Housner谱烈度的一种快速近似算法

Housner谱烈度及修正谱烈度作为基于加速度记录时程直接得到的地震动强度参数,与建筑结构破坏及地震宏观烈度存在较高的相关性,是可靠的地震仪器烈度物理参数指标。然而,相对于地面加速度峰值、地面速度峰值等地震动峰值参数,三分量加速度记录对应的谱烈度计算过程较为复杂,耗时相对较长,影响了利用谱烈度确定地震仪器烈度的时效性。基于对强震动加速度记录的统计分析,本文提出了谱烈度的快速近似算法,仅计算4个方向上的谱烈度值,采用其中3点作圆即可获得水平面内谱烈度迹线的近似最大值,使计算速度提高了45倍,且保持了谱烈度作为地震仪器烈度物理指标的精度。利用在汶川M_S 8.0地震等386次M_S > 3.0地震中获取的2701组强震动加速度记录,经可靠性检验,结果表明所提出的Housner谱烈度快速近似算法的计算误差在±4.5%以内,可以同时满足地震仪器烈度速报的可靠性和时效性需求。     

广西北流Ms5.2地震强震动记录分析

对广西北流5.2级地震中获取的强震动记录进行数据校正、带通滤波处理,计算分析各强震动台记录幅值、震动持时及地震动反应谱特性,并根据水平向合成峰值加速度PGA_H相应的烈度值绘制地震仪器烈度图。结果表明,此次地震记录最大峰值加速度的台站为玉林乌石台,仪器烈度达6度;持时在1.9～32.8 s之间,不随震中距增大而增大;地震动加速度反应谱集中在2～9 Hz,对震中区域低矮钢混结构房子有影响,高层建筑危险性不大。     

四川九寨沟7.0级地震强震动记录及特征分析

对"国家强震动台网中心"在2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震中获取的66组强震记录进行整理、基线校正和滤波等常规处理,分析记录的幅值以及频谱特征。此次地震记录到的强震记录PGA范围0.98~185gal,最大PGA为距震中最近的51JZB(九寨百河台)NS向获取;此次地震仪器烈度范围为0.93~6.8,与四川九寨沟7.0级地震烈度图对比结果显示仪器烈度与宏观调查烈度误差在1度以内;通过观测数据与霍俊荣和第五代《中国地震动参数区划图》地震动衰减关系对比,发现霍俊荣衰减关系更适用于此次地震的加速度衰减;用克里格插值方法绘制了水平向PGA等值线分布图,发现震中附近等值线呈NW向分布;分析了不同震中距和不同场地条件下典型台站的反应谱特性。     

基于谱烈度改进算法的研究与应用

本文基于Housner谱烈度公式中存在的不足和问题提出了一种改进算法,首先将相对速度反应谱积分公式上下限范围扩大为0.1～10.1 s,通过统计分析集集地震、汶川地震和芦山地震反应谱积分值和宏观烈度之间的关系,给出8组分档线性公式来计算改进谱烈度值I_s,并采用普通克里金插值法绘制谱烈度分布图。本文提出的改进算法在地震动加速度时程积分与谱烈度之间建立起一组长周期、连续性和精细化的函数关系,经鲁甸地震对比验证,该改进算法得出的谱烈度分布图与宏观烈度图整体变化趋势一致,谱烈度值与宏观烈度吻合率(偏差±1度以内)约为90%,具有一定的科学性和准确性,可为灾后应急救援以及决策部署等提供科学的数据支撑。     

基于经验格林函数法的2021年MS6.4漾濞地震近场强震动模拟

由于震中附近强震台分布不均,文中联合使用近场2个国家强震动观测台网的强震台和7个云南地震预警台网烈度台的强震记录,采用经验格林函数法构建了特性化震源模型,并利用此模型对近场强震动进行了模拟。结果表明：烈度台的记录可与强震台的记录联合,共同作为强震动模拟的对象,但应注意区分二者的有效频带;在0.20～30.0Hz频带,在53YBX台处的NS分量上,模拟结果的伪加速度反应谱较好地再现了0.1s处的峰值,在EW分量上,合成的速度波形虽然幅值较低,但较好地再现了速度脉冲波段;在53DLY台处的合成波形较好地再现了约2s的长周期地震动;在0.50～30.0Hz频带,合成波形和反应谱与信噪比较高的烈度台的记录较为一致。文中确定的用于模拟强震动的特性化震源模型由一个强震动生成域构成,其面积和相应的短周期范围内加速度震源谱的水平段幅值与地震矩的关系均遵循经验标度律。     

