李世柏，袁明生

(中國電力工程顧問集團西南電力設計院有限公司，四川 成都 610021)

1 地震區(qū)劃圖的修訂背景

1.1 我國地震區(qū)劃圖的編制歷史

我國的地震區(qū)劃工作，至今已形成第五代區(qū)劃圖。第一代主要是參照前蘇聯(lián)標準體系編制的1957年版《中國地震烈度區(qū)域劃分圖》；第二代為滿足中長期地震預測未來100 a要求的1977年版《中國地震烈度區(qū)劃圖》；第三代采用基本烈度概念和50 a超越概率10%概率分析方法編制的1990年版《中國地震烈度區(qū)劃圖》；第四代地震區(qū)劃圖是廣大工程設計人員所熟悉的2001年版《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306－2001，開始了地震基本烈度向地震動參數(shù)的過渡；第五代地震區(qū)劃圖即現(xiàn)行的2015年5月15日發(fā)布、2016年6月1日實施的2015年版《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB 18306－2015。

1.2 第五代地震區(qū)劃圖的編制特點

(1)四級地震作用：50 a超越概率63%的常遇地震動；50 a超越概率10%的基本地震動；50 a超越概率2%的罕遇地震動；新增了年超越概率10-4的極罕遇地震動。四級地震作用的地震重現(xiàn)期分別約為50 a、475 a、2475 a和10000 a。

(2)建筑物抗倒塌概念： 50 a超越概率2%的罕遇地震動參數(shù)是抗倒塌的基準。多年來，一般工程主體建筑物抗倒塌(大震)地震動參數(shù)由中震乘以外推系數(shù)求得，其值偏小難以達到抗倒塌目的。而住宅抗震設計基本以彈性設計(小震)為主，一般不做抗倒塌驗算。

(3)修訂原則：以50 a超越概率10%地震動峰值加速度與50 a超越概率2%地震動峰值加速度/1.9二者中的較大值作為編圖指標(基本地震動)，多數(shù)地區(qū)參數(shù)有所提高，以確?？沟顾繕藢崿F(xiàn)。分別采用滑動速率法、地震矩率法和歷史地震法評估大震復發(fā)周期，以保證抗倒塌水準設防參數(shù)的安全合理。提供的極罕遇地震動峰值加速度是基本地震動峰值加速度的3倍，主要用于抗震規(guī)劃和地震應急備災，對應對大震巨災具重大意義。

(4)技術方法：采用國際上通用的概率地震危險性分析方法。

(5)計算編圖：場點密度為0.1°×0.1°，約10.5萬計算點，4倍精度于第四代區(qū)劃圖的0.2°×0.2°。編圖指標為Ⅱ類建筑場地條件下 的Max(αmaxⅡ100%/50Y，αmaxⅡ2%/50Y/1.9)， 即 取αmaxⅡ100%/50Y和αmaxⅡ2%/50Y/1.9二者大值。Tg根據(jù)50 a超越概率10%地震動峰值加速度αE與vE計算求得Tg=2π×vE/αE。

(6)基本地震動定義：相當于50 a超越概率10%的地震動，包括基本地震動峰值加速度和加速度反應譜特征周期Ⅱ類建筑場地條件下的基本地震動加速度定義為Max(αmaxⅡ100%/50Y，αmaxⅡ2%/50Y/1.9)。

(7)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》GB 18306－2015圖A.1的主要特點：αmax共分0.05 g、0.10 g、0.15 g、0.20 g、0.30 g、0.40 g六個分區(qū)，不再有小于0.05 g分區(qū)；0.10 g及以上地區(qū)面積由49%上升到58%，其中0.20 g及以上地區(qū)面積由12%上升到18%。

(8)《中國地震動加速度反應譜特征周期區(qū)劃圖》GB 18306－2015圖B.1的主要特點：Tg共分0.35 s、0.40 s、0.45 s三個分區(qū)；0.40 s及以上地區(qū)面積由55%上升到59%，其中0.40 s由24%上升到27%，0.45 s由31%上升到32%。

