基于K-NET强震台网的海底地震动特征初探

为了研究海底地震动的特性,本文基于日本K-NET台网,选取124次地震事件中,5个海底台站和6个陆地台站所记录的981条地震动记录。经过数据筛选与处理,对典型地震动参数、动力放大系数谱和竖向与水平谱比进行了分析。结果表明：海水的存在会削弱竖向地震动的高频成分,导致竖向峰值加速度和强震持时要显著小于水平向;海底场地条件对海底地震动有放大作用,则选用陆地地震动进行海洋工程抗震设计会低估地震荷载带来的影响;当周期0.1 s相似文献   

基于烈度指标的核电厂地震预警停堆参数研究

核电厂在遭遇超设计基准地震时需要考虑安全停堆,以避免造成核泄漏事故。采用地震动的峰值加速度参数(PGA)作为判别停堆的参数具有一定的局限性,PGA参数不能反映地震动的频谱和持时特征,因而可能引起不必要的停堆。针对此问题,基于我国本土大量实际强震记录,遴选出7种典型的工程相关地震动参数,进而基于地震烈度指标,分析发现地震动的标准累计绝对速度参数能更好地表征地震对核电厂的整体潜在破坏能力,适合作为判别停堆的参数,然后提出两种确定预警参数阈值的方法,最终建议考虑我国强震数据特征的核电厂判别停堆的预警参数阈值,为我国核电厂的地震安全停堆参数的确定提供了参考。     

海洋石油平台的工程地震问题

对于海洋石油平台,结构抗震设计要求提供地震动峰值、反应谱、持续时间以及速度时程等参数,由于海洋石油平台的结构和形式的特殊性,以及海域地震环境特征,考虑海洋石油平台地震动作用时要有不同的方法及侧重点,本文对海洋石油平台地震作用分析中涉及的一些工程地震问题研究进行了讨论,包括设防地震动水准、设定地震、地震动衰减关系、长周期地震动及其相关问题。     

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。     

与观测方向无关的水平地震动参数计算方法

强震动记录的使用通常不考虑观测方向对于水平地震动参数计算的影响。文中以2008年汶川Ms8.0级地震中绵竹清平台获取的强震动记录为研究对象,对记录进行水平向旋转以模拟观测方向的变化,分析水平向峰值加速度PGA、峰值速度PGV、相对持时DR、绝对持时DA及谱加速度PSA随观测方向的变化情况。结果表明,PGA、PGV及PSA的计算较大依赖于观测方向,而DR和DA则受观测方向影响较小。为此文中提出了一种与观测方向无关的水平地震动参数计算方法,对于计算诸如PGA、PGV等与周期无关的地震动参数时不考虑周期独立;而对于计算诸如PSA等与周期有关的地震动参数时考虑周期独立。     

2021年日本福岛海域MW7.1地震S-net海底地震动特征

2021年2月13日日本福岛县东部海域(Off-Fukushima)发生的M_W7.1地震是目前世界最大的海底观测系统——日本海沟地震和海啸海底观测网(S-net)——迄今为止记录到最大的俯冲带地震.为认识海底地震动并探究海陆差异,本文介绍了S-net海域台网及其数据处理的特殊性和必要性,分析了Off-Fukushima地震的地震动幅值、频谱和持时特征,比较了海底与陆地震动衰减特性的异同,对比了近海岸埋置台站、近海沟未埋台站及陆地台站地震动的差异,并与俯冲带地震动模型(GMM)进行了比较.结果表明：Off-Fukushima地震海底水平向PGV和周期大于0.5 s的加速度反应谱值显著大于陆地记录;相比陆地,海底动力放大系数谱向长周期方向偏移,表明海底记录长周期成分更丰富;受到海水的抑制作用,海底记录V/H反应谱比值小于陆地记录;由于海底记录与陆地GMM在路径和场地方面存在差异,水平向PGA及反应谱的残差分布出现明显偏移;海底近海岸埋置台站与近海沟未埋台站的地震动特征存在系统性差异,水平向差异很可能与海底地形有关,而竖向可能受到布设方式对台站与海底耦合程度的影响.本文...     

