场地地震动参数的确定
抗震设计中地震动参数取值计算
抗震设计中地震动参数取值计算抗震设计是指在工程结构设计过程中，为了防止地震对结构造成危害，所采取的一系列防震措施和技术手段。
而在抗震设计中，地震动参数是极为重要的一环，其正确的取值计算对于工程结构的抗震性能和防护效果有着决定性的影响。
地震动参数取值计算包括地震动位移、速度、加速度等参数，其中地震动加速度是最为基础和重要的参数之一。
它是建筑物结构所能承受的最大水平地震力的直接反映，也是设计抗震能力的依据。
因此，正确地确定地震动加速度对于抗震设计至关重要。
地震动加速度的取值计算需要依据地震波的特点和震源与接收点之间的距离等因素进行综合考虑。
在实际的工程设计中，关于地震动加速度的计算一般分为两类：一是根据地震烈度等级和场地条件来确定设计地震动加速度，这种方法称为基本规定方法，通常被用于住宅等简单建筑物的设计中；另一种是根据地震波动参数（如地震频率、周期等）来计算地震动加速度，这种方法称为地震波动方法，通常适用于较为复杂的工业和民用建筑的设计中。
对于基本规定方法，国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）规定了地震烈度等级与设计地震动加速度的对应关系。
根据《规范》要求，设计地震动加速度的确定还需要考虑场地类别和场地基础反应系数等因素。
其中，场地类别主要取决于场地的地形特征和地质背景，共分为I、II、III三类；场地基础反应系数则是反映地震波在场地上行传播时与地基相互作用的一个参数，其大小与场地的地下结构和地质条件等因素密切相关。
对于地震波动方法，则需要进行更加详细和精确的计算。
一般情况下，地震波动参数的计算可通过分析已有的地震波记录数据进行实现。
在计算地震波动参数时，需要考虑多个因素，包括地震波的幅值、周期、频率等，同时还需根据场地基础的材料特性和形状来进行相应的修正。
除上述两种常规的地震动参数取值计算方法之外，还有一些较为新颖和实用的方法，如地震动强度指数法和基频比法等。
其中，地震动强度指数法是一种基于工程结构的地震反应削弱特征研究的方法，可用于对新型结构和特殊结构的抗震设计；而基频比法则是利用结构自振周期和因受力情况而产生的变化计算所需的地震加速度谱的方法，对于考虑临界性能的结构设计尤为适用。
地震动参数确定
基岩地震动时程的合成：
将地震危险性分析得出的具有概率含义的基岩地震动峰 值和反应谱作为目标谱，结合适应本地区地震活动特征 的非平稳强度包络函数，采用三角级数迭加法合成基岩 地震动，作为场地地震动力反应分析的输入地震动时程。
地震动地时程 震 动 时 程
非平稳包络函数 平稳过程的地震动时程
场地地震动反应分析结果
工程场地动力参数的选择：
地震波输入面取剪切波速值大于500米∕秒的强、中 风化基岩层顶面作为计算面； 根据现场测试结果，选择ZK1、ZK8、ZK15、ZK77 和ZK81五个孔进行场地地震反应分析计算，进而得出 各孔的柱状剖面参数（各土层的厚度、等效剪切波速 和容重）； 列出土层的动剪切模量和动阻尼参数； 基岩目标谱和峰值加速度取自工程场地地震危险性分 析的结果； 抗震设防水准取50年超越概率63%、10%和2%。
➢地震动加速度峰值
据工程场地土动力模型，将50年63%、10%和2%三 个不同随机相位的合成地震波，输入工程场地的ZK1 孔点进行动力反应分析计算，得到工程场地地表面的 加速度峰值Amax如下表：
孔点
概率水平 P50=0.63 P50=0.10 P50=0.02
相位1
51.1 160.9 292.4
地震号
SVZX23 7
AV2X64 6
地震名 GAZLI
SAN BARBARA
震级 日期 方向
台站
RA
7.2 1976.5.1 0 7
5.5 1978.8.1 0 3
KARAKTR POIN
COURT HOUSE
10.1 707.9 7.9 197.6
设计地震动时程的合成
为满足工程场地抗震设计的需要，本报告以下表所列 的水平向场地相关设计反应谱参数作为目标谱参数， 以前述的合成基岩地震动时程的方法和同样的包络函 数参数，合成工程场地抗震所需的设计地震动时程。
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。
规准化场地地震动反应谱谱参数
规准化场地地震动反应谱谱参数1. 引言1.1 研究背景地震动反应谱是描述地震动对结构物产生影响的重要参数，对于工程领域的地震设计和抗震分析具有重要意义。