1.3 主要變化

與第四代區(qū)劃圖相比，第五代區(qū)劃圖GB18306－2015的主要變化體現(xiàn)在如下幾個方面：①全文強制改為條文強制；②增加了地震動、地震動參數(shù)、重大建設工程、一般建設工程、基本地震動、多遇地震動、罕遇地震動、極罕遇地震動等術語、定義；③擴充了II類建筑場地地震動峰值加速度確定、II類場地地震動加速度反應譜特征周期確定、場地地震動參數(shù)調整等內(nèi)容；④修訂了附錄A、附錄B中地震動參數(shù)的內(nèi)容；⑤增加了全國城鎮(zhèn)II類場地基本地震動參數(shù)、場地類別劃分、地震動參數(shù)分區(qū)范圍。

1.4 技術要素

(1)補編強震目錄：共收編有記錄以來至2010年底中國大陸及鄰區(qū)4.7級以上破壞性地震8780次。

(2)復核修訂1990年以前地震目錄：新增10條，修訂26條，列入疑難13條。

(3)潛在震源區(qū)模型：概率地震危險性分析方法PSHA于1968年由Cornell提出。第三代、第四代區(qū)劃圖采用了我國的概率地震危險性分析方法CPSHA(1996年)。

(4)地震動參數(shù)衰減關系分區(qū)：以地震區(qū)帶為基本單元，共分為青藏區(qū)、新疆區(qū)、東部強震區(qū)、中部強震區(qū)。

(5)地震烈度衰減關系：采用境內(nèi)377個4級以上地震等震線圖，每個震級和烈度獨立測定，長、短軸方向分別進行回歸分析。

(6)地震動參數(shù)衰減關系：參考美國西部地區(qū)強震數(shù)據(jù)庫16個地震268條記錄，對6.5級以上、以下和長、短軸方向分別進行回歸分析。加入汶川強震記錄基巖強震數(shù)據(jù)，采用轉換方法建立我國各分區(qū)的地震動參數(shù)衰減關系。

1.5 法規(guī)政策關系

《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB 18306－2015是強制性國家標準，是關于建設工程地震安全和抗震設防的最低要求，是基礎性標準，必須得到有效實施。

該標準是面向現(xiàn)在和未來的抗震設防標準，對已經(jīng)建成的建設工程不具溯及力。也就是說，頒布實施前已經(jīng)建成或已經(jīng)批準并在建的工程應按照建設和批準建設時適用的標準進行抗震設防。

2 地震動參數(shù)的確定方法

2.1 地震動參數(shù)概念

(1)加速度反應譜參數(shù)：峰值加速度αm、平臺值放大系數(shù)βm、第一拐點周期值T0、第二拐點周期值(特征周期)Tg見圖1。

圖1 工程抗震設計規(guī)范中設計地震動反應譜曲線

(2)第四代區(qū)劃圖的單參數(shù)調整：先確定基巖場地的地震動參數(shù)，而后基于I類和II類建筑場地之間的經(jīng)驗公式(1～1.25倍)確定II類建筑場地的峰值加速度；只對反應譜特征周期進行調整。

(3)各國對場地地震動參數(shù)調整：美國、加拿大、德國、印度等國家考慮了場地條件對峰值加速度的影響，并利用加大Tg值反映軟弱場地的放大效應；中國第四代區(qū)劃圖、日本、澳大利亞等國家只考慮場地條件對Tg的影響而不對αm和βm進行調整。

(4)場地地震動效應研究：近年來國內(nèi)場地影響系數(shù)Fa研究分析，表明基巖場地上峰值加速度總是小于附近土層，且持續(xù)時間較短。共性認識：①場地條件對地震動峰值加速度和反應譜平臺值均有明顯影響；②與基巖相比，土層對地震動峰值加速度和反應譜平臺值總體趨勢有放大作用；③相對II、III類建筑場地，IV類建筑場地放大作用較弱；④土層場地對地震動的放大作用總體上具有隨地震動增強而減少的趨勢。

(5)第五代區(qū)劃圖采用雙參數(shù)調整：基于II類建筑場地，對地震動峰值加速度進行調整，調整系數(shù)為0.72～1.30，基于I1類建筑場地調整系數(shù)為0.90～1.63(見圖2)；對場地基本地震動反應譜特征周期進行調整，增加了I0一檔。

