美國(guó)地震區(qū)劃圖的新動(dòng)向-場(chǎng)地效應(yīng)模型與盆地效應(yīng)模型1

黃 亭 紀(jì)志偉 陳學(xué)良 吳 清 高孟潭 李宗超

（中國(guó)地震局地球物理研究所, 北京 100081）

引言

近40 年來，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局開展的國(guó)家地震災(zāi)害模型項(xiàng)目以現(xiàn)有研究為基礎(chǔ)開發(fā)了美國(guó)地震危險(xiǎn)圖、模型和數(shù)據(jù)，其中考慮了未來地震可能發(fā)生的位置、頻率和地震動(dòng)強(qiáng)度等因素。1976 年，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局出版了美國(guó)第一張地震區(qū)劃圖 （Algermissen 等，1976）；1990 年，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)該區(qū)劃圖進(jìn)行了更新（Algermissen 等，1990）；1996 年以后，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局約每隔6 年會(huì)更新一版地震區(qū)劃圖，目前已更新至第5 版 （Frankel 等，1996，2002b；Petersen 等，2008，2014，2020）。這些地震區(qū)劃圖為建筑規(guī)范中使用的地震動(dòng)參數(shù)提供了依據(jù)，同時(shí)也為美國(guó)抗震設(shè)防和地震危險(xiǎn)性分析提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

2018 版《美國(guó)地震危險(xiǎn)性圖》（以下簡(jiǎn)稱“2018 版美國(guó)區(qū)劃圖”）的編制以2014 版《美國(guó)地震危險(xiǎn)性圖》（以下簡(jiǎn)稱“2014 版美國(guó)區(qū)劃圖”）的數(shù)據(jù)和方法為基礎(chǔ)，納入了2 組31 個(gè)新的美國(guó)中部和東部地區(qū)地震動(dòng)模型。此外，對(duì)于美國(guó)西部地區(qū)，通過調(diào)整地震動(dòng)模型考慮了盆地效應(yīng)項(xiàng)。該圖依然采用50 年超越概率2%、5%和10%的概率水準(zhǔn)，但反應(yīng)譜周期和場(chǎng)地類別數(shù)量均有所增加。2014 版美國(guó)區(qū)劃圖可以計(jì)算美國(guó)東部和中部地區(qū)7 個(gè)反應(yīng)譜周期和2 個(gè)場(chǎng)地類別及美國(guó)西部地區(qū)11 個(gè)反應(yīng)譜周期和8 個(gè)場(chǎng)地類別的概率地震危險(xiǎn)性曲線，生成美國(guó)地震區(qū)劃圖。2018 版美國(guó)區(qū)劃圖將美國(guó)大陸的反應(yīng)譜周期擴(kuò)展到22 個(gè)反應(yīng)譜周期 （PGA、0.01、0.02、0.03、0.05、0.075、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.75、1、1.5、2、3、4、5、7.5、10 s），場(chǎng)地類別擴(kuò)展到 8 類 （30 m 深度范圍等效剪切波速Vs30為1 500 m/s （A 類）、1 080 m/s （B 類）、760 m/s （BC 類）、530 m/s （C 類）、365 m/s （CD 類）、260 m/s （D 類）、185 m/s （DE 類）、150 m/s（E 類））。

下一代美國(guó)中部和東部項(xiàng)目（Next Generation Attenuation-East，NGA-East）為震級(jí)較大的地震建立了模擬數(shù)據(jù)庫(kù)，建模人員利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)地震動(dòng)模型進(jìn)行更新或開發(fā)。NGA-East 團(tuán)隊(duì)對(duì)新的模型進(jìn)行調(diào)整（PEER，2015），使其適用于22 個(gè)反應(yīng)譜周期和8 個(gè)場(chǎng)地類別。最終得到的美國(guó)中部和東部地區(qū)地震動(dòng)模型包括NGA-East 地震動(dòng)模型（以下稱“A-GMMs”）和調(diào)整的地震動(dòng)模型 （以下稱“B-GMMs”）。美國(guó)西部地震動(dòng)模型依然采用2014 版美國(guó)區(qū)劃圖使用的模型。由于長(zhǎng)周期地震動(dòng)的作用，美國(guó)西部使用了包括盆地效應(yīng)項(xiàng)的地震動(dòng)模型，但AB08 模型（Atkinson 等，2008）和I14 模型（Idriss，2014）無法考慮長(zhǎng)周期地震動(dòng)的深部盆地效應(yīng)，2018 版美國(guó)區(qū)劃圖刪除了這2 個(gè)模型，最終在美國(guó)西部使用ASK14（Abrahamson 等，2014）、BSSA14（Boore 等，2014）、CB14（Chiou 等，2014）和CY14（Campbell 等，2014）模型考慮盆地效應(yīng)，并建立了長(zhǎng)周期地震動(dòng)的盆地放大系數(shù)與深度的關(guān)系。

