三种土层结构反应谱特征周期的统计分析

本文人工合成了若干条能够反映不同地震动特征的基岩加速度时程,并将其作为土层地震反应分析的地震动输入。选取了若干个软弱夹层分别在底部、中部和顶部的场地剖面,利用工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同场地类别,3种土层结构在不同地震动输入下的地表加速度反应谱的特征周期。给出了不同土层结构在统计意义上的反应谱特征周期的平均值,并通过与正常剖面反应谱特征周期的比较给出了不同场地类别,3种土层结构的反应谱特征周期的影响系数。本文的研究结果对进一步考虑场地分类具有一定的意义。     

土层结构对反应谱特征周期的影响

本文选取和构造了若干有工程意义的典型场地剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了在不同地震动输入下的不同场地剖面的地表加速度峰值和地表速度峰值。利用计算得到的地表加速度峰值和速度峰值计算了不同场地在不同地震动输入下的反应谱的特征周期。研究了不同土层结构对地表加速度反应谱特征周期的影响,获得了一些有意义的结果。     

不同的地震动输入面对地震反应分析结果的影响

利用目前工程抗震设防上广泛应用的土层地震反应计算分析软件,对成都某典型卵石场地剖面进行了计算,得到了不同输入地震强度下的地震反应分析结果随不同地震动输入面的变化规律。结果表明,无论是地表加速度峰值,还是反应谱特征周期,在相同的地震动强度输入下,均是随着地震动输入面的变深而增大,其中加速度峰值最大增加20%以上,反应谱特征周期最大增加10%以上。此结论可为工程抗震设计人员获得科学合理的结构设计提供参考。     

北京地区中硬场地对地震动加速度反应谱的放大效应研究

当前,合理确定地震动峰值加速度与反应谱特征周期是工程场地地震动参数确定工作的主要内容。本文以北京地区典型中硬场地为研究对象,分析场地条件对不同周期地震动反应谱值的影响。首先,计算不同震级、震中距条件下的基岩地震动加速度反应谱,合成基岩输入地震动时程;再利用110个工程场地的钻孔资料进行土层地震反应计算,分析中硬场地条件对不同输入环境下的地震动加速度反应谱值的放大效应。结果表明,中硬场地对高、中频震动放大效应明显,尤其是对0.2-0.5s周期段地震动加速度反应谱值的放大倍数大多在1.3以上;场地覆盖层厚度变化对不同频段地震动加速度反应谱值的放大倍数所产生的影响是不同的,与场地自振周期的相关性很强;在不同的地震动输入环境下,中硬场地对不同频段地震动加速度反应谱的影响是不同的,这一结论对实际的抗震设防工作具有一定参考价值。     

汶川地震黄土地区地震动特征分析

汶川地震黄土地区强地震动加速度峰值（PGA）较小,然而震害却较为严重,局部场地震害和地震动放大效应显著。选取四川、甘肃及宁夏境内的部分强震动记录,探讨传播距离和场地条件对地震动的影响规律,重点研究黄土地区地震动幅值、频谱、持时特征以及对建筑结构的潜在影响,从地震动特征角度分析该地区震害相对较重的原因。结果表明:汶川地震黄土地区地震动速度峰值较大,地震动中频分量和中长周期成分较为突出;黄土地区自振周期为0.3~1s以及3~4s（尤其是此周期内30~40层）的结构物地震反应将显著放大;设计地震分组为第三组的Ⅲ类黄土场地,加速度反应谱拟合曲线在周期1~3.5s谱值明显高于规范设计谱;黄土场地地表地震动拥有更长持时。     

软土地基深开挖对场的设计地震动的影响

本文根据南京河西地区所处的地震地质环境,地震活动环境及其岩地震动衰 减规律,在场址区地震危险性分析基础上确定该地区的基岩地震动参数,并选取河西地区某个典型工程场地,根据场地土的静、动力性能参数的测试结果,进行场地土层地震反应分析,研究软土地基条件下地基深开挖场地的地震动效应及其对场地设计地震动参数的影响。文中给出了设计基准为５０年及１００年时对应不同抗震高防水准的设计地震动参数,该结果对河西地区其     

