，可将可能的发震断层和构造用简单的几何形状描述成点源、线源或面源。

资料包括：

（1）附近地区的地震地质资料—用以研究地震重现周期，地震－频度关系；

（2）附近地区的历史地震资料—比地质资料更详细，包括震中、发震时间、震级、震源深度、烈度（同一地震不同地区的破坏情况）；

（3）仪器地震资料—比历史地震资料更准确地描述历次地震的状况。

根据收集的资料，考察研究区内地震发生的条件和发生的规律等，划出震源区，即可能发生破坏性地震的区域。

确定的震源类型可以是（如图6.3所示）：

（1）点源—过去、将来所有的地震发生在一个点上；

（2）线源—所有地震发生在沿长为L的线状断层上；

（3）面源—历史震中分布在一个面积为A的区域内。

图6.3 点源、线源和面源型震源区

1968年Cornell提出的地震危险性分析中的震源模型为点源模型；洪华生将震源模型进行了发展，分别提出了Ⅰ型线源模型，Ⅱ型面源模型和Ⅲ型面源模型。面源模型具有明确的发震断层方向，长度及位置。

发展这些震源模型的目的是为了估计各潜在震源区地震活动性参数。

2、研究地震发生频率（活动性规律）

地震的发生在时间和空间上都具有随机性。国际上广泛采用的活动规律是：在同一地震区带内，地震的活动性在时间上是平稳的，空间上是均匀的，即符合泊松(Poisson)分布（具有独立性、平均性和不重复性）。

依据Poisson分布规律，在时间段t内，事件发生n次的概率为

(1)

(t)—时间t内发生n次地震的概率；n—事件（地震）的次数；λ—单位时间内平均其中，P

n

发生率（年平均发生率、年发生次数）；t—时间，以年为单位，对应于建筑设计的基准期；λt：泊松事件在t时间内发生次数的数学期望值，λt＝E(n)。

泊松分布模型完全由参数λ控制，下面给出年平均发生率λ的计算方法，它是用统计方法得到。

3、建立震级－频度关系

对于一给定震源（或地震带），计算发生震级不小于M（即大于和等于M）的地震的平均次数常用下式表达：

N (M) = φ(M, A,T d) （2）

其中，N(M)—震级不小于M的地震次数；A—震源特征（可以是线源，面源）；T

d

—数据的时间。

实际采用的形式为

lnN(M) = α ? βM （3）或

log N(M) = a? bM （4）而M 0≤M≤M u

M

—震级下限，通常取4－4.75（震级小于4级的地震一般不为历史记载）；

M

u

—震级上限，即潜在震源区内可能发生的最大地震震级，对于该区发生这一震级的

概率接近0，M

u 是地震危险性概率分析中的重要参数之一，确定M

u

的方法有历史地震法、古

地震法、断层特征参数法。

式（3）和（4）中参数α、β、a、b由历史资料确定。而α、β和a、b之间有以下关系

α =(a-logb)/loge

β =b/loge ≈2 .3b

参数a是与地震总次数有关的常数，随地区变化大；参数b代表地震带内不同大小地震频数的比例关系，它与地震带的应力状态和地壳破裂强度有关。

b是一个重要的参量，可以确定统计区有效震级范围内地震震级的分布密度函数和各震级的年平均发生率。b值由实际地震资料统计得到，与资料完整、可靠、样本量大小、时空范围、起始震级等有关。

确定b值方法的方法：

（1）直接统计求b值。适合于资料相对比较全时（可信时间内，可信震级内）。

（2）用历史地震和近期小震联合求b值。可充分利用近期仪器记录。

（3）直接引用大区的b值。适用于地震资料少的地区。

用历史地震资料和用现有仪器地震资料估计的b值一般是不一样的，因为历史记录可能遗漏小震。

我国东北地震区：a=2.39，b=0.58（1920-1986）；我国河套地震带：a=3.42，b=0.76；我国华北地震区：a=4.872，b=0.55（1368-1730）；日本：a=6.86，b=1.22；美国西部：a=5.94，b=1.14；美国东部：a=5.79，b=1.38。