本文在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，對(duì)2018 版美國(guó)區(qū)劃圖場(chǎng)地效應(yīng)模型及盆地效應(yīng)模型進(jìn)行論述?；谄鋰?guó)際化的防災(zāi)理念，借鑒其先進(jìn)的技術(shù)方法和科學(xué)數(shù)據(jù)，引發(fā)對(duì)我國(guó)新一代地震區(qū)劃圖的思考，以期為我國(guó)防震減災(zāi)工作提供一定參考。

1 場(chǎng)地效應(yīng)模型

1.1 美國(guó)中部和東部地區(qū)地震動(dòng)模型

地震動(dòng)模型（GMMs）是描述地震動(dòng)強(qiáng)度概率分布的模型，可估計(jì)某一地震的平均地震動(dòng)及其不確定性。在多反應(yīng)譜周期點(diǎn)和廣泛的場(chǎng)地適用范圍條件下確定地震動(dòng)模型的一致性更困難，因此2018 版美國(guó)區(qū)劃圖為計(jì)算整個(gè)美國(guó)地區(qū)多反應(yīng)譜周期和場(chǎng)地類別的概率地震危險(xiǎn)性曲線，對(duì)基礎(chǔ)地震動(dòng)模型進(jìn)行了重大更改，生成了全新的美國(guó)中部和東部地區(qū)地震動(dòng)模型（Goulet 等，2018）。新的地震動(dòng)模型是基于場(chǎng)地條件Vs30=3 000 m/s 的加速度反應(yīng)譜（阻尼比5%）。其中，傅里葉頻譜高頻衰減系數(shù)K=0.006 s，矩震級(jí)（以下稱“震級(jí)”）為4.0～8.0 級(jí)，震中距（以下稱“距離”）為0～1 500 km，反應(yīng)譜周期為0.01～10 s。該模型有2 組共31 個(gè)地震動(dòng)模型，第1 組17 個(gè)模型使用了A-GMMs，第2 組14 個(gè)模型使用了B-GMMs。上述2 組模型適用于美國(guó)中部和東部地區(qū)22 個(gè)反應(yīng)譜周期和8 類場(chǎng)地，開發(fā)人員對(duì)2 組地震動(dòng)模型建立了邏輯樹，AGMMs 權(quán)重分布與周期有關(guān)，且每個(gè)模型的相對(duì)權(quán)重考慮了地震動(dòng)模型的連續(xù)分布，占總權(quán)重的2/3；BGMMs 權(quán)重主要根據(jù)模型種類和幾何擴(kuò)展特性確定，占總權(quán)重的1/3。

2018 版美國(guó)中部和東部地區(qū)地震動(dòng)模型與2014 版地震動(dòng)模型相比，地震動(dòng)中位數(shù)（以下稱“地震動(dòng)中值”）的加權(quán)平均值發(fā)生了顯著變化，該值在中等距離至遠(yuǎn)距離處增大，在短距離處略有減小。與2014 版地震動(dòng)模型和B-GMMs 相比，A-GMMs 在遠(yuǎn)距離、大震級(jí)處的地震動(dòng)中值更大（Petersen 等，2021），這可能與其權(quán)重更高，距離超過60 km 時(shí)地震動(dòng)參數(shù)衰減較慢有關(guān)。

1.2 美國(guó)中部和東部地區(qū)場(chǎng)地放大效應(yīng)

