抗震設計參數解析：烈度與加速度互補而不可替代

地震烈度與地面加速度峰值都是描述地震作用下地面震動或影響程度的標量，但它們在工程抗震設防中所扮演的角色卻各不相同。這就好比佳餚烹製中的鹽與糖——各種菜餚都離不開鹽，卻未必需要糖；即便是以糖為主要佐料的甜食，若稍加一點鹽，味道反而更加鮮美。兩者可以互為補充，卻不能相互取代。本文透過相關問題的論述，希望能幫助讀者更科學地看待地震安全性評價（安評）工作中烈度與加速度的結果。

抗震設計離不開烈度

目前，我國的抗震設計仍以概念設計為主，只有少數工程結構才採用抗震驗算或模型實驗等輔助設計手段。概念設計中的抗震措施要求，是根據國內外震害經驗的總結而制定的。因此，我國現行的各項抗震設計規範大多以「設防烈度」或「設計烈度」為依據；特別是在地基處理、選材選型和結構抗震措施等方面，均要求按烈度分檔進行設計。

即使在大型水利樞紐工程或核電廠的地震安全性評價工作中，業主方也都要求包含「地震基本烈度複核」的內容。《核電廠抗震設計規範》（GB50267-79，P12）更明確規定，安全殼等結構和構件的抗震措施，應符合現行國家標準《建築抗震設計規範》對Ⅸ度抗震設防時的有關要求。可以說，當今中國的抗震設計仍然離不開烈度，只有少數需要進行抗震驗算或模型實驗的工程才會用到加速度。

烈度與地面運動參數之間的關係

烈度表中的地面運動標誌只是評定依據之一

烈度與地面運動參數之間的關係十分複雜，至今尚未找到由加速度換算烈度的科學依據。《中國地震烈度表》（GB/T17742-99）所列的地面運動強度標誌，包括水平加速度峰值與水平速度峰值。相應的宣貫教材（P72~75）對該標誌的依據和含義作了論述，尤其強調了「平均值」的重要性。同時指出，該標誌只是綜合評定烈度的依據之一，既不是「必要」依據，也不是「充分」依據。

國際烈度表的演變：刪去加速度指標

世界上一些早期的烈度表，也曾把等價的地面加速度峰值作為烈度表的組成部分。但在上世紀中後期的廣泛討論（國外地震，1975.5，P5~24）中，相當一致的意見認為，烈度的定量標準應全面反映地震的強度、頻譜和持時，並對單純以地面加速度峰值評定烈度的做法持否定態度。因此，新版《歐洲地震烈度表》（1992）刪去了這部分內容，認為烈度與地面運動參數之間不能以簡單的關係來表述。同樣有證據表明，地面加速度並非影響烈度的最重要參數，故新的烈度表不再將地面運動參數（如加速度）納入其中。

觀測資料顯示兩者相關性甚小

越來越多的觀測資料表明，相同烈度下的地面運動強度數據具有很大的離散性，上下限數值可相差數倍到數十倍，顯示出烈度與地面運動強度之間的相關性甚低，關係複雜。胡聿賢院士在其所著《地震工程學》（P184~189）中也曾論述烈度與地面運動強度之間的複雜關係，指出在考慮烈度與加速度峰值的關係時，至少還應考慮震級的因素——對同一烈度，因震級不同，加速度可在一個數量級範圍內變化。

正是由於這種複雜關係的存在，導致地震烈度與地面運動強度之間難以建立簡單的對應關係。《地震工程學》（P191~192）專門論述了分別以烈度為自變量和以地面加速度峰值為自變量所得統計關係式的巨大差異：若從烈度Ⅷ度推算，加速度峰值約為0.25g；而由0.25g反推的烈度卻只有Ⅵ度強（6.7度）。人們顯然無法接受這種差異。很顯然，胡聿賢院士早在十年前就已告誡我們：即使建立了地震烈度與加速度峰值之間的某種對應關係，並不能反過來說明加速度峰值與烈度之間存在類似的對應關係。

結語

總而言之，烈度與加速度各有其適用場合：前者是我國當前抗震措施設計的主要依據，後者則多用於需要定量驗算或少數重要工程。在地震安全性評價工作中，應充分認識兩者關係的複雜性，避免簡單換算或相互替代，才能科學合理地運用安評結果。