图6.4 震级－频度曲线

在研究中常需要单位长度或面积内的地震发生率。对式（3）或式（4）正则化（时间、长度或面积），由N直接得到正则化的N′

N′(M)—单位时间（一年）、单位长度（或面积）震级不小于M的地震（平均）次数。

可以得到与式（3）相似的正则化后的震级－频度方程

则单位时间事件（震级不小于M的地震）的平均发生率为：

4、地震发生概率

以式（9）中的N′(M)代替式（1）中的λ，可得到在时间段t内有n次事件的概率为

P

(M>m, t)—时间t内发生n次震级大于m地震的概率。

n

式（9）代入式（10）得到时间段t内发生n次震级大于m的地震的概率为

对于工程应用，感兴趣的是在将来时间段t 内，至少发生一次地震震级大于m 的概率

P (M >m , t )—时间t 内至少发生一次地震震级大于m 的概率（超越概率）。

图6.5 发生地震震级大于m 的超越概率

5、地震动衰减规律

地震动的衰减规律给出了某一震级的地震发生时地面运动的峰值或烈度随震中距的增加而减小的规律，地震动衰减关系受不同的地质构造、震级大小、距离远近的影响很大，因此有很强的地区性特征。

一般情况下，一个地区的地震动衰减公式可以从下面几种途径取得：

(1)对于已经积累了比较多的强震观测仪器记录的地区，并且这些记录能反映不同距离，不同的强度信息，可以用统计方法建立该地区的地震动衰减公式。

(2)对于没有强震观测仪器记录，但有一定数量宏观烈度资料地区，利用烈度资料估算地震动，一般是通过等震线衰减关系建立地震动衰减公式。

(3)用数学模拟建立地震动衰减公式。

(4)基于两个地区的地质构造类比和专家论证，直接沿用参考地区的地震动衰减关系。 衰减规律建立了由震源所确定震级的地震与场地的峰值加速度或烈度之间的联系。最常用的地震震级与场地峰值加速度的关系为

其中，A —场地的峰值加速度（PGA ），也可以是其它地震动参数；M —震级；R h

—震源距

（或震中距R ）；b 1

～b 4

—常数，可由历史地震资料统计。

而编制1990年中国地震烈度区划图时采用的烈度的衰减规律为

其中，I —烈度；R —距离；ε—不确定性，其均值为0；R 0

—预设常数；A 、B 、C —回归系数。

由式（13）可得到

设界限场地峰值加速度为a，与之相应的震源界限震级为m，则

由此建立了界限场地峰值加速度与界限震级的关系。

图6.6 界限场地峰值加速度与界限震级的关系

6、场地峰值加速度的超越概率

对每一个潜在的震源，由式（12）、（13）和（14）可以得到在概率意义上场地的峰值加速度为

如果潜在震源区为点源，则直接根据式（15）和（12）可得PGA的概率（超越概率）分布为

图6.7 点源模型与工程场地

如果潜在震源区为线源：

如果潜在震源区为面源：

如果潜在震源区为面源：

一个工程场地的地震危险性受附近所有潜在震源区的影响。峰值加速度的超越概率由全部震源得到的概率累加。

式中：NP－附近地区点源震源区数目；NL－附近地区线源震源区数目；NA－附近地区面源震源区数目。

对线源和面源，从源内不同位置到场地距离是不同的，为此，可以将线源或面源分为小段或小块，段足够的小，将连续计算变成离散计算，即将式（19）中的积分运算用求和运算代替，在一个源内段与段的地震活动性相同。分析中PGA的增量（Δa）一般取0.05g，最后可以得到某一场地在一定时间段内（如50年，100年），地面运动参数PGA的超越概率，或PGA与重现周期的关系。以上仅以峰值加速度为例说明，实际上只要给出任一场地地震动参数的衰减规律，即地震动参数随震级和距离的衰减关系，就能得到该地震动参数的超越概率，例如PGA、PGD和反应谱等。