基于小田原试验场地数据的不同基岩输入模型对预测地震动特征的影响研究

随着强震台网的密布及观测记录的增加,为研究各类局部场地地震反应预测模型的合理性提供了有效的参考依据,也使利用强震记录及场地条件研究地震动特征成为可能。选取场地地质参数资料和地震记录数据齐全的日本小田原（Ashigara Valley）盲测试验场地,通过对比不同地震动输入方式及场地反应分析模型,研究地震动特征,分析现有模型的优劣。基于1990年8月5日M5.1强震事件的地表基岩记录和地下基岩地震记录,采用地下台强震记录直接输入、地表基岩台强震记录减半为基底地震动输入、地表基岩台强震记录反演为基底地震动输入作为3种基岩地震动输入。基于局部场地条件分别建立一维等效线性模型、二维黏弹性模型及二维时域等效线性化模型等工程中常用的场地数值分析模型,进行局部场地地震反应分析,预测该盲测场地的地表地震动特征,并与对应的实测强震记录结果进行对比,分析不同基岩地震动输入方式对预测地震动特征及地表土层反应谱特征的影响,重点分析地震动输入、土体非线性、场地横向不均匀性及几何与非线性特征共同作用等因素对地表地震动特征的影响,以期为地表地震动的合理预测提供参考。     

澳门地区建筑物设计地震动参数研究

根据澳门地区地震环境、场地特点,利用本地区的工程地质钻孔资料和相似地区的场地设计地震动参数研究成果,结合少量工程地震钻孔剖面的土层反应分析结果,合理地确定了澳门地区不同建筑场地类别的设计地震动参数,对于Ⅱ、Ⅲ类场地,按存在或不存在成片淤泥两种情况进行了反应谱特征周期参数分组,为澳门地区一般建筑工程的抗震设计提供了参考依据。     

软土地基深开挖对场地设计地震动的影响

本文根据南京河西地区所处的地震地质环境、地震活动环境及基岩地震动衰减规律,在场址区地震危险性分析基础上确定该地区的基岩地震动参数,并选取河西地区某个典型工程场地,根据场地上的静、动力性能参数的测试结果,进行场地上层地震反应分析,研究软土地基条件下地基深开挖场地的地震动效应及其对场地设计地震动参数的影响．文中给出了设计基准期为５０年及１００年时对应不同抗震设防水准的设计地震动参数,该结果对河西地区其它高层建筑的抗震设计也有一定的参考价值．     

汶川地震远场地震动场地相关性与分析方法评价

为考查远场地震动的场地相关性并评价一些场地特性分析方法的适用性,采用不同方法对汶川地震山东省12个远场台站的强震记录进行了分析.选取台站分别位于按建筑抗震设计规范(CBC)场地划分中的Ⅰ—Ⅲ类场地上.地震动记录的分析方法包括傅里叶幅值谱法,地震反应谱法,水平与竖向谱比率法,参考点谱比率法,以及尾波分析等.结果表明,按傅里叶幅值谱法,地震反应谱法,水平与竖向谱比法计算得到的卓越周期均远大于台站场地的卓越周期,不同方法得到的结果之间也有较大差别,且主要反映长周期地震动的卓越频率;参考点谱比率法的结果未反映地震动的卓越周期,也与场地的卓越周期差别较大;对完整记录尾波分析所得的结果比较接近场地的卓越周期.希望本文能为考虑远场地震作用时设计谱的建立,以及场地特性估计时地震动分析方法的选取提供参考依据.     

天津滨海软土场地的大震远场作用

利用天津滨海地区丰富的地震地质钻孔资料及测试数据,建立了相应的地震反应模型.选取美国加州1992年Landers地震的远场记录P0841作为基底输入,采用工程上常用的等效线性化方法进行了土层地震反应分析,以期对天津滨海软土场地的大震远场作用得到一些定性的认识．结果显示,天津滨海软土场地对远场大震地震动峰值加速度的放大作用比较显著,但不同场地条件放大作用有明显差异,Ⅳ类场地的放大效应明显减弱.对基岩与地表反应谱比的分析显示, 滨海场地对基岩地震动的不同频率分量的放大作用具有明显的不同,对短周期分量甚至出现了缩减,但当滨海软土场地受到与场地卓越周期相吻合的地震动影响时,可能会产生很可观的放大作用,这对建在其上的高层、超高层建筑可能会构成较大的威胁．      

