工程場地地震影響評價

1、工程場地地震影響評價工程場地地震影響評價據(jù)李小軍、俞言祥研究員資料整理據(jù)李小軍、俞言祥研究員資料整理震震源源地震波傳播地震波傳播場地土層場地土層區(qū)（局部）區(qū)（局部）基巖區(qū)基巖區(qū)（區(qū)域地質(zhì)）（區(qū)域地質(zhì)）地表及基巖地表及基巖地形地形工程場地地震影響涉及的主要問題工程場地地震影響涉及的主要問題解決的問題：解決的問題：地震動及工程特性與作用地震動及工程特性與作用場地條件對地震動及地震地質(zhì)災(zāi)害影響場地條件對地震動及地震地質(zhì)災(zāi)害影響影響地震動及地震地質(zhì)災(zāi)害的因素影響地震動及地震地質(zhì)災(zāi)害的因素n地震、地質(zhì)環(huán)境：震源特性n區(qū)域地質(zhì)條件：地殼介質(zhì) 對地震動的影響 空間上緩慢變化n局部場地條件：地形，土層，（近地

2、表）斷層 對地震動的影響空間上顯著變化 小區(qū)劃的關(guān)鍵因素 小區(qū)劃差不多是場地影響區(qū)劃 工程地震部分的主要問題工程地震部分的主要問題n區(qū)域地質(zhì)條件對地震波的傳播的影響地震動衰減問題n局部場地條件對地震波傳播的影響場地地震反應(yīng)分析問題n場地設(shè)計(jì)地震動參數(shù)n工程場地地震地質(zhì)災(zāi)害主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.地震動的工程特性分析2.地震動衰減關(guān)系確定 基礎(chǔ)性工作基礎(chǔ)性工作3.場地地震工程地質(zhì)條件勘測4.區(qū)域性地震區(qū)劃 5.場地地震動參數(shù)確定 6.地震地質(zhì)災(zāi)害評價 結(jié)果評價工作結(jié)果評價工作7.地震小區(qū)劃 8.地震動峰值加速度復(fù)核主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析2.地震動衰減關(guān)系確定

3、地震動衰減關(guān)系確定3.場地地震工程地質(zhì)條件勘測場地地震工程地質(zhì)條件勘測4.區(qū)域性地震區(qū)劃區(qū)域性地震區(qū)劃 5.場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定 6.地震地質(zhì)災(zāi)害評價地震地質(zhì)災(zāi)害評價7.地震小區(qū)劃地震小區(qū)劃 8.地震動峰值加速度復(fù)核地震動峰值加速度復(fù)核地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析地震動加速度過程地震動加速度過程1940.05.18 美國 El Centro, M=7, =10 km加速度 位移0 10 20 30 40 time (S)地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析地震動加速度過程地震動加速度過程地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析地震動參數(shù)地震動參數(shù) 地震動加速度時

4、程a(t) 一次地震時，地震動加速度隨時間變化的過程 地震烈度 地震動三要素 地震動峰值（加速度、速度、位移） 譜（反應(yīng)譜 、富氏譜、功率譜等） 持續(xù)時間地震烈度定義n地震烈度表 宏觀模糊語言n人的感覺 低烈度n房屋反應(yīng) 中高烈度 n器物反應(yīng) 低烈度n地表破壞 高烈度 n例：VII度: 大多數(shù)人倉惶逃出；的多數(shù)房屋輕度破壞；河岸現(xiàn)塌方。地震烈度與峰值加速度的關(guān)系n這一關(guān)系的離散性極大：n烈度相差度，地震動平均相差倍 ;n同一烈度的地震動峰值加速度可以相差10 倍或更多地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析地震烈度與地震動參數(shù)關(guān)系地震烈度與地震動參數(shù)關(guān)系地震烈度(I)換算地震動加速度amax

5、I = VI VII VIII IX X amax = 0.05 0.1 0.2 0.4 0.8 或 0.0625 0.125 0.25 0.5 1.0 地震烈度 log a (cm/ sec2)IntensityLog a(cm/sec2)關(guān)于地震烈度的結(jié)論n地震烈度是等級劃分，不是物理量n地震烈度不能反映地震動的譜特性n烈度與地震動各司其職n地震烈度日常生活n地震動地震工程地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析地震動三要素的認(rèn)識過程地震動三要素的認(rèn)識過程峰值頻譜持時峰值：20世紀(jì)初 F=ma頻譜：50年代 震害經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)震記錄持時：70年代，重大工程采用時程地震動的工程特性分析地震動的工程

6、特性分析地震動峰值地震動峰值 絕對峰值 有效峰值t, 秒 a/g0a/g加速度時程包絡(luò)函數(shù)加速度時程包絡(luò)函數(shù) 地震動加速度時程震動加速度時程a(t)地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析地震動持時地震動持時 強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù) 地震動總持時 地震動強(qiáng)震持時（如1/2持時） 絕對持時 相對持時t, 秒 a/g0a/g加速度時程包絡(luò)函數(shù)加速度時程包絡(luò)函數(shù) 地震動加速度時程震動加速度時程a(t)地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析地震動反應(yīng)譜地震動反應(yīng)譜定義：定義：具有同一阻具有同一阻尼比的一系列單自尼比的一系列單自由度體系在同一地由度體系在同一地震動輸入下的反應(yīng)震動輸入下的反應(yīng)的絕對最大值與單的絕