局部場(chǎng)地條件對(duì)地震波的傳播、地震災(zāi)害程度的分布均有明顯影響。2014 版美國(guó)區(qū)劃圖僅支持場(chǎng)地條件Vs30=760 m/s 的危險(xiǎn)性計(jì)算，NGA-East 結(jié)果也僅適用于場(chǎng)地條件Vs30=3 000 m/s 的情況。為降低局部場(chǎng)地條件的影響，2018 版美國(guó)區(qū)劃圖以Vs30為參數(shù)，基于Stewart 等（2020）的線性模型和Hashash 等（2020）的非線性模型建立了場(chǎng)地效應(yīng)模型。新的模型將NGA-East 硬基巖場(chǎng)地轉(zhuǎn)化為堅(jiān)硬基巖場(chǎng)地，再轉(zhuǎn)化為Vs30為200～2 000 m/s 的特定場(chǎng)地，最終模型包括梯度模型和強(qiáng)阻抗模型（Stewart 等，2020），權(quán)重分別為0.23 和0.77。其中，梯度模型是更漸變的場(chǎng)地剖面，強(qiáng)阻抗模型是具有明顯速度對(duì)比的剖面，這2 個(gè)模型反映了對(duì)美國(guó)中部和東部地區(qū)場(chǎng)地測(cè)量時(shí)Vs30=760 m/s 左右的土層剖面的差異。

Petersen 等（2020）對(duì)比了2018 版與2014 版美國(guó)區(qū)劃圖在Vs30=760 m/s 的硬基巖場(chǎng)地效應(yīng)模型放大系數(shù)（Frankel 等，1996；Atkinson 等，2011），如圖1（a）所示。由圖1（a）可知，當(dāng)周期＞0.3 s 時(shí)，2018版美國(guó)區(qū)劃圖模型放大系數(shù)較低；模型變化引起的整體變化小，且場(chǎng)地放大系數(shù)多小于1，這可能與對(duì)場(chǎng)地土層敏感的梯度模型權(quán)重分配過高有關(guān)。2018 版美國(guó)區(qū)劃圖場(chǎng)地效應(yīng)模型線性、非線性和總放大系數(shù)在場(chǎng)地條件Vs30分別為2 000、260 m/s 時(shí)的對(duì)比結(jié)果分別如圖1（b）、圖1（c）所示。由圖1（b）、圖1（c）可知，同一場(chǎng)地條件下，線性放大系數(shù)大于或等于總放大系數(shù)，且土層越軟二者差異越明顯；隨著場(chǎng)地土層變硬（Vs30逐漸增大），線性和總放大系數(shù)逐漸擬合，非線性放大系數(shù)逐漸增至1。

圖1 場(chǎng)地放大系數(shù)分布情況（Petersen 等，2020）Fig.1 Distribution of site magnification factors （Petersen et al., 2020）

為更直觀地反映場(chǎng)地類別對(duì)地震動(dòng)的影響，Rezaeian 等（2021）使用距離為50 km 的7 級(jí)地震反應(yīng)譜，對(duì)比參考場(chǎng)地條件Vs30為3 000、1 080 、760 、365 、260 、185 、150 m/s 時(shí)7 類場(chǎng)地地震動(dòng)中值的加權(quán)平均值，如圖2 所示?？傮w而言，因存在淺土層和硬巖上的巖石風(fēng)化等強(qiáng)阻抗現(xiàn)象，所有場(chǎng)地類別的反應(yīng)譜均在周期0.1 s 處達(dá)到峰值。周期相同時(shí)，場(chǎng)地條件Vs30=3 000 m/s 的反應(yīng)譜較其他土層場(chǎng)地的反應(yīng)譜小。不同場(chǎng)地類別的反應(yīng)譜分布不均勻，短周期內(nèi)場(chǎng)地條件Vs30=760 m/s 對(duì)反應(yīng)譜的放大更顯著；而在0.2 s 及更長(zhǎng)周期內(nèi)，場(chǎng)地條件Vs30為365、260 m/s 時(shí)對(duì)反應(yīng)譜的放大更明顯，這可能是由軟土層的非線性效應(yīng)所致。

圖2 不同模型、不同場(chǎng)地類別條件下地震動(dòng)中值加權(quán)平均值分布情況（Rezaeian 等, 2021）Fig.2 Comparison of the 2018 GMM medians at original models and smoothed models, a range of site classes （Rezaeian et al.,2021）