脉冲型地震动作用下典型珊瑚岛礁的场地放大研究

为研究南海地区珊瑚岛礁场地对地震动的放大作用特征,基于南海珊瑚岛礁几个代表性场地钻孔资料和60条近断层脉冲型强震记录,结合强震数据和土层地震反应分析结果讨论了地震动幅值水平和场地条件对场地放大的影响。根据地貌单元特性、地层岩性、成因和分布规律,得到4类工程地质场地,建立了一维土层地震反应分析模型并选取了土体动力参数,讨论了其在脉冲型地震动作用下地震反应特征。结果表明:从土层剪切波速来看珊瑚礁场地属于我国国家《建筑抗震设计规范》中的Ⅱ类场地;珊瑚礁场地对脉冲型地震动的放大倍数在1.6~2.4之间,放大明显的周期在0.2~0.8s之间。另外,对珊瑚礁礁坪区、泻湖区、沙洲区和灰沙岛区4类场地的地震反应分析表明:在脉冲型地震动作用下沙洲区场地放大倍数小于其他区;灰沙岛区在周期为0.3s左右时场地放大倍数明显大于其他区。研究结果整体反映了珊瑚礁场地对脉冲型地震动的场地放大特征,可对珊瑚礁的开发建设提供参考。     

渤海海域软土层土对地震动参数的影响研究

渤海海域软土层土对场地设计地震动参数取值具有显著影响。选取渤海中部钻孔剖面作为计算场地模型基础,分别构建软土和硬土场地模型,并通过改变软土层厚度,构造新的场地模型。采用等效线性化方法（EL法）和非线性计算方法（NL法）分别对场地模型进行地震反应分析,分析了海底软土层土对地震动参数的影响。研究结果表明:海底软土层土对地震动峰值加速度的影响显著,随着地震动输入增加,软土层放大效应减弱,减震作用逐渐增强;EL法中,软土层土对基岩反应谱的高频部分具有明显滤波作用,而NL法中,滤波作用较弱,海底面反应谱随地震动输入的增大先放大后减小;软土层土会降低设计地震动地震最大影响系数,增大特征周期。对于海域工程,特别是深基础工程抗震设计地震动参数的确定,从保守角度考虑,建立场地模型时建议删除软土层。     

土层平均剪切波速确定及其可靠性验证——基于钻井台阵强震动记录

震害资料显示,场地条件对地震动特性以及工程结构破坏程度影响显著。为减少因场地效应而造成的经济损失和社会影响,在进行场地地震反应分析时,需最大限度地减小因场地土层模型参数的不确定性引起的地震动评估偏差,为工程结构地震反应分析选取并生成适当的地震动输入。随着强震动观测技术的逐渐发展,大量可靠的钻井台阵记录为地震过程中场地观测点的动力反应提供了直接数据。以美国加州地区La Cienega钻井台阵强震动观测数据为基础,利用互相关函数,对不同强度地震作用下场地土层的平均剪切波速进行分析,并在此基础上,以Cyclic 1D为模拟平台,建立一维自由场地地震反应有限元分析模型。分析结果表明：通过钻井台阵地震动观测数据识别,得到场地平均剪切波速,能够反映该场地的动力特性,数值模拟计算结果和台阵地震动记录基本吻合,可为数值模型参数选取提供依据。     

成都盆地不同工程地质分区内场地地震动参数的计算分析

场地条件对地震动幅值和频谱特性均有影响, 现行的中国地震动参数区划图根据场地类别调整地震动反应谱特征周期, 但尚未考虑到对地震动峰值和反应谱平台值的调整. 以成都盆地为例, 广泛收集了盆地范围内的工程钻孔资料. 考虑到不同工程地质分区内场地地震动参数可能存在较大差异, 在研究区工程地质分区的基础上, 利用等效线性化方法对钻孔进行了土层地震反应分析, 给出了成都盆地内不同工程地质分区的地震动参数调整系数建议值.      

