规范资讯|《抗震通用规范》速递（7）：设计地震动参数的调整与控制

2021年4月9日住房和城乡建设部批准发布了国家标准《建筑与市政工程抗震通用规范》，编号为GB 55002-2021，自2022年1月1日起实施。本规范为强制性工程建设规范，全部条文必须严格执行。现行工程建设标准中相关的强制性条文同时废止，现行工程建设标准中有关规定与本规范不一致的，以本规范的规定为准。

为配合《抗震通用规范》的发布与实施工作，本公号将陆续推送《抗震通用规范》的相关资讯，敬请关注。

本期推送：《规范》第4.1.1条解读：设计地震动参数的调整与控制

本期看点：近场效应那些事儿！

01   条文（4.1.1）

4.1.1 各类建筑与市政工程地震作用计算时，设计地震动参数应根据设防烈度按本规范第2.2节的相关规定确定，并按下列规定进行调整：

1.当工程结构处于发震断裂两侧10km以内时，应计入近场效应对设计地震动参数的影响。

2.当工程结构处于条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸与边坡边缘等不利地段时，应考虑不利地段对水平设计地震参数的放大作用。放大系数应根据不利地段的具体情况确定，其数值不得小于1.1，不大于1.6。

02   编制说明

本条明确了设计地震动参数的调整要求和控制底线。

通常地，一般建设工程的设计地震动参数直接根据《中国地震动参数区划图》GB18306确定即可。但区划图规定的地震动峰值加速度、特征周期等参数是基于开阔、平坦的一般场地（通常为II类场地）给出的，没有进一步考虑离断层很近区域的局部放大效应（即近场效应），也没有考虑高耸孤立的山丘等局部突出地形的不利影响，实际工程场地条件与区划图标准场地（II类）的差别也需要各类工程建设标准进一步处理等等。

鉴于上述情况，为了确保工程地震安全，需要根据建设工程的具体情况，考虑上述因素的影响对区划图参数进行调整，方可用于工程设计。由于场地的影响在本规范第4.2.2条明确规定，本条仅对近场效应、局部突出地形影响整原则和最低调整要求进行了规定。

本条条文改自《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第3.10.3条、4.1.8条（强条）、4.1.6条（强条）、12.2.2条。

关于近场效应

 （1）中国 GB 50011-2010 《建筑抗震设计规范》的规定

《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第3.10.3条第1款规定，对处于发震断裂两侧10km以内的结构，地震动参数应计入近场影响，5km以内宜乘以增大系数1.5，5km以外宜乘以不小于1.25的增大系数。第12.2.2条第2款规定，当处于发震断层10km以内时，输入地震波应考虑近场影响系数，5km以内宜取1.5，5km以外可取不小于1.25。

上述规定表明，现行规范GB 50011-2010的本意是，条件许可的情况下，应尽可能考虑地震破裂带附近的地面运动强度的放大效应。鉴于技术规定的延续性、工程技术经济的现实可行性等因素，10规范仅在性能化设计和隔震设计部分明确要求“应”考虑近场效应；其他情况未作明文规定，但根据国家标准的底线要求属性，在条件许可时，也应适当考虑近场效应。

（2）美国 ，UBC1997的规定   ，2000年以前

我国现行规范GB 50011-2010中有关近场效应的规定，除了依据已有的研究成果外，还参考借鉴了美国早期规范UBC 97的相关规定。

在美国的UBC 97以及ATC40等标准规定，各场地的地震动参数应根据震源类型和距断层的距离考虑近场系数进行调整（表1~3）。

（3）美国， NEHRP条款及ASCE7的规定  ，2000年以后 

在2000年以后的美国历次版本NEHRP条款中，关于近场效应基本上保持了UBC97的规定。

同时，基于1999年台湾集集地震等近期一些强烈地震中，近场强地面运动表现出来的速度脉冲效应、方向效应等特征，在2009 NEHRP Provisions中明确提出：在近场区，除了要考虑加速度等设计参数的幅值调整外，还应考虑其独特的脉冲效应和方向效应。

NEHRP条款的上述规定已被ASCE 7-16等规范采纳。在ASCE7-16中规定，当建筑场地符合以下条件之一时，应划为近断层场地：

• 距已知的、可能会发生Mw7以及上地震的活动断层在地表投影9.5英里（15公里）以内；

• 距已知的、可能会发生Mw6以及上地震的活动断层在地表投影6.25英里（10公里）以内。

需要说明的是，上述条件中，不包含走滑速率小于0.04in（1mm）/年的断层，同时，断裂的地表投影也不包括深度不小于6.25 英里（10 公里）的部分。

关于近断层场地的要求，ASCE7-16在条文说明中给出了进一步解释：大地震断裂破碎带附近区域的场地，除了加速度异常巨大外，其地面运动还表现出脉冲特征以及独特的方向性特征等远场记录通常不具备的特征。在过去的地震中，这些特征已经展现了特别的破坏性。因此，ASCE7-16对坐落于这类场地上的结构制定了非常严格的设计标准，同时，要求非线性时程分析和隔震与消能减震结构设计时地面记录的选择与调整，应直接考虑这些独特的特征。