汶川地震动摇摆分量参数的衰减特征分析

受接收设备和记录数量的限制,对摇摆分量内在属性及参数的统计分析了解甚少。为揭示摇摆分量的工程特性,便于结构抗震分析合理选取地震动参数,基于“5·12”汶川8.0级地震的348条数据记录,对比分析平动分量和摇摆分量的幅值以及频谱和持时的空间分布特征和随断层距的衰减规律。研究表明:摇摆分量与平动分量相比,在数量上峰值小很多,能量持时稍小且特征周期偏大。摇摆分量参数的空间分布特征为峰值具有沿断层破裂传播方向的方向性效应,峰值比、特征周期、能量持时的方向性效应不明显;除特征周期外,峰值、峰值比和能量持时均存在上下盘效应,上盘大于下盘。随断层距的变化特征为摇摆分量参数与平动分量参数的规律性一致,均表现为随断层距的增大,峰值减小,峰值比、特征周期和能量持时增加。     

基于砌体结构破坏损伤的地震烈度物理标准研究

为了研究基于砌体结构破坏的地震烈度物理标准,将15个地震动参数按属性(峰值、频率、持时和能量)分成4类,将地震记录按地震动三要素(峰值、频率、持时)分成3组,求出每组记录作用下砌体结构的延性系数,计算出各个参数值和延性系数的相关系数,比较分析这些相关系数发现地震动峰值加速度、有效峰值加速度、地震动输入能量和滞回耗能都能表征地震动对砌体的破坏势,并且这4个参数都和烈度有很好的相关性,可以作为烈度的物理标准。     

概率性地震需求分析中地震动强度指标的比较与选择

以汶川地区典型钢筋混凝土简支梁桥为背景,在充分考虑模型参数不确定性的基础上建立一系列桥梁有限元模型样本。采用汶川地震实测地震动,对建立的有限元模型进行非线性动力时程分析,并记录每组分析中桥梁构件的地震峰值响应。采用主成分分析方法对桥梁构件的地震需求参数进行降维处理,计算桥梁结构综合地震需求响应。通过回归分析建立地震动强度与桥梁结构综合需求之间的概率性关系,并对不同地震动强度指标进行分析和比较。结果表明基于速度的地震动强度指标具有较好的有效性、适用性和完备性,可以进一步用于地震易损性分析和地震风险评估。     

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。     

基于SDOF体系和高层结构的地震动强度指标研究

合理的地震动强度指标是预测和评价结构抗震响应的重要基础。选取24个周期点的单自由度体系和一个高层框架核心筒长周期结构,基于不同震源机制的100条地震动记录时程分析结果,研究16种地震动强度指标与结构地震响应的相关性,并提出考虑高阶振型影响的改进反应谱相关型地震动强度指标。研究表明：（1）不同地震动强度指标与结构地震响应的相关性差别较大,随着单自由度体系自振周期的增大,地震动强度指标与单自由度体系地震响应的相关性大致呈减小的趋势;（2）对于高层长周期结构,综合对比分析各地震动强度指标分别与顶点最大位移、最大基底剪力、最大层间位移的相关性,从工程实用角度出发,推荐地面运动峰值速度为最佳地震动强度指标;（3）由于高层长周期结构受高阶振型影响显著,采用含有高阶振型因素的反应谱强度指标可提高与结构地震响应的相关性。     

基于实测记录分析场地因素对海底地震动特性影响

目前基于海底实测记录的分析发现海底与陆地地震动特性存在明显差异,但难以进一步确定海底地震动特性的影响因素。在以往研究的基础上对比同次地震中相邻海底台站间地震动特性的差异,并分析造成差异的原因。以日本K-NET地震台网中6个海底强震台站及其相邻不同场地条件陆地台站监测的8次强震记录为研究对象,通过分析强震记录的峰值加速度、水平放大系数谱、竖向与水平反应谱的比谱等,对比分析不同海底台站地震动的特性,以及海底台站与相邻不同场地条件陆地台站地震动特性的差别。研究发现：（1）海底与陆地竖向地震动存在明显差异;（2）不同海底台站间地震动特性亦存在较大差异和明显的规律性,海底场地条件、地形等场地因素对海底地震动特性的影响较大;（3）海底水平向地震动反应谱的特征周期较大,谱特性介于陆地中硬土与软土场地间。     

Effect of peak ground velocity on deformation demands for SDOF systems

The effect of peak ground velocity (PGV) on single‐degree‐of‐freedom (SDOF) deformation demands and for certain ground‐motion features is described by using a total of 60 soil site records with source‐to‐site distances less than 23 km and moment magnitudes between 5.5 and 7.6. The observations based on these records indicate that PGV correlates well with the earthquake magnitude and provides useful information about the ground‐motion frequency content and strong‐motion duration that can play a role on the seismic demand of structures. The statistical results computed from non‐linear response history analyses of different hysteretic models highlight that PGV correlates better with the deformation demands with respect to other ground motion intensity measures. The choice of PGV as ground motion intensity decreases the dispersion due to record‐to‐record variability of SDOF deformation demands, particularly in the short period range. The central tendencies of deformation demands are sensitive to PGV and they may vary considerably as a function of the hysteretic model and structural period. The results provided in this study suggest a consideration of PGV as a stable candidate for ground motion intensity measure in simplified seismic assessment methods that are used to estimate structural performance for earthquake hazard analysis. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

