(2025年)建筑抗震設(shè)計(jì)中的地震危險(xiǎn)性分析與評(píng)價(jià)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.概率地震危險(xiǎn)性分析（PSHA）中，“年超越概率”指的是某場(chǎng)地在（）內(nèi)遭遇大于等于某一地震動(dòng)參數(shù)值的概率。A.1年B.50年C.100年D.設(shè)計(jì)使用年限答案：A2.地震活動(dòng)性參數(shù)“b值”反映了震級(jí)-頻度關(guān)系的斜率，b值越大，表明（）。A.小震比例越高B.大震比例越高C.地震活動(dòng)越均勻D.地震復(fù)發(fā)周期越長(zhǎng)答案：A3.確定性地震危險(xiǎn)性分析（DSHA）的核心是確定（）。A.潛在最大地震動(dòng)B.不同概率水平的地震動(dòng)C.地震發(fā)生的時(shí)間D.地震破裂的具體過(guò)程答案：A4.地震動(dòng)衰減關(guān)系中，“距離”參數(shù)通常采用（）。A.震中距B.斷層距C.場(chǎng)地距D.等效距答案：B5.場(chǎng)地效應(yīng)分析中，“覆蓋層厚度”是指（）。A.地表至基巖的距離B.地表至剪切波速≥500m/s土層的距離C.地表至剪切波速≥700m/s土層的距離D.地表至可液化土層的距離答案：B6.《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（202X版）中，地震基本烈度對(duì)應(yīng)的是（）年超越概率10%的地震動(dòng)水平。A.30B.50C.100D.200答案：B7.地震危險(xiǎn)性分析中，“潛在震源區(qū)”劃分的主要依據(jù)是（）。A.歷史地震記錄B.地震構(gòu)造特征C.場(chǎng)地工程地質(zhì)條件D.地震動(dòng)衰減關(guān)系答案：B8.對(duì)于發(fā)震斷層，當(dāng)建筑場(chǎng)地距離斷層小于（）時(shí)，需進(jìn)行斷層活動(dòng)性評(píng)價(jià)并采取避讓措施。A.50mB.100mC.150mD.200m答案：D（注：202X版規(guī)范調(diào)整為200m）9.地震動(dòng)反應(yīng)譜的特征周期主要受（）影響。A.震級(jí)大小B.震源深度C.場(chǎng)地類別D.地震動(dòng)峰值加速度答案：C10.概率地震危險(xiǎn)性曲線的橫坐標(biāo)為（），縱坐標(biāo)為（）。A.地震動(dòng)參數(shù)值；年超越概率B.年超越概率；地震動(dòng)參數(shù)值C.震級(jí)；距離D.距離；震級(jí)答案：A二、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述概率地震危險(xiǎn)性分析（PSHA）的主要步驟。答案：PSHA的核心是通過(guò)概率方法綜合考慮地震發(fā)生的不確定性，主要步驟包括：（1）地震構(gòu)造環(huán)境分析：識(shí)別區(qū)域內(nèi)的活動(dòng)斷層、地震帶及潛在震源區(qū)；（2）潛在震源區(qū)劃分：根據(jù)構(gòu)造活動(dòng)性、地震活動(dòng)性將研究區(qū)域劃分為不同的震源區(qū)；（3）地震活動(dòng)性參數(shù)確定：對(duì)每個(gè)震源區(qū)，確定年平均發(fā)生率（λ）、震級(jí)-頻度關(guān)系（如G-R關(guān)系）的a、b值及最大潛在震級(jí)（Mmax）；（4）地震動(dòng)衰減關(guān)系選擇：根據(jù)震源類型（走滑、逆沖等）、場(chǎng)地條件選擇適用的衰減模型，計(jì)算不同震級(jí)、距離下的地震動(dòng)參數(shù)（如PGA、SA）；（5）概率積分計(jì)算：對(duì)每個(gè)震源區(qū)，通過(guò)積分計(jì)算場(chǎng)地遭遇各強(qiáng)度地震動(dòng)的年超越概率，最終疊加所有震源區(qū)貢獻(xiàn)，得到場(chǎng)地的地震危險(xiǎn)性曲線。2.說(shuō)明確定性地震危險(xiǎn)性分析（DSHA）與PSHA的主要區(qū)別。答案：（1）目標(biāo)不同：DSHA關(guān)注“可能發(fā)生的最大地震動(dòng)”（如潛在最大地震），PSHA關(guān)注“不同概率水平的地震動(dòng)”；（2）不確定性處理：DSHA假設(shè)最不利地震場(chǎng)景（如最大震級(jí)、最短距離），忽略概率；PSHA通過(guò)概率模型量化震級(jí)、距離、衰減關(guān)系的不確定性；（3）應(yīng)用場(chǎng)景：DSHA用于關(guān)鍵工程（如核設(shè)施）的極端風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，PSHA用于一般建筑的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；（4）結(jié)果形式：DSHA結(jié)果為單一地震動(dòng)值，PSHA結(jié)果為地震危險(xiǎn)性曲線（地震動(dòng)參數(shù)-超越概率關(guān)系）。