我国和国际上相应于中震的一般房屋设计地震动加速度的超越概率为50年10％；核电站为50年0.5％；三峡大坝为50年1％；悬索桥为50年2.5％。

6.3 超越概率与重现周期的关系

观察由式（19）给出场地地面运动超越概率公式，可将式（19）改写成如下形式

ν－单位时间内（一年）事件（发生A>a）平均发生率（次数），单位为（次/年）。则事件（A>a）的重现周期T为

由式（20）可得

将上式代入公式（21）可以得到事件（A>a）的重现周期T为

实际工程中，t可取50年或100年，为结构设计的基准期。

对于一般建筑结构设计基准期为50年，超过中震（基本地震）水平的概率为10％，则中震的重现周期为

而超过小震（多遇地震）水平的概率为63.2％，则小震的重现周期为

超过大震（罕遇地震）水平的概率为2－3％，则大震的重现周期为

至

算例6.1

地震给出一工程场地危险性分析过程。历史地震资料如图所示，潜在震源区包括线源1、线源2和面源1。采用危险性分析方法给出50年内场地峰值加速PGA为0.1g的超越概率P(A>0.1g,50年)和重现周期。

图6.11 潜在震源区

采用地震危险性分析方法得到工程场地地震动峰值加速度PGA为0.1g的超越概率P为

P (A>0.1g，年）=0.75

含义是在今后50年内，至少有一次地震的峰值加速度PGA超过0.1g的可能性为75％。

该地震的重现周期为

即对该工程场地，峰值加速度超过0.1g的地震为36年一遇。

也可以计算该工程场地对于其它峰值加速度的超越概率和相应地震的重现周期，如下表所示。

表6.1 危险性分析算例6.1的超越概率和重现周期关系

工程场地地震动峰值加速度PGA与超越概率P和重现周期T的关系曲线如下图所示。

图6.12 超越概率和重现周期

6.4 地震安全性评价工作的内容

地震安全性评价工作的内容

地震安全性评价工作是地震工程的一部分。首先应根据工程特性，明确设防所要求的地震动参数；接着应用中长期地震预报的理论，根据地震历史数据和地质构造资料，估计地震活动性；再根据地震烈度和地震动衰减关系，估计工程场地的设计地震烈度和地震动参数；最后根据场地工程地质条件，估计场地对地震动的影响。对于一个地区，则应再根据此地区多个场点的结果，给出设计地震动参数的等值线图和地震地质灾害小区划图，合称地震小区划图。对于跨越活动断层的工程，还要估计此断层可能产生的位错。上述这些结果都要有地震发生可能性(如超越概率)的估计，根据工程的重要性规定其取值，这就是工程的抗震设防标准。上述工作的内容如下图所示。

图6.13 地震安全性评价工作内容

近几十年来，特别是近一二十年，随着我国经济建设的发展，兴建了不少大型工矿企业、超高建筑、地下结构、电视塔、大桥、大坝、核电厂及大城市与新的经济开发区等，因而已经发展了不同深度的工程场地地震安全性评价方法。这些方法包括：地震危险性概率分析、地震危险性确定性分析、场地设计地震动参数估计、场地地震灾害评价、地震小区划和编制基本烈度区划图等。这些工作已经针对不同的工程要求用于实际工程，并收到了较好的效果。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要求不同，这取决于工程的安全性、危险性、工程类型以及国家政策等因素。比如，对一般工业民用建筑，我国已经颁发的建筑物抗震设计规范(64、78、89、2001规范等)均考虑不同建筑物类别，以基本烈度为基础调整确定设防烈度。编制基本烈度区划图是一般工业与民用建筑确定设防烈废的依据。大城

市(指直辖市、省会城市以及百万人口以上的城市)、重要经济开发区、大型厂矿企业以及重要生命线工程(指交通、通讯、供电、供水、输油、输气等工程)等都比较重要，而且都覆盖较大的区域范围，通过复杂的工程地质或区域地震地质区段，不同区段的地震地质灾害和设计地震动参数都不同，如果仍然用基本烈度区划图作为确定这些工程建设的抗震设防标准的基础，显然不能满足抗震安全性的要求，因此要做地震小区划。再如核电站和极重要的大坝等，它们的破坏将导致极其严重的后果，国际上对这类工程的抗震设计也有严格的要求，因此对该类工程场地应该做最为详细和深入的场地地震安全性评价工作。对次于核电站的、抗震设计规范中又规定要专门做场地地震安全性评价工作的重大工程，它们的破坏也将导致严重的后果，它们的抗震设计所采用的地震动参数既不同于核电站，也不同一般工业、民用建筑，因此，必须分列另一级场地地震安全性评价工作。概括起来，场地地震安全性评价工作分为I、II、III、IV级。

