场地设计地震动参数确定方法
工程场地地震安全性评价技术规范
工程场地地震安全性评价技术规范GB 17741-19991999-04-26发布1999-11-01实施国家质量技术监督局发布前言本标准是根据中国地震局现行《工程场地地震安全性评价工作规范》和该规范1994年实施以来所积累的经验制定的。
制定本标准的目的是为了贯彻《中华人民共和国防震减灾法》,切实做好建设工程场地及区域地震安全性评价工作。
制定本标准时,广泛听取了我国工程界、地震界技术专家和管理专家,以及国家地震烈度评定委员会委员的意见。
本标准由中国地震局提出并归口。
本标准起草单位：中国地震局地球物理研究所、地质研究所、工程力学研究所。
本标准主要起草人：胡聿贤、时振梁、冯启民、张裕明、金严、杜玮、吴为民。
1 范围本标准规定了工程场地地震安全性评价的技术要求和技术方法,适用于新建、扩建、改建建设工程、大型厂矿企业、大城市和经济建设开发区的选址、确定抗震设防要求、制定发展规划和防震减灾对策。
2 引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时,所示版本均为有效。
所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB 50267-1997 核电厂抗震设计规范GBJ 7-1989 建筑地基基础设计规范JGJ 83-1991 软土地区工程地质勘察规范3 定义本标准采用下列定义。
3.1 本底地震background earthquake一定地区内没有明显构造标志的最大地震。
3.2 场地相关反应谱site-specific response spectrum考虑地震环境及场地条件影响得到的地震反应谱。
3.3 地震带seismic belt地震活动性与地震构造条件密切相关的地带。
3.4 地震地质灾害earthquake induced geological disaster在地震作用下,地质体变形或破坏所引起的灾害。
3.5 地震动参数ground motion parameter地震引起地面运动的物理参数,包括加速度、反应谱等。
建筑物结构设计规范要求中的抗震设计参数选取
建筑物结构设计规范要求中的抗震设计参数选取建筑物结构设计中，抗震设计参数的选取是至关重要的。
在建设过程中，合理选择适合的抗震参数能够提高建筑的抗震性能，保障人员的生命安全。
根据建筑物结构设计规范要求，本文将对抗震设计参数的选取进行探讨，并分析其对结构安全性的影响。
1. 地震烈度参数地震烈度参数是一个非常重要的抗震设计参数，用于评估地震对建筑物的影响程度。
烈度参数一般通过地震动参数和场地条件确定。
根据现行规范，地震动参数通常选取地震加速度反应谱中的设计地震加速度值，以及地震周期。
这些参数的选取与地震烈度有关，需要考虑地理位置、地质条件和历史地震数据等综合因素。
2. 设计基准地震设计基准地震是指根据地震破坏性能目标和建筑物所在地的地震烈度特征，选取合适的地震动波进行结构设计。
设计基准地震分为不同等级，包括常规地震、重大地震、历史地震等。
在选择设计基准地震时需要考虑建筑物的用途、重要性和地震灾害风险等因素，以确保结构的抗震性能满足要求。
3. 结构抗震性能目标结构抗震性能目标是指建筑物在受到地震荷载作用时所表现的性能要求。
根据建筑物的不同用途和重要性，抗震性能目标可以分为不同等级，如设计基准地震的确定、结构的位移限值、倾覆限值、应力限值等。
合理选择结构抗震性能目标能够提高建筑物的抗震能力，确保其在地震中的安全性能。
4. 结构材料参数结构材料参数是指建筑物所采用的材料在地震作用下的力学性能参数。
对于不同类型的结构材料，如钢结构、混凝土结构和木结构等，需要选择合适的抗震设计参数。
包括钢材的强度、混凝土的抗压强度和抗拉强度等。
具体选取过程需要参考相应的材料规范和试验数据，确保结构的稳定性和抗震能力。
综上所述，建筑物结构设计规范要求中的抗震设计参数选取是一个综合性、科学性的过程。
在选取过程中，需要综合考虑地震烈度、设计基准地震、结构抗震性能目标和结构材料参数等因素。
合理选取抗震设计参数能够提高建筑物的抗震性能，确保其在地震中的安全可靠性。
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