3.地震動(dòng)衰減關(guān)系的主要影響因素有哪些？答案：（1）震源特性：震級(jí)（M）、震源機(jī)制（走滑、逆沖、正斷）、震源深度（h）；（2）傳播路徑：地震波傳播介質(zhì)的衰減特性（如幾何擴(kuò)散、非彈性衰減）、路徑中的地質(zhì)構(gòu)造（如盆地、山脈）；（3）場(chǎng)地條件：場(chǎng)地土的剪切波速（vs）、覆蓋層厚度（d0）、場(chǎng)地類別（如Ⅰ類、Ⅱ類場(chǎng)地）；（4）地震動(dòng)參數(shù)類型：峰值加速度（PGA）、峰值速度（PGV）、反應(yīng)譜加速度（SA）等對(duì)衰減的敏感性不同。4.場(chǎng)地效應(yīng)評(píng)價(jià)中，如何確定等效剪切波速（vse）和場(chǎng)地類別？答案：（1）等效剪切波速計(jì)算：取覆蓋層厚度（d0）內(nèi)各土層剪切波速的加權(quán)平均，公式為vse=d0/Σ(di/vi)，其中di為第i層土層厚度，vi為第i層剪切波速；（2）覆蓋層厚度確定：地表至剪切波速≥500m/s的土層或基巖頂面的距離，若場(chǎng)地30m內(nèi)無(wú)剪切波速≥500m/s的土層，則取30m；（3）場(chǎng)地類別劃分：根據(jù)vse和d0，按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（202X版）分為Ⅰ0、Ⅰ1、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類。例如，vse＞500m/s為Ⅰ0類；250m/s＜vse≤500m/s且d0≤3m為Ⅰ1類，d0＞3m為Ⅱ類等。5.簡(jiǎn)述地震危險(xiǎn)性分析在建筑抗震設(shè)計(jì)中的作用。答案：（1）確定抗震設(shè)防參數(shù)：為建筑提供設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)（如PGA、特征周期Tg），作為抗震計(jì)算的輸入；（2）指導(dǎo)場(chǎng)地選擇：通過(guò)分析斷層活動(dòng)性、場(chǎng)地液化可能性，避免高危險(xiǎn)場(chǎng)地；（3）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)不同概率水平的地震動(dòng)（如多遇地震、設(shè)防地震、罕遇地震），確定結(jié)構(gòu)的彈性、彈塑性設(shè)計(jì)目標(biāo)；（4）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理：量化建筑在壽命期內(nèi)的地震風(fēng)險(xiǎn)，為保險(xiǎn)、應(yīng)急規(guī)劃提供依據(jù)。三、計(jì)算題（每題15分，共30分）1.某潛在震源區(qū)的地震活動(dòng)性符合G-R關(guān)系：logN(M)=a-bM，其中a=5.2，b=0.8，年平均地震發(fā)生率λ=0.01次/年（M≥4.0）。計(jì)算該震源區(qū)在50年內(nèi)發(fā)生M≥6.5級(jí)地震的超越概率。（提示：泊松分布公式P(T)=1-e^(-λT)，其中λ為年超越概率）答案：（1）計(jì)算M≥6.5的年發(fā)生率λ(M≥6.5)：根據(jù)G-R關(guān)系，N(M≥6.5)=10^(a-b×6.5)=10^(5.2-0.8×6.5)=10^(5.2-5.2)=10^0=1次/年（注意：此處N(M≥M0)為年發(fā)生率，需修正）。實(shí)際G-R關(guān)系中，N(M≥M0)=λ×[10^(-b(M0-Mmin))]/[1-10^(-b(Mmax-Mmin))]（假設(shè)Mmin=4.0，Mmax=8.0），但簡(jiǎn)化計(jì)算時(shí)，當(dāng)Mmax遠(yuǎn)大于M0，分母近似為1，故λ(M≥6.5)=λ×10^(-b(M0-Mmin))=0.01×10^(-0.8×(6.5-4.0))=0.01×10^(-2.0)=0.01×0.01=0.0001次/年。（2）50年超越概率P(50)=1-e^(-λ(M≥6.5)×50)=1-e^(-0.0001×50)≈1-e^(-0.005)≈0.005（即0.5%）。2.某場(chǎng)地距離發(fā)震斷層15km，斷層為走滑型，潛在最大震級(jí)M=7.0。采用某區(qū)域地震動(dòng)衰減關(guān)系：logPGA=0.5M-1.2log(R+5)-0.002R+0.1（PGA單位：g，R為斷層距，單位：km）。計(jì)算該場(chǎng)地在M=7.0、R=15km時(shí)的PGA值，并判斷是否超過(guò)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（202X版）中7度設(shè)防區(qū)的基本PGA（0.15g）。