不同地震动衰减关系模型在河北地区应用

温 超，李 皓，李 姜，蔡玲玲

(河北省地震局，石家庄 050021)

不同地震动衰减关系模型在河北地区应用

温 超，李 皓，李 姜，蔡玲玲

(河北省地震局，石家庄 050021)

河北省目前主要采用的是霍俊荣给出的适用于中国华北地区的地震动反应谱的衰减，该衰减关系分为Ⅱ型衰减关系模型和Ⅲ型衰减关系模型。使用Ⅱ型、Ⅲ型模型以及烈度衰减关系，对石家庄、邯郸、邢台、保定、张家口、承德、唐山、秦皇岛、廊坊、沧州10个地级市以及沙城、三河、宁晋、磁县等曾经历史上发生过大地震的地方，进行50年超越概率10%的峰值加速度和烈度值的计算，得出不同衰减关系模型适合使用于不同地区。

地震动衰减关系；烈度衰减关系；峰值加速度；烈度值

0 引言

在地震安全性评价、震害预测和建筑物抗震设防等工作中，地震动衰减关系式不可缺少的基础性参数(胡聿贤，1988)。表征地震动参数随震级、距离、场地等因素变化规律的函数关系成为地震动衰减关系。工程中最为常用的地震动衰减关系包括地震烈度和加速度的衰减关系。地震动衰减关系式地震工程上最为常用的估计地震动影响场或预测地震动的方法，在地震危险性分析、地震区划、地震小区划、确定设计地震动等方面都有着重要应用[1]。

1 衰减关系介绍

1.1 地震动参数衰减关系

目前河北采用的是使用霍俊荣得到的我国分区地震动参数衰减关系(霍俊荣，1989)，或是由霍俊荣得到的美国西部地区的地震动参数衰减关系(霍俊荣，1989)作为参考地区衰减关系，与所在地区的烈度衰减关系一起，转换得到地震动参数衰减关系[2]。衰减模型如下：

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

式中Y为峰值加速度或加速度反应谱(单位：cm/s2)，M为震级，R为震中距，c1、c2、c3、c4、c5和c6为回归系数。这里，震级与距离是两个重要的参数。根据回归系数是否为零，可将衰减关系分为Ⅱ和Ⅲ型。

①c3=0、c6≠0时，衰减关系模型为Ⅱ型；

②c3≠0、c6≠0时，衰减关系模型为Ⅲ型。

1.2 地震烈度衰减关系

地震烈度衰减关系通常是根据等震线数据直接回归计算得到的[3]。我省采用的烈度衰减关系为：

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

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

该地震烈度的衰减关系是由华北地区1937年以来16次5级以上地震的资料统计给出的。

2 衰减关系计算

利用衰减关系Ⅱ型、Ⅲ型模型以及烈度衰减关系，对本省石家庄、邯郸、邢台、保定、张家口、承德、唐山、秦皇岛、廊坊、沧州10个地级市以及沙城、三河、宁晋、磁县、等曾经历史上发生过大地震的地方，有进行了50年超越概率10%的峰值加速度和烈度值的计算，计算结果见下(表1和图1)。

表1 烈度和峰值加速度计算结果

a 石家庄

b 邯郸

c 邢台

d 保定

e 张家口

f 承德

g 唐山

h 秦皇岛

i 廊坊

j 沧州

k 沙城

l 三河

m 宁晋

n 磁县

通过用地震动参数衰减关系Ⅱ型模型和Ⅲ型模型对以上地区的计算可以明显的看出，使用不同模型在同一地方计算的加速度峰值变化很大，相差的范围达到了32%～96%。其中相差最大的是廊坊，相差了96.3%。相差最小的地方是宁晋，相差了31.4%。各个地方的相差水平见下图(图2)。

图2 加速度峰值柱状图

3 计算结果分析

在编制GB 18306-2001《中国地震动参数区划图》时，对不同场地类型地震动参数的关系进行了大量研究工作。确定《中国地震动参数区划图》中地震动峰值加速度(中硬场地)与基岩场地地震动峰值加速度的对应关系，将得到的中硬场地地震动峰值加速度按《中国地震动参数区划图》的分区原则进行归档[4]。

利用烈度衰减关系、衰减关系Ⅱ型、Ⅲ型模型对石家庄、邯郸、邢台、保定、张家口、承德、唐山、秦皇岛、廊坊、沧州10个地级市以及沙城、三河、宁晋、磁县分别进行了烈度值的计算和50年超越概率10%的峰值加速度计算并进行了加速度分档，计算结果见表2。

通过上表的烈度值、峰值和加速度分档值的对比可以看出，在不同的地方选择适合的衰减关系模型是非常重要的，他直接影响到地方计算结果的合理性。

石家庄适合用衰减关系Ⅱ型模型；邯郸适合用衰减关系Ⅱ型模型；邢台适合用衰减关系Ⅱ型模型；保定适合用衰减关系Ⅱ型模型；张家口适合用衰减关系Ⅱ型模型；承德适合用衰减关系Ⅱ型模型；唐山适合用衰减关系Ⅲ型模型；秦皇岛适合用衰减关系Ⅱ型模型；廊坊适合用衰减关系Ⅱ型模型；沧州适合用衰减关系Ⅱ型模型；沙城适合用衰减关系Ⅲ型模型；三河适合用衰减关系Ⅲ型模型；宁晋适合用衰减关系Ⅱ型模型；磁县适合用衰减关系Ⅱ型模型。

表2 峰值加速度分档(50年超越概率10%)

4 结论

采用不同衰减关系模型对河北同一地方进行了峰值加速度的计算，通过分析得出以下结论：

(1)不同的地方选择适合的衰减关系模型是非常重要的，他直接影响到地方计算结果的合理性；

(2)不同衰减关系模型对同一地方计算出的峰值加速度数值差距较大，河北地区数值差距范围最小的达到了31.4%，最大的达到了96.3%。

(3)衰减关系模型的合理选择与本地区的地震构造和地震活动环境有着密切的关系，一般是在大地震的震源附近或有历史大地震发生的背景下，选择衰减关系Ⅲ型模型计算出的峰值加速度比较合理，如唐山、三河和沙城，而其他地方选择衰减关系Ⅱ型模型计算出的峰值加速度比较合理。

[1]袁一凡.田启文.工程地震学[M].北京：地震出版社,2012．

[2]霍俊荣.近场强地面运动衰减规律的研究[D]．国家地震局工程力学所博士论文，1989.

[3]崔鑫，苗庆杰，王金坪.华北地区地震烈度衰减模型的建立[J].华北地震科学，2010,28(2):19-20.

[4]卢寿德．GB17741-2005工程场地地震安全性评价宣贯教材[M]．北京：中国标准出版社,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学基金项目

温超(1981—)，男(汉族)，河北张家口人，工程师，主要从事地震应急和地震安全性评价工作.E-mail:wenchao810101@126.com

A

1003-1375(2014)03-0061-07