规范化场地地震动反应谱是指在考虑地震动波形、震源距离等因素的影响后，将地表地震动反应谱进行标准化处理，得到的反应谱曲线。
在地震工程领域，研究规范化场地地震动反应谱参数具有重要意义。
规范化场地地震动反应谱参数可以反映地震动频率和幅值之间的关系，帮助工程师更好地理解地震动作用于结构物的特性。
规范化场地地震动反应谱参数可以用于地震设计规范的制订和修订，为工程建设提供重要依据。
规范化场地地震动反应谱参数还可以用于工程结构的抗震设计和性能评估，提高结构物的抗震能力。
深入研究规范化场地地震动反应谱参数及其影响因素，对于提高工程结构的抗震性能和减轻地震灾害具有重要意义。
【研究背景】部分将重点探讨规范化场地地震动反应谱的相关基础知识，为后续内容的展开提供必要基础。
1.2 研究目的研究目的是为了深入理解规范化场地地震动反应谱谱参数的意义和计算方法，探讨其在工程实践中的应用及影响因素。
通过对规范化场地地震动反应谱参数的研究，可以更好地评估结构在地震作用下的响应，为工程设计和抗震加固提供科学依据。
通过总结规范化场地地震动反应谱参数的特点和规律，为今后的地震工程研究和实践提供参考和借鉴。
未来的研究方向包括进一步完善规范化场地地震动反应谱参数的计算方法，探讨不同地震动特征对参数的影响以及拓展其在不同工程场景下的应用。
通过深入研究规范化场地地震动反应谱参数，可以提高工程抗震性能，减少地震灾害带来的损失，促进地震工程领域的发展。
2. 正文2.1 规范化场地地震动反应谱简介规范化场地地震动反应谱是指将实际场地地震动反应谱进行规范化处理，以消除场地效应和地震动强度的影响，得到一种标准化的地震动反应谱。
规范化场地地震动反应谱可以用于不同场地条件下的地震动响应分析，是工程设计和地震灾害评估中重要的参考依据。
应用新版区划图确定水利工程场地地震动参数方法
应用新版区划图确定水利工程场地地震动参数方法叶合欣;陈建生;丁耿龙【摘要】结合现行水利及相关行业抗震设计规范,讨论了新版区划图的主要改进之处,阐述了地震动参数在水利工程抗震设防中的意义与作用应用新版区划图确定场地地震动参数方法:①从图上查得Ⅱ类场地条件下的基本地震动参数,地震概率水准为50 a超越概率10％;②根据场地土层等效剪切波速(或岩石剪切波速)及场地覆盖层厚度值,确定场地类别;③根据场地类别提出调整后的场地地震动参数(其中地震动峰值加速度不完全等同于设计地震加速度);④根据Ⅱ类场地地震动峰值加速度提出对应的地震烈度(不完全等同于设计烈度);⑤根据工程抗震设计需要提供其他概率水准的场地地震动参数工程实例表明,新版区划图对水工建筑物提出了更高的抗震要求,可操作性更强,得到的场地地震动参数更为安全、科学与合理.【期刊名称】《人民珠江》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】5页(P20-24)【关键词】新版区划图;水利工程;地震动参数【作者】叶合欣;陈建生;丁耿龙【作者单位】广东省水利水电技术中心,广东广州510635;河海大学地球科学与工程学院,江苏南京210098;广东省水利电力勘测设计研究院,广东广州510635【正文语种】中文【中图分类】TV85中国是一个多震灾的国家，地震频度高、强度大、分布广，平均 5 a左右会发生一次 7.5 级以上地震，平均 10 a左右发生一次 8 级以上地震。
地震区划图主要是服务于工程建筑抗震工作的一种长期地震危险性预报图件，不同时代的区划图满足了当时国家建设的需要，也是当时地震科技发展水平的体现[1]。
新版GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》(即第五代区划图，以下简称新版区划图)是国家防震减灾体系建设的重要基础，将为生态文明建设中的“加强防灾减灾体系建设，提高气象、地质、地震灾害防御能力”提供重要保障，已于2016年6月1日实施。
新版区划图坚持以人为本的理念，充分考虑公众在地震中的生命安全问题，将抗倒塌作为编图的基本准则。
规准化场地地震动反应谱谱参数
规准化场地地震动反应谱谱参数全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：规范化场地地震动反应谱是指在特定场地条件下，经过归一化处理的地震动反应谱。
它是地震工程中重要的设计参数，用于评估结构物的地震响应。
地震动反应谱是描述地震波在结构物上引起的动态响应的一种图形，它会受到场地条件的影响而发生变化。
