地震动持时的研究进展

地震动持时作为表征地震动的三要素之一,其对震害的影响逐渐被人们所认识.然而,在地震动持时的定义方面,目前没有统一且明确的概念,文中给出了广义的地震动总持时和强震持时的定义,研究者们根据各自领域的研究特点选择更适合的持时.持时大致可以分为两个大类:一是绝对持时,即基于加速度绝对值阈值的括号持时;二是相对持时,也就是反映地震动过程强度或能量变化趋势的持时,比如能量控制的相对持时等.持时的定义有很多种,文章简单地回顾了地震动持时的五种定义,同时,细致地分析了五种持时定义所表现的特点,并介绍了持时预测模型的研究成果,最后针对目前应用持时存在的问题提出了几点认识.     

地震动持时在工程抗震设计中的研究现状与展望

长持时地震动对工程场地震害和建筑结构累积损伤具有不利影响,在工程结构抗震设计中选取地震波时,应充分考虑地震动持时的影响。通过文献梳理,对几类典型的地震动持时定义进行阐述,分析其特点与适用性,并总结持时影响因素及预测方程的研究进展。基于持时对结构抗震性能的影响,总结考虑持时的抗震设计方法研究现状,分析存在的问题,并对研究方向进行展望。     

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。     

地震动参数对边坡地震响应的影响规律

选取了具有不同峰值加速度、频谱和持时的6组地震动加速度时程作为输入,基于有限元数值模拟方法建立了二维均质边坡有限元模型,模拟分析了不同地震动作用下边坡模型的加速度和位移响应,揭示了地震动峰值加速度、频谱和持时对土坡地震响应的影响作用及其规律.研究结果显示:地震动峰值加速度、频谱和持时对土坡地震响应均有显著的影响,其中,边坡坡脚处和坡肩处的变形位移随地震动峰值加速度、特征周期和持时的增大而增大,坡体临空面各点的峰值加速度放大系数呈现随输入地震动特征周期的增大而增大、随输入地震动峰值加速度的增大而减小的规律.研究结果可为地震作用下边坡稳定性设计及防治研究提供参考.      

汶川地震汉源县城高烈度异常区基岩地震动输入

合理的地震动输入是定量解释震害和烈度异常的基础.以汉源老县城震害为评价基准,确定了汉源老县城高烈度异常区的汶川地震基岩地震动输入.基于汉源老县城周边的九襄、清溪、宜东和乌斯河4个强震台站记录,采用LSSRLI-1程序反演给出了各自台站的水平向基岩地震动;选取汉源县城典型场地,利用LSSRLI-1程序计算给出了不同强震台站基岩地震动作用下的场地地表加速度时程和反应谱,以最可能引起汉源老县城震害的强震台站基岩地震动作为汉源县城的基岩地震动输入.研究结果表明:九襄台站反演的基岩地震动最可能反映汶川地震时汉源老县城的基岩地震动特性,因而用九襄台站的基岩地震动作为汉源老县城的地震动输入解释汉源县城高烈度异常现象是合理的.本文的研究思路为定量解释震害的地震动输入确定提供了重要参考.     

基于NGA强震数据的地震动显著持时研究

持时对工程场地或构筑物的非线性地震响应存在显著影响,但目前有关地震动持时的研究相对振幅与频谱的研究较少。本文基于太平洋地震工程中心的NGA-East强震数据库和NGA-West2强震数据库的地震动记录,对5%～95%显著持时进行了研究。分析了地震动两分量时程的显著持时差异及差异产生的原因,进而探讨了显著持时定义自身的缺陷。借助考虑随机效应的多参数非线性回归给出了NGA-East和NGA-West2数据的5%～95%显著持时的预测公式,可在适用的震级和断层距范围内为估计构造稳定区和构造活跃区的显著持时提供参考。     

汶川地震中强震动相对持时的空间变化特性研究

使用70％和90％能量持时定义,计算了汶川Ms8.0大地震中获取的来自109个台站强震动加速度记录的相对持时,并以此在竖向及两个水平向上分别进行了回归统计分析,得到了地震动持时的空间变化关系,给出了适合汶川地震地震动的持时定义.对比分析了上盘和下盘2个区域持时空间变化特征,进一步计算了地震动竖向持时与两个水平向持时的比...     

