不同地震動衰減關(guān)系模型在河北地區(qū)應(yīng)用

溫 超，李 皓，李 姜，蔡玲玲

(河北省地震局，石家莊 050021)

不同地震動衰減關(guān)系模型在河北地區(qū)應(yīng)用

溫 超，李 皓，李 姜，蔡玲玲

(河北省地震局，石家莊 050021)

河北省目前主要采用的是霍俊榮給出的適用于中國華北地區(qū)的地震動反應(yīng)譜的衰減，該衰減關(guān)系分為Ⅱ型衰減關(guān)系模型和Ⅲ型衰減關(guān)系模型。使用Ⅱ型、Ⅲ型模型以及烈度衰減關(guān)系，對石家莊、邯鄲、邢臺、保定、張家口、承德、唐山、秦皇島、廊坊、滄州10個地級市以及沙城、三河、寧晉、磁縣等曾經(jīng)歷史上發(fā)生過大地震的地方，進(jìn)行50年超越概率10%的峰值加速度和烈度值的計算，得出不同衰減關(guān)系模型適合使用于不同地區(qū)。

地震動衰減關(guān)系；烈度衰減關(guān)系；峰值加速度；烈度值

0 引言

在地震安全性評價、震害預(yù)測和建筑物抗震設(shè)防等工作中，地震動衰減關(guān)系式不可缺少的基礎(chǔ)性參數(shù)(胡聿賢，1988)。表征地震動參數(shù)隨震級、距離、場地等因素變化規(guī)律的函數(shù)關(guān)系成為地震動衰減關(guān)系。工程中最為常用的地震動衰減關(guān)系包括地震烈度和加速度的衰減關(guān)系。地震動衰減關(guān)系式地震工程上最為常用的估計地震動影響場或預(yù)測地震動的方法，在地震危險性分析、地震區(qū)劃、地震小區(qū)劃、確定設(shè)計地震動等方面都有著重要應(yīng)用[1]。

1 衰減關(guān)系介紹

1.1 地震動參數(shù)衰減關(guān)系

目前河北采用的是使用霍俊榮得到的我國分區(qū)地震動參數(shù)衰減關(guān)系(霍俊榮，1989)，或是由霍俊榮得到的美國西部地區(qū)的地震動參數(shù)衰減關(guān)系(霍俊榮，1989)作為參考地區(qū)衰減關(guān)系，與所在地區(qū)的烈度衰減關(guān)系一起，轉(zhuǎn)換得到地震動參數(shù)衰減關(guān)系[2]。衰減模型如下：

logY=c1+c2M+c3M2+c4log[R+c5exp(c6M)]

式中Y為峰值加速度或加速度反應(yīng)譜(單位：cm/s2)，M為震級，R為震中距，c1、c2、c3、c4、c5和c6為回歸系數(shù)。這里，震級與距離是兩個重要的參數(shù)。根據(jù)回歸系數(shù)是否為零，可將衰減關(guān)系分為Ⅱ和Ⅲ型。

①c3=0、c6≠0時，衰減關(guān)系模型為Ⅱ型；

②c3≠0、c6≠0時，衰減關(guān)系模型為Ⅲ型。

1.2 地震烈度衰減關(guān)系

地震烈度衰減關(guān)系通常是根據(jù)等震線數(shù)據(jù)直接回歸計算得到的[3]。我省采用的烈度衰減關(guān)系為：

長軸方向：I=3.562+1.397M-3.256ln(R+15)，σ=0.80

短軸方向：I=2.027+1.397M-2.715ln(R+7)，σ=0.80

該地震烈度的衰減關(guān)系是由華北地區(qū)1937年以來16次5級以上地震的資料統(tǒng)計給出的。

2 衰減關(guān)系計算

利用衰減關(guān)系Ⅱ型、Ⅲ型模型以及烈度衰減關(guān)系，對本省石家莊、邯鄲、邢臺、保定、張家口、承德、唐山、秦皇島、廊坊、滄州10個地級市以及沙城、三河、寧晉、磁縣、等曾經(jīng)歷史上發(fā)生過大地震的地方，有進(jìn)行了50年超越概率10%的峰值加速度和烈度值的計算，計算結(jié)果見下(表1和圖1)。

表1 烈度和峰值加速度計算結(jié)果

a 石家莊

b 邯鄲

c 邢臺

d 保定

e 張家口

f 承德

g 唐山

h 秦皇島

i 廊坊

j 滄州

k 沙城

l 三河

m 寧晉

n 磁縣

通過用地震動參數(shù)衰減關(guān)系Ⅱ型模型和Ⅲ型模型對以上地區(qū)的計算可以明顯的看出，使用不同模型在同一地方計算的加速度峰值變化很大，相差的范圍達(dá)到了32%～96%。其中相差最大的是廊坊，相差了96.3%。相差最小的地方是寧晉，相差了31.4%。各個地方的相差水平見下圖(圖2)。

