特殊长周期地震动的参数特征研究

近断层脉冲型地震动和远场软土层场地类谐和地震动是两类特殊的长周期地震动,当前的规范均很少对这两类地震作用进行具体的规定。研究了近断层脉冲型和远场类谐和地震动的幅值、幅值比（V／A,D／V）、傅里叶幅值谱和反应谱的差别,分析了相位角和作用循环周期数对简单脉冲的影响,并用于解释两类特殊地震动的工程特征。以集集地震动为数据基础,分析了两类长周期地震动的傅里叶谱和反应谱特征;将平均加速度和位移规准反应谱分别与规范设计谱进行了比较。建议设计谱在长周期段考虑近断层作用和软土场地面波效应的影响。     

龙门山地区的kappa(k_0)模型及汶川M_s8.0地震的强地震动模拟

在地震动模拟中,高频衰减参数(κ_0)是一个重要的参数,它控制了傅里叶谱高频部分的衰减特性.本文利用汶川M_S8.0地震和芦山M_S7.0地震主余震的1671组强震动观测记录,计算了龙门山地区50个断层距小于150 km的强震动台站的κ_0,基于随机有限断层法模拟了汶川地震中这些台站的加速度时程、傅里叶振幅谱和反应谱,并与前人的研究进行比较.结果表明,合理计算的κ_0可以有效地改善加速度时程振幅和高频谱(1 Hz)的模拟结果.另一方面,本文基于κ_0与地形高程的相关性,建立了龙门山地区的κ_0经验模型.分别采用该经验模型和κ_0=0.04 s模拟了汶川地震的峰值加速度分布,并与观测记录进行比较.结果表明,采用本文提出的κ_0模型可以更好地重现汶川地震的峰值加速度分布,特别是在断层破裂方向的反方向区域和山区.综上,汶川地震中山区的峰值加速度明显大于盆地地区的现象,不仅与断层破裂产状有关,还与山区和盆地地区的κ_0之间显著的差异有关.     

基于抗震分析的长周期地震动的界定与选取

收集273条地震动信息并进行滤波处理,综合考虑地震动断层距、PGA、PGV/PGA及平均周期等地震动基本参数指标,对比其反应谱、傅里叶谱以及能量谱,归纳了近场脉冲、远场类谐和这2类特殊长周期地震动与近、远场普通地震动的界定标准;通过引入能量持时占比及地震动长周期分量能量占比等频谱参数,用于复核长周期地震动界定结果。结果表明:长周期地震动的反应谱衰减速率慢,在长周期段的谱值大于普通地震动;长周期地震动具有能量大且集中于低频区域的特点。     

场地条件对地震动参数影响的关键问题

场地条件对地震动的影响很大,在地震动幅值（如峰值加速度）和频谱特性（如反应谱特征周期）的变化上均有体现,而我国现行抗震设计规范没有考虑不同场地条件下地震动峰值加速度和加速度反应谱平台值的变化。本文介绍了我国现行抗震设计规范中场地类别的划分方法、场地对地震动参数值的规定和存在的问题。详细分析了土层结构、覆盖层厚度等场地条件对地震动峰值加速度和反应谱的影响,以及已经取得的研究成果。最后,就场地分类、影响地震动参数的场地条件、地震动参数随场地条件调整的方法等,提出了有待进一步研究的问题。     

基于场地效应的地震动特性研究

为了研究强地震作用下,场地类别对于地震动幅频特性的影响,本文统计了3 579条日本地震动的时程,并针对场地类别的不同,分别从基岩和土层的峰值加速度幅值特性角度,以及从标准化反应谱和平均加速度反应谱等频谱特性的角度研究其幅频衰减特性,最后给出了各类场地峰值加速度衰减曲线。结果表明,土层对于地震动幅值和频谱的放大作用会随着场地类别的变软而增加,并且场地越软,远场的长周期特性越明显。利用平均加速度反应谱可以有效地反映频谱中的长周期成分。     

人造地震动反应谱的非线性拟合

为了进一步提高人造地震动时程对目标反应谱的拟合精度和效率,本文提出了一种人造地震动反应谱非线性拟合方法.在人造地震动反应谱非线性拟合过程中,认为Fouricr幅值谱与反应谱调整项之间满足非线性(幂指数)关系.通过比例拉伸和折叠等数值技巧以促使模拟加速度向目标加速度逼近.算例分析结果表明,人造地震动反应谱非线性拟合方法具...     

