工程场地地震影响评价

1、工程场地地震影响评价工程场地地震影响评价据李小军、俞言祥研究员资料整理据李小军、俞言祥研究员资料整理震震源源地震波传播地震波传播场地土层场地土层区（局部）区（局部）基岩区基岩区（区域地质）（区域地质）地表及基岩地表及基岩地形地形工程场地地震影响涉及的主要问题工程场地地震影响涉及的主要问题解决的问题：解决的问题：地震动及工程特性与作用地震动及工程特性与作用场地条件对地震动及地震地质灾害影响场地条件对地震动及地震地质灾害影响影响地震动及地震地质灾害的因素影响地震动及地震地质灾害的因素n地震、地质环境：震源特性n区域地质条件：地壳介质 对地震动的影响 空间上缓慢变化n局部场地条件：地形，土层，（近地

2、表）断层 对地震动的影响空间上显著变化 小区划的关键因素 小区划差不多是场地影响区划 工程地震部分的主要问题工程地震部分的主要问题n区域地质条件对地震波的传播的影响地震动衰减问题n局部场地条件对地震波传播的影响场地地震反应分析问题n场地设计地震动参数n工程场地地震地质灾害主要内容主要内容 1.地震动的工程特性分析2.地震动衰减关系确定 基础性工作基础性工作3.场地地震工程地质条件勘测4.区域性地震区划 5.场地地震动参数确定 6.地震地质灾害评价 结果评价工作结果评价工作7.地震小区划 8.地震动峰值加速度复核主要内容主要内容 1.地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析2.地震动衰减关系确定

3、地震动衰减关系确定3.场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测4.区域性地震区划区域性地震区划 5.场地地震动参数确定场地地震动参数确定 6.地震地质灾害评价地震地质灾害评价7.地震小区划地震小区划 8.地震动峰值加速度复核地震动峰值加速度复核地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动加速度过程地震动加速度过程1940.05.18 美国 El Centro, M=7, =10 km加速度 位移0 10 20 30 40 time (S)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动加速度过程地震动加速度过程地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动参数地震动参数 地震动加速度时

4、程a(t) 一次地震时，地震动加速度随时间变化的过程 地震烈度 地震动三要素 地震动峰值（加速度、速度、位移） 谱（反应谱 、富氏谱、功率谱等） 持续时间地震烈度定义n地震烈度表 宏观模糊语言n人的感觉 低烈度n房屋反应 中高烈度 n器物反应 低烈度n地表破坏 高烈度 n例：VII度: 大多数人仓惶逃出；的多数房屋轻度破坏；河岸现塌方。地震烈度与峰值加速度的关系n这一关系的离散性极大：n烈度相差度，地震动平均相差倍 ;n同一烈度的地震动峰值加速度可以相差10 倍或更多地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震烈度与地震动参数关系地震烈度与地震动参数关系地震烈度(I)换算地震动加速度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)关于地震烈度的结论n地震烈度是等级划分，不是物理量n地震烈度不能反映地震动的谱特性n烈度与地震动各司其职n地震烈度日常生活n地震动地震工程地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动三要素的认识过程地震动三要素的认识过程峰值频谱持时峰值：20世纪初 F=ma频谱：50年代 震害经验，强震记录持时：70年代，重大工程采用时程地震动的工程特性分析地震动的工程

6、特性分析地震动峰值地震动峰值 绝对峰值 有效峰值t, 秒 a/g0a/g加速度时程包络函数加速度时程包络函数 地震动加速度时程震动加速度时程a(t)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动持时地震动持时 强度包络函数 地震动总持时 地震动强震持时（如1/2持时） 绝对持时 相对持时t, 秒 a/g0a/g加速度时程包络函数加速度时程包络函数 地震动加速度时程震动加速度时程a(t)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动反应谱地震动反应谱定义：定义：具有同一阻具有同一阻尼比的一系列单自尼比的一系列单自由度体系在同一地由度体系在同一地震动输入下的反应震动输入下的反应的绝对最大值与单的绝