7、對最大值與單自由度體系自振周自由度體系自振周期的關(guān)系，期的關(guān)系，即為這即為這一地震動的反應(yīng)譜一地震動的反應(yīng)譜2個參數(shù)：個參數(shù)：周期、阻尼比周期、阻尼比3個譜量：個譜量：加速度、速度、加速度、速度、位移反應(yīng)譜位移反應(yīng)譜024681 01 21 41 61 82 0-0 .1 5-0 .1 0-0 .0 50 .0 00 .0 50 .1 00 .1 5024681 01 21 41 61 82 0- 0 .1 5- 0 .1 0- 0 .0 50 .0 00 .0 50 .1 00 .1 50.010.1110110100T (sec)Sa (T)(gal)地震動的工程特性分析地震動的工程特性分

8、析地震動反應(yīng)譜地震動反應(yīng)譜 地震動 - 形狀極不規(guī)則 地震動反應(yīng)譜-地震動的頻譜成分變化 但丟失了相位信息 024681 01 21 41 61 82 0- 0 . 1 5- 0 . 1 0- 0 . 0 50 . 0 00 . 0 50 . 1 00 . 1 502468101214161820- 0. 15- 0. 10- 0. 050. 000. 050. 100. 150.010.1110110100T (sec)Sa (T)(gal)地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析地震動反應(yīng)譜地震動反應(yīng)譜 地震動反應(yīng)譜的重要性 反映了地震動的頻譜特性 直接給出了不同結(jié)構(gòu)的最大反應(yīng) 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)

9、計(jì)規(guī)范中普遍采用的規(guī)定地震動的工程特性分地震動的工程特性分析析地震動反應(yīng)譜地震動反應(yīng)譜 地震動反應(yīng)譜與地震動峰值的關(guān)系 加速度反應(yīng)譜（極）高頻處的值趨近地震動峰值加速度 加速度反應(yīng)譜中頻段的值與地震動峰值速度有關(guān) 加速度反應(yīng)譜低頻段的值與地震動峰值位移有關(guān)0.110.1 T(sec)Sa(T)(Gal)地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析地震動反應(yīng)譜地震動反應(yīng)譜0.111101001000T (sec)Sa (T)(Gal)地震動的特性 CHARACTERISTICS OFn地震動主要受下列因素影響n震源 Earthquake Sourcen傳播路徑 Propagation Pathn場地

10、條件 Site Conditionn地震動參數(shù)隨下列條件的變化n震級 Magnituden距離 Distancen場地條件 Site Condition震源地球介質(zhì)傳播路徑場地條件隨震級的變化n在其它條件不變的情況下，震級越大，峰值越大、持時越長、長周期分量越豐富一個值得思考的現(xiàn)象4.04.55.05.56.06.57.07.58.00.00.51.01.52.0 Horizontal PGAPGA/gM一個值得思考的現(xiàn)象4.04.55.05.56.06.57.07.58.0050100150200250300 PGVPGV/(cm/s)M一個值得思考的現(xiàn)象4.04.55.05.56.06.5

11、7.07.58.0020406080100 PGDPGD/cmM反應(yīng)譜形狀隨震級的變化反應(yīng)譜形狀隨震級的變化0.11100.1110M=8M=7 Sa(cm/s2)周期T(s)M=6隨距離的變化n在其它條件不變的情況下，距離越遠(yuǎn)，峰值越小、持時越長、長周期分量越豐富0.11100.1110 Sa周期T(s) R=20km R=200kmR=20km隨場地條件的變化n在其它條件不變的情況下，場地越軟，峰值越大、持時越長、長周期分量越豐富020406080100120140160-20-1001020R=337km, Bed rocka(cm/s2)T(s)02040608010012014016

12、0-40-2002040R=376km, Hard soila(cm/s2)020406080100120140160-80-4004080R=386km,Soft soil,claya(cm/s2)方向性效應(yīng) DIRECTIVITYn在斷層破裂傳播方向的前方，地震動更強(qiáng) An effect of a fault rupturing whereby earthquake ground motion in the direction of rupture propagation is more severe than that in other directions from the earth

13、quake source美國 Landers地震斷層上盤效應(yīng) HANGING-WALL EFFECTn斷層上盤(hanging-wall)的地震動比斷層下盤(foot-wall)的地震動強(qiáng)中國臺灣集集地震的峰值加速度分布圖盆地效應(yīng) BASIN EFFECTn盆地對地震動放大，持時變長，出現(xiàn)長周期面波(surface wave)由下至上，臺站逐漸進(jìn)入盆地內(nèi)部地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析影響反應(yīng)譜的因素影響反應(yīng)譜的因素 地震大小 地震遠(yuǎn)近 地震的其他特性（如破裂方向， 等等） 場地條件，如土層軟硬與厚薄，盆地等 局部地形主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析2.