2 盆地效應(yīng)模型

2.1 美國(guó)西部地區(qū)地震動(dòng)模型

2018 版和2014 版美國(guó)區(qū)劃圖在美國(guó)西部地區(qū)使用了相同的地震動(dòng)模型（Shumway 等，2018），但不包括2014 版美國(guó)區(qū)劃圖中Atkinson 等（2008）的俯沖地震動(dòng)模型 （簡(jiǎn)稱“AB08”）以及Idriss（2014） 的NGA-West2 地殼地震動(dòng)模型 （簡(jiǎn)稱“I14”），因?yàn)檫@2 個(gè)模型不支持2018 版美國(guó)區(qū)劃圖要求的更廣泛周期范圍（0.01～10 s）和更寬泛場(chǎng)地條件（Vs30為150～1 500 m/s）。最終，2018 版美國(guó)區(qū)劃圖使用了4 種地殼地震動(dòng)模型 （ASK14、BSSA14、CY14、CB14 模型）考慮盆地效應(yīng)，它們的權(quán)重均為1/4。

2.2 美國(guó)西部地區(qū)深部沉積盆地效應(yīng)

在美國(guó)西部地區(qū)地震危險(xiǎn)性計(jì)算中，2014 版美國(guó)區(qū)劃圖以Vs30場(chǎng)地條件代表盆地深度，未直接考慮盆地深度項(xiàng)，這使其在某些區(qū)域的適用性較差。研究發(fā)現(xiàn)，軟土場(chǎng)地的長(zhǎng)周期地震動(dòng)對(duì)盆地深度敏感，盆地效應(yīng)可使地震動(dòng)放大1 倍以上（Hartzell 等，1997；Frankel 等，2002a），這一結(jié)論與軟巖場(chǎng)地和短周期條件下盆地效應(yīng)可忽略不計(jì)的理論相悖。因此，為估計(jì)盆地結(jié)構(gòu)中地震動(dòng)的盆地放大效應(yīng)（Frankel 等，2002a，2018；Stephenson 等，2006；Aagaard 等，2008；Graves 等，2011；Moschetti 等，2017），2018 版美國(guó)區(qū)劃圖在美國(guó)西部覆蓋沉積層較厚的洛杉磯、舊金山、鹽湖城和西雅圖首次采用了空間變化的盆地深度數(shù)據(jù)。

為充分考慮盆地結(jié)構(gòu)對(duì)長(zhǎng)周期地震動(dòng)（周期T≥1 s）的影響，美國(guó)地質(zhì)勘探局（USGS）對(duì)美國(guó)西部地區(qū)4 個(gè)地震動(dòng)模型的盆地效應(yīng)項(xiàng)進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的模型（以下稱“USGS 地震動(dòng)模型”）使用深度參數(shù)Z1.0（剪切波速為1.0 km/s 時(shí)的深度）或Z2.5（剪切波速為2.5 km/s 時(shí)的深度）解釋盆地效應(yīng)。但美國(guó)西部地區(qū)地震動(dòng)模型中無深度參數(shù)Z1.0或Z2.5，使用時(shí)需要合并地震動(dòng)模型中的盆地系數(shù)，進(jìn)而對(duì)這2 個(gè)深度參數(shù)進(jìn)行調(diào)整（Campbell 等，2014）。最終，ASK14、BSSA14 和CY14 模型使用深度參數(shù)Z1.0，CB14 模型使用深度參數(shù)Z2.5。地震動(dòng)模型的盆地效應(yīng)項(xiàng)用包含Vs30和盆地深度（Z1.0或Z2.5）的函數(shù)表示，當(dāng)盆地深度未知時(shí)，用場(chǎng)地條件（Vs30的函數(shù)，不包括Z1.0或Z2.5）表示平均盆地效應(yīng)項(xiàng)；當(dāng)盆地深度已知時(shí)，盆地效應(yīng)項(xiàng)是對(duì)Vs30默認(rèn)場(chǎng)地的調(diào)整。

