劉曉東 （中國質(zhì)檢出版社 中國標準出版社）

新版國家標準《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2015）的主要變化

劉曉東 （中國質(zhì)檢出版社 中國標準出版社）

中國是一個多震災(zāi)的國家。地震頻度高，強度大，分布廣。百年來的資料表明，中國平均5年左右就會發(fā)生1次7級以上地震，平均10年左右就會發(fā)生1次8級以上地震。依據(jù)地震區(qū)劃圖提高房屋建筑和工程設(shè)施的抗震能力和土地利用規(guī)劃水平，是減輕地震災(zāi)害的重要途徑。

2015年5月15日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會批準發(fā)布了強制性國家標準GB18306—2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，該標準將于2016年6月1日開始實施。GB18306—2015的發(fā)布實施，為新時期全面提高我國的抗震設(shè)防能力提供了法律保障和科學(xué)依據(jù)。

一、標準的修訂背景

2000年以來，國家加強了地震監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，地震臺網(wǎng)布局更加合理，并逐步實現(xiàn)了地震觀測的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)據(jù)處理自動化，實現(xiàn)了對中國大陸全覆蓋監(jiān)測。同時，實施了國家GPS觀測系統(tǒng)一期、二期工程，中國大陸形變監(jiān)測和地球物理場監(jiān)測能力顯著提升。在全國范圍內(nèi)開展了城市活動斷層探測和針對主要斷裂帶的活動斷層調(diào)查。觀測系統(tǒng)的完善和大規(guī)模的調(diào)查，獲取了大量的新資料。與此同時，國家科技計劃支持了中國大陸強震機理、強震危險預(yù)測關(guān)鍵技術(shù)等重點項目研究，對中國大陸強震危險性取得了突破性的新認識，形成了一些先進的模型和關(guān)鍵技術(shù)。

GB18306—2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》是2001年8月1日開始實施的。10多年來，該標準在建設(shè)工程的抗震設(shè)防、社會經(jīng)濟發(fā)展和城鄉(xiāng)建設(shè)等方面發(fā)揮了重要作用，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

我國汶川“5·12”8.0級地震、日本東北太平洋海域“3·11”9.0級地震等國內(nèi)外特大地震災(zāi)害事件發(fā)生后的經(jīng)驗教訓(xùn)，對防范特大地震的災(zāi)難性后果提出了新的挑戰(zhàn)。同時，隨著我國社會和經(jīng)濟的快速發(fā)展，新型城鎮(zhèn)化、“一帶一路”等國家發(fā)展戰(zhàn)略持續(xù)推進，廣大人民群眾對地震安全需求不斷提高，對防震減災(zāi)工作提出了更新、更高的要求。這些都為地震區(qū)劃圖的進一步發(fā)展完善奠定了堅實的基礎(chǔ)，客觀上也要求地震區(qū)劃圖應(yīng)適時更新。依據(jù)新資料、新成果和新認識，對GB18306—2001進行修訂勢在必行。

按照《中華人民共和國防震減災(zāi)法》的規(guī)定，中國地震局于2007年啟動了GB18306—2001的修訂工作。經(jīng)過地震系統(tǒng)內(nèi)外廣大地震、工程等多個領(lǐng)域科技工作者幾年的努力，完成了新版地震區(qū)劃圖的編制。

二、技術(shù)要素的修訂

GB18306—2015的編制堅持以人為本的理念，充分考慮公眾在地震中的生命安全問題，將抗倒塌作為編圖的基本準則。技術(shù)上，充分吸納了國內(nèi)外最新的科研成果和研究資料；使用上，采用雙參數(shù)調(diào)整，并提出“四級地震作用”取值；結(jié)果上，消除不設(shè)防區(qū)，全國設(shè)防參數(shù)整體上有了適當(dāng)提高。在GB18306—2015的地震區(qū)劃圖編制過程中，中國地震局與住建、水利、核電等相關(guān)部門進行了充分的交流與討論，并廣泛征求吸納國務(wù)院防震減災(zāi)工作聯(lián)席會議成員單位、各級地方政府等多方意見與建議。與GB18306—2001的地震區(qū)劃圖相比，GB18306—2015的地震區(qū)劃圖基礎(chǔ)資料更加扎實，技術(shù)依據(jù)更加充分，科學(xué)認識更加全面，具有很強的科學(xué)性、先進性和工程適用性。

考慮社會經(jīng)濟發(fā)展與國家地震安全政策的變化，吸取汶川8.0級地震、東日本9.0級大地震的教訓(xùn)，GB18306—2015的標準適用范圍和基本規(guī)定，強調(diào)各類抗震設(shè)計規(guī)范、各類規(guī)劃編制和實施時應(yīng)更加重視和考慮罕遇地震動和極罕遇地震動。