14、地震動衰減關(guān)系確定地震動衰減關(guān)系確定3.場地地震工程地質(zhì)條件勘測場地地震工程地質(zhì)條件勘測4.區(qū)域性地震區(qū)劃區(qū)域性地震區(qū)劃 5.場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定 6.地震地質(zhì)災(zāi)害評價地震地質(zhì)災(zāi)害評價7.地震小區(qū)劃地震小區(qū)劃 8.地震動峰值加速度復(fù)核地震動峰值加速度復(fù)核地震動衰減關(guān)系確定地震動衰減關(guān)系確定n收集強(qiáng)震動觀測資料和地震烈度資料空間范圍n地震烈度和強(qiáng)震動資料的收集原則與內(nèi)容n基巖地震動衰減模型建立n基巖地震動衰減關(guān)系選取與適用性分析n地震動衰減關(guān)系的統(tǒng)計(jì)回歸n缺乏強(qiáng)震動觀測資料地區(qū)的地震動衰減關(guān)系確定的原則與方法n地震烈度衰減關(guān)系選擇原則與方法 關(guān)鍵內(nèi)容關(guān)鍵內(nèi)容地震動衰減關(guān)系地震動衰

15、減關(guān)系n當(dāng)震源體破裂時，彈性應(yīng)變能便轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芤缘卣鸩ǖ男问结尫懦鰜怼５卣鸩◤钠屏衙嫦蛲鈧鞑?，離能量釋放處越遠(yuǎn)，地震波能量或振幅會越小，這一現(xiàn)象稱為衰減。用公式或表的方式表示的地震動衰減規(guī)律叫做地震動衰減關(guān)系。地震動衰減關(guān)系地震動衰減關(guān)系n不同的地震動參數(shù)有不同的衰減規(guī)律，例如烈度、峰值加速度、峰值速度與反應(yīng)譜都是隨震級加大而加大，隨距離加大而減小的，所以稱為衰減關(guān)系。n但是持時卻不然，它雖然也是隨震級一起加大，但距離加大它卻要加長，并不是衰減，但通常也在衰減關(guān)系中一并討論。衰減關(guān)系衰減關(guān)系地震學(xué)家們常將地震動衰減寫為Y:為地震動的某一參數(shù); O():為震源譜 ;P():從震源至場地基巖處的衰

16、減函數(shù);G():為場地下基巖至近地表土層的傳播函數(shù). )()()()(GPOY地震動峰值衰減關(guān)系的數(shù)學(xué)模型地震動峰值衰減關(guān)系的數(shù)學(xué)模型對于地震動峰值和反應(yīng)譜，一般采用式:McecRRcRRcMcMccY6504032210)ln(lnMTceTcTRTRRTcMTcMTcTcTY),(400322105),(),(),()ln(),(),(),(),(),(ln注意大震、近場飽和地震動衰減關(guān)系確定地震動衰減關(guān)系確定衰減模型衰減模型 點(diǎn)圓衰減點(diǎn)圓衰減 橢圓衰減橢圓衰減 斷層距衰減斷層距衰減烈度資料收集烈度資料收集n作用建立烈度衰減關(guān)系論述衰減關(guān)系的適用性烈度資料收集烈度資料收集n應(yīng)注意的問題n注

17、意資料的匹配（等震線、原始烈度點(diǎn)、烈度標(biāo)度的可比性）n正確理解“區(qū)域及鄰區(qū)”的概念n選用權(quán)威資料n用于建立烈度衰減關(guān)系的資料應(yīng)為有儀器測定震級的地震烈度資料強(qiáng)震動資料收集強(qiáng)震動資料收集n作用建立地震動衰減關(guān)系論述衰減關(guān)系的適用性強(qiáng)震動資料收集強(qiáng)震動資料收集n應(yīng)注意的問題n強(qiáng)震資料的完整性（時空強(qiáng)參數(shù)、震源機(jī)制、臺站位置與場地條件資料、強(qiáng)震儀儀器特性、校正記錄所用的濾波器特性等）n資料的適用范圍（模擬式資料、數(shù)字資料）轉(zhuǎn)換時應(yīng)注意的問題轉(zhuǎn)換時應(yīng)注意的問題n研究區(qū)和參考區(qū)的地震烈度衰減關(guān)系應(yīng)按同一原則求得。在資料選擇、處理、衰減關(guān)系回歸分析時，對研究區(qū)與參考區(qū)也應(yīng)使用相同的原則。n衰減關(guān)系方差對小