圖2 加速度峰值柱狀圖

3 計算結(jié)果分析

在編制GB 18306-2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》時，對不同場地類型地震動參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了大量研究工作。確定《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》中地震動峰值加速度(中硬場地)與基巖場地地震動峰值加速度的對應(yīng)關(guān)系，將得到的中硬場地地震動峰值加速度按《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的分區(qū)原則進(jìn)行歸檔[4]。

利用烈度衰減關(guān)系、衰減關(guān)系Ⅱ型、Ⅲ型模型對石家莊、邯鄲、邢臺、保定、張家口、承德、唐山、秦皇島、廊坊、滄州10個地級市以及沙城、三河、寧晉、磁縣分別進(jìn)行了烈度值的計算和50年超越概率10%的峰值加速度計算并進(jìn)行了加速度分檔，計算結(jié)果見表2。

通過上表的烈度值、峰值和加速度分檔值的對比可以看出，在不同的地方選擇適合的衰減關(guān)系模型是非常重要的，他直接影響到地方計算結(jié)果的合理性。

石家莊適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型；邯鄲適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型；邢臺適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型；保定適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型；張家口適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型；承德適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型；唐山適合用衰減關(guān)系Ⅲ型模型；秦皇島適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型；廊坊適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型；滄州適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型；沙城適合用衰減關(guān)系Ⅲ型模型；三河適合用衰減關(guān)系Ⅲ型模型；寧晉適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型；磁縣適合用衰減關(guān)系Ⅱ型模型。

表2 峰值加速度分檔(50年超越概率10%)

4 結(jié)論

采用不同衰減關(guān)系模型對河北同一地方進(jìn)行了峰值加速度的計算，通過分析得出以下結(jié)論：

(1)不同的地方選擇適合的衰減關(guān)系模型是非常重要的，他直接影響到地方計算結(jié)果的合理性；

(2)不同衰減關(guān)系模型對同一地方計算出的峰值加速度數(shù)值差距較大，河北地區(qū)數(shù)值差距范圍最小的達(dá)到了31.4%，最大的達(dá)到了96.3%。

(3)衰減關(guān)系模型的合理選擇與本地區(qū)的地震構(gòu)造和地震活動環(huán)境有著密切的關(guān)系，一般是在大地震的震源附近或有歷史大地震發(fā)生的背景下，選擇衰減關(guān)系Ⅲ型模型計算出的峰值加速度比較合理，如唐山、三河和沙城，而其他地方選擇衰減關(guān)系Ⅱ型模型計算出的峰值加速度比較合理。

[1]袁一凡.田啟文.工程地震學(xué)[M].北京：地震出版社,2012．

[2]霍俊榮.近場強地面運動衰減規(guī)律的研究[D]．國家地震局工程力學(xué)所博士論文，1989.

[3]崔鑫，苗慶杰，王金坪.華北地區(qū)地震烈度衰減模型的建立[J].華北地震科學(xué)，2010,28(2):19-20.

[4]盧壽德．GB17741-2005工程場地地震安全性評價宣貫教材[M]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006．

Different ground motion attenuation relationship model application in Hebei area

WEN Chao，LI Hao，LI Jiang，CAI Ling-ling

(Earthquake Administration of Hebei Province，Shijiazhung 050021，China)

Mainly used in Hebei province is the attenuation of response spectra for Huo Junrong given in North China land, the attenuation relationship is divided into type II attenuation model and type III attenuation model. The use of type II, III type model and the intensity attenuation relationship, to Shijiazhuang, Handan, Xingtai, Baoding, Chengde, Tangshan, Zhangjiakou, Qinhuangdao, Langfang, Cangzhou 10 cities and three rivers, Ningjin, Shacheng, Cixian once happened in history earthquake place, calculate the peak of 10% probability of exceedance in 50 years acceleration and intensity value, obtains the different attenuation model suitable for use in different regions.

Seismic motion attenuation relations；Intensity attenuation relationship；The peak acceleration；Earthquake intensity

10.3969./j.issn.1003-1375.2014.03.013

2014-03-18

2012年河北省地震局青年地震科學(xué)基金項目

溫超(1981—)，男(漢族)，河北張家口人，工程師，主要從事地震應(yīng)急和地震安全性評價工作.E-mail:wenchao810101@126.com

A

1003-1375(2014)03-0061-07