厚覆蓋層場(chǎng)地的盆地放大作用一直存在，在淺層區(qū)域，地震波受到了約束，是否在所有深度范圍內(nèi)應(yīng)用盆地效應(yīng)還有待進(jìn)一步研究。盆地放大系數(shù)是美國(guó)西部地區(qū)4 個(gè)地震動(dòng)模型與Vs30基礎(chǔ)模型的地震動(dòng)比值，其中，Vs30基礎(chǔ)模型為不包含盆地效應(yīng)項(xiàng)的地震動(dòng)模型。當(dāng)盆地放大系數(shù)為1 時(shí)，各類場(chǎng)地條件下對(duì)應(yīng)的盆地深度稱為默認(rèn)盆地深度（以下稱“默認(rèn)值”）。當(dāng)盆地深度較默認(rèn)值小時(shí)，美國(guó)西部地區(qū)4 個(gè)地震動(dòng)模型盆地放大系數(shù)通常較Vs30標(biāo)準(zhǔn)模型小。因此，2018 版美國(guó)區(qū)劃圖對(duì)盆地效應(yīng)項(xiàng)中的深盆地進(jìn)行了劃分。對(duì)于CB14 模型，當(dāng)盆地深度為1.0～3.0 km 時(shí)，深盆地近似為Z2.5≥3.0 km；對(duì)于ASK14、BSSA14 和CY14模型，當(dāng)線性深度為0.3～0.5 km 時(shí)，深盆地近似為Z1.0≥0.5 km。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于Z2.5＜1.0 km 或Z1.0＜0.5 km的淺盆地區(qū)域及深盆地之外的區(qū)域，使用基于Vs30的默認(rèn)盆地效應(yīng)，從而在盆地和周圍區(qū)域之間提供平滑過渡。

在給定Vs30條件下，美國(guó)西部地區(qū)4 個(gè)地震動(dòng)模型和USGS 地震動(dòng)模型在5 s 反應(yīng)譜周期處的盆地放大系數(shù)隨深度變化趨勢(shì)如圖3 所示（Powers 等，2021）。由圖3 可知，BSSA14 模型和CY14 模型均在短周期內(nèi)抑制了盆地效應(yīng)，USGS 地震動(dòng)模型周期依賴性與它們一致?；赯1.0的模型相較Vs30基礎(chǔ)模型是放大還是縮小地震動(dòng)取決于盆地深度相對(duì)于默認(rèn)值的大小，如果盆地深度等于基于Vs30的默認(rèn)值，則盆地放大系數(shù)為1；如果盆地深度較基于Vs30的默認(rèn)值大，則盆地放大系數(shù)＞1；如果盆地深度較基于Vs30的默認(rèn)值小，則盆地放大系數(shù)＜1。CB14 模型使用固定深度縮放Vs30基礎(chǔ)模型，默認(rèn)場(chǎng)地條件下可能存在盆地放大或縮小地震動(dòng)，盆地效應(yīng)不完全取決于Vs30。當(dāng)Z2.5為1～3 km 時(shí)，盆地放大系數(shù)固定為1；當(dāng)盆地深度較默認(rèn)值小時(shí)，盆地效應(yīng)項(xiàng)通常較Vs30基礎(chǔ)模型地震動(dòng)小。

圖3 NGA-West2 的4 個(gè)地震動(dòng)模型在T=5 s 時(shí)盆地效應(yīng)系數(shù)與盆地深度的關(guān)系（Powers 等，2021）Fig.3 The relationship between basin effect coefficient and basin depth at T=5 s for the four ground motion models of NGA-West2（Powers et al., 2021）

2 類場(chǎng)地和3 個(gè)盆地深度組合如表1 所示，不同組合下美國(guó)西部地區(qū)4 個(gè)地震動(dòng)模型和USGS 地震動(dòng)模型反應(yīng)譜對(duì)比結(jié)果如圖4、圖5 所示（Powers 等，2021），其中，場(chǎng)地類型包括BC 類和DE 類，盆地按深度劃分為默認(rèn)盆地（深度對(duì)應(yīng)于基于Vs30的默認(rèn)值）、淺盆地（深度小于基于Vs30的默認(rèn)值）和深盆地（深度大于基于Vs30的默認(rèn)值），反應(yīng)譜對(duì)應(yīng)的震級(jí)為7 級(jí)，距離為10 km。DE 類場(chǎng)地產(chǎn)生了明顯的盆地效應(yīng)，BC 類場(chǎng)地盆地效應(yīng)相對(duì)較小，可見場(chǎng)地類別對(duì)盆地效應(yīng)的影響不容忽視。由圖4（a）、圖5（a）可知，在3 個(gè)盆地深度下，BSSA14 模型和CY14 模型短周期地震動(dòng)相同，盆地效應(yīng)對(duì)短周期地震動(dòng)放大作用并不明顯。由圖4（b）、圖5（b）可知，在BC 類和DE 類場(chǎng)地中，USGS 地震動(dòng)模型在默認(rèn)盆地和淺盆地條件下生成的地震動(dòng)相同，而在深盆地條件下，地震動(dòng)的長(zhǎng)周期部分會(huì)被放大。