为了比较不同场地条件下的地震动反应谱，需要进行规范化处理，即将地震动反应谱除以一定的标准加速度谱，得到规范化地震动反应谱。
规范化场地地震动反应谱主要有几个重要参数，包括峰值加速度、脉冲持续时间和频谱宽度。
这些参数反映了地震波对结构物的影响程度，对结构物的设计和评估起着重要作用。
峰值加速度是规范化场地地震动反应谱中的一个重要参数，表示结构物在地震作用下的最大加速度。
峰值加速度是结构物设计中重要的参数之一，它直接影响结构物的抗震性能和安全性能。
通过规范化场地地震动反应谱中的峰值加速度参数，可以评估结构物在地震条件下的最大受力情况，为结构物的设计提供依据。
第二篇示例：规范化场地地震动反应谱谱参数是指在地震工程领域中对地面运动进行评估和分析时所使用的一种重要参数。
地震动反应谱是地震运动在土壤或结构体内引起的振动响应的一种图形化表达方式，它可以反映出地震动对结构的影响程度，为地震设计和评估提供了重要的依据。
在实际工程中，为了统一地震动反应谱的分析和比较，通常采用规范化场地地震动反应谱谱参数进行分析。
规范化场地地震动反应谱谱参数是指在满足特定条件下的地震动反应谱，通过对实际地震动反应谱进行归一化处理得到的参数。
规范化场地地震动反应谱谱参数有助于将不同地震动反应谱进行比较和分析，为地震设计提供了便利。
规范化场地地震动反应谱谱参数通常包括加速度响应谱、速度响应谱和位移响应谱。
加速度响应谱是地震动对结构体系中单位质量的加速度响应进行傅立叶变换得到的参数，它可以反映出地震动的频率特性对结构的影响程度。
速度响应谱是加速度响应谱进行积分得到的参数，可以反映出地震动对结构体系中单位质量的速度响应的影响。
场地设计地震动参数确定方法
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
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。
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
结构抗震设计中地震动参数选取的几个基本问题
第２３卷第１期２０２１年３月防灾科技学院学报Ｊ．ｏｆＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎＶｏｌ．２３，Ｎｏ．１Ｍａｒ．２０２１结构抗震设计中地震动参数选取的几个基本问题郭 迅，何 福，周 洋（防灾科技学院 中国地震局建筑物破坏机理与防御重点实验室，河北三河 ０６５２０１）摘 要：以“小震”名义对设防烈度的折减与老规范用“结构系数”如何确定地震作用是抗震设计的重要环节。
自１９８９版抗震设计规范引入分级超越概率后，同一设防烈度对应多值描述，给正确理解和应用带来困难。
梳理了地震作用取值的发展沿革，展示了规范更新并未打破地震作用取值的连贯性，折减效果相当。
作为案例应用，指出地震模拟实验中振动台对容纳其厂房的地震作用幅值上限是明确的，不存在超越概率问题。
结合对实际震害的思考，指出抗震概念设计远比计算分析重要。
关键词：抗震设计；地震动参数；设防烈度；超越概率；结构系数中图分类号：Ｐ４２６ ６１６文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－８０４７（２０２１）０１－０００１－０５收稿日期：２０２０－１２－０９基金项目：国家重点研发计划项目（２０１８ＹＦＣ１５０４３０２－３、２０１６ＹＦＥ０２０５１００、２０１７ＹＦＣ１５００６０６）；中央高校基本科研业务费专项（ＺＹ２０１６０１０７）作者简介：郭迅（１９６７—），男，博士，教授，从事结构抗震及结构振动控制相关研究．０ 引言 我国现行建筑抗震设计规范确定的基本原则是“小震不坏，中震可修，大震不倒”［１］，具体操作时作为基本设防烈度的中震一般不直接表现出来；并且同一烈度对应多个表征地震动强度的加速度值或系数，这样的做法给工程师带来理解上的困难，实践中不便操作。
实际上，地震动参数的内涵非常丰富，包括设防烈度、超越概率、地震动持时、频谱特性、断层影响等，结构设计时不同的验算内容对应不同的选择。
１９８９年之前，我国几个版本的抗震设计规范均采用确定性理论，只要场地的设防烈度确定，地震作用就随之确定，结构抗震性能的好坏用结构系数来体现。