7、对最大值与单自由度体系自振周自由度体系自振周期的关系，期的关系，即为这即为这一地震动的反应谱一地震动的反应谱2个参数：个参数：周期、阻尼比周期、阻尼比3个谱量：个谱量：加速度、速度、加速度、速度、位移反应谱位移反应谱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)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分

8、析地震动反应谱地震动反应谱 地震动 - 形状极不规则 地震动反应谱-地震动的频谱成分变化 但丢失了相位信息 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)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动反应谱地震动反应谱 地震动反应谱的重要性 反映了地震动的频谱特性 直接给出了不同结构的最大反应 结构抗震设

9、计规范中普遍采用的规定地震动的工程特性分地震动的工程特性分析析地震动反应谱地震动反应谱 地震动反应谱与地震动峰值的关系 加速度反应谱（极）高频处的值趋近地震动峰值加速度 加速度反应谱中频段的值与地震动峰值速度有关 加速度反应谱低频段的值与地震动峰值位移有关0.110.1 T(sec)Sa(T)(Gal)地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析地震动反应谱地震动反应谱0.111101001000T (sec)Sa (T)(Gal)地震动的特性 CHARACTERISTICS OFn地震动主要受下列因素影响n震源 Earthquake Sourcen传播路径 Propagation Pathn场地

10、条件 Site Conditionn地震动参数随下列条件的变化n震级 Magnituden距离 Distancen场地条件 Site Condition震源地球介质传播路径场地条件随震级的变化n在其它条件不变的情况下，震级越大，峰值越大、持时越长、长周期分量越丰富一个值得思考的现象4.04.55.05.56.06.57.07.58.00.00.51.01.52.0 Horizontal PGAPGA/gM一个值得思考的现象4.04.55.05.56.06.57.07.58.0050100150200250300 PGVPGV/(cm/s)M一个值得思考的现象4.04.55.05.56.06.5

11、7.07.58.0020406080100 PGDPGD/cmM反应谱形状随震级的变化反应谱形状随震级的变化0.11100.1110M=8M=7 Sa(cm/s2)周期T(s)M=6随距离的变化n在其它条件不变的情况下，距离越远，峰值越小、持时越长、长周期分量越丰富0.11100.1110 Sa周期T(s) R=20km R=200kmR=20km随场地条件的变化n在其它条件不变的情况下，场地越软，峰值越大、持时越长、长周期分量越丰富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)方向性效应 DIRECTIVITYn在断层破裂传播方向的前方，地震动更强 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美国 Landers地震断层上盘效应 HANGING-WALL EFFECTn断层上盘(hanging-wall)的地震动比断层下盘(foot-wall)的地震动强中国台湾集集地震的峰值加速度分布图盆地效应 BASIN EFFECTn盆地对地震动放大，持时变长，出现长周期面波(surface wave)由下至上，台站逐渐进入盆地内部地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析影响反应谱的因素影响反应谱的因素 地震大小 地震远近 地震的其他特性（如破裂方向， 等等） 场地条件，如土层软硬与厚薄，盆地等 局部地形主要内容主要内容 1.地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析2.

14、地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定3.场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测4.区域性地震区划区域性地震区划 5.场地地震动参数确定场地地震动参数确定 6.地震地质灾害评价地震地质灾害评价7.地震小区划地震小区划 8.地震动峰值加速度复核地震动峰值加速度复核地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定n收集强震动观测资料和地震烈度资料空间范围n地震烈度和强震动资料的收集原则与内容n基岩地震动衰减模型建立n基岩地震动衰减关系选取与适用性分析n地震动衰减关系的统计回归n缺乏强震动观测资料地区的地震动衰减关系确定的原则与方法n地震烈度衰减关系选择原则与方法 关键内容关键内容地震动衰减关系地震动衰