地震动持时对工程结构地震反应影响研究进展

地震动工程特性由幅值、频谱与持时三大要素决定，三个要素共同决定了地震动对工程结构破坏作用，工程结构抗震设计与评估等应全面考虑三个要素综合影响。目前来看：关于幅值及频谱的研究成果已广泛应用于各类工程抗震设计与评估，但关于地震动持时这一要素，国内外至今尚无明确的考虑方式和相应设计与评估技术，或考虑相对笼统。部分规范仅在结构地震反应时程分析方面做出了简单规定，尤其是用于确定地震荷载的抗震设计谱，几乎没有反映地震动持时对结构的影响，这远远不能满足性态及韧性等先进抗震方法对地震动作用的迫切需求。因此，关于地震动持时特性及其对工程结构地震反应影响的研究，近期成为一个热门研究课题。本文主要回顾和评述了地震动持时对工程结构地震影响的研究进展，并根据国内外研究现状对地震动持时研究进行了展望，可供分析地震动工程特性及其对结构的影响参考。     

2013年4月20日四川芦山地震强地面运动三要素特征分析

2013年4月20日四川省芦山县境内发生M_S7.0级地震,地震造成196人死亡,21人失踪,11470人受伤,震中最大烈度IX.地震发生后,中国数字强震动观测网络和成都市地震烈度速报网络分别获得了114组和63组3分量强震动记录.记录得出在近场加速度幅值较高,与汶川地震峰值相当,然而震害却不严重.本文介绍了这些记录的基本情况,分析了其地震动三要素（幅值、持时、频谱）特征以及对建筑物结构的潜在影响.分析结果表明：芦山地震PGA（地震动峰值加速度）与我国常用的霍俊荣地震动预测方程较一致,高于即将颁布的第五代区划图中使用的预测方程;PGV（地震动峰值速度）与第五代区划图中使用的预测方程基本一致;Significant持时和Bracketed持时高于全球经验预测方程,且Bracketed持时衰减显著慢于全球平均水平;典型11个幅值较大记录的5%阻尼比加速度反应谱峰值周期都在0.1~0.2 s范围内,且谱值远高于规范设计谱,但在周期0.3 s之后迅速下降至设计谱以下;芦山地震地震动PGV值较小以及对应我国中小城市和城镇主要建筑物的结构自振周期范围（0.3~1 s）内加速度反应谱远低于规范设计谱,可用于解释其震害相对较轻的原因.     

地震动记录持时与工程持时

本文将现有地震动持时定义区分为记录持时和反应持时两种,并对其优、缺点进行了评述。文中提出了地震动工程持时的概念和定义,并推导出工程持时的预报方程。工程持时具有概念清晰直观和计算简便的特点,预报方程既与主要地震参数、又与主要结构参数相关联,既能客观地描述地震动的持时特征,又能满意地给出地震动持时对结构地震破坏的影响,同时它的预报方程可以方便地实现与其它持时的预报方程之间的转换,广泛地利用已有的持时预报结果。     

黄土丘陵河谷场地地震动特征研究

研究黄土丘陵河谷场地在地震作用下强地面运动特征的变化情况,可以揭示强震对该类场地上震害的触发机理。结合黄土高原的地貌特征,建立具有代表性的动力数值分析模型,通过输入不同幅值、频谱特性和持续时间的地震波,对起伏地形和覆盖黄土层共同影响下的黄土河谷场地进行地震反应分析。结果表明:黄土层和地形耦合作用控制了地表的PGA变化,使其趋于复杂,在同一输入波不同振幅作用下,与基岩河谷各测点相比,黄土覆盖河谷场地的地震动频谱幅值均有所增加,并且频谱主峰均向高频移动。在不同地震波输入下,场地不同部位的固有频率受地形高程和土层影响;而地震动大小和频谱幅值不仅与场地的基本频谱和地形起伏有关,也与输入地震波的频谱成分相关。输入波PGA与地震频谱特征都不变时,同一场地输出的地震频谱形状具有相似的特征,随着地震持时增长,能量向场地基本频率附近集中,从而可能导致场地上相应频率建筑物震动幅值增加,造成累积破坏。     