18、概率的結(jié)果影響較大。各地的方差相差不大，一般為0.2-0.3。通常直接采用參考地區(qū)的方差。衰減關(guān)系的選擇衰減關(guān)系的選擇1、要充分認(rèn)識、理解不同衰減關(guān)系的的背景、假定及其優(yōu)缺點(diǎn)，從而選擇合理的適用關(guān)系。不能本末倒置，先對結(jié)果有一個數(shù)值上的要求，從而選擇可以給出自己所需結(jié)果的衰減關(guān)系 應(yīng)該特別注意（1）地震環(huán)境：對給定場地起主要作用的是近震、中等距離或遠(yuǎn)距離的地震和主要震級段；（2）工程特點(diǎn)：是一般工程、超高層、特大跨度的橋梁或特別重要的工程如核電廠或大壩，要針對這些具體特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)乃p關(guān)系。對于柔性結(jié)構(gòu)，如超高層及特大跨度的橋梁，尤其是位于柔軟地基上，而且又存在遠(yuǎn)震大震威脅時，要特別注意反應(yīng)譜

19、的長周期部分，一般要進(jìn)行特別研究，這時，一般反應(yīng)譜衰減關(guān)系已不適用。不宜選用基于模擬記錄得到的長周期地震動衰減關(guān)系。衰減關(guān)系的選擇衰減關(guān)系的選擇2、對于近震中處的衰減關(guān)系，要特別慎重，對于高頻地震動，如加速度，要注意到兩種飽和現(xiàn)象，即在近震中區(qū)，隨著震中距的減?。ㄈ缧≌疒吔?km左右、大震趨近于20km左右之后），加速度峰值可能不隨震中距減小而增大；在近震中區(qū)，隨著震級的加大，如果震級接近7或7.5之后，震中附近的加速度峰值可能也不隨震級的加大而加大。對于速度峰值可能也會出現(xiàn)這種現(xiàn)象，但不如加速度那么顯著。3、對于同一個場地，各項(xiàng)地震動參數(shù) （如峰值加速度、反應(yīng)譜、持時或強(qiáng)度包絡(luò)函數(shù)）要互相

20、匹配一致，不得任意各選一個，以防矛盾。4、當(dāng)選用分長、短軸或橢圓性的地震烈度衰減關(guān)系時，要注意，在震中處長短軸的衰減關(guān)系應(yīng)給出相同烈度，相差過大是不合理的。5、應(yīng)論述衰減關(guān)系的適用性 應(yīng)分析所選用的衰減關(guān)系是否能反映本地的地震地質(zhì)和地震活動性特征(大震或小震影響、近場或遠(yuǎn)場影響等)，是否能反映所針對工程的特性(一般工程或特別重要的工程、長周期等) 應(yīng)與常用的衰減關(guān)系和本區(qū)其它衰減關(guān)系進(jìn)行對比，并對本衰減關(guān)系的特點(diǎn)進(jìn)行分析 應(yīng)收集區(qū)域和鄰區(qū)的強(qiáng)震動觀測資料，用于與選用的衰減關(guān)系的對比，從而確定所選用的衰減關(guān)系是否適用于本區(qū)。 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析2.地震

21、動衰減關(guān)系確定地震動衰減關(guān)系確定3.場地地震工程地質(zhì)條件勘測場地地震工程地質(zhì)條件勘測4.區(qū)域性地震區(qū)劃區(qū)域性地震區(qū)劃 5.場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定 6.地震地質(zhì)災(zāi)害評價地震地質(zhì)災(zāi)害評價7.地震小區(qū)劃地震小區(qū)劃 8.地震動峰值加速度復(fù)核地震動峰值加速度復(fù)核區(qū)域性地震區(qū)劃區(qū)域性地震區(qū)劃n區(qū)域性地震區(qū)劃的工作目標(biāo)和適用范圍區(qū)域性地震區(qū)劃的工作目標(biāo)和適用范圍n區(qū)域性地震區(qū)劃工作的要點(diǎn)區(qū)域性地震區(qū)劃工作的要點(diǎn)n區(qū)域性地震區(qū)劃圖的參數(shù)和概率水平區(qū)域性地震區(qū)劃圖的參數(shù)和概率水平n區(qū)域性地震區(qū)劃計(jì)算控制點(diǎn)的分布要求區(qū)域性地震區(qū)劃計(jì)算控制點(diǎn)的分布要求n區(qū)域性地震區(qū)劃圖表述方式和成圖比例尺要求區(qū)域性地

22、震區(qū)劃圖表述方式和成圖比例尺要求n場地條件的考慮場地條件的考慮n區(qū)劃圖分區(qū)界線確定應(yīng)考慮的主要因素區(qū)劃圖分區(qū)界線確定應(yīng)考慮的主要因素n區(qū)劃圖說明書的編制內(nèi)容區(qū)劃圖說明書的編制內(nèi)容 關(guān)鍵內(nèi)容關(guān)鍵內(nèi)容區(qū)域性地震區(qū)劃區(qū)域性地震區(qū)劃n工作目標(biāo)和適用范圍工作目標(biāo)和適用范圍針對特定地區(qū)或長輸管線等重要工程的地震區(qū)劃工作，如，針對特定地區(qū)或長輸管線等重要工程的地震區(qū)劃工作，如，特定行政轄區(qū)的地震區(qū)劃工作，輸油管線沿線、輸氣管線、特定行政轄區(qū)的地震區(qū)劃工作，輸油管線沿線、輸氣管線、長距離輸水工程沿線的地震區(qū)劃等。長距離輸水工程沿線的地震區(qū)劃等。 n工作的要點(diǎn)工作的要點(diǎn) a) 區(qū)域地震構(gòu)造和地震活動性的調(diào)查、分