15、减关系n当震源体破裂时，弹性应变能便转变为动能以地震波的形式释放出来。地震波从破裂面向外传播，离能量释放处越远，地震波能量或振幅会越小，这一现象称为衰减。用公式或表的方式表示的地震动衰减规律叫做地震动衰减关系。地震动衰减关系地震动衰减关系n不同的地震动参数有不同的衰减规律，例如烈度、峰值加速度、峰值速度与反应谱都是随震级加大而加大，随距离加大而减小的，所以称为衰减关系。n但是持时却不然，它虽然也是随震级一起加大，但距离加大它却要加长，并不是衰减，但通常也在衰减关系中一并讨论。衰减关系衰减关系地震学家们常将地震动衰减写为Y:为地震动的某一参数; O():为震源谱 ;P():从震源至场地基岩处的衰

16、减函数;G():为场地下基岩至近地表土层的传播函数. )()()()(GPOY地震动峰值衰减关系的数学模型地震动峰值衰减关系的数学模型对于地震动峰值和反应谱，一般采用式:McecRRcRRcMcMccY6504032210)ln(lnMTceTcTRTRRTcMTcMTcTcTY),(400322105),(),(),()ln(),(),(),(),(),(ln注意大震、近场饱和地震动衰减关系确定地震动衰减关系确定衰减模型衰减模型 点圆衰减点圆衰减 椭圆衰减椭圆衰减 断层距衰减断层距衰减烈度资料收集烈度资料收集n作用建立烈度衰减关系论述衰减关系的适用性烈度资料收集烈度资料收集n应注意的问题n注

17、意资料的匹配（等震线、原始烈度点、烈度标度的可比性）n正确理解“区域及邻区”的概念n选用权威资料n用于建立烈度衰减关系的资料应为有仪器测定震级的地震烈度资料强震动资料收集强震动资料收集n作用建立地震动衰减关系论述衰减关系的适用性强震动资料收集强震动资料收集n应注意的问题n强震资料的完整性（时空强参数、震源机制、台站位置与场地条件资料、强震仪仪器特性、校正记录所用的滤波器特性等）n资料的适用范围（模拟式资料、数字资料）转换时应注意的问题转换时应注意的问题n研究区和参考区的地震烈度衰减关系应按同一原则求得。在资料选择、处理、衰减关系回归分析时，对研究区与参考区也应使用相同的原则。n衰减关系方差对小

18、概率的结果影响较大。各地的方差相差不大，一般为0.2-0.3。通常直接采用参考地区的方差。衰减关系的选择衰减关系的选择1、要充分认识、理解不同衰减关系的的背景、假定及其优缺点，从而选择合理的适用关系。不能本末倒置，先对结果有一个数值上的要求，从而选择可以给出自己所需结果的衰减关系 应该特别注意（1）地震环境：对给定场地起主要作用的是近震、中等距离或远距离的地震和主要震级段；（2）工程特点：是一般工程、超高层、特大跨度的桥梁或特别重要的工程如核电厂或大坝，要针对这些具体特点选择适当的衰减关系。对于柔性结构，如超高层及特大跨度的桥梁，尤其是位于柔软地基上，而且又存在远震大震威胁时，要特别注意反应谱

19、的长周期部分，一般要进行特别研究，这时，一般反应谱衰减关系已不适用。不宜选用基于模拟记录得到的长周期地震动衰减关系。衰减关系的选择衰减关系的选择2、对于近震中处的衰减关系，要特别慎重，对于高频地震动，如加速度，要注意到两种饱和现象，即在近震中区，随着震中距的减小（如小震趋近于5km左右、大震趋近于20km左右之后），加速度峰值可能不随震中距减小而增大；在近震中区，随着震级的加大，如果震级接近7或7.5之后，震中附近的加速度峰值可能也不随震级的加大而加大。对于速度峰值可能也会出现这种现象，但不如加速度那么显著。3、对于同一个场地，各项地震动参数 （如峰值加速度、反应谱、持时或强度包络函数）要互相

20、匹配一致，不得任意各选一个，以防矛盾。4、当选用分长、短轴或椭圆性的地震烈度衰减关系时，要注意，在震中处长短轴的衰减关系应给出相同烈度，相差过大是不合理的。5、应论述衰减关系的适用性 应分析所选用的衰减关系是否能反映本地的地震地质和地震活动性特征(大震或小震影响、近场或远场影响等)，是否能反映所针对工程的特性(一般工程或特别重要的工程、长周期等) 应与常用的衰减关系和本区其它衰减关系进行对比，并对本衰减关系的特点进行分析 应收集区域和邻区的强震动观测资料，用于与选用的衰减关系的对比，从而确定所选用的衰减关系是否适用于本区。 主要内容主要内容 1.地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析2.地震