圖2 不同類型場地影響系數(shù)隨地震動峰值加速度αm變化曲線

2.2 地震動參數(shù)的確定

2.2.1 四級地震作用地震動峰值加速度

新增極罕遇地震(年超越概率10-4)、罕遇地震(50年超越概率2%)、常遇地震(50年超越概率63%)作用參數(shù)。與基本地震動比值分別為根據(jù)10485個計算點資料統(tǒng)計，建議K1、K2、K3分別取平均值2.9、1.9和1/3。

2.2.2 基本地震動峰值加速度αmax的確定

(1)首先查《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》GB18306－2015圖A.1，得到II類建筑場地條件下基本地震動峰值加速度分區(qū)值再結合工程場地類別，按附錄E查表E.1(無需插值)得調整系數(shù)Fa，二者相乘得到不同場地條件下基本地震動峰值加速度

(2)標準附錄C列舉了鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地和縣級以上城市的動參數(shù)值。

(3)分區(qū)界限附近地震動峰值加速度應按就高原則或專門研究確定。

2.2.3 基本地震動加速度反應譜特征周期Tg的確定

(1)首先查《中國地震動加速度反應譜特征周期區(qū)劃圖》GB18306－2015圖B.1，得到II類建筑場地條件下基本地震動反應譜特征周期分區(qū)值再結合工程場地類別，確定不同建筑場地條件下基本地震動加速度反應譜特征周期

(2)標準附錄C列舉了鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地和縣級以上城市的動參數(shù)值。

(3)分區(qū)界限附近地震動峰值加速度應按就高原則或專門研究確定。

2.2.4 多遇地震動、罕遇地震動、極罕遇地震動峰值加速度的確定

當工程需要時，多遇地震動、罕遇地震動、極罕遇地震動峰值加速度的確定流程如下：①查標準附錄A得到II類場地條件下基本地震動峰值加速度分區(qū)值；②乘以K1、K2、K3分別得到II類場地條件下極罕遇地震動、罕遇地震動、多遇地震動等各級地震作用下的峰值加速度；③查表E.1通過對加速度進行線性插值，求得調整系數(shù)，最后得到不同場地條件下多遇地震動、罕遇地震動、極罕遇地震動等各級地震作用下的峰值加速度。

2.2.5 多遇地震動、罕遇地震動加速度反應譜特征周期的確定

當工程需要時，多遇地震動、罕遇地震動加速度反應譜特征周期的確定流程如下：①查標準附錄B得到II類場地條件下基本地震動加速度反應譜特征周期分區(qū)值；②查表1得到不同場地條件下的加速度反應譜特征周期調整值；③多遇地震動加速度反應譜特征周期按基本地震動加速度反應譜特征周期取值，罕遇地震動加速度反應譜特征周期應大于基本地震動加速度反應譜特征周期取值，增幅不低于0.05 s。

2.2.6 地震動放大系數(shù)反應譜平臺值的確定

(1)強震動觀測記錄分析結果，NGA數(shù)據(jù)庫152個地震3896條加速度反應譜記錄、汶川主震112條和廬山地震62條加速度反應譜記錄，平臺值均值基本位于2.5附近。

(2)標準附錄F地震動峰值加速度按阻尼比5%的規(guī)準化地震動加速度反應譜最大值(αmaxβm)的1/2.5倍確定，也就同時規(guī)定了放大系數(shù)為2.5。

2.2.7 場地地震動峰值加速度與地震烈度的關系

當需要采用地震烈度作為地震危險性的宏觀衡量尺度用于工程抗震設防或防震減災目的時，可將相應地震動峰值加速度轉換為II類建筑場地地震動峰值加速度后，再按標準附錄G確定地震烈度。地震烈度共分為VI、VII、VIII、IX和≥X等5檔，對應于基本地震動作用下的地震烈度可以理解為第三代、第四代區(qū)劃圖的“地震基本烈度”。

3 工程應用問題的思考與建議

3.1 地震安全性評價問題

我國《防震減災法》規(guī)定，重大建設工程和可能發(fā)生嚴重次生災害的建設工程，應當進行地震安全性評價和其所確定的抗震設防要求進行抗震設防。一般建設工程按照地震烈度區(qū)劃圖或者地震動參數(shù)區(qū)劃圖所確定的抗震設防要求進行抗震設防。