23、析；對于重要的線區(qū)域地震構(gòu)造和地震活動性的調(diào)查、分析；對于重要的線性工程，應(yīng)開展線路兩側(cè)性工程，應(yīng)開展線路兩側(cè)25公里范圍內(nèi)的近場工作公里范圍內(nèi)的近場工作b) 潛在震源區(qū)和相應(yīng)的地震活動性參數(shù)潛在震源區(qū)和相應(yīng)的地震活動性參數(shù)c) 適用于地震區(qū)劃區(qū)域的地震動參數(shù)衰減關(guān)系適用于地震區(qū)劃區(qū)域的地震動參數(shù)衰減關(guān)系d) 地震危險性概率分析計(jì)算，得到計(jì)算控制點(diǎn)的地震動參數(shù)地震危險性概率分析計(jì)算，得到計(jì)算控制點(diǎn)的地震動參數(shù)e) 地震動參數(shù)分區(qū)或繪制地震動參數(shù)等值線地震動參數(shù)分區(qū)或繪制地震動參數(shù)等值線f) 編寫使用說明和研究報告編寫使用說明和研究報告 區(qū)域性地震區(qū)劃區(qū)域性地震區(qū)劃n參數(shù)和概率水平參數(shù)和概率水平

24、地震動峰值加速度、速度，烈度地震動峰值加速度、速度，烈度50年超越概率年超越概率10%、2 、63%計(jì)算控制點(diǎn)的分布要求計(jì)算控制點(diǎn)的分布要求計(jì)算控制點(diǎn)的間距，應(yīng)不大于地理經(jīng)緯度計(jì)算控制點(diǎn)的間距，應(yīng)不大于地理經(jīng)緯度0.1。在結(jié)果變。在結(jié)果變化較大的地段（分區(qū)界線），應(yīng)加密控制點(diǎn)化較大的地段（分區(qū)界線），應(yīng)加密控制點(diǎn)分區(qū)界線確定應(yīng)考慮的主要因素分區(qū)界線確定應(yīng)考慮的主要因素a）潛在震源區(qū)和參數(shù)的可變動范圍及其對結(jié)果的影響）潛在震源區(qū)和參數(shù)的可變動范圍及其對結(jié)果的影響b）地形地貌的差異）地形地貌的差異c）區(qū)劃參數(shù)的精度，注意城市結(jié)果與現(xiàn)行區(qū)劃圖的差異）區(qū)劃參數(shù)的精度，注意城市結(jié)果與現(xiàn)行區(qū)劃圖的差異區(qū)域

25、性地震區(qū)劃區(qū)域性地震區(qū)劃n區(qū)劃圖表述方式和成圖比例尺要求區(qū)劃圖表述方式和成圖比例尺要求地震動參數(shù)分區(qū)（段）圖，地震動參數(shù)分區(qū)（段）圖，1:50萬，萬，全國區(qū)劃圖全國區(qū)劃圖1:400萬萬n場地條件的考慮場地條件的考慮 平均場地條件平均場地條件n區(qū)劃圖說明書的編制內(nèi)容區(qū)劃圖說明書的編制內(nèi)容 編圖技術(shù)思路和技術(shù)方法，所使用資料的來源、精度，清楚編圖技術(shù)思路和技術(shù)方法，所使用資料的來源、精度，清楚地說明區(qū)劃結(jié)果的表示方式和內(nèi)容、使用范圍以及使用過程地說明區(qū)劃結(jié)果的表示方式和內(nèi)容、使用范圍以及使用過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)等中應(yīng)注意的事項(xiàng)等 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1.地震動的工程特性分析地震動的工程特性分析2.地震

26、動衰減關(guān)系確定地震動衰減關(guān)系確定3.場地地震工程地質(zhì)條件勘測場地地震工程地質(zhì)條件勘測4.區(qū)域性地震區(qū)劃區(qū)域性地震區(qū)劃 5.場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定 6.地震地質(zhì)災(zāi)害評價地震地質(zhì)災(zāi)害評價7.地震小區(qū)劃地震小區(qū)劃 8.地震動峰值加速度復(fù)核地震動峰值加速度復(fù)核場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定n場地基巖地震動參數(shù)確定：場地基巖地震動參數(shù)確定：地震危險性分析地震危險性分析n場地計(jì)算基底輸入地震動時程確定：場地計(jì)算基底輸入地震動時程確定：人工合成人工合成n場地地震反應(yīng)分析計(jì)算場地地震反應(yīng)分析計(jì)算n場地地震動參數(shù)的確定場地地震動參數(shù)的確定主要環(huán)節(jié)主要環(huán)節(jié)場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定n