答案：（1）代入衰減關(guān)系計(jì)算：logPGA=0.5×7.0-1.2log(15+5)-0.002×15+0.1=3.5-1.2log20-0.03+0.1log20≈1.3010，故：logPGA=3.5-1.2×1.3010-0.03+0.1≈3.5-1.5612-0.03+0.1≈1.9088PGA=10^1.9088≈81.1m/s2？不，單位是g（1g=9.8m/s2），此處公式應(yīng)修正為PGA（g）的對(duì)數(shù)值，故：10^1.9088≈81.1gal（1gal=0.01m/s2），但通常衰減關(guān)系中PGA單位為g（1g=980gal），可能公式中的PGA單位為g，因此：logPGA(g)=1.9088→PGA=10^1.9088≈81.1gal=0.0828g（因1g=980gal，81.1gal=81.1/980≈0.0828g）。（2）對(duì)比規(guī)范：7度設(shè)防區(qū)基本PGA為0.15g，計(jì)算值0.0828g＜0.15g，未超過(guò)。四、案例分析題（30分）某城市擬建設(shè)一棟高度100m的框架-核心筒結(jié)構(gòu)住宅，場(chǎng)地位于華北平原某斷陷盆地邊緣。工程地質(zhì)勘察結(jié)果如下：-鉆孔揭示覆蓋層厚度40m，土層剪切波速（vs）分層：0-5m，vs=180m/s；5-15m，vs=220m/s；15-35m，vs=280m/s；35-40m，vs=450m/s（下伏基巖vs＞500m/s）。-區(qū)域地震構(gòu)造：場(chǎng)地30km范圍內(nèi)存在一條NW向活動(dòng)斷層F，滑動(dòng)速率1.5mm/年，歷史上發(fā)生過(guò)M6.8地震，最新研究認(rèn)為其最大潛在震級(jí)Mmax=7.2。-采用《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（202X版）及《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（202X版），區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃值為0.20g（50年超越概率10%）。問(wèn)題：（1）確定場(chǎng)地類別，并計(jì)算等效剪切波速（vse）。（2）分析斷層F對(duì)場(chǎng)地的地震危險(xiǎn)性貢獻(xiàn)，若斷層距場(chǎng)地25km，采用衰減關(guān)系logPGA=0.6M-1.5log(R+10)-0.003R+0.2（PGA單位：g），計(jì)算F斷層在M=7.2、R=25km時(shí)的PGA值，并判斷是否需將其作為控制地震動(dòng)。（3）提出該建筑的抗震設(shè)計(jì)建議（需結(jié)合場(chǎng)地類別、地震動(dòng)參數(shù)及結(jié)構(gòu)高度）。答案：（1）場(chǎng)地類別與等效剪切波速計(jì)算：①覆蓋層厚度d0：地表至vs≥500m/s基巖的距離為40m（35-40m層vs=450m/s＜500m/s，基巖頂面在40m處）。②等效剪切波速vse=d0/Σ(di/vi)各層厚度及波速：0-5m：d1=5m，v1=180m/s→5/180≈0.0278s5-15m：d2=10m，v2=220m/s→10/220≈0.0455s15-35m：d3=20m，v3=280m/s→20/280≈0.0714s35-40m：d4=5m，v4=450m/s→5/450≈0.0111s總時(shí)間Σ(di/vi)=0.0278+0.0455+0.0714+0.0111≈0.1558svse=40m/0.1558s≈256.7m/s③場(chǎng)地類別劃分：根據(jù)規(guī)范，vse=256.7m/s（250m/s＜vse≤500m/s），覆蓋層厚度d0=40m（＞3m），故場(chǎng)地類別為Ⅱ類。（2）斷層F的地震危險(xiǎn)性貢獻(xiàn)：①計(jì)算PGA值：M=7.2，R=25km，代入衰減關(guān)系：logPGA=0.6×7.2-1.5log(25+10)-0.003×25+0.2=4.32-1.5log35-0.075+0.2log35≈1.5441，故：logPGA=4.32-1.5×1.5441-0.075+0.2≈4.32-2.3162-0.075+0.2≈2.1288PGA=10^2.1288≈134.5gal=0.137g（1g=980gal，134.5/980≈0.137g）②對(duì)比區(qū)劃值：區(qū)域區(qū)劃PGA=0.20g（50年超越概率10%），斷層F貢獻(xiàn)的PGA=0.137g＜0.20g，因此區(qū)域地震動(dòng)參數(shù)為控制因素，斷層F非主導(dǎo)。（3）抗震設(shè)計(jì)建議：①場(chǎng)地類別為Ⅱ類，特征周期Tg=0.35s（根據(jù)規(guī)范Ⅱ類場(chǎng)地多遇地震Tg=0.35s）；②設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)：采用區(qū)劃值PGA=0.20g，對(duì)應(yīng)7度設(shè)防，地震分組為第二組（假設(shè)區(qū)域位于華北地震區(qū)）