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
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
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
抗震场地问题
在一次地震中，同一类建筑在不同的场地条件下 会有不同的效应。在相同的场地条件下，不同建筑物 会有不同的反应。
2、建筑场地的地震效应
①场地土层较硬及厚度影响 一般土层软弱，覆盖厚度较大时，反应谱在长周期 部分突出。地震振动时间长，
计地震分组第一组设计基本加速度0.2g，近年最高水位2.0m，其余见图，判别液化严重程度。
[解] （1）对砂土和 细砂作15m范围内的 判断
Ncr N0[0.9 0.1(ds dw )]
3
c
逐点进行判断
第一点：
（2）液化层（砂粉土）计算液化指数
Ile
n i 1
(1
Ni N cri
用非液化全部置换液化土层；
加密法（振冲、挤密、强夯）处理时，在基础边缘 以外的处理宽度，应超过处理深度的1/2，且不小于 基础宽的1/3;
3、部分消除液化的措施
处理后地基液化指数减少，当判别深度15m时,液化 指数小于4，对独立基础和条基尚不应小于基础底下 液化土层特征深度的和基础宽度的较大值；
1、土的液化原理及危害
饱和砂土及粉土在地震荷载作用下，不能排水
导致孔压上升，有效应力变为零，颗粒处于悬浮
状态；
Vse d0 / t
起使液化；
完全液化；
影响液化的因素：
①外部因素 包括震级大小、作用时间、距离；
②土层本身因素 必须饱和，必须是粉土、砂土。
液化引起喷水冒砂，造成大面积地面沉降，开裂。
2、室内土动力试验 动三轴试验 ：一般情况，单向振动即可，正
场地地震动参数的确定
6.4 场地地震动参数的确定1 场地地震动参数值（1） 场地地表地震动加速度峰值由各场地计算点的每个超越概率下三个不同相位地震动时程输入时计算得到的地表地震加速度峰值。
考虑到场地地层不均匀性，取各场地计算点不同时程加速度峰值平均值较大点结果作为该工程场地设计地震动加速度峰值，结果见表6.3.1。
鉴于50年超越概率为63%的地表设计加速度峰值较小，建议采用50年超越概率为10%的地表设计加速度峰值的三分之一作为设计用值，即分别为35.52/厘米秒，30.82/厘米秒。
（2） 场地设计地震动加速度反应谱根据地震动反应谱计算结果分别将计算点按5%阻尼比50年超越概率为63%、10%和2%对反应谱进行综合，参考建筑抗震规范取值形式及安全、经济的原则，考虑到本工程高层建筑特点，在近建筑物卓越周期附近反应谱值的衰减有所控制，设计地震加速度反应谱取如下形式：(0.04)()g c T T Tββββ⎧⎪⎪-⎪⎨⎪⎪⎪⎩m 0m m 1(-1)1+(T -0.04)（T ）= 000.040.046g g T s s T T T T T T T s≤≤≤≤p p pT 为反应谱周期；0g T T 、为反应谱拐点周期；β（T ）为周期T 时的反应谱值；m β为反应谱最大值；C 为衰减指数。
依据该反应谱的形式和图6.3.1中反应谱曲线确定各场地设计反应谱各参数。
图6.3.1中折线即为标定的设计反应谱曲线，场地地表的设计反应谱参数见表6.4.1，max α为地震影响系数。
2结果分析本次工作地震动参数确定的50年超越概率为10%的结果与由《建筑抗震设计规范（GB50011-2001）》确定该工程设计基本地震加速度（0.05g）相比较高，主要原因为获得了对沧口断裂活动性新研究成果的认识，增加了沧口潜在震源区，突出了近场区的地震危险性贡献。
设计地震分组（第二组，0.40s）有所差别主要原因是建筑物不同地层对基岩谱放大结果所致。
抗震场地类别的划分标准
抗震场地类别的划分标准抗震场地类别是指根据场地地震动峰值加速度的大小和地震烈度对应关系，将场地划分为不同的类别。
抗震场地类别的划分标准对于工程抗震设计具有重要意义，可以指导工程师们合理选择抗震措施，确保建筑物在地震中的安全性能。
下面将详细介绍抗震场地类别的划分标准。
一、划分标准1.地震动峰值加速度分区地震动峰值加速度是指地震动最大加速度与震中距的乘积。