27、場地地震動參數(shù)確定的思路場地地震動參數(shù)確定的思路n不同類型工程場地地震動參數(shù)選取不同類型工程場地地震動參數(shù)選取n不同級別安評工作土層場地地震動參數(shù)確定不同級別安評工作土層場地地震動參數(shù)確定n場地地震反應(yīng)分析模型及參數(shù)確定的原則、要求和方法場地地震反應(yīng)分析模型及參數(shù)確定的原則、要求和方法n不同級別安評工作確定地震輸入界面的要求不同級別安評工作確定地震輸入界面的要求n土力學(xué)參數(shù)確定的方法土力學(xué)參數(shù)確定的方法n不同級別安評工作地震動時程合成的要求不同級別安評工作地震動時程合成的要求n場地地震反應(yīng)分析的常用方法場地地震反應(yīng)分析的常用方法n場地相關(guān)反應(yīng)譜確定的依據(jù)與要求場地相關(guān)反應(yīng)譜確定的依據(jù)與要求n場

28、地地震動反應(yīng)譜規(guī)準(zhǔn)化的目的和原則場地地震動反應(yīng)譜規(guī)準(zhǔn)化的目的和原則關(guān)鍵內(nèi)容關(guān)鍵內(nèi)容場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定場地條件的影響作用場地條件的影響作用 場地條件場地條件n指近地表、局部地質(zhì)條件指近地表、局部地質(zhì)條件 包括局部范圍內(nèi)的包括局部范圍內(nèi)的地形地形（地表與基巖面）條件及局部（地表與基巖面）條件及局部土層土層條件條件n粗略地講粗略地講（靜力觀點(diǎn)）（靜力觀點(diǎn)），就是，就是地基條件地基條件n靜力問題：地表以下若干深度內(nèi)的土層靜力問題：地表以下若干深度內(nèi)的土層n地震問題：基巖面及之上的整個覆蓋土層地震問題：基巖面及之上的整個覆蓋土層場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定場地條件的影響問題的提

29、出場地條件的影響問題的提出n對地震動有著顯著的影響對地震動有著顯著的影響n影響局部區(qū)域地震動的強(qiáng)度及譜特性影響局部區(qū)域地震動的強(qiáng)度及譜特性n明顯影響著局部區(qū)域的震害明顯影響著局部區(qū)域的震害n對不同的地震（地震動輸入）影響不同對不同的地震（地震動輸入）影響不同n對不同的工程結(jié)構(gòu)有不同的影響作用對不同的工程結(jié)構(gòu)有不同的影響作用 好壞兩方面好壞兩方面場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定場地條件的影響問題的提出場地條件的影響問題的提出n1906年舊金山地震震害，軟弱地基年舊金山地震震害，軟弱地基地震害地震害重重n1923年日本關(guān)東大地震，沖積土層厚度增加年日本關(guān)東大地震，沖積土層厚度增加木結(jié)構(gòu)破壞率增

30、高木結(jié)構(gòu)破壞率增高n19761976年唐山地震年唐山地震，極震區(qū)的水泥廠、鋼廠、，極震區(qū)的水泥廠、鋼廠、陶瓷廠的房屋倒塌率為陶瓷廠的房屋倒塌率為50%50%，而其附近的都達(dá)，而其附近的都達(dá)90%90%以上，這些也與場地以上，這些也與場地覆蓋土層覆蓋土層的條件有關(guān)的條件有關(guān)n場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定場地條件的影響問題的提出場地條件的影響問題的提出n特別是，特別是，19851985年墨西哥地震年墨西哥地震，震害情況，震害情況更充分顯示了場地條件的影響作用更充分顯示了場地條件的影響作用400公里* 峰值加速度，長周期成分* 峰值加速度，長周期成分場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定場地條

31、件的影響的解釋場地條件的影響的解釋* 影響地震動強(qiáng)度，頻譜成分，持時基巖介質(zhì)區(qū)土層分布區(qū) 場地地震動參數(shù)確定場地地震動參數(shù)確定場地條件的影響的解釋場地條件的影響的解釋024681 01 21 41 61 82 0- 0 . 1 5- 0 . 1 0- 0 . 0 50 . 0 00 . 0 50 . 1 00 . 1 5024681 01 21 41 61 82 0- 0 . 1 5- 0 . 1 0- 0 . 0 50 . 0 00 . 0 50 . 1 00 . 1 50 . 0 10 . 111 00 . 1 T ( s e c )Sa(T)(Gal)基巖場地點(diǎn)R土層場地點(diǎn)S基巖介質(zhì)區(qū)土

32、層介質(zhì)區(qū)SR人工地震動時程合成人工地震動時程合成目的與目標(biāo)目的與目標(biāo) 目的目的 確定場地地震反應(yīng)分析的基底輸入地震動確定場地地震反應(yīng)分析的基底輸入地震動 確定結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析的基礎(chǔ)輸入地震動確定結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析的基礎(chǔ)輸入地震動 目標(biāo)目標(biāo) 根據(jù)給定的要求（一般有：加速度峰值、根據(jù)給定的要求（一般有：加速度峰值、 反應(yīng)譜、加速度包絡(luò)函數(shù)），人工合成的反應(yīng)譜、加速度包絡(luò)函數(shù)），人工合成的 地震動加速度時程地震動加速度時程a(t)人工地震動時程合成人工地震動時程合成合成方法合成方法 比例法比例法選擇滿足某些要求的實(shí)際地震記錄，對選擇滿足某些要求的實(shí)際地震記錄，對時間與幅值進(jìn)行調(diào)整時間與幅值進(jìn)行調(diào)整 數(shù)