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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2
/厘米秒，2
/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 T
ββββ⎧⎪
⎪-⎪⎨
⎪⎪⎪⎩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 p
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，
max α为地震影响系数。
2
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，）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、。
可供时
程分析计算时参考。
各相位时程与设计谱拟合情况同时附图于后。
图6.4.1 公寓场地地表人工地震动时程曲线及拟合情况
7 结论及使用说明
结论
1、该工程场地在大地构造上位于苏北-胶南断块内。
对工程场地由影响的主要活动构造带有沂沭断裂带和黄海断裂带，它们对区域强震具有明显的控制作用。
其中，沂沭断裂带地准活动对工程场地地震危险性有较大影响，该带地震活动具有强度大、频次低、复发周期长的特点。
南黄海断裂带内的地震活动强度低于沂沭断裂带，其地震活动对工程场地也有一定的地震危险性贡献。
2、区域内的地震活动具有时空非均匀性特征。
空间上表现为条带和网络分布，时间上表现为平静与活跃相间分布的周期特征。
据地震史料，工程场地历史上遭受的地震破坏主要来自邻区强震活动的影响，其中，对工程场地影响最大的是郯庐地震带和南黄海地震带。
3、近场区内发育有山相家-郝戈庄断裂、胶南-日照断裂、沧口断裂、黄山断裂、千里岩断裂和潮连岛南断裂。
其中，沧口断裂的中、南段和千里岩断裂中段在晚更新世发生过构造活动，其它断裂晚更新世以来均没有发生过构造活动。
沧口断裂距离场地最近处约6公里，其对工程场地的地震危险性具有一定贡献。
ML 级地在场址周围30km的近场区范围内，自1970年至2007年12月共发生 2.0
震14次，其中~级地震12次，~级地震2次。
根据近场区地质构造、活动断裂和地震活动的研究结果，结合不同震级档发震构造条件，综合分析认为近场区具有级地震的发震构造条件。
4、场区地形较平坦。
地貌类型为冲洪积平原。
场地地层结构简单，层序清晰，第四系主要是由全新统人工填土层和冲洪积层组成，下伏基岩主要为燕山晚期花岗岩。
经现场勘察，结合钻探和岩土工程勘察资料分析，场地不具备发生崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用以及砂土液化等地震地质灾害的地质条件。
经判定，场地也不具备发生砂土液化的地质条件。
5、根据地球物理勘探结果，结合岩土勘察资料，确定场区内无断裂通过。
场地地脉动
m s之间，覆盖层厚度介于卓越周期值为~秒。
场地内钻孔的等效剪切波速介于140~250/
3~50m之间。
根据场地土层等效剪切波速和覆盖层厚度划分场地土类型的标准（《建筑抗震
设计规范（GB50011-2001）》），可以确定场区为Ⅱ类建筑场地。
6、 地震危险性分析计算结果表明，工程场地50年超越概率为63%、10%和2%的基岩加速度峰值分别为、、2
/厘米秒。
7、 根据基岩地震动反应谱计算结果，参考有关抗震规范取值形式及安全、经济的原则，确定设计地震动加速度反应谱的形式如下：
(0.04)()g c T T T
ββββ⎧⎪
⎪-⎪⎨
⎪⎪⎪⎩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 p
T 为反应谱周期；0g T T 、为反应谱拐点周期；β（T ）为周期为T 时的反应谱值；m β为反应谱最大值；C 为衰减指数。
图6.3.1中折线即为归准的设计反应谱曲线，场地地表的设计反应谱参数见表，max α为地震影响系数。
8、将5%阻尼比的50年超越概率水平为63%、2%场地设计反应谱分别合成了三个不同相位的地表加速度时程共12条，如图6.4.1、。
可供时程分析计算时参考。
使用说明
1、本结论给出的设计地震动参数是该场地及其周围一定范围内地震地质条件和地震活动性的反映，具有较强的针对性，场址区外的工程不能照搬。
2、建议本工程设计时参照相应行业标准执行报告中不同超越概率水平的参数使用。