2021年云南漾濞6.4级地震近场强震动特性分析

选用2021年云南漾濞6.4级地震强震动数据,经校正预处理后,对典型记录的幅值、反应谱和持时进行分析,得到此次地震的地震动特性。结果表明:（1）与我省烈度速报系统自动产出的仪器烈度分布以及实际震害情况相比,近场测点强震动数据所计算出的仪器烈度值与快速仪器烈度分布、现场实际情况基本吻合。（2）三个分量的PGA等值线形态分布大致相似,长轴均沿西北至东南向展开,逐渐衰减,且对于PGA,在近场震中距100 km以内,主震记录高于选用的衰减关系,一定程度上体现了此地震近场高频成分的卓越特性。（3）在震中附近100 km内,结合四个强震动测点距离震中的地理位置可知:随着震中距的增大,地震反应谱峰值周期也在逐渐增大,地震动的高频成分随着距离逐渐衰减。同时,破坏最为严重的区域主要集中在东南方向,其次为西南方向,东北方向基本不受震害影响。（4）此次地震呈中长持时特点,三个分向的持时随着震中距增大而逐渐增加,在震中距超过300 km处逐渐衰减,其中北南方向的持时衰减最快,竖直方向的持时衰减最慢。（5）研究主震地震动持时空间分布,持时受场地条件影响不大,地震破裂主要是沿西北到东南向的右旋走滑,长持时分布在破裂传播方向的东北侧,破裂传播的西北侧持时较短。同时,地震动持时受上盘效应的影响较弱, 在断层上盘和下盘的持时长度没有明显差别, 持时长度都接近拟合得到的平均值。在断层附近持时很小,平均在10s左右。     

地震动参数与地震灾害相关性分析——以汶川震区地震滑坡灾害为例

本文以汶川地震滑坡震害为例, 设计一种方法, 对几个反映不同地震动特性的地震动参数与地震滑坡灾害的相关性进行了分析比较.结果表明: Arias强度参数与地表破坏的相关性最好, 该参数比较适合小区域范围的震害预测评估; 峰值加速度与地表破坏的相关性较好, 但更适合作为较大区域的震害评估参数; 与持时和频率有关的参数对于具体场地的震害机理分析具有辅助作用; 垂向地震动对滑坡震害的作用不容忽视. 本文结论对于其它震害相关研究中评估因子的选取具有参考意义.      

2011年缅甸M7.2地震强震动观测记录初步分析

简要介绍了2011年3月24日缅甸勐帕亚M7.2地震发生后,云南强震动台网中心55个台站接收到的强震动记录及其初步处理结果,并对地震动衰减关系拟合、频谱随震中距的震域变化及地震动持时特征进行了分析.结果表明:由云南地区强震动记录资料拟合的地震动衰减关系相对于大陆区域的地震动衰减关系,与此次强震动记录具有更好的相关性.地震动加速度卓越频率依Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地及楼房结构而依次变低,且随着震中距加大,强震动记录主频值呈变小趋势.场地类别对地震动水平分量持时的影响比竖向分量更明显一些.最后对仪器触发范围、方式、响应半径问题进行了探讨.     

2009年姚安mS6.0强震动应急观测

介绍了2009年姚安Ms6.0地震强震动应急流动观测台站的布设、记录获取及初步处理结果等情况,并对此次地震余震的高加速度峰值、低地震烈度等有关问题予以讨论,结果认为:场地条件对地面地震动峰值影响较大;高地震动峰值的相对持时短是此次4.7级余震震害轻的主要原因.     