33、值法數(shù)值法三角級數(shù)模擬三角級數(shù)模擬人工地震動時程合成人工地震動時程合成合成方法合成方法數(shù)值方法數(shù)值方法a tf tAtkkkkn( )( )cos()00.010.1110110100 T(sec)Sa(T)(gal)人工地震動時程合成人工地震動時程合成要求與問題要求與問題 擬合要求擬合要求峰值加速度相等、控制點(diǎn)譜值滿足一定的誤差、包線峰值加速度相等、控制點(diǎn)譜值滿足一定的誤差、包線基本滿足要求、多個樣本基本滿足要求、多個樣本 注意的問題注意的問題峰值加速度與高頻譜值間的協(xié)調(diào)峰值加速度與高頻譜值間的協(xié)調(diào)高頻頻率值控制與時間步長的對應(yīng)高頻頻率值控制與時間步長的對應(yīng)反應(yīng)譜（放大倍數(shù)）與持時間的協(xié)調(diào)反

34、應(yīng)譜（放大倍數(shù)）與持時間的協(xié)調(diào)要有足夠的反應(yīng)譜控制點(diǎn)數(shù)要有足夠的反應(yīng)譜控制點(diǎn)數(shù)相位譜的影響作用相位譜的影響作用 采用實(shí)際地震記錄，符合工程所在地地震環(huán)境采用實(shí)際地震記錄，符合工程所在地地震環(huán)境人工地震動時程合成人工地震動時程合成要求與問題要求與問題 峰值加速度與高頻譜值間的協(xié)調(diào)峰值加速度與高頻譜值間的協(xié)調(diào)0.010.1110110100 T(sec)Sa(T)(gal)人工地震動時程合成人工地震動時程合成0481216202428323640-60-30030600481216202428323640-60-3003060要求與問題要求與問題 反應(yīng)譜（放大倍數(shù)）與持時之間的協(xié)調(diào)反應(yīng)譜（放大倍數(shù)

35、）與持時之間的協(xié)調(diào)0481216202428323640-60-3003060場地地震反應(yīng)分析場地地震反應(yīng)分析n理論分析方法理論分析方法 建立場地計(jì)算模型，地震波動模擬分析建立場地計(jì)算模型，地震波動模擬分析n地震記錄資料統(tǒng)計(jì)，理論計(jì)算結(jié)果總結(jié)地震記錄資料統(tǒng)計(jì)，理論計(jì)算結(jié)果總結(jié) 建立經(jīng)驗(yàn)（關(guān)系）方法建立經(jīng)驗(yàn)（關(guān)系）方法場地地震反應(yīng)分析場地地震反應(yīng)分析 經(jīng)驗(yàn)方法經(jīng)驗(yàn)方法 一般建構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范方法一般建構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范方法n對記錄及計(jì)算結(jié)果采用統(tǒng)計(jì)分析方法確定對記錄及計(jì)算結(jié)果采用統(tǒng)計(jì)分析方法確定經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)反應(yīng)譜反應(yīng)譜-標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜反應(yīng)譜n對場地進(jìn)行分類對場地進(jìn)行分類n針對不同類場地，采用不同的

36、針對不同類場地，采用不同的規(guī)范譜規(guī)范譜作為作為設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)地震動反應(yīng)譜地震動反應(yīng)譜n“不同反應(yīng)譜不同反應(yīng)譜”以反映場地條件對地震動強(qiáng)以反映場地條件對地震動強(qiáng)度及頻譜特性的影響度及頻譜特性的影響地震記錄反應(yīng)譜值統(tǒng)計(jì)分析地震記錄反應(yīng)譜值統(tǒng)計(jì)分析場地地震反應(yīng)分析場地地震反應(yīng)分析 理論分析方法理論分析方法n地表局部場地地震反應(yīng)分析地表局部場地地震反應(yīng)分析 一維土層地震反應(yīng)分析一維土層地震反應(yīng)分析 多維場地地震反應(yīng)分析（含地形影響）多維場地地震反應(yīng)分析（含地形影響）n分析方法分析方法 頻域方法，時域方法頻域方法，時域方法 解析法，數(shù)值積法解析法，數(shù)值積法0.010.1110101001000T (sec)S

37、a (T)(Gal)0.010.1110101001000T (sec)Sa (T)(Gal)0.010.1110101001000T (sec)Sa (T)(Gal)0.010.1110101001000T (sec)Sa (T)(Gal)不同類別場地的計(jì)算結(jié)果不同類別場地的計(jì)算結(jié)果類類類類類類類類場地地震反應(yīng)分析場地地震反應(yīng)分析自由地表面xxxx1，G1 1i，Gi ii+1,Gi+1 i+1N，GN Nh1hihi+1hN入射地震波基底半空間一維場地土層模型一維場地土層模型模型的基本參數(shù)模型的基本參數(shù)土層地震反應(yīng)分析等土層地震反應(yīng)分析等效線性化方法效線性化方法場地地震反應(yīng)分析場地地震反應(yīng)