I级要求进行地震危险性概率分析、保守的地震危险性确定性分析、活动断层的确定、设计地震动参数估计和详细地震地质安全性评价。该级要求适于核电站以及特殊重要的大坝等工程。

II级要求进行地震危险性概率分析及地震小区划。该级要求适用于位于7度以上(含7度)地区的重大城市重要经济开发区、大型厂矿企业及重要生命线工程等。

III级要求进行地震危险性概率分析、场地设计地震动参数估计和一般地震地质安全性评价。该级要求适用于除I、II级以外的位于烈度7度以上(含7度)地区的大型项目中的重要工程，在抗震设计规范中规定要专门进行特殊研究，它们的破坏会导致严重的后果。

IV级要求应依据现行中国地震烈度区划图使用规定进行设防。凡需进行基本烈度复核者，均应进行烈度的地震危险性概率分析。该级要求适用于除I、II、III级以外的工程。

地震危险性概率分析把地震发生看作随机事件，把地震和地震动参数看作随机变量或随机过程，用概率分析方法确定场地的地震动参数。其工作步骤包括：区域地震活动性研究；区域地震构造研究；地震区、带划分；地震构造条件综合分析；近场地震活动性研究；近场活动构造调查；潜在震源区划分；地震活动性参数确定；确定烈度或地震动(峰值、反应谱)衰减规律；地震危险性计算；不确定性校正和危险性分析结果的表述。

地震危险性的确定分析是把地震发生看作确定性的事件来分析场地的地震动参数，包括两种方法：地震构造法和最大历史地震法。其工作步骤包括：区域地震活动性研究；区域地震构造研究；近场地震活动性研究；最大历史地震研究；近场活动构造调查划定地震构造区以及确定构造区内地震的震级及位置；对地震活动断层分段并确定其相应的最大地震震级；确定加速度衰减规律；用地震构造法计算工程场地地震加速度峰值，用最大历史地震计算工程场地加速度峰值，取所确定的加速度值中高者为确定性方法的加速度峰值；地震动反应谱可取标准反应谱，或者取场地相关谱，或取两者的包络为确定性方法得到的地震动反应谱。场地设计地震动的参数估计：设计地震动参数是工程抗震设计所采用的地震动参数，它一般包括地表或不同深度的地震动峰值和场地地震相关反应谱，对重大工程往往还包括地震动时间过程。它们的估计步骤包括：场地工程地质条件勘察、场地土动力性能测定、场地地震反应分析模型及参数确定、输入地震动的确定、场地地震反应与场地地震相关谱的计算、设计地震动参数的确定。

地震地质灾害评价包括：活动断层调查，粉、软砂土液化，土震陷，土体边坡稳定性评价，岩土体崩塌估计等，结合场地特点可能发生的其它地震地质灾害包括海啸，湖涌，陷落，地面或矿坑涌水等。

地震小区划包括地震动小区划和地震地质灾害小区划。地震动小区划包括地震动加速度峰值和反应谱小区划，其步骤是：工程地质单元分区，在工程地质单元上选择若干控制点或工程地质剖面，用场地设计地震动参数估计的方法计算控制点或工程地质剖面的地震反应，

确定各区地震动参数。地震地质灾害小区划用地震地质灾害评价方法进行并绘制各种灾害的分布图。

第7章 中国地震烈度区划图与地震动参数区划图

地震烈度：地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受地震影响的平均强弱程度。地震烈度的定义在前面已介绍。

地震动参数（Seismic ground motion parameter ）：地震引起地面运动的物理参数，包括加速度峰值、速度峰值、位移峰值和反应谱等。

7.1地震区划的目的和内容

地震区划，即地震区划域划分，指在全国范围内或较大区域范围内，按地震强弱的程度（可用烈度，峰值加速度a p

和峰值速度v p

等表示），以一定的标准（包括时间年限，概率水

平标准）划出不同的区域，并以图件的形式表示出来。

区划—Mapping, Zoning, Zonation 。

区划图提供了各个地区未来一定时间内可能的地震危险程度的信息，可用于结构抗震设计、制定防灾减灾规划等。

地震区划图标出了不同的地震危险程度的区域，具有判断、预测的含义，但也不是地震预测图。一般有三种区划：

①地震活动性区划：以地震的发生为指标，包括地震的发生，大小和次数。 ②地震动区划：以地震烈度、地震动振幅和频谱为指标，包括出现的超越概率、时间等。 ③震害区划：以地震造成的伤害为指标，包括人的伤亡，工程损失，社会经济损失等。