根据地震动峰值加速度的大小，可以将场地划分为不同的地震动峰值加速度分区。
通常情况下，场地地震动峰值加速度分区是根据国家或地区的地震动参数区划图得到的。
2.地震烈度对应关系地震烈度是指某一地区在地震作用下受到的破坏程度。
根据地震烈度与场地地震动峰值加速度之间的关系，可以将场地划分为不同的地震烈度对应关系。
通常情况下，场地地震烈度对应关系是根据国家或地区的抗震设防烈度区划图得到的。
3.场地类别划分根据地震动峰值加速度分区和地震烈度对应关系，可以将场地划分为不同的类别。
一般来说，场地类别可以分为以下四类：Ⅰ类场地：地震动峰值加速度小于0.1g，且地震烈度小于6度。
这类场地一般比较稳定，对建筑物的影响较小，可以采取较简单的抗震措施。
Ⅱ类场地：地震动峰值加速度在0.1g～0.2g之间，且地震烈度在6～8度之间。
这类场地需要注意地基的稳定性和地震对建筑物的影响，采取适当的抗震措施。
Ⅲ类场地：地震动峰值加速度在0.2g～0.3g之间，且地震烈度在8～9度之间。
这类场地需要采取更加严格的抗震措施，确保建筑物的稳定性和安全性。
Ⅳ类场地：地震动峰值加速度大于0.3g，且地震烈度大于9度。
这类场地需要采取最严格的抗震措施，以确保建筑物在地震中的安全性能。
二、考虑因素在划分抗震场地类别时，需要考虑以下因素：1.地质构造和地层岩性：地质构造和地层岩性是影响场地稳定性和地震动峰值加速度的重要因素。
例如，活动断层、软弱地基和不良地质条件等都会对场地的抗震性能产生不利影响。
2.地震活动情况：地震活动情况包括历史地震、现代地震和未来可能发生的地震等。
场地地基和基础抗震设计
场地地基和基础抗震设计4.1 场地4.1.1选择建筑场地时，应按表4.1.1划分对建筑抗震有利、不利和危险的地段。
4.1.2建筑场地的类别划分，应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准。
4.1.3土层剪切波速的测量，应符合下列要求：1 在场地初步勘察阶段，对大面积的同一地质单，测量土层剪切波速的钻孔数量，应为控制性钻孔数量的1/3～1/5，山间河谷地区可适量减少，但不宜少于3个。
2 在场地详细勘察阶段，对单幢建筑，测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2个,数据变化较大，时可适量增加；对小区中处于同一地质单元的密集高层建筑群，测量土层剪切波速的钻孔数量可适量减少，但每幢高层建筑下不得少于一个。
3 对丁类建筑及层数不超过10层且高度不超过30m的丙类建筑，当无实测剪切波速时，可根据岩土名称和性状，按表 4.1.3划分土的类型，再利用当地经验在表4.1.3的剪切波速范围内估计各土层的剪切波速。
注：fak为由载荷试验等方法得到的地基承载力特征值(kPa)：υs为岩土剪切波速。
4.1.4建筑场地覆盖层厚度的确定应，符合下列要求：1 一般情况下，应按地面至剪切波速大于500m/s的土层顶面的距离确定。
2 当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m/s时,可按地面至该土层顶面的距离确定。
3 剪切波速大于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层。
4 土层中的火山岩硬夹层应视为刚体其厚度，应从覆盖土层中扣除4.1.5土层的等效剪切波速应按下列公式计算：式中υse-土层等效剪切波速(m/s)；d0-计算深度(m)，取覆盖层厚度和20m二者的较小值；t-剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；di-计算深度范围内第i土层的厚度(m)；υsi-计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s)；n-计算深度范围内土层的分层数。
4.1.6建筑的场地类别,应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度按表 4.1.6划分为四类。
场地地震动参数的确定
6.4 场地地震动参数的确定1 场地地震动参数值（1） 场地地表地震动加速度峰值由各场地计算点的每个超越概率下三个不同相位地震动时程输入时计算得到的地表地震加速度峰值。