区域介质品质因子对地震动参数衰减的影响

本文考虑介质环境表观品质因子,根据美国西部强地震动记录确定了地震动衰减模型中的参数,在不考虑震源机制细节差异的条件下,分析比较了八个地区由于表观品质因子Ｑ值不同导致的地震动加速度傅里叶幅值谱和均方根强度衰减关系的差异。     

典型强震动加速度仪一致性检验

针对两种典型强震动加速度仪,ETNA与MR2002,利用汶川地震强余震流动观测进行了两仪器的一致性检验.通过架设在同一仪器墩上的2种强震动加速度仪在5次余震事件中所获取加速度记录的波形、峰值、傅里叶振幅谱及反应谱的对比分析可知,ETNA仪器记录的峰值加速度与MR2002仪器记录的峰值加速度间的最大相对误差达23.6％,且南北向峰值加速度差异大于东西向和竖向,竖向明显小于两水平向;反应谱及傅里叶谱变化趋势基本相同,只是幅值存在些微差异,且竖向谱值相差最小,明显小于两水平向,反应谱最大相对误差近5％,相对于低频反应谱,高频反应谱差异较大;此外,亦存在两仪器记录时程曲线反向、记录时间长度不等、触发点不同等差异.经分析认为,这些差异主要是由于两种不同仪器性能上的微差异、仪器参数设置不同、以及触发滤波算法不同等因素引起的.     

拟合峰值速度与目标反应谱的人造地震动

提出一种以绝对加速度反应谱和峰值速度为目标的合成人造地震动时程的方法.该方法首先利用传统的在频域内调整傅里叶幅值谱的方法,生成以给定峰值加速度、反应谱和强度包线为目标的初始加速度时程a(0)g(t);然后利用在时域内叠加窄带时程的方法来进一步调整a(0)g(t),以使其峰值速度逼近目标峰值速度,并且提高对目标反应谱的拟合精度.算例分析结果表明,该算法所得结果具有很高的拟合精度.     

日本北海道胆振东部MW6.6地震近断层地震动的上盘效应

上盘效应是近断层地震动的主要特性之一,而目前就上盘效应的定量研究较少。本文利用日本K-NET和KiK-net强震动台网获取的近场强震动加速度记录,定量研究了北海道M_W6.6地震的上盘效应对地震动PGA、PGV和不同周期的加速度反应谱值空间分布和衰减特征的影响,探讨地震动上盘效应的特征及其影响范围,并将上、下盘观测结果与地震动预测经验模型进行对比。研究结果表明：(1)在断层距小于45 km时,此次北海道地震具有显著的上盘效应特征,断层上盘记录的PGA、PGV和加速度反应谱值明显大于下盘和中间区域的地震动观测值,且高于本次地震的平均值。上盘效应影响范围与震源破裂过程反演得到的断层尺度相吻合。(2)断层上盘的PGA观测值高于此次地震平均水平的对数偏差为0.61±0.16,这与1994年北岭地震和1999年集集地震等逆冲型地震的影响水平接近。上盘记录的PGV高于平均水平的对数偏差为0.39±0.12,即高于平均水平约35%。上盘观测地震动在周期T为0.2、0.5、1.0、2.0、3.0、5.0 s时的加速度反应谱值高于平均水平的对数偏差分别为0.33±0.19、0.54±...     

