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1、第29卷第1期地震学报Vol.29,No.12007年1月(67~76)ACTASEISMOLOGICASINICAJan.,2007文章编号:025323782(2007)0120067210适用于中国场地分类的地震动3反应谱放大系数吕红山赵凤新(中国北京100081中国地震局地球物理研究所)摘要对美国抗震设计规范的场地系数的研究基础进行了分析,并对中美两国场地分类指标进行了对比.通过对场地土层波速测试资料的分析,找出了两种分类方法的联系,从而得到了将美国场地系数转换为适于中国场地分类的方法,同时给出了基于中国场地分类的地震动反应谱放大系数.关键词场地分类抗震设计规范平均剪切波速场地系数中图
2、分类号:P315.5;P315.9文献标识码:A引言场地条件对地震动(峰值加速度、反应谱等)的影响一直是地震学家和地震工程学家共同关注的问题.最直接的研究场地土效应的方法是建立井下台阵进行强震观测,即在同一地点地下不同深度设置强震仪,通过比较地表土层与地下深处基岩的强震记录,分析场地土对地震动的影响.目前在许多地方设立了井下强震观测台阵,如台湾的SMART1和SMART2台阵(Wen,1994;Beresnevetal,1995),日本神户的Port岛(Jorge,Kojiro,1997),日本的Amagasaki、Takasago和Nanko(Satohetal,2001),希腊的Thess
3、aloniki(Dimitriuetal,1998),在美国则已经布置了十余个井下观测台阵进行相关研究(Bonillaetal,2002).这些观测台阵取得的强震记录,提供了直接的场地土对基岩地震动有放大作用且是非线性的证据,因此地震学家在地球结构模型中也已经开始考虑地表几十米土层对地震动的非线性影响(Beresnev,2002).在墨西哥(Mexico)大地震、洛马普列塔地震(LomaPrieta)、北岭地震(Northridge)和阪神地震中,取得了不同场地上的大量强震记录.通过比较这些场地与附近基岩的强震记录,对场地土的地震动效应进行了深入研究.通过求反应谱比的方法也发现场地土对地震2动
4、有非线性放大效应.墨西哥地震中基岩加速度峰值在0.5~1m/s之间,而附近软弱土层上记录到的加速度峰值是基岩的1.5~4倍(Seedetal,1988).在洛马普列塔地震中,基2岩加速度峰值在0.8~2m/s之间,而附近软土场地(E类,对应中国分类的Ⅳ类)上记录到的基岩加速度放大系数是2~3.短周期反应谱值(0.2或0.3s)平均放大也是2~3倍;在0.5~1.5s周期范围,软土放大更达到了3~6倍;在中硬土(C及D类)上同样放大基3地震科学联合基金(A07046)资助.中国地震局地球物理研究所论著06AC1035.2006201225收到初稿,2006210213决定采用修改稿.通讯作者.e
5、2mail:lhs361@yahoo.com.cn68地震学报29卷岩地震动,不过放大系数较小(Dobryetal,2000).对洛马普列塔地震的强震记录分析表明,土层对基岩地震动加速度和短周期反应谱值的放大系数相差在30%以内.简化的理论分析和经验统计分析表明,土层对基岩地震动的反应谱放大系数与地下30m深度范围内的土层平均剪切波速成比例关系(Borcherdt,1994).因此,在NEHRP(NationalEarth2quakeHazardsReductionProgram)规范中引入了新的场地分类方法.该方法不再仅靠对场地土的定性描述,而是用平均剪切波速这一定量化指标来进行场地分类.对
6、不同场地地震动衰减关系的研究也是了解场地土对地震动影响的一种途径.1995年以后美、日和欧洲的学者开始应用NEHRP场地分类方法进行不同场地的地震动衰减关系研究(Leeetal,1995;Molas,Yamazaki,1995;Ambraseysetal,1996;Abrahamson,Silva,1997;Campbell,1997;Sadighetal,1997;Youngsetal,1997;Spudichetal,1999;Atkinson,Boore,2003;Booreetal,1997;Campbell,Bozorgnia,2000;Kobayashietal,2000;Shab
7、estari,Yamazaki,2000;Takahashietal,2000;Gülkan,Kalkan,2002;Ambraseys,Douglas,2003).根据大量强震观测和土动力试验结果,地震工程学家还建立了土层地震反应分析的数值计算方法,既有等效线性化法,也有完全的非线性计算方法.对于中硬场地(C类、D类),在较弱地震动输入下,两种方法都能给出较好的结果.而在强地震动输入下或是对软弱