21、动衰减关系确定地震动衰减关系确定3.场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测4.区域性地震区划区域性地震区划 5.场地地震动参数确定场地地震动参数确定 6.地震地质灾害评价地震地质灾害评价7.地震小区划地震小区划 8.地震动峰值加速度复核地震动峰值加速度复核区域性地震区划区域性地震区划n区域性地震区划的工作目标和适用范围区域性地震区划的工作目标和适用范围n区域性地震区划工作的要点区域性地震区划工作的要点n区域性地震区划图的参数和概率水平区域性地震区划图的参数和概率水平n区域性地震区划计算控制点的分布要求区域性地震区划计算控制点的分布要求n区域性地震区划图表述方式和成图比例尺要求区域性地

22、震区划图表述方式和成图比例尺要求n场地条件的考虑场地条件的考虑n区划图分区界线确定应考虑的主要因素区划图分区界线确定应考虑的主要因素n区划图说明书的编制内容区划图说明书的编制内容 关键内容关键内容区域性地震区划区域性地震区划n工作目标和适用范围工作目标和适用范围针对特定地区或长输管线等重要工程的地震区划工作，如，针对特定地区或长输管线等重要工程的地震区划工作，如，特定行政辖区的地震区划工作，输油管线沿线、输气管线、特定行政辖区的地震区划工作，输油管线沿线、输气管线、长距离输水工程沿线的地震区划等。长距离输水工程沿线的地震区划等。 n工作的要点工作的要点 a) 区域地震构造和地震活动性的调查、分

23、析；对于重要的线区域地震构造和地震活动性的调查、分析；对于重要的线性工程，应开展线路两侧性工程，应开展线路两侧25公里范围内的近场工作公里范围内的近场工作b) 潜在震源区和相应的地震活动性参数潜在震源区和相应的地震活动性参数c) 适用于地震区划区域的地震动参数衰减关系适用于地震区划区域的地震动参数衰减关系d) 地震危险性概率分析计算，得到计算控制点的地震动参数地震危险性概率分析计算，得到计算控制点的地震动参数e) 地震动参数分区或绘制地震动参数等值线地震动参数分区或绘制地震动参数等值线f) 编写使用说明和研究报告编写使用说明和研究报告 区域性地震区划区域性地震区划n参数和概率水平参数和概率水平

24、地震动峰值加速度、速度，烈度地震动峰值加速度、速度，烈度50年超越概率年超越概率10%、2 、63%计算控制点的分布要求计算控制点的分布要求计算控制点的间距，应不大于地理经纬度计算控制点的间距，应不大于地理经纬度0.1。在结果变。在结果变化较大的地段（分区界线），应加密控制点化较大的地段（分区界线），应加密控制点分区界线确定应考虑的主要因素分区界线确定应考虑的主要因素a）潜在震源区和参数的可变动范围及其对结果的影响）潜在震源区和参数的可变动范围及其对结果的影响b）地形地貌的差异）地形地貌的差异c）区划参数的精度，注意城市结果与现行区划图的差异）区划参数的精度，注意城市结果与现行区划图的差异区域

25、性地震区划区域性地震区划n区划图表述方式和成图比例尺要求区划图表述方式和成图比例尺要求地震动参数分区（段）图，地震动参数分区（段）图，1:50万，万，全国区划图全国区划图1:400万万n场地条件的考虑场地条件的考虑 平均场地条件平均场地条件n区划图说明书的编制内容区划图说明书的编制内容 编图技术思路和技术方法，所使用资料的来源、精度，清楚编图技术思路和技术方法，所使用资料的来源、精度，清楚地说明区划结果的表示方式和内容、使用范围以及使用过程地说明区划结果的表示方式和内容、使用范围以及使用过程中应注意的事项等中应注意的事项等 主要内容主要内容 1.地震动的工程特性分析地震动的工程特性分析2.地震