考虑到场地地层不均匀性，取各场地计算点不同时程加速度峰值平均值较大点结果作为该工程场地设计地震动加速度峰值，结果见表6.3.1。
鉴于50年超越概率为63%的地表设计加速度峰值较小，建议采用50年超越概率为10%的地表设计加速度峰值的三分之一作为设计用值，即分别为35.52/厘米秒，30.82/厘米秒。
（2） 场地设计地震动加速度反应谱根据地震动反应谱计算结果分别将计算点按5%阻尼比50年超越概率为63%、10%和2%对反应谱进行综合，参考建筑抗震规范取值形式及安全、经济的原则，考虑到本工程高层建筑特点，在近建筑物卓越周期附近反应谱值的衰减有所控制，设计地震加速度反应谱取如下形式：(0.04)()g c T T Tββββ⎧⎪⎪-⎪⎨⎪⎪⎪⎩m 0m m 1(-1)1+(T -0.04)（T ）=000.040.046g g T s s T T T T T T T s≤≤≤≤T 为反应谱周期；0g T T 、为反应谱拐点周期；β（T ）为周期T 时的反应谱值；m β为反应谱最大值；C 为衰减指数。
依据该反应谱的形式和图6.3.1中反应谱曲线确定各场地设计反应谱各参数。
图6.3.1中折线即为标定的设计反应谱曲线，场地地表的设计反应谱参数见表6.4.1，max α为地震影响系数。
2结果分析本次工作地震动参数确定的50年超越概率为10%的结果与由《建筑抗震设计规范（GB50011-2001）》确定该工程设计基本地震加速度（0.05g）相比较高，主要原因为获得了对沧口断裂活动性新研究成果的认识，增加了沧口潜在震源区，突出了近场区的地震危险性贡献。
设计地震分组（第二组，0.40s）有所差别主要原因是建筑物不同地层对基岩谱放大结果所致。
3场地地震动时程合成结果对归准的5%阻尼比的50年超越概率水平为63%、2%场地设计反应谱依据以上强度包络函数分别合成了不同场地三个不同相位的地表加速度时程共12条，如图6.4.1、6.4.2。
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Vs 为土层剪切波速；Vsm 为土层平均（等效）剪切波速；fk 为地基土静承载力标准值。
表1.6.2建筑场地类别划分
场地类别
场地土类型 剪切波速
I
II
III
IV
（m/s）
覆盖层厚度（m）
坚硬（场地）土 Vs >500 中硬（场地）土 250<Vsm(Vse)
≤500
0m <5 m
>5 m
中软（场地）土 140<Vsm(Vse) ≤250
区域与近场 地震构造研究
坝址断裂活动性和 工程地震环境研究
地历 地 震史 震 时地 活 空震 动 分对 趋 布场 势 特地 分 征的 析
影 响
大深 新断现现
地部 构裂代代
构构 造活地构
造造 运动壳造
特特 动性形应
征征 及分变力
及
分析
场
分
区
区
断工 裂程 活地 动震 性环 鉴境 定评
价
断 裂 活 动 对 坝
(1)确定设防烈度和相应的设防峰值加速度 PGA
(2)划分场地类别
场地土划分
ⅠⅡⅢⅣ四类场地
等效剪切波速、覆盖层厚度
(3)确定设计谱类型和相 应设计地震参数
时程分析用地 震动时程
天然地震动时程的选择和修正 人工地震动时程合成
• 5.2.3场地设计地震动参数确定方法
天然地震动时程的选择和修正 人工地震动时程合成
场地相关法确定地震设计参数 按工程设防需要确定和场地地震地质环境特点相关的特定场地地震 设计参数
场地相关法 按工程设防 需要确定和 场地地震地 质环境特点 相关的特定 地震设计参 数
(1)概率地震危险性 分析
地震地质环境分析与评价、参数确定 地震烈度和地震动衰减场分析
5.2.3.1规范法
• 城乡建设环境保护部, 1989, 中华人民共和国国家标准，建筑抗震 设计规范, GBJ11-89
• 中华人民共和国国家标准，建筑抗震设计规范, GB50011-2001 • 《核电厂抗震规范》编写组，1993，中华人民共和国国家标准，
核电厂抗震设计规范 • 中华人民共和国电力行业标准，水工建筑物抗震设计规范，DL
址
的
影
响
发震构造与最大潜在地震判定
地震区、带与潜在震源区划分 地震活动性参数的确定
场地地震地 质灾害评价
烈度与地震动 衰减关系
地震危险性 概率分析计算