“兩圖”指GB18306中的中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖和中國地震動加速度反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖，是確定抗震設(shè)防要求的核心技術(shù)要素。“兩圖”修訂后，對全國抗震設(shè)防要求有所提高。其中地震動峰值加速度小于0.05 g的分區(qū)不再出現(xiàn)；基本地震動峰值加速度0.10 g（即Ⅶ度）及以上地區(qū)面積有所增加，從49%上升到58%?；镜卣饎蛹铀俣确磻?yīng)譜特征周期0.40s地區(qū)的面積從24%增加到27%，0.45s地區(qū)的面積從31%增加到32%。

“兩圖”直接給出的是基本地震動，是確定抗震設(shè)防的基準。GB18306—2015還明確提出了“四級地震作用”概念，規(guī)定了“四級地震作用”相應(yīng)的地震動參數(shù)確定系數(shù)?！八募壍卣鹱饔谩笔侵赋Ｓ龅卣饎?、基本地震動、罕遇地震動和極罕遇地震動。常遇地震動為基本地震動峰值加速度的1/3，罕遇地震動約為基本地震動峰值加速度的1.9倍，極罕遇地震動約為基本地震動峰值加速度的2.7倍。GB 18306—2015規(guī)定確定抗震設(shè)防地震動參數(shù)時，應(yīng)根據(jù)標準的要求確定不同場地常遇地震動、罕遇地震動和極罕遇地震動。

GB18306的修訂主要是對“兩圖”的修訂。修訂的關(guān)鍵是在新資料、新成果和新認識的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)歸納對全國地震構(gòu)造背景的新認識，修訂全國潛在震源區(qū)，重新核定潛在震源區(qū)的地震活動性參數(shù)和重新確定全國地震地面運動參數(shù)預(yù)測方程。

在對中國大陸強震發(fā)生機理的深入研究中，我國科學(xué)家提出強震孕育發(fā)生的“活動地塊”理論。在“活動地塊”理論指導(dǎo)下，全國地震區(qū)劃編委會，全面系統(tǒng)分析研究了地震資料、地震構(gòu)造資料、地球物理場資料和歷史地震等震線資料，編制了相應(yīng)的基礎(chǔ)圖件，對地震構(gòu)造環(huán)境進行了詳盡分析，最終給出中國大陸及鄰區(qū)地震構(gòu)造圖。

吸納科技支撐計劃項目“強震危險區(qū)劃與應(yīng)急救援關(guān)鍵技術(shù)”的研究成果，包括逆沖斷裂體系強震構(gòu)造模型、走滑斷裂帶強震構(gòu)造模型、正斷層斷裂帶強震構(gòu)造模型，建立了“三級潛在震源區(qū)”劃分的技術(shù)體系。與GB18306—2001編圖技術(shù)原則相比，增加了地震構(gòu)造區(qū)的概念和相應(yīng)技術(shù)要求?！叭墲撛谡鹪磪^(qū)”劃分技術(shù)方法的應(yīng)用，使得潛在震源劃分更加科學(xué)合理。根據(jù)新的活動斷層調(diào)查資料、新的地震構(gòu)造模型和“三級潛在震源區(qū)”劃分技術(shù)應(yīng)用，全國高震級潛在震源區(qū)的數(shù)量顯著增加。如西部地區(qū)7.5級潛在震源區(qū)增加了 63%， 8.0級潛在震源區(qū)增加了26%。

潛在震源地震活動性參數(shù)是決定地震區(qū)劃結(jié)果的關(guān)鍵性參數(shù)。本次技術(shù)要素修訂工作中，創(chuàng)新性提出了符合國際上地震危險性分析趨勢、符合我國地震資料和活動性特點的地震活動性模型?？紤]歷史地震資料及現(xiàn)代儀器測定地震資料的完整性，參考世界上關(guān)于b值研究的成果，采用地震發(fā)生率與b值不確定性綜合分析方法，重新核定了全國地震帶（地震統(tǒng)計區(qū)）的b值和年平均發(fā)生率。新的模型保證了中強地震和大地震的發(fā)生率都不會低估。新模型的應(yīng)用，合理反映了中強地震對地震區(qū)劃結(jié)果的貢獻，是GB18306—2001中0.05g以下分區(qū)取消的主要原因。技術(shù)要素修訂工作中，還建立了與“三級潛在震源區(qū)”劃分相應(yīng)的地震空間分布函數(shù)的確定方法。

地震地面運動預(yù)測方程的重新確定，是本次修訂工作的重要環(huán)節(jié)。修訂工作中，搜集了大量的強震記錄，重新擬合確定了新的預(yù)測方程。與世界上新的研究成果一致，在地震動預(yù)測方程分區(qū)方面，首先區(qū)分大地震活動區(qū)和中強地震活動區(qū)。中強地震活動區(qū)相應(yīng)震級的峰值加速度值顯著大于大地震活動區(qū)相應(yīng)震級的峰值加速度。這也是GB18306—2001中0.05g以下分區(qū)取消的另一個重要原因。大地震活動區(qū)的地震動預(yù)測方程以6.5級地震為界，分震級段擬合，與強震資料更為符合。