不同仪器烈度算法在四川地区 历次地震中的比较应用

强震观测资料包括强震动时程记录资料和宏观震害调查资料两大类, 前者是定量的微观数据, 后者则是定性的宏观指标. 本文明晰给出了微观仪器烈度与宏观仪器烈度、 微观考察烈度与宏观考察烈度的概念, 并在此基础上提出了只有在宏观仪器烈度与宏观考察烈度之间进行比较才具有实质性的意义;同时对国内外常见的仪器烈度算法进行了比较性研究, 得出了袁一凡仪器烈度算法可靠性更高的结论;最后以四川地区历年来重要震例的强震动记录为依据, 对修正的袁一凡仪器烈度算法的可靠性进行了比较应用. 结果表明, 对袁一凡仪器烈度算法修正与扩展的应用是可行的, 同时也验证了将微观仪器烈度与宏观考察烈度直接进行比较会存在较大的差距.      

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.     

新疆喀什原场地地震动频谱特性研究

2020年1月19日和2020年2月21日在新疆喀什地区先后发生M_S6.4和M_S5.1地震,针对新疆强震动台网收集到的128条强震动记录进行统计分析,研究2次地震记录的幅值及反应谱特性,并与两个现行规范设计反应谱进行对比,结果表明：(1)震级相同时,震中距越小加速度反应谱越大,且加速度反应谱衰减速度越慢;震中距相同时,震级越大加速度反应谱越大,且加速度反应谱衰减速度越慢;(2)震级越大加速度谱值、速度谱值、位移谱值越大;(3)M_S6.4、M_S5.1地震波加速度反应谱及其平均值曲线相近,与我国现行规范加速度反应谱相比差别很大。建议在新疆喀什地区采用基于当地强震记录的加速度反应谱进行结构抗震设计。     

2013年7月22日岷县漳县6.6级地震强震记录及特征分析

2013年7月22日甘肃省定西市岷县漳县交界发生6.6级地震,国家强震动台网在甘肃、四川和陕西的64台强震仪触发并获得了主震加速度记录。本文对强震动记录进行了常规处理,统计了强震动记录数量随震中距的分布,绘制了空间地震动加速度等值线图;通过观测数据与霍俊荣和意大利新一代地震动衰减公式对比,分析了峰值加速度(PGA)及谱加速度衰减关系,发现此次地震观测数值远低于常用地震动预测值;利用渭河盆地的远场记录验证了远场地震动卓越周期变大的特点以及场地对记录的影响;参考岷县地区地质特点并通过分析宏观烈度及地震动的谱烈度,初步确定了地震震害与烈度的相关性。     

不同地震动参数与地震烈度相关性对比研究

本文以美国加州3次破坏性地震和2008年中国汶川Ms8.0地震中所获得的强震记录作为数据源,应用最小二乘法进行线性回归,得到了不同地震动参数与烈度间的相关性.统计发现,在地面加速度峰值、地面速度峰值等16种描述地震动强度的参数中,烈度识别正确率及相关性最好的两个参数分别是标准累积绝对速度和谱烈度.     