26、动衰减关系确定地震动衰减关系确定3.场地地震工程地质条件勘测场地地震工程地质条件勘测4.区域性地震区划区域性地震区划 5.场地地震动参数确定场地地震动参数确定 6.地震地质灾害评价地震地质灾害评价7.地震小区划地震小区划 8.地震动峰值加速度复核地震动峰值加速度复核场地地震动参数确定场地地震动参数确定n场地基岩地震动参数确定：场地基岩地震动参数确定：地震危险性分析地震危险性分析n场地计算基底输入地震动时程确定：场地计算基底输入地震动时程确定：人工合成人工合成n场地地震反应分析计算场地地震反应分析计算n场地地震动参数的确定场地地震动参数的确定主要环节主要环节场地地震动参数确定场地地震动参数确定n

27、场地地震动参数确定的思路场地地震动参数确定的思路n不同类型工程场地地震动参数选取不同类型工程场地地震动参数选取n不同级别安评工作土层场地地震动参数确定不同级别安评工作土层场地地震动参数确定n场地地震反应分析模型及参数确定的原则、要求和方法场地地震反应分析模型及参数确定的原则、要求和方法n不同级别安评工作确定地震输入界面的要求不同级别安评工作确定地震输入界面的要求n土力学参数确定的方法土力学参数确定的方法n不同级别安评工作地震动时程合成的要求不同级别安评工作地震动时程合成的要求n场地地震反应分析的常用方法场地地震反应分析的常用方法n场地相关反应谱确定的依据与要求场地相关反应谱确定的依据与要求n场

28、地地震动反应谱规准化的目的和原则场地地震动反应谱规准化的目的和原则关键内容关键内容场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条件的影响作用场地条件的影响作用 场地条件场地条件n指近地表、局部地质条件指近地表、局部地质条件 包括局部范围内的包括局部范围内的地形地形（地表与基岩面）条件及局部（地表与基岩面）条件及局部土层土层条件条件n粗略地讲粗略地讲（静力观点）（静力观点），就是，就是地基条件地基条件n静力问题：地表以下若干深度内的土层静力问题：地表以下若干深度内的土层n地震问题：基岩面及之上的整个覆盖土层地震问题：基岩面及之上的整个覆盖土层场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条件的影响问题的提

29、出场地条件的影响问题的提出n对地震动有着显著的影响对地震动有着显著的影响n影响局部区域地震动的强度及谱特性影响局部区域地震动的强度及谱特性n明显影响着局部区域的震害明显影响着局部区域的震害n对不同的地震（地震动输入）影响不同对不同的地震（地震动输入）影响不同n对不同的工程结构有不同的影响作用对不同的工程结构有不同的影响作用 好坏两方面好坏两方面场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条件的影响问题的提出场地条件的影响问题的提出n1906年旧金山地震震害，软弱地基年旧金山地震震害，软弱地基地震害地震害重重n1923年日本关东大地震，冲积土层厚度增加年日本关东大地震，冲积土层厚度增加木结构破坏率增

30、高木结构破坏率增高n19761976年唐山地震年唐山地震，极震区的水泥厂、钢厂、，极震区的水泥厂、钢厂、陶瓷厂的房屋倒塌率为陶瓷厂的房屋倒塌率为50%50%，而其附近的都达，而其附近的都达90%90%以上，这些也与场地以上，这些也与场地覆盖土层覆盖土层的条件有关的条件有关n场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条件的影响问题的提出场地条件的影响问题的提出n特别是，特别是，19851985年墨西哥地震年墨西哥地震，震害情况，震害情况更充分显示了场地条件的影响作用更充分显示了场地条件的影响作用400公里* 峰值加速度，长周期成分* 峰值加速度，长周期成分场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条

31、件的影响的解释场地条件的影响的解释* 影响地震动强度，频谱成分，持时基岩介质区土层分布区 场地地震动参数确定场地地震动参数确定场地条件的影响的解释场地条件的影响的解释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)基岩场地点R土层场地点S基岩介质区土