38、分析二維、三維場地土層模型二維、三維場地土層模型自由地面surface非均勻介質(zhì)區(qū)人工邊界入射波 (SH , SV-P)自由地面surface非均勻介質(zhì)區(qū)水平成層介質(zhì)區(qū)水平成層介質(zhì)區(qū)人工邊界人工邊界均勻介質(zhì)區(qū)有限元、有限差有限元、有限差分方法分方法場地地震反應(yīng)分析場地地震反應(yīng)分析注意的問題注意的問題 土體非線性的考慮土體非線性的考慮 一維場地分析與多維分析的條件一維場地分析與多維分析的條件 土層模型確定土層模型確定 計(jì)算基底的確定，外推問題計(jì)算基底的確定，外推問題 輸入地震波的確定輸入地震波的確定場地地震反應(yīng)分析場地地震反應(yīng)分析注意的問題注意的問題 土體非線性的考慮土體非線性的考慮常用方法是等

39、效線性化方法常用方法是等效線性化方法將非規(guī)則的地震動時程將非規(guī)則的地震動時程等效為一個等幅的諧振振動時程，后借助與復(fù)阻尼等效為一個等幅的諧振振動時程，后借助與復(fù)阻尼理論進(jìn)行線性化分析理論進(jìn)行線性化分析 場地地震反應(yīng)分析場地地震反應(yīng)分析注意的問題注意的問題 一維場地分析與多維分析的條件一維場地分析與多維分析的條件在地面、土層界面及基巖面均較平坦的場地工程地質(zhì)條件情在地面、土層界面及基巖面均較平坦的場地工程地質(zhì)條件情況下，水平成層土層模型能合理地反映場地條件，可采用一況下，水平成層土層模型能合理地反映場地條件，可采用一維場地模型；而在土層界面、基巖面或地表起伏較大時，水維場地模型；而在土層界面、基

40、巖面或地表起伏較大時，水平成層土層模型不能合理地反映場地條件，需要采用二維場平成層土層模型不能合理地反映場地條件，需要采用二維場地模型或三維場地模型地模型或三維場地模型 場地地震反應(yīng)分析場地地震反應(yīng)分析注意的問題注意的問題 計(jì)算基底的確定，外推問題計(jì)算基底的確定，外推問題a) 級工作應(yīng)采用鉆探確定的基巖面或剪切波速不小于級工作應(yīng)采用鉆探確定的基巖面或剪切波速不小于700 m/s的層頂面作為地震輸入界面；的層頂面作為地震輸入界面；b) 級工作和地震小區(qū)劃應(yīng)采用下列三者之一作為地震輸入界級工作和地震小區(qū)劃應(yīng)采用下列三者之一作為地震輸入界面：基巖面；剪切波速面：基巖面；剪切波速不小于不小于500 m

41、/s的土層頂面；的土層頂面； 鉆探深度超過鉆探深度超過100 m，且剪切波速，且剪切波速有明顯躍升有明顯躍升的土層分界面的土層分界面或由其他方法確定的界面?；蛴善渌椒ù_定的界面。要求的原因：要求的原因：非線性問題非線性問題波的散射問題，基底能量輻射問題波的散射問題，基底能量輻射問題場地地震反應(yīng)分析場地地震反應(yīng)分析注意的問題注意的問題 計(jì)算基底的確定，外推問題計(jì)算基底的確定，外推問題由其他方法確定的界面：由其他方法確定的界面：根據(jù)物探等其它手段或鄰區(qū)相關(guān)深孔資料根據(jù)物探等其它手段或鄰區(qū)相關(guān)深孔資料對具有土性描述的鉆孔，利用附近鉆孔波速值或本地或工對具有土性描述的鉆孔，利用附近鉆孔波速值或本地或

42、工程地質(zhì)條件相類似的其它地區(qū)的波速值，采用土性及深度類程地質(zhì)條件相類似的其它地區(qū)的波速值，采用土性及深度類比方法估計(jì)鉆孔所缺波速值；比方法估計(jì)鉆孔所缺波速值；對于深部無土性描述的鉆孔，對于深部無土性描述的鉆孔，則應(yīng)利用鉆孔附近其它鉆孔的土性描述及波速值資料勾畫出則應(yīng)利用鉆孔附近其它鉆孔的土性描述及波速值資料勾畫出此鉆孔周圍的土層分層面分布圖，而后利用類比方法。在采此鉆孔周圍的土層分層面分布圖，而后利用類比方法。在采用近似估計(jì)方法彌補(bǔ)所缺波速值和地震輸入面后用近似估計(jì)方法彌補(bǔ)所缺波速值和地震輸入面后應(yīng)進(jìn)行波速值和地震輸入界面位置的不確定性對場應(yīng)進(jìn)行波速值和地震輸入界面位置的不確定性對場地地震反應(yīng)的影響分析地地震反應(yīng)的影響分