1、地震区划标示的内容

标示的内容一般包括以下四项：

1) 地震危险区划（以震级为代表）—地震危险区划图，表示可能发生不同震级地震的区域，不表示破坏的效应。

2) 地震烈度：表示该场地未来可能发生或外地可能影响到该场地的地震破坏程度。

3) 地震动物理参数：标示的地震参数以峰值加速度a p

居多，也有给出峰值速度v p

。美国

68年后，以基岩峰值加速度a p

和基岩峰值速度v p

为标准。中国2001年起，以II 类场地的峰值

加速度a p

和反应谱特征周期T g

为标准。地震动物理参数区划代表了地震动区划的发展趋势。

4) 地震破坏程度：可以采用烈度表示地震破坏程度；美国采用四个地震破坏等级：0—不破坏 1—轻度破坏 3—中度破坏 4—重度破坏。

2、时间表示

如果地震区划没有时间概念，则对工程设计无意义。在地震区划研究过程中采用过不同的表示时间影响的方式。

1) 模糊的时间概念：早期的区划图，时间不明确，例如1957年的区划图时间概念模糊。 2) 确定的时间期限：例如50年或100年可能遭遇的烈度或地震动。 3) 地震重复周期：如印度采用重现周期为100年的地震。

4) 概率含义的时间因素，与重现度周期类似，由年超越概率计算重现周期。

从理论上考虑，地震重现周期T 应该与考虑的时间t （设计基准期）没有关系，它所反映的是地震的活动性质，之所以计算公式与t 有关系，是因为超越概率P 中有t 的影响，应该理

解为：超越概率P＋所考虑的时间t的效果＝重现周期T，但前者直接和工程设计相联系，因而更合理。

7.2 中国编制地震区划图的历史

中国从二十世纪20年代初开始编制与地震有关的区划，有五个代表性的阶段。

1) 1923年“中国地震与地质构造的关系”

1920年海源8.5级大地震后，于1923年中国发表了“中国地震与地质构造的关系”，首次提出中国地震分区。这一时期的工作主要属于学术研究。

2) 1957年“中国地震烈度区划图”

1957年编制的“中国地震烈度区划图”是中国第一张全国地震区划图。编图原则是：历史上发生过的地震，将来还可能重复发生；在相同地质构造条件下，可能发生同样强度的地震。由于该区划中没有明确的时间概念，并且所给出的烈度值偏高，因而在实际中未被采用。

3) 1977年“中国地震烈度区划图”

明确了基本烈度概念，含义：在未来100年内，在一般场地条件下，该场地可能遭遇的最大地震烈度。1977年中国烈度区划图的制定分两步进行：先进行地震危险区划，给出未来一百年内可能发生地震的地点，强度的预测；然后进行地震烈度区划，在第一步工作的基础上，预测未来地震的最大烈度分布。

编图的基本思路：以该地区地震活动特征和地震构造条件为依据，以此判断未来的地震危险程度。是以确定性的方法编制的地震区划图。

该区划图在工程中得到了应用，供建筑结构抗震设防参考使用，1989年给出的建筑抗震设计规范（常称为89规范）即以此为依据。1977年“中国地震烈度区划图”的基本烈度分布情况如表7.1所示。

表7.1 中国地震烈度区划图（1977）的基本烈度分布情况

4) 1990年“中国地震烈度区划图”

是目前最新的地震烈度区划图。

5) 2001年“中国地震动参数区划图”