表1 場(chǎng)地類別和盆地深度組合（Powers 等，2021）Table 1 Site class and basin-depth combinations for plots （ Powers et al., 2021）

圖4 原始發(fā)布和 2018 年美國(guó)地質(zhì)勘探局修改后實(shí)施的地震動(dòng)模型在不同盆地深度條件下對(duì)應(yīng)的加速度反應(yīng)譜中值對(duì)比結(jié)果（Powers 等，2021）Fig.4 The models as published and the 2018 USGS implementation of the median spectral acceleration at different basin depth conditions（Powers et al., 2021）

圖5 原始發(fā)布和 2018 年美國(guó)地質(zhì)勘探局修改后實(shí)施的地震動(dòng)模型在不同盆地深度條件下對(duì)應(yīng)的加速度反應(yīng)譜中值對(duì)比結(jié)果（Powers 等，2021）Fig.5 The models as published and the 2018 USGS implementation of the median spectral acceleration at different basin depth conditions （Powers et al., 2021）

3 基于美國(guó)地震區(qū)劃圖對(duì)我國(guó)地震區(qū)劃圖的思考

我國(guó)地震區(qū)劃圖的地震危險(xiǎn)性分析方法同美國(guó)一致，均使用概率地震危險(xiǎn)性分析方法，但由于我國(guó)和美國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)理念與方法存在差異，如美國(guó)地震區(qū)劃圖通過對(duì)場(chǎng)地條件的精細(xì)化劃分，在部分高地震危險(xiǎn)性地區(qū)采用概率地震危險(xiǎn)性分析方法和設(shè)定地震方法，在地震區(qū)劃圖編制過程中更先進(jìn)、充分和客觀，值得我國(guó)借鑒。

3.1 基于場(chǎng)地效應(yīng)的思考

我國(guó)GB 50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等，2010）中場(chǎng)地分類依據(jù)的指標(biāo)、土層計(jì)算深度、基巖定義等與美國(guó)區(qū)劃圖不同。我國(guó)基于場(chǎng)地覆蓋土層等效剪切波速Vse和場(chǎng)地覆蓋層厚度對(duì)場(chǎng)地類別進(jìn)行劃分，將場(chǎng)地劃分為4 類。其中，Vse計(jì)算深度取地表以下20 m 深度和覆蓋土層厚度中的較小值；場(chǎng)地覆蓋層厚度一般取為地面至剪切波速＞500 m/s 且其下層各巖土剪切波速均≥500 m/s 的土層頂面的距離。美國(guó)主要以地表以下30 m 深度內(nèi)土層平均剪切波速Vs30作為劃分場(chǎng)地類別的依據(jù)，當(dāng)缺乏剪切波速資料時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)和不排水抗剪強(qiáng)度進(jìn)行場(chǎng)地類別劃分，最終將場(chǎng)地劃分為8 類。顯然，相對(duì)于我國(guó)基于場(chǎng)地類別和土體非線性對(duì)場(chǎng)地效應(yīng)影響的考慮，美國(guó)基于線性模型和非線性模型建立場(chǎng)地放大模型，更全面地考慮了場(chǎng)地效應(yīng)。周健等（2021）建立了我國(guó)和美國(guó)場(chǎng)地類別的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)果表明，美國(guó)規(guī)范對(duì)場(chǎng)地的劃分種類更多、范圍更精細(xì)，對(duì)基巖規(guī)定的參數(shù)值更大。