烈度及抗震设计 地震动参数
5.2.5地震动时程及其合成
地震动是地震反应研究和抗震设计的基础。 基于静力学或准静力学抗震设计阶段，一般以地震动的幅值和谱为 基础， 动力学设计的阶段，则以了解结构在整个地震动时程输入过程中的 动力行为为基础。 随着结构设计逐步向动力设计阶段发展，作为结构动力学分析的输 入， 地震动时程越来越显示其重要性。 应用：1.对于大型的工程，如核电设施、水电设施、海洋平台、超 高层建筑及其他特殊结构的设计分析，地震动时程越来越显示其重 要性。
表 3．2．3 抗震设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系
抗震设防烈度 6
7
8
9
设计基本地震加 0.05 0.10(0.15) 0.20(0.30) 0.40
速度值(g)
(2)划分场地类别
1.6场地类别划分
• 场地类别划分主要目的是根据场地类别确定相应的场 地设计地震影响系数和采取某些抗震构造措施，是规 范法确定场地设计地震参数的基础。
• 场地划分包括场地土类型和场地类别两部分
表1.6.1场地土类型及波速划分表
土层类型 坚硬（场地）土 中硬（场地）土 中软（场地）土
软弱（场地）土
剪切波速(m/s) Vs >500
500≤Vsm(Vse)≤250 250≤Vsm(Vse)≤140
Vsm(Vse)≤140
岩土名称和性状 稳定岩石，密实的碎石土 中密、稍密的碎石土，密实、中密的砾、粗、中砂， fk＞200(kPa)的粘性土和粉土，坚硬黄土 稍密的砾、粗、中砂，除松散外的细、粉砂， fk≤200(kPa)的粘性土和粉土， fk≥130(kPa)的填土，可塑黄土 淤泥和淤泥质土，松散的砂，新近沉积的粘性土和粉土， fk＜130(kPa)的填土，新近堆积的黄土和流塑黄土
规范法 按现行的 抗震设计 规范确定 相对标准 的地震 设计参数
(1)确定设防烈度和相应的设防峰值加速度 PGA
(2)划分场地类别
场地土划分
ⅠⅡⅢⅣ四类场地
等效剪切波速、覆盖层厚度
(3)确定设计谱类型和相 应设计地震参数
烈度、场地类别、设计地震 分组、特征周期、阻尼比
(4)确定时程分析用地 震动时程
模型确定和 计算分析
烈度危险性概率分布-基本 烈度,设防烈度和设防 PGA
(2)场地地震 反应分析
(3)确定设计参数或 设防分区参数
基岩峰值加速度、反应谱概 率分布和设计参数选用
输入时程合成；计算模型确定； 计算结果分析。
峰值加速度，设计反应谱，地震动时程
猴子岩水电站工程场地地震安全性评价
区域与近场 地震活动性研究
2.对土体动力行为、土体地震反应及其对地震影响的研究等， 亦需要地震动时程。
5.2.5.1人工合成时程方法概述
地震动的人工合成或模拟(人造地震动): 按一定程序人为形成与实际或预期地震特性相似的地震动过程，这就是所谓地震 动的人工合成或模拟， 一般称为人造地震动。 产生人造地震动有多种途径，现场微秒差的连续多次爆破、工业爆破或核爆破、 振动台上施加机械冲击力或使之发生电噪声，以及以一定计算程序完成数字或模 拟地震动等。
一、5.2.3场地设计地震动参数确定方法 5.2.3.1规范法 5.2.3.2场地相关法
24页
二、5.2.5地震动时程及其合成
30页
三、5.3.2- 5.3.4地震烈度和地震动衰减研究
44页
规范法确定地震设计参数(按现行的 抗震设计规范)
规范法 按现行的 抗震设计 规范确定 相对标准 的地震 设计参数
<3m
3-50 m
>50 m
软弱（场地）土 Vsm(Vse)≤140 < 3 m 3 -15 m >5-80 m >80 m
(3)确定设计谱类型和相应设计地震参数
建筑抗震设计规范, GB50011-2001
核 电 厂 抗 震 设 计 规 范
水工建筑物抗震设计规范，DL 5073－2000
规范法确定地震设计参数(按现行的 抗震设计规范)
5073－2000，中国电力出版社，北京，2001。 • 国家质量技术监督局，2001，中国地震动参数区划图，GB 18306
－2001，中国标准出版社，北京。
(1)确定设防烈度和相应的设防峰值加速度PGA
1．0．5 一般情况下，抗震设防烈度可采用中国地震动参数区划图的地震
基本烈度。
3．2．3 抗震设防烈度和设计基本地震加速度取值的对应关系，