2021年5月21日云南漾濞MS6.4地震随机有限断层三维地震动模拟

2021年5月21日云南省大理州漾濞县发生MS6.4 地震,震中附近遭受了强烈地震破坏.为预测此次地震的地震动影响场,利用震源运动学破裂随机模型,基于随机有限断层三维地震动模拟方法,给出了此次地震中 28个触发强震动台站的三分量加速度时程模拟记录,并结合强震动观测记录,估计了此次地震的地震应力降及震源破裂过程,进一步模拟给出了此次地震中 2823 个虚拟观测点的三分量加速度时程.结果表明,模拟记录的峰值地面加速度(PGA)、峰值地面速度(PGV)与观测值接近,并体现了地震动峰值的衰减规律、近场饱和效应和破裂方向性效应;模拟与观测记录的 5%阻尼比拟加速度反应谱(PSA)的幅值接近、谱形相似,在0.05～10 s周期段,模拟记录可以很好地预测地震动.基于三分量模拟记录给出了漾濞MS 6.4 地震的仪器测定地震烈度图,与云南省地震局发布的烈度图接近,极震区烈度最高可达Ⅷ度,震源破裂方向性导致震中 SE方向的烈度普遍高于 NW方向,受局部场地条件影响沿洱海西侧出现高烈度异常区.     

地震反应谱计算方法的比较

反应谱是振动频率的函数,是表示地震动的一种重要标志,它有以下几个特点: 1、频谱是地震动三要素频谱、幅值、持续时间之一,反应谱恰是地震动频谱的一种表示。 2、加速度、速度、位移反应谱可分别给出作用于物体上的惯性力,最大能量以及应力     

兰州观象台存放台阵汶川M_S8.0强震动记录与分析

兰州观象台存放台阵在汶川特大地震中获取了10组三分量数字强震动加速度记录.本文依据这些实际观测资料研究了黄土场地在地震发生后的自由场地面运动加速度过程及其特征.结果表明在震源、场地和震中距相同情况下,场地上不同测点记录的加速度峰值存在一定程度的差异,较明显地反映了场地地形对EW分向地面自由场加速度的影响.10个测点的峰值加速度(PGA)均显示EW向大于NS向,而垂直向最小;各测点的傅里叶谱值,尤其是在小于1 Hz频段范围内,差异极小.     

竖向地震动特征研究

本文以国内外数十次地震(ML≥5)的近场自由地表加速度记录为基础数据，进行近场加速度峰值比的统计分析，并着重对1999年台湾集集地震竖向地震动反应谱特征进行研究。统计结果表明，竖向与水平向(V／H)加速度峰值比与震源距相关，随震源距增加，比值降低；竖向反应谱及竖向与水平向加速度反应谱比是周期的函数、并与场地条件及震源距相关。     

九寨沟MS7.0地震强地震动模拟及漳扎镇地震动强度预测

破坏性地震强度预测可用于工程领域抗震设防以及地震危险性分析评估,是防震减灾中一项很重要的基础工作.为了再现九寨沟地震的地震动强度,评估缺失强震记录的九寨章扎台站的地震动强度,本文用经验格林函数法对九寨沟地震进行了数值模拟.选取了震源周边地震动峰值加速度超过10 Gal的10个强震台站进行模拟.因未得到九寨沟地震的余震,初次尝试将汶川地震和定西地震的余震作为格林函数模拟九寨沟地震.模拟结果整体上可以反映各台站地震动的强度特征,尤其是地震动高频成份拟合较好.模拟值的地震动峰值加速度、时程数据、反应谱等与观测值拟合较好.预测结果显示漳扎镇的地震动峰值加速度值约为180~200 Gal.预测结果也表明在缺少大震的余震记录时,经验格林函数法使用其他大震的余震同样可以再现目标地震的强度特征.本研究也为经验格林函数方法在缺乏小震记录地区的使用积累了经验.最后总结了格林函数的选取标准,为经验格林函数方法来预测未来强震动特征积累了经验.     

响应谱与土木构筑物的抗震设计

前言地震学家与土木工程学和建筑学家之间的隔膜之一就是所用的频谱不同。在地震学上为表示地震动的频率特性通常用傅里叶谱,而在工程学方面则用响应谱。尽管各自用各自的频谱给自己带来了方便,但其结果却意想不到地产生了很大的阻碍。本文首先简单介绍响应谱,然后再介...     