從法規(guī)層面講，第五代區(qū)劃圖適用于一般建設工程的抗震設防，重大建設工程仍需進行地震安全性評價。

根據(jù)《中國地震局關于貫徹落實國務院清理規(guī)范第一批行政審批中介服務事項有關要求的通知》(中震防發(fā)[2015]59號)，需開展地震安全性評價確定地震設防要求的建設工程項目(暫行)清單中，除核電、大型水利水電工程，以及特殊設防類(甲類)房屋建筑和城市基礎設施工程外，其它工程項目，包括發(fā)電、輸電工程均不再需要進行地震安全性評價工作。

3.2 區(qū)劃圖分區(qū)界限附近取值問題

第五代圖明確規(guī)定了分區(qū)界限附近地震動參數(shù)應按就高原則或專門研究確定。由于地震研究程度差和區(qū)劃圖編制精度低等歷史原因，第三代區(qū)劃圖時電力行業(yè)解釋為±2 mm即分區(qū)線兩側8 km范圍，各省市自治區(qū)對分區(qū)界限附近也有不同的解釋。

隨著全國范圍地震研究程度不斷加深，第五代圖的制圖和計算精度已提高至場點密度0.1°×0.1°，場點圖示范圍約5～7 mm2，相當于每80～110 km2有一個計算場點，是第四代圖0.2°×0.2°的4倍精度。參考區(qū)劃圖中縣級以上城市取值實例，城市中心距離分界線2 km(圖示距離0.5 mm)較低一側的部分縣城，也并未取高值。在對區(qū)劃圖進行初始化處理、采用經(jīng)緯度精確定位等條件下，筆者認為，取分區(qū)線兩側8 km的范圍已偏于保守。

因此建議，當場地位于分區(qū)界限較低一側，場地中心距離分界線(中線)2 km以上(圖示距離大于0.5 mm)或場地邊界范圍偏離分區(qū)線(線寬約0.2 mm、不壓線)時即可取低值。

3.3 各級地震作用下的地震動參數(shù)問題

除基本地震動作用外，本標準還規(guī)定了多遇地震動、罕遇地震動、極罕遇地震動作用下的峰值加速度和多遇地震動、罕遇地震動作用下地震動加速度反應譜特征周期的確定方法。

筆者認為，本區(qū)劃圖實施后，抗震設計規(guī)范等抗震設防標準亦會有一個相應調整、修訂的過程。目前情況下，還是習慣性提供基本地震動作用下地震動參數(shù)為宜，僅當工程抗震設防需要時亦可提供其它各級地震作用下的地震動參數(shù)。

3.4 地震動參數(shù)的建議

(1)為避免出現(xiàn)誤用，地震動參數(shù)應直接從第五代區(qū)劃圖查取。第五代區(qū)劃圖附錄C列出了全國各省(自治區(qū)、直轄市)鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地、縣級以上城市的II類場地條件下基本地震動峰值加速度和加速度反應譜特征周期值，其僅代表了鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市中心地區(qū)的地震動參數(shù)值，而不能代表其行政區(qū)劃全范圍的參數(shù)值，行政中心地區(qū)和行政偏遠地區(qū)的參數(shù)值可能不一定相同。

(2)對發(fā)電和輸電工程，先提供II類場地條件下基本地震動峰值加速度、反應譜特征周期，再按場地類別分區(qū)段提供調整后的基本地震動峰值加速度、反應譜特征周期，并在平面圖上標示場地類別界線。

對線路工程，可研階段、初步設計階段可按不同路段分別提供II類場地條件下基本地震動峰值加速度和按場地類別調整后的基本地震動峰值加速度，并在報告書插圖上標示分界線。施工圖設計階段應逐基提供II類場地條件下基本地震動峰值加速度和按場地類別調整后的基本地震動峰值加速度。根據(jù)工程需要，亦可提供加速度反應譜特征周期。

3.5 波速測試要求

鑒于建筑場地類別對地震動參數(shù)調整的作用影響，工程勘測中應加強波速測試工作，對建筑抗震設防分類為乙類的工程場地，原則上均應開展波速測試工作，合理確定建筑場地類別，利于進行地震動參數(shù)的調整。

4 結論

本文通過對第五代地震動參數(shù)區(qū)劃圖的修訂背景、技術要素和地震動參數(shù)確定方法的理解認識，結合一年來的實際工程應用，對工程應用中的常見問題進行了分析并提出了建議措施，在實際應用中仍可能有不同的理解和解決辦法。