基于汶川MS8.0地震强震动记录的山体地形效应分析

2008年汶川M_S8.0地震中, 固定和流动地形影响台阵记录到大量主余震记录, 本文通过对其均方根加速度、 相对持时、 频谱等要素进行分析, 讨论了山体地形效应的特征及其影响因素. 对于自贡西山公园地形台阵各测点的分析结果显示: 该台阵山脚基岩位置地震动的均方根加速度和相对持时明显低于山体周边土层场地和山体基岩测点; 随着高程的增加, 山体基岩测点的均方根加速度逐渐变大, 相对持时则变化不大, 傅里叶谱形状也大体一致, 在2.0—5.0 Hz频段内有所放大; 山体周边土层场地和山体地形对于相同地震动输入中不同频段内地震动能量的放大水平不同, 从而导致二者的地表地震动强度产生显著差异, 且前者对地震动持时的增加更加显著.      

基于特征分类排序的典型海底地震动记录研究

面向海域工程抗震设计及评估对海底地震动的需求,基于日本相模湾海域K-NET的ETMC海底强震动记录,根据震级、震中距选取面向工程输入的949组地震动记录数据库。在考虑震源类型差异的基础上,对地震动峰值、持时、频谱等参数进行分析,通过反应谱、Arias烈度等指标描述典型海底地震动特征。根据峰值加速度、显著持时等强度指标对海底地震动记录进行排序,给出基于不同地震动特征分类下的典型地震动记录。推荐的海底地震动可为考虑不同结构需求参数的典型海域工程结构时程分析提供输入地震动。     

2020年云南省巧家县M_S 5.0地震强震动记录初步分析

2020年5月18日云南省巧家县发生M_S5.0地震,中国数字强震动台网的13个强震台站和昭通简易烈度计示范项目建设的43个烈度计台站,共接收168条强震动记录,经常规处理,绘制震区加速度峰值等值线图,并与云南地区常用地震动衰减关系进行对比,分析加速度峰值较大的几个台站频谱特性,计算地震动能量持时,讨论中小地震中高加速度峰值/低震害现象的成因,得到以下结论:(1) PGA等值线图形状较为平滑,其长轴呈NW—SE向展布;(2)云南地区常用地震动衰减关系预测值总体衰减趋势与观测值一致,但在近场(0—30 km)时,预测值基本偏小;(3)加速度峰值较大的几个台站记录主频集中在1—5 Hz;(4)小河镇台记录的能量持时较短,说明能量衰减较快,属脉冲型记录,不会对建筑物造成较大破坏。     

汶川地震中陈仓区成为Ⅵ度烈度区中的Ⅶ度异常区的原因浅析

本文在宝鸡市震害考察、建筑物分布调查的基础上,利用宝鸡市地震小区划成果,结合对陈仓台站的汶川地震记录分析,得出陈仓区为5·12汶川8.0级地震Ⅶ度烈度异常区,是以下3种因素综合作用所致:(1)当地场地土层特性与其他地方不同,使得地震动强度较大;(2)异常区在地形上位于一个孤立突出的位置,地形的二维变化进一步放大了当地的地震动作用;(3)汶川地震记录表明,在宝鸡地区中、长周期地震动的成分较高、作用较大.故若有震害,将主要集中在中高层建筑(其自振周期为中长周期).宝鸡市地震小区划地震动峰值分区的低峰值区中,由于汶川地震在此的地震动强度小,对所有建筑都不足以造成较重的震害;而在高峰值区中,仅陈仓区有大量中高层建筑分布,汶川地震在此的频谱特征和较强的地震动强度,造成了其独有的严重震害.     

考虑地震动持时的液化场地-桩基振动台试验设计

振动台试验中地震动输入是一个关键因素,地震动持时压缩是1-G振动台试验设计中的重要环节,地震动持时压缩后,地震动特性发生改变,对地基-结构体系动力响应产生显著影响。为了研究振动台试验中地震动输入特性,特别是地震动持时压缩对可液化场地-结构体系地震非线性动力响应的影响,本论文较系统地阐述了振动台试验的整体设计思路,其中重点阐述了相似比设计思路及持时压缩方法、模型地基及结构制备、叠层剪切型模型箱性能、传感器布设及新型传感技术、持时压缩后地震动特性的变化、数据处理方法。成套方案设计思路为振动台试验提供了完备、科学的方法。