綜上所述，我國(guó)地震區(qū)劃圖場(chǎng)地效應(yīng)研究可在以下方面向美國(guó)區(qū)劃圖借鑒學(xué)習(xí)：①基于我國(guó)現(xiàn)有強(qiáng)震記錄獲取相應(yīng)的詳細(xì)場(chǎng)地條件資料，對(duì)場(chǎng)地劃分和場(chǎng)地效應(yīng)的考慮進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。進(jìn)一步更加細(xì)致地考慮軟弱土層的影響，對(duì)場(chǎng)地的劃分范圍適當(dāng)縮小，實(shí)施精細(xì)劃分。②考慮場(chǎng)地效應(yīng)影響因素時(shí)，除考慮場(chǎng)地類別和土體非線性外，可將土體線性和非線性的影響進(jìn)行綜合考慮。③我國(guó)規(guī)范中覆蓋層厚度和Vse“取小”原則對(duì)場(chǎng)地分類結(jié)果的影響較大，可將場(chǎng)地類別計(jì)算深度由20 m 延伸至30 m，在全國(guó)范圍內(nèi)建立平均剪切波速Vs20和Vs30轉(zhuǎn)換公式，以便利用美國(guó)最新強(qiáng)震記錄對(duì)中國(guó)場(chǎng)地分類進(jìn)行場(chǎng)地反應(yīng)譜的研究。

3.2 基于沉積盆地效應(yīng)的思考

我國(guó)GB 50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中僅考慮了局部場(chǎng)地淺層巖土層對(duì)地震動(dòng)的放大效應(yīng)，由于缺乏精細(xì)化數(shù)據(jù)等原因，我國(guó)五代圖未明確考慮盆地效應(yīng)對(duì)長(zhǎng)周期地震動(dòng)的影響。但我國(guó)多座城市（北京、成都、西安等）位于松軟沉積層厚的盆地中，城市中的超高層及大跨度空間建筑、橋梁等大型長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)日益增多，其地震安全性亟待關(guān)注。

受現(xiàn)有數(shù)據(jù)適用范圍的限制，我國(guó)關(guān)于盆地效應(yīng)模型的研究不夠完善。美國(guó)已開展大量三維盆地研究工作，并將其運(yùn)用到最新版本的地震區(qū)劃圖中。因此，我國(guó)可在盆地結(jié)構(gòu)中開展一系列精細(xì)探測(cè)工作，為我國(guó)下一代區(qū)劃圖考慮沉積盆地對(duì)長(zhǎng)周期地震動(dòng)放大效應(yīng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)?；?018 版美國(guó)區(qū)劃圖盆地效應(yīng)模型，可建立一系列適合我國(guó)盆地的三維剪切波速模型，用于預(yù)測(cè)未來地震作用下場(chǎng)地的地震動(dòng)，為坐落在盆地上的城市防震減災(zāi)及地震危險(xiǎn)性分析提供依據(jù)，為城市高層及超高層建筑抗震性能研究提供更準(zhǔn)確的地震動(dòng)參數(shù)。

4 結(jié)論

通過研究，本文得出以下結(jié)論：

（1）2018 版美國(guó)區(qū)劃圖納入了新的地震動(dòng)模型和場(chǎng)地放大系數(shù)，新的地震動(dòng)模型適用于更新后的22 個(gè)反應(yīng)譜周期和8 類場(chǎng)地條件。但新的模型和場(chǎng)地放大系數(shù)僅適用于美國(guó)中部和東部地區(qū)。關(guān)于A-GMMs 在大震級(jí)遠(yuǎn)震中地震動(dòng)中值較大和認(rèn)知不確定性較高的問題，可能需進(jìn)行更多的研究予以解釋。

（2）2018 版美國(guó)區(qū)劃圖首次考慮盆地效應(yīng)，但盆地效應(yīng)模型僅適用于美國(guó)西部4 個(gè)城市的長(zhǎng)周期地震動(dòng)，適用范圍較小，未來美國(guó)區(qū)劃圖可能將考慮美國(guó)西部其他地區(qū)的沉積盆地。在改進(jìn)對(duì)軟土場(chǎng)地條件下長(zhǎng)周期地震動(dòng)的估計(jì)方面，美國(guó)還需要做更多的研究工作。

（3）我國(guó)新一代地震動(dòng)區(qū)劃圖可以考慮借鑒2018 版美國(guó)區(qū)劃圖盆地效應(yīng)模型，建立一系列適合我國(guó)盆地的三維剪切波速模型，用于預(yù)測(cè)未來地震作用下場(chǎng)地的地震動(dòng)，為坐落在盆地上的城市防震減災(zāi)及地震危險(xiǎn)性分析提供依據(jù)。