地震动强度对场地地震反应的影响

通过对场地地震反应的研究发现,地震动强度不同,同样的场地对地震动的影响也不同,得到的反应谱形状也不同。目前我国抗震设计规范中不同烈度下的设计反应谱形状完全一致,没有考虑地震动强弱对相同场地反应谱形状的影响。     

中国仪器地震烈度增量与场地放大系数的关系研究

相对于基岩的中国仪器地震烈度增量可以作为地震小区划的一个重要指标,也可以作为研究区建（构）筑物差异抗震设防的可靠依据。使用2021年2月13日福岛地震期间日本KiK-net台网120个台阵记录的地震动数据,根据18种地震动参数的定义和《中国地震烈度表》中中国仪器地震烈度的算法,分别计算了相对基岩的、土层上的中国仪器地震烈度增量和这些地震动参数的放大系数,然后用一元、二元回归分析方法分别建立它们之间的经验关系式。结果表明:（1）一元回归分析中,中国仪器地震烈度增量与持时超过0.3秒的加速度阈值（a_0.3）的放大系数的相关系数最高且为0.918,与峰值地面加速度（PGA）、水平向最大谱烈度（SI）的放大系数的相关系数均在0.870以上;（2）从中国规范的II类场地到III类场地（或美国规范的C类场地到E类场地）,中国仪器地震烈度增量的均值逐渐增大;（3）相比于一元回归结果,二元回归分析中的中国仪器地震烈度增量与18种地震动参数放大系数两两组合的相关系数普遍有所提高,其中中国仪器地震烈度增量与PGA和SI放大系数组合的相关系数最高且为0.9261。     

芦山7.0级地震强震台仪器烈度与调查点烈度的对比分析

2013年4月20日四川芦山7.0级地震发生在龙门山断裂带南段,该地震是继汶川8.0级地震后的1次强震,但并非余震。文中利用2013年4月20日芦山地震的强震记录计算等效峰值加速度A0.5换算地震仪器烈度,并且将地震仪器烈度与强震台站周边5km内调查点烈度对比分析。结果表明,芦山地震的仪器烈度与周边调查点烈度吻合度58.6%,且偏差不超过1度。然而,即使宏观烈度相同,观测地面运动参数也存在较大离散度。但在缺少现场调查的震后初期,地震仪器烈度有可能为地震烈度范围判断提供定量的参考指标。     

中强地震活动区地震动衰减关系的确定

地震动衰减关系是影响地震安全性评价特别是地震区划结果的重要因素.我国现行的地震动衰减关系主要是依据6级以上地震的地面运动资料得到的,并没有考虑中强地震的衰减特性.为此,文中利用现有的烈度资料和其他可供参考的研究成果来建立我国中强地震活动区的地震动衰减关系.收集了我国华中、华南、东北等地区的51次地震的烈度等震线资料,运用单随机变量加权最小二乘回归法得到中强地震活动区烈度衰减关系.然后以美国西部地区为参考地区,运用缺乏地震动参数的地震动估计方法-地震对映射法得到中强地震活动区峰值加速度和有效峰值加速度衰减关系.最后,通过与我国强地震区和中强地震区已有的烈度衰减关系和地震动衰减关系的对比,验证了得出的我国中强地震活动区烈度衰减关系和地震动衰减关系的合理性.     

Rapid estimation of earthquake loss based on instrumental seismic intensity: design and realization

As a result of our ability to acquire large volumes of real-time earthquake observation data, coupled with increased computer performance, near real-time seismic instrument intensity can be obtained by using ground motion data observed by instruments and by using the appropriate spatial interpolation methods. By combining vulnerability study results from earthquake disaster research with earthquake disaster assessment models, we can estimate the losses caused by devastating earthquakes, in an attempt to provide more reliable information for earthquake emergency response and decision support. This paper analyzes the latest progress on the methods of rapid earthquake loss estimation at home and abroad. A new method involving seismic instrument intensity rapid reporting to estimate earthquake loss is proposed and the relevant software is developed. Finally, a case study using the M _L4.9 earthquake that occurred in Shun-chang county, Fujian Province on March 13, 2007 is given as an example of the proposed method.     