是当前建筑结构抗震设计中正在执行使用的地震动参数标准。

7.3 中国地震烈度区划图（1990）

1、编图原则

1）采用地震危险性分析的概率方法描述地震危险性。比较现实地反映了客观情况，对抗震设计的地震动参数也赋予了概率概念。

2）反映我国地震活动时、空不均匀分布的特点。

3）吸收地震预测方面的科研成果。

2、编图方法

编制地震区划图的技术途径如图7.1所示。

图7.1 地震区划技术途径

1）划分地震带—确定各地震带的地震活动水平，统计各地地震带中地震的年平均发生率（次/年）。

2）潜在震源区—各地点的地震活动性均匀分布，震级大小服从指数分布。危险程度用b

三个参数表示。全国共分733个潜在震值（震级－频度关系）、年平均发生率和震级上限M

u

源区，100年内可遭遇到的最大震级小于M

。

u

3）地震区划。考虑地震烈度衰减特征，研究潜在震源区内地震对周围地区的影响。采用等震线为椭圆，或共轭椭圆模型。按50年，10%超越概率的地震烈度值编制地震烈度区划图。编图时将全国划分为三万个计算格点（如图7.2所示），计算每一格点的地震烈度，然后画出不同烈度区的外包络线。烈度值取整，“7下8上”。

图7.2 全国地震区划计算网格点划分

3、地震烈度区划轮廓和主要特点

比例尺为1：400万。

所标地震烈度：50年内，一般场地条件下，可能遭受的地震条件中，超越概率为10％所对应的烈度值。

50年10%的危险水平是国际上普遍采用的一般建筑物抗震设计标准，与规范（GBJ11－89）的要求一致。

与1977年区划使用效能相当，体现了抗震设防政策的延续性。

设防烈度分区：5个烈度区。GB511－89称设防烈度为基本烈度。中国地震烈度区划图(1990)如图7.3所示。

图7.3 中国地震烈度区划图(1990)

表7.2 中国地震烈度区划图（1990）的基本烈度分布情况

79%的国土，烈度I≥6度；40%以上国土，烈度I≥7度；而仅8%的国土，I≥9度。

与1977年烈度区划图相比，I≥9度区域减少72%，8度区基本持平，7度区扩大59%，6度区扩大31%，<6度区减少46%。其中：上海：6度→7度，天津：8度→7度。全国2393个县级以上城镇的烈度分布情况见表7.3。

表7.3 中国地震烈度区划图（1990）2393个县级以上城镇的烈度分布

7.4中国地震动参数区划图GB18306－2001

我国现行的《中国地震烈度区划图》是以定性的"烈度"等级为标准，既不能准确反映地震动的物理效应，也不能满足经济和科学发展的要求。因此，需要发展地震动参数区划。第一，烈度只是对地震破坏的等级描述，经转换为定量的数值之后才能用于抗震设计，这导致了许多不合理因素，不能考虑某些重要因素的变化，要么增加抗震设防投资，要么使得抗震设防偏于不安全；第二，随着经济的发展而兴建的大量现代工程（如超高层建筑、核电厂、大跨桥梁等）对抗震设防提出了新的特殊的要求，老的烈度区划图己无法满足，只有地震动参数区划图才能为这些现代工程的抗震设防提供依据；第三，地震动参数区划已经成为国际发展趋势，大多数国家采用地震动参数区划，只有少数几个国家采用烈度区划。因此，随着我国改革开放的发展，大量的技术引进和援外工程项目，如核电站和海洋平台的建造，都迫切需要我国有关地震安全性评定的技术参数与国际有关法规基本一致；第四，直接应用地震动参数可以避免现行设计规范中仅采用区划图中的地震烈度而自行规定设计地震动反应谱的不合理现状。

1996年～2001年，经过5个研究所、28个省地震局的106个专家努力，绘出了国家标准GB18306－2001《中国地震动参数区划图》，给出了两图一表（见图7.4、7.5和表7.4），即：

1、中国地震动峰值加速度区划图；

2、中国地震动反应谱特征周期区划图；

3、地震动反应谱特征周期调整表。

以及“关于地震基本烈度向地震动参数过渡的说明”。

中国地震动参数区划图的编图指标：50年超越概率10%的地震动加速度，地震动反应谱特征周期，比例尺为1：400万。对应的场地条件为平坦稳定的一般（中硬）场地。

《中国地震动参数区划图》作为新的强制性国家标准已经颁布并实施，抗震设防要求是以地震动参数（峰值加速度、反应谱特征周期）表述的，在2001年8月1日之后立项的一般建设工程必须根据地震动参数区划图进行抗震设计。