输入界面对反应谱特征周期的影响

为了研究输入界面对反应谱特征周期的影响,在研究我国数百个工程场地钻孔资料的基础上,选取了5个有代表性的土层剖面,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应分析方法(一维等效线性化波动方法),计算了这些场地在6种不同强度地震动时程输入下的反应谱特征周期。结果表明,当覆盖土层厚度薄时,特征周期随输入界面剪切波速的增大而减小;当覆盖土层厚度一般时,特征周期随输入界面剪切波速的增大没有一定的规律;当覆盖土层厚度很厚时,特征周期随输入界面剪切波速的增大而增大,特别是输入地震强度较大时,增速较快;改变基岩剪切波速,对特征周期影响很小。     

工程结构地震反应与地震动输入关系研究

工程结构地震动输入是结构抗震设计研究中的重要问题,输入的合理与否直接影响着结构抗震能力。本文以框架结构为分析对象,将结构振动周期作为结构动力参数,地震记录加速度反应谱的特征周期作为地震动特征参数,通过计算对比发现:场地条件相同、峰值加速度相同、震中距相近的情况下,反应谱特征周期与结构基本周期接近的地震记录会让结构产生较大的地震反应。     

汶川地震反应谱特征周期统计分析

反应谱特征周期反映了地震动频谱特性,也是抗震设计中重要的特征参数.为了研究汶川特大地震反应谱特征周期的特性,本文以汶川地震中173个有详细地勘场地上的强震动记录为基础,统计分析了不同场地类别和断层距的反应谱特征周期,并与我国现行抗震设计规范中特征周期的规定值进行比较.本文研究结果显示随着场地变软,特征周期平均值有增大趋势;与汶川特大地震中反应谱特征周期的统计结果相比,我国抗震设计规范规定的远场反应谱特征周期值偏小.     

2018年2月6日花莲M_W6.4地震近场地震动方向性效应

利用中国台湾省内222个强震动台站以及Palert地震预警系统520个台站所观测的三分量加速度记录,研究此次花莲M_W6.4地震近场强地震动空间分布和衰减特征,将观测结果与美国NGA-West2地震动经验预测模型进行对比,揭示此次台湾花莲地震近场地震动的长周期特点,基于回归残差分析研究地震动峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)和不同周期地震动的空间分布差异,定量考察近场地震动的方向性效应.研究结果表明:(1)整体上此次地震的近场PGV观测值和周期1.0s以上的长周期加速度谱值与美国NGA-West2地震动预测模型结果接近,PGA观测值和周期小于1.0s的加速度反应谱略低于预测模型结果.从空间分布来看,周期1.0s以上的长周期地震动在断层的不同方位有系统性差异,在破裂传播前方(震中西南方位),周期大于1.0s时的反应谱明显高于美国NGA-West2地震动经验预测模型,在破裂传播后方(震中东北方位),周期大于1.0s时的反应谱低于经验预测模型,表明此次地震近场地震动具有显著的方向性效应.(2)破裂传播的方向性效应主要影响周期超过1.0s的长周期,而对PGA以及周期小于1.0s的短周期地震动影响较弱.在破裂传播前方,周期1.0～10.0s的加速度反应谱值被增强到整体观测平均水平的1.16～1.52倍;在破裂传播后方,周期1.0～10.0s的加速度反应谱值被减弱到整体观测平均水平的0.36～0.70倍.(3)此次地震破裂方向性效应的影响表现出明显的窄带效应,破裂方向性的影响(包括破裂传播前方的增强作用和破裂传播后方的减弱作用)在周期T=3.0s时达到最大,在该周期破裂传播前方的增强系数为1.52,破裂传播后方的减弱系数为0.36.从周期T=3.0s到10.0s,破裂方向性效应的影响随周期增大总体上呈减弱趋势,这与2016年日本熊本M_W7.0地震破裂方向性效应的影响特点显著不同.     

基于FLAC~(3D)的土层非线性地震反应分析

以唐山响嘡局部场地影响台阵3号测井场地(Ⅱ类场地)作为实验场地,验证用FLAC~(3D)软件方法进行土层地震反应计算的可行性。以天津塘沽某IV类场地为例,在不同地震动强度输入条件下分别采用FLAC~(3D)软件方法和等效线性化程序方法计算该场地地表地震动峰值和反应谱。计算结果表明:在输入地震动强度较小时,两种方法计算得到的结果差别不大;在输入地震动强度较大时,FLAC~(3D)方法克服了等效线性化方法低估地表地震反应(高频部分)和高估土体的非线性所造成的地表反应谱特征周期偏大问题。FLAC~(3D)方法计算得到的结果可能更符合工程实际。