2021年5月21日云南漾濞6.4级地震强震动记录特征分析

对2021年5月21日云南漾濞6.4级地震获取的28组84条强震动记录进行零线调整和滤波等常规处理,分析了此次地震记录的幅值、频谱以及持时特征。分析结果表明,此次地震峰值加速度范围为0.8~720.3 cm/s²,峰值速度范围为0.1~29.4 cm/s,计算最大仪器地震烈度为8.3度。将实际观测数据与YU2013分区地震动衰减关系对比,结果显示PGA总体上分布于衰减公式误差范围内,预测效果良好。在远场（>250 km）较多台站的PGV观测值大于预测值中位值的加一倍标准差。幅值较大2个台站的加速度反应谱峰值周期均在0.5s以内,其中漾濞台在高频部分三分向加速度反应谱值均超过8度罕遇地震的设计反应谱值。最后计算了5%~75%和5%~95%两种重要持时,结果整体上符合随震中距增大而增大的规律。将两种能量持时结果与BOOMER等（2009）^[12]以及TRIFUNAC等（1975）^[13]的持时预测方程对比,结果较为一致。     

基于衰减关系的城镇烈度发生概率快速估计

震后快速产出的震动烈度分布是地震应急救援非常有效的依据, 通常由烈度与地震动参数的经验关系给出. 有台站的场点, 地震动参数可以直接由台站数据给出确定性的结果; 而无台站的场点, 地震动参数只能由衰减关系给出估计值. 目前我国台站覆盖有限, 且难于实时获取, 快速生成的地震动参数主要依赖于地震动衰减关系, 再依据烈度与地震动参数的经验关系, 输出确定性的震动烈度分布. 由于衰减关系本身存在着不确定性, 将其估计值用于生成确定性的震动烈度分布是不准确的. 而且实践证明, 震动烈度与实际调查烈度存在差异. 鉴于此, 从衰减关系模型中的ε出发, 提出了场点(城镇)遭遇不同烈度的概率计算方法: 利用衰减关系的估计值与衰减关系的标准差, 构造峰值加速度(PGA)变化的对数正态分布, 然后以烈度分档对应的PGA范围, 计算震区各城镇遭遇不同烈度的概率及各城镇抗震设防烈度被超越的概率. 具体以1966年3月8日河北邢台M_S6.8地震为例, 说明了此方法的可行性, 认为以概率形式给出城镇可能遭遇的烈度在表述上更为合理, 并建议将场点(城镇)遭遇烈度的概率表达方法用于震害快速评估.      

基于假设检验的地震动强度(烈度)速报方法

地震发生后数分钟内,快速、可靠地判别出地震动强度(烈度)的空间分布,用以估计不同地区的受灾程度,可以为政府开展应急救援并合理分配救援力量提供决策依据,保证救援人员及时、准确地到达极震区并展开搜救,以减少生命财产损失。本文基于统计学中的假设检验方法,对历史震害资料进行统计,提出了一种利用强地震动参数判别地震动强度(烈度)的方法。比较结果表明,本方法所确定的地震动强度(烈度)与实际震害烈度对应较好,能较真实地反映实际震害情况。     

An energy-based envelope function for the stochastic simulation of earthquake accelerograms

An energy-based envelope function is developed for use in the stochastic simulation of earthquake ground motion. The envelope function is directly related to the Arias intensity of the ground motion as well to the manner in which this Arias intensity is built-up over time. It is shown that this build-up, represented by a Husid plot, can be very well modelled using a simple lognormal distribution. The proposed envelope makes use of parameters that are commonly available in seismic design situations, either following a deterministic scenario-type analysis or following a more comprehensive probabilistic seismic hazard analysis (PSHA), either in terms of Arias intensity or the more common spectral acceleration. The shape parameters of the envelope function are estimated following the calculation of the analytic envelopes for a large number of records from PEER Next Generation of Attenuation (NGA) database. The envelope may also be used to predict the distribution of peak ground acceleration values corresponding to an earthquake scenario. The distribution thus obtained is remarkably consistent with those of the recent NGA models.     

粤西沿海震动图的生成和研究

震动图是描绘地震产生的地面运动和可能破坏情况的有效工具,主要包括峰值地面速度(PGV)等值线图、峰值地面加速度(PGA)等值线图和仪器烈度分布图等.基于华南数字地震台网记录到的2010年7月9日MS3.7级阳江地震的数据资料,利用SAC和GMT软件从记录到的地震波形数据提取地面运动参数,生成了PGV和PGA等值线图,并...