32、层介质区SR人工地震动时程合成人工地震动时程合成目的与目标目的与目标 目的目的 确定场地地震反应分析的基底输入地震动确定场地地震反应分析的基底输入地震动 确定结构地震反应分析的基础输入地震动确定结构地震反应分析的基础输入地震动 目标目标 根据给定的要求（一般有：加速度峰值、根据给定的要求（一般有：加速度峰值、 反应谱、加速度包络函数），人工合成的反应谱、加速度包络函数），人工合成的 地震动加速度时程地震动加速度时程a(t)人工地震动时程合成人工地震动时程合成合成方法合成方法 比例法比例法选择满足某些要求的实际地震记录，对选择满足某些要求的实际地震记录，对时间与幅值进行调整时间与幅值进行调整 数

33、值法数值法三角级数模拟三角级数模拟人工地震动时程合成人工地震动时程合成合成方法合成方法数值方法数值方法a tf tAtkkkkn( )( )cos()00.010.1110110100 T(sec)Sa(T)(gal)人工地震动时程合成人工地震动时程合成要求与问题要求与问题 拟合要求拟合要求峰值加速度相等、控制点谱值满足一定的误差、包线峰值加速度相等、控制点谱值满足一定的误差、包线基本满足要求、多个样本基本满足要求、多个样本 注意的问题注意的问题峰值加速度与高频谱值间的协调峰值加速度与高频谱值间的协调高频频率值控制与时间步长的对应高频频率值控制与时间步长的对应反应谱（放大倍数）与持时间的协调反

34、应谱（放大倍数）与持时间的协调要有足够的反应谱控制点数要有足够的反应谱控制点数相位谱的影响作用相位谱的影响作用 采用实际地震记录，符合工程所在地地震环境采用实际地震记录，符合工程所在地地震环境人工地震动时程合成人工地震动时程合成要求与问题要求与问题 峰值加速度与高频谱值间的协调峰值加速度与高频谱值间的协调0.010.1110110100 T(sec)Sa(T)(gal)人工地震动时程合成人工地震动时程合成0481216202428323640-60-30030600481216202428323640-60-3003060要求与问题要求与问题 反应谱（放大倍数）与持时之间的协调反应谱（放大倍数

35、）与持时之间的协调0481216202428323640-60-3003060场地地震反应分析场地地震反应分析n理论分析方法理论分析方法 建立场地计算模型，地震波动模拟分析建立场地计算模型，地震波动模拟分析n地震记录资料统计，理论计算结果总结地震记录资料统计，理论计算结果总结 建立经验（关系）方法建立经验（关系）方法场地地震反应分析场地地震反应分析 经验方法经验方法 一般建构筑物抗震设计规范方法一般建构筑物抗震设计规范方法n对记录及计算结果采用统计分析方法确定对记录及计算结果采用统计分析方法确定经经验验反应谱反应谱-标准标准反应谱反应谱n对场地进行分类对场地进行分类n针对不同类场地，采用不同的

36、针对不同类场地，采用不同的规范谱规范谱作为作为设设计计地震动反应谱地震动反应谱n“不同反应谱不同反应谱”以反映场地条件对地震动强以反映场地条件对地震动强度及频谱特性的影响度及频谱特性的影响地震记录反应谱值统计分析地震记录反应谱值统计分析场地地震反应分析场地地震反应分析 理论分析方法理论分析方法n地表局部场地地震反应分析地表局部场地地震反应分析 一维土层地震反应分析一维土层地震反应分析 多维场地地震反应分析（含地形影响）多维场地地震反应分析（含地形影响）n分析方法分析方法 频域方法，时域方法频域方法，时域方法 解析法，数值积法解析法，数值积法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)不同类别场地的计算结果不同类别场地的计算结果类类类类类类类类场地地震反应分析场地地震反应分析自由地表面xxxx1，G1 1i，Gi ii+1,Gi+1 i+1N，GN Nh1hihi+1hN入射地震波基底半空间一维场地土层模型一维场地土层模型模型的基本参数模型的基本参数土层地震反应分析等土层地震反应分析等效线性化方法效线性化方法场地地震反应分析场地地震反应