由于近断层距离，取决于很多因素，包括破裂类型、断层深度、震级和断层破裂的方向等，一般很难给出近断层场地的确切界定。ASCE7-16采用的两个近断层分类条件，均是基于场地距活动断裂（有可能发生设定震级及以上的地震）的距离和年均走滑速率。这一界定标准在1997UBC（ICBO 1997）中就已使用。同时，ASCE7-16还给出了断层面与地表呈现倾斜夹角时如何确定场地距断层距离的方法（图1）。

图1  ASCE7-16 的断层距离确定方法

（4）《抗震通用规范》的处理对策

参考美国规范关于近断层效应相关规定的变化情况，同时，已考虑到《建筑隔震设计标准》GB/T 51408-2021关于近场效应的规定与GB 50011-2010存在一定差别，此次《抗震通用规范》编制时，仅提出“应计入近场效应对设计地震动参数的影响”的原则性要求，至于进一步的调整的对象与技术对策，则由相关的标准进一步细化、深化。

（5）关于发震断裂的界定

《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001的第5.8.2条第1款的规定：

全新活动断裂为在全新地质时期（一万年）内有过地震活动或近期正在活动，在今后一百年可能继续活动的断裂；全新活动断裂中，近期（近50年来）发生过地震震级M≥5级的断裂，或在今后100年内，可能发生M≥5级的断裂，可定为发震断裂。

参考上述规定， 在本规范中，发震断裂的表述为：发震断裂，指的是全新世活动断裂中、近500年来发生过M≥5级地震的断裂或今后100年内可能发生M≥5级地震的断裂。

关于局部地形影响

国内多次大地震的调查资料表明，局部地形条件是影响建筑物破坏程度的一个重要因素：

宁夏海源地震，位于渭河谷地的姚庄，烈度为7度；而相距仅两公里的牛家山庄，因位于高出百米的突出的黄土梁上，烈度高达9度。

1966年云南东川地震，位于河谷较平坦地带的新村，烈度为8度；而邻近一个孤立山包顶部的矽肺病疗养院，从其严重破坏程度来评定，烈度不低于9度。

海城地震，在大石桥盘龙山高差58m的两个测点上收到的强余震加速度记录表明，孤突地形上的地面最大加速度，比坡脚平地上的加速度平均大1.84倍。

1970年通海地震的宏观调查数据表明，位于孤立的狭长山梁顶部的房屋，其震害程度所反映的烈度，比附近平坦地带的房屋约高出一度。

2008年汶川地震中，陕西省宁强县高台小学，由于位于近20米高的孤立的土台之上，地震时其破坏程度明显大于附近的平坦地带。

因此，当需要在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石和强风化岩石的陡坡、河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，除保证其在地震作用下的稳定性外，尚应考虑局部突出地形对地震动参数的放大作用，这对山区建筑的抗震计算十分必要。

03  实施与检查控制

（1）实施

 1）根据历次地震宏观震害经验和地震反应分析结果，局部突出地形地震反应的总体趋势，大致可以归纳为以下几点：

• 高突地形距离基准面的高度愈大，高处的反应愈强烈；

• 离陡坎和边坡顶部边缘的距离愈大，反应相对减小；

• 从岩土构成方面看，在同样地形条件下，土质结构的反应比岩质结构大；

• 高突地形顶面愈开阔，远离边缘的中心部位的反应是明显减小的；

• 边坡愈陡，其顶部的放大效应相应加大。

 2）基于以上变化趋势，以突出地形的高差Ｈ，坡降角度的正切H/L以及场址距突出地形边缘的相对距离L1/H为参数，归纳出各种地形的地震力放大作用如下

按上述方法的增大系数应满足规范条文的要求，即局部突出地形顶部的地震影响系数的放大系数的计算值，小于1.1时，取1.1，大于1.6时，取1.6。

3)按表4，局部突出地形地震影响系数的增大幅度存在取值为0的情况，但不能据此简单地将此类场地从抗震不利地段中划出，而应根据地形、地貌和地质等各种条件综合判断。

4)条文中规定的最大增大幅度0.6是根据分析结果和综合判断给出的，本条的规定对各种地形，包括山包、山梁、悬崖、陡坡都可以应用。

5)条文要求放大的仅是水平向的地震影响系数最大值，竖向地震影响系数最大值不要求放大。

（2）检查

检查岩土工程勘察报告，复核建筑场地的高度、坡降角度和至台地边缘的距离，确定增大系数的合适取值。