三、地震動參數(shù)確定

GB18306—2015與GB18306—2001相比有兩個重要的變化。一是提出了地震動參數(shù)土層雙調(diào)整原則及其參數(shù)調(diào)整表，二是提出了“四級地震作用”及其地震動參數(shù)的比例系數(shù)。標準中同時規(guī)定了確定地震動參數(shù)的技術(shù)流程。

GB18306修訂過程中，吸取了科技支撐計劃項目“強震危險區(qū)劃與應(yīng)急救援技術(shù)”的研究成果，同時系統(tǒng)整理分析國內(nèi)與國際上場地條件對地震動影響的研究成果，分析了國際上主要抗震規(guī)范關(guān)于地震動參數(shù)場地調(diào)整的規(guī)定，提出地震動參數(shù)依據(jù)場地條件進行“雙調(diào)整”的原則并給出了調(diào)整系數(shù)表。GB18306—2015規(guī)定應(yīng)根據(jù)場地條件對地震動峰值加速度進行調(diào)整。該規(guī)定的實施對確保我國沿海港灣、沉積平原和內(nèi)部古湖泊等Ⅲ類場地條件地區(qū)的地震安全具有重大意義。

在GB18306—2015中提出“四級地震作用”概念和相關(guān)規(guī)定，對完善國家地震災(zāi)害防御體系，預(yù)防大地震造成巨大人員傷亡和經(jīng)濟損失具有重要的作用。在大量統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上，考慮部門的要求，標準給出了常遇地震、罕遇地震和極罕遇地震比例系數(shù)。應(yīng)該至少使用比例系數(shù)的平均值以確保建設(shè)工程的安全。統(tǒng)計分析結(jié)果表明，雖然峰值加速峰值較高區(qū)域罕遇地震比例系數(shù)平均值稍低，但方差比較大。使用低于平均值1.9的更小系數(shù)，將導(dǎo)致房屋建筑的不安全。在土地利用規(guī)劃、城鎮(zhèn)規(guī)劃中以及工程設(shè)防、地震地質(zhì)災(zāi)害防治、應(yīng)急準備等抗震設(shè)防體系中考慮罕遇地震和極罕遇地震對城鄉(xiāng)地震安全極為重要。

技術(shù)要素修訂過程中，峰值加速度是根據(jù)地震加速度反應(yīng)譜（阻尼比0.05）的平臺值確定的。即，將平臺值除以2.5作為峰值加速度。因此，按GB18306—2015確定反應(yīng)譜平臺值時，應(yīng)按峰值加速度乘以2.5確定?？紤]反應(yīng)譜放大系數(shù)為2.5，主要考慮下面三個因素：

——根據(jù)國際上大量的研究成果，絕大多研究者推薦該系數(shù)為2.5；

——根據(jù)國際上抗震設(shè)計規(guī)范的分析研究，絕大多數(shù)國家采用2.5或更大的值；

——對汶川地震、蘆山地震的統(tǒng)計分析結(jié)果，該系數(shù)采用2.5也是合適的。

GB18306—2015第6章、第7章和第8章，規(guī)定了具體工程場地地震動參數(shù)的技術(shù)流程。準確理解標準條文的含義和操作步驟非常重要。計算實例和通用表格可以方便工程設(shè)計人員和規(guī)范編制人員使用。

中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖

中國地震動反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖

四、標準與法規(guī)

GB18306—2015 是涉及每一位公民、每一個家庭的安全、社會公共利益和社會穩(wěn)定的強制性國家標準，是關(guān)于建設(shè)工程地震安全和抗震設(shè)防的最低要求，必須得到有效的實施。

GB18306—2015是依據(jù)《中華人民共和國標準化法》制定的，對標準的違反將意味著對國家法律的違反，必須承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。GB18306—2015 是《中華人民共和國防震減災(zāi)法》第三十五條和第三十六條的延伸，對標準的違反，同樣意味著對國家法律的違反，必須按法律條文嚴格執(zhí)行。GB18306—2015也是《中華人民共和國建筑法》所要求的建筑工程安全標準中關(guān)于建筑抗震設(shè)防方面應(yīng)達到的最低要求。在城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)、工程抗震設(shè)防和制定各類標準和規(guī)劃工作中，其地震動參數(shù)的確定和使用，不能低于本標準的要求。造成人員傷亡和嚴重經(jīng)濟損失的將承擔(dān)刑事和民事責(zé)任。

在實際工作中，可以根據(jù)“法不究既往”的法律實踐和國際上的通常做法，處理法律或國家規(guī)章對已有建筑的抗震設(shè)計要求。

五、標準的附表目錄

標準的附表目錄包括全國城鎮(zhèn)Ⅱ類場地基本地震動峰值加速度和基本地震動加速度反應(yīng)譜特征周期。