38、分析二维、三维场地土层模型二维、三维场地土层模型自由地面surface非均匀介质区人工边界入射波 (SH , SV-P)自由地面surface非均匀介质区水平成层介质区水平成层介质区人工边界人工边界均匀介质区有限元、有限差有限元、有限差分方法分方法场地地震反应分析场地地震反应分析注意的问题注意的问题 土体非线性的考虑土体非线性的考虑 一维场地分析与多维分析的条件一维场地分析与多维分析的条件 土层模型确定土层模型确定 计算基底的确定，外推问题计算基底的确定，外推问题 输入地震波的确定输入地震波的确定场地地震反应分析场地地震反应分析注意的问题注意的问题 土体非线性的考虑土体非线性的考虑常用方法是等

39、效线性化方法常用方法是等效线性化方法将非规则的地震动时程将非规则的地震动时程等效为一个等幅的谐振振动时程，后借助与复阻尼等效为一个等幅的谐振振动时程，后借助与复阻尼理论进行线性化分析理论进行线性化分析 场地地震反应分析场地地震反应分析注意的问题注意的问题 一维场地分析与多维分析的条件一维场地分析与多维分析的条件在地面、土层界面及基岩面均较平坦的场地工程地质条件情在地面、土层界面及基岩面均较平坦的场地工程地质条件情况下，水平成层土层模型能合理地反映场地条件，可采用一况下，水平成层土层模型能合理地反映场地条件，可采用一维场地模型；而在土层界面、基岩面或地表起伏较大时，水维场地模型；而在土层界面、基

40、岩面或地表起伏较大时，水平成层土层模型不能合理地反映场地条件，需要采用二维场平成层土层模型不能合理地反映场地条件，需要采用二维场地模型或三维场地模型地模型或三维场地模型 场地地震反应分析场地地震反应分析注意的问题注意的问题 计算基底的确定，外推问题计算基底的确定，外推问题a) 级工作应采用钻探确定的基岩面或剪切波速不小于级工作应采用钻探确定的基岩面或剪切波速不小于700 m/s的层顶面作为地震输入界面；的层顶面作为地震输入界面；b) 级工作和地震小区划应采用下列三者之一作为地震输入界级工作和地震小区划应采用下列三者之一作为地震输入界面：基岩面；剪切波速面：基岩面；剪切波速不小于不小于500 m

41、/s的土层顶面；的土层顶面； 钻探深度超过钻探深度超过100 m，且剪切波速，且剪切波速有明显跃升有明显跃升的土层分界面的土层分界面或由其他方法确定的界面。或由其他方法确定的界面。要求的原因：要求的原因：非线性问题非线性问题波的散射问题，基底能量辐射问题波的散射问题，基底能量辐射问题场地地震反应分析场地地震反应分析注意的问题注意的问题 计算基底的确定，外推问题计算基底的确定，外推问题由其他方法确定的界面：由其他方法确定的界面：根据物探等其它手段或邻区相关深孔资料根据物探等其它手段或邻区相关深孔资料对具有土性描述的钻孔，利用附近钻孔波速值或本地或工对具有土性描述的钻孔，利用附近钻孔波速值或本地或

42、工程地质条件相类似的其它地区的波速值，采用土性及深度类程地质条件相类似的其它地区的波速值，采用土性及深度类比方法估计钻孔所缺波速值；比方法估计钻孔所缺波速值；对于深部无土性描述的钻孔，对于深部无土性描述的钻孔，则应利用钻孔附近其它钻孔的土性描述及波速值资料勾画出则应利用钻孔附近其它钻孔的土性描述及波速值资料勾画出此钻孔周围的土层分层面分布图，而后利用类比方法。在采此钻孔周围的土层分层面分布图，而后利用类比方法。在采用近似估计方法弥补所缺波速值和地震输入面后用近似估计方法弥补所缺波速值和地震输入面后应进行波速值和地震输入界面位置的不确定性对场应进行波速值和地震输入界面位置的不确定性对场地地震反应的影响分析地地震反应的影响分