几种仪器烈度算法在汶川地震与芦山地震中的可靠性比较

破坏性地震发生后, 特别是在通信中断的情况下, 利用仪器烈度快速估计地震动强度(烈度)的分布情况, 可为开展最有效的地震应急救援提供决策依据. 该文介绍了现有的几种仪器烈度算法, 并利用汶川地震与芦山地震中获得的强震加速度记录对各种算法的可靠性进行了比较. 结果表明, 在这两次地震中只利用地震动峰值参数确定仪器烈度的算法可靠性较低, 而考虑反应谱特性的算法可靠性更高. 在未得到更多强震数据的检验前, 建议采用袁一凡提出的仪器烈度算法, 或利用谱烈度值确定仪器烈度的算法, 或利用加速度反应谱值确定仪器烈度的算法.      

四川九寨沟MS7.0地震的地震动分布和衰减特征初步分析

2017年8月8日在四川阿坝州九寨沟县发生了M_S 7.0地震,这是继2008年四川汶川M_S 8.0地震和四川芦山M_S 7.0地震后在此地区发生的又一强震。本研究对此次地震中的66组主震记录进行了常规校正处理,基于此分析了此次地震中典型台站——九寨百合台站的地震动特征,并通过地震动的峰值加速度、反应谱参数分析了近场效应特征。研究结果表明:九寨百合台站的三分量峰值加速度都超过了100 gal,而地震动持时相对较短,并且三分量反应谱在短周期大于Ⅷ度多遇地震设计谱,小于Ⅷ度罕遇地震设计谱;由于九寨沟地震属于典型的走滑型地震,因此地震动参数的方向性特征不明显;九寨沟地震的地震动的峰值加速度以及反应谱谱值小于同等震级的芦山地震,并且小于几个典型衰减关系的预测值。对九寨沟地震的地震动参数特征研究表明,此次地震是一次震级较大、但灾害损毁程度较低的地震。     

Correlation between strong motion durations and damage measures of concrete gravity dams

Strong motion duration affects the cumulative damage of structures significantly. There are more than 30 different definitions of strong motion duration. This study describes numerically, the interdependency between several different definitions of strong motion duration and structural accumulated damage indices, and the aim is to determine the definitions of strong motion duration that exhibit the strongest influence on structural damages. For this purpose, 20 as-recorded accelerograms with a wide range of durations, which are modified to match a 5% damped target spectrum, are considered in this study, and several different definitions of strong motion duration, such as significant duration, bracketed duration and uniform duration are proposed for measuring these durations. On the other hand, nonlinear seismic analyses of concrete gravity dams subjected to earthquake motions with different strong motion durations are conducted according to the Concrete Damaged Plasticity (CDP) model including the strain hardening or softening behavior. Peak displacement, local damage index, global damage index and damage energy dissipation are established for characterizing the influence of strong motion duration on the dynamic response of concrete gravity dams. The degree of the interrelationship between strong motion durations and damage measures is provided by correlation coefficients. Comparison of the correlation between the different durations of the ground motion and different damage measures reveals that strong motion durations calculated from different definitions have no significant influence on damage measure based on the peak displacement response of the dam, but are positively correlated to the accumulated damage measures such as the local damage index, global damage index and damage energy dissipation for events with similar response spectrum.     

Engineering characteristics of near-fault vertical ground motions and their effect on the seismic response of bridges

A wide variety of near-fault strong ground motion records were collected from various tectonic environments worldwide and were used to study the peak value ratio and response spectrum ratio of the vertical to horizontal component of ground motion, focusing on the effect of earthquake magnitude, site conditions, pulse duration, and statistical component. The results show that both the peak value ratio and response spectrum ratio are larger than the 2/3 value prescribed in existing seismic codes, and the relationship between the vertical and horizontal ground motions is comparatively intricate. In addition, the effect of the near-fault ground motions on bridge performance is analyzed, considering both the material nonlinear characteristics and the P~? effect.     

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。     

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。