地震动加速度反应谱场地条件影响调整系数研究

场地条件对地震动特性影响显著,在抗震设计反应谱的确定过程中,需根据场地条件对加速度反应谱予以相应的调整。已有场地条件影响调整方案研究成果,均基于数值模拟或局部地区强震动记录统计,多数仅给出了峰值加速度PGA场地条件影响调整系数,对非线性的考虑缺乏观测数据依据。为此在全球强震动记录统计获得的PGA归一化加速度反应谱和日本钻井台阵记录获得的加速度反应谱平台值非线性衰减指数的基础上,结合钻孔模型数值模拟和近期研究成果,建立了考虑场地条件影响非线性的地震动加速度反应谱场地条件影响调整系数方案。     

汶川地震强地面运动模拟

基于确定性震源模型的方法主要用于计算低频(11 Hz)地震动常用经验格林函数法或随机方法,对低频地震动模拟不够准确．本文在确定性震源模型方法基础上,尝试采用分解给定的震源模型的方法来模拟宽频带(0.1——10 Hz)强地面运动,即采用分级离散断层面和分解断层面破裂单元上升时间的方法,增加震源时间函数中的高频信号,从而避免了对地震记录丰富程度和准确性的依赖．文中模拟计算了汶川MS8.0地震在8个地震观测台的地震动,将模拟结果和观测记录进行了加速度时程曲线和傅里叶振幅谱的对比分析．对比结果显示,模拟估计的地震动峰值加速度和持续时间与观测记录的数据基本在plusmn;50%的精度范围内相同,傅里叶振幅谱显示模拟结果有得到10 Hz左右的高频成分. 四川盆地中的台站模拟结果高频衰减比观测记录要快,原因是模拟过程没有考虑场地效应.对强地震动模拟还是要综合考虑震源、传播路径和场地的影响．研究结果表明,此改变震源输入的确定性方法可应用于模拟近断层宽频强地面运动．      

2008年汶川地震近断层竖向与水平向地震动特征

选取分布在北川-映秀中央断裂两侧断层距120 km以内的40个强震动台站的记录,对汶川地震近断层地震动竖向和水平向加速度峰值、速度峰值、竖向和水平向加速度反应谱及谱比值进行了统计分析.研究表明:(1)地震动加速度峰值有显著的上盘效应,经验衰减模型的结果表明,在距地表破裂3~60 km的范围内,龙门山发震断层上盘一侧竖向与水平向的加速度峰值要比衰减模型得到的平均值大30%~40%.上盘的加速度峰值残差大部分是正值,而断层下盘残差大部分为负;水平地震动的东西分量幅值总体要大于南北分量,东西分量衰减相对较慢.(2)地震动长周期成分较弱,加速度反应谱值随周期增大而迅速减小,在周期1.0 s 时,即使在靠近中央断裂的最大加速度反应谱值也只有0.5 g;地震动加速度反应谱谱比值(竖向/水平向)沿龙门山断层周围的分布,在较长周期(T=0.2 s, 0.5 s, 1.0 s)与短周期(T=0.05 s, 0.1 s)有明显的不同.(3)近断层竖向地震动显著,地震动加速度峰值比在(竖向/水平向)可达1.4.在龙门山发震断层的上盘,地震动加速度峰值比整体上比下盘要大,竖向地震动尤为剧烈.部分近断层记录的地震动谱比值(竖向/水平向)在短周期(< 0.1 s)甚至超过1.5,统计分析还表明谱比值在短周期段(< 0.1 s)随断层距的增大而减小.     

震源机制对近场地震动反应谱的影响

将欧洲及其毗邻地区以及美国的部分近场强震记录按照震源机制进行分组,详细的分析了震源机制对水平和竖向分量地震动加速度反应谱放大系数以及竖向与水平向反应谱比值的影响.结果表明震源机制对震级不同的地震动以及地震动不同分量反应谱的影响程度不同;震源机制不仅影响反应谱峰值大小以及峰值位置,还在一定程度上影响反应谱的形状.