汶川地震不同场地反应谱平台值统计分析

加速度反应谱平台值表征地震动的强度特性,场地条件是影响反应谱平台值的一个重要因素.本文选取6组同一地区断层距相近而场地条件不同的强震记录,对其标准化的加速度反应谱形状及平台值进行分析;并以汶川地震中173个有详细地勘场地上的强震记录为基础,统计分析了不同场地类别和断层距区间内的加速度反应谱平台值.本文研究结果显示,场地条件对加速度反应谱平台值有较大影响,随着场地变软,加速度反应谱平台值增大.本文定义了场地影响系数,计算并给出了不同地面峰值加速度对应的场地影响系数.     

输入界面对反应谱平台值的影响

为了研究输入界面对设计反应谱平台值(αmax)的影响,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应的一维等效线性化波动方法,计算了4类场地在6种不同强度的地震动输入下的地表加速度反应谱。将计算得到的地表加速度反应谱拟合成建筑抗震设计规范规定的设计反应谱的形式,分析了输入界面的改变对反应谱平台值的影响。结果发现:Ⅱ类和Ⅲ类场地在较小强度地震动输入时,输入界面的改变对平台值影响较小,在大强度地震动输入时,对平台值的影响较大;对于Ⅰ类和Ⅳ类场地,输入界面的改变对平台值的影响较小。     

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。     

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。     

抗震设计反应谱特征周期研究

搜集整理1933—2015年美国西部地区166个有详细钻孔资料台站场地上的1 237条水平方向强震记录,按照我国建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)中反应谱的形状对强震记录的加速度反应谱进行拟合,提取反应谱的特征周期。分析特征周期随场地类别、震级、震中距的变化特征;按特征周期分区统计计算不同场地类别上的特征周期平均值,并与我国现行的建筑抗震设计规范中给定的特征周期值进行对比研究;最后探讨地震动峰值加速度对特征周期的影响。根据研究分析结果提出关于抗震设计反应谱特征周期值的改进建议。     

三种土层结构反应谱平台值的统计分析

本文以建筑抗震设计规范规定的反应谱为目标谱,通过调整加速度峰值和特征周期来人工合成数百条加速度时程曲线,并将其作为土层地震反应分析的地震动输入。在若干有工程意义的场地剖面中,选取和构造了部分软弱土层分别在底部、中部和顶部的三种土层剖面,利用土层地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同土层剖面在不同地震动输入下的地表加速度反应谱的平台值。在统计分析的基础上,给出了不同场地三种土层结构的反应谱平台值的平均值。通过与正常剖面的反应谱平台值比较,给出了三种土层结构的反应谱平台值的影响系数。本文的研究获得了一些有意义的成果。     

基于KiK-net强震记录的场地调整系数估计

日本KiK-net强地震动观测台网记录了大量的地表和钻孔下基岩加速度记录,为保证统计结果的合理性,本文对这些强震数据进行了筛选,对震级,震中距,震源深度和地表峰值加速度大小做了限制,挑选了170次地震的1609组水平向强震记录,每一组数据包括各台站对应的地表和钻孔下基岩记录。利用这些强震数据,本文进行了的场地放大倍数以及场地影响系数与场地类别和峰值加速度的关系的统计,比较了3种不同有效峰值加速度EPA计算方法对场地放大倍数和场地影响系数计算结果的影响,结果表明:Ⅱ类场地对基岩的放大效应最大,Ⅲ类场地次之,Ⅰ类场地的放大效应最小;采用不同的有效峰值加速度EPA计算方法得到的计算结果有一定差别。最后论文给出了不同场地影响系数的建议值。     

2019年10月28日甘肃夏河5.7级地震强地面运动特征分析

2019年10月28日甘肃省夏河县发生5.7级地震,中国数字强震动台网的18个专业台站在此次地震中触发。本文处理捕获的54条三分向加速度记录,给出近场台站的地震动参数,绘制了震中附近区域峰值加速度等值线图,其长轴呈WN-ES方向展布。将实际观测数据与几种常用地震动衰减关系对比,发现俞言祥^[1]短轴衰减预测模型能更好地反映此次地震的影响场。将振幅较大的62LBL、62BLX台的反应谱与我国抗震设计反应谱比较,采用最小二乘法拟合出不同震中距5个台站各周期谱加速度衰减特性,总结了此次地震的反应谱基本特征。运用H/V谱比法对4个典型台站进行场地地震反应分析,研究了局部场地条件对峰值加速度和峰值速度的影响过程。     

不同类别黄土场地覆盖层厚度对地表加速度反应谱的影响研究

为研究不同类别黄土场地覆盖层厚度对地表加速度反应谱的影响,对收集的近百余个黄土场地实际钻孔资料进行了详细研究,选取和构建了若干个计算剖面,利用一维等效线性化方法计算出不同类别场地(Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类)的地表加速度反应谱,讨论了各类场地覆盖层厚度对地表加速度反应谱的影响,并对不同场地类别的加速度反应谱进行了对比分析。研究表明,黄土地区各类场地的特征周期均明显大于建筑抗震设计规范所给值,不同区域需要深入研究。     

土层结构对反应谱平台值的影响

本文利用目前工程上广泛应用的场地地震反应的一维等效线性化波动方法,计算了不同场地模型在三种不同强度的地震动输入下的地表加速度反应谱。为了研究不同的土层结构对反应谱平台值的影响,本文将计算得到的地表加速度反应谱拟合成建筑抗震设计规范规定的设计反应谱的形式,分析对比了不同的覆盖层厚度、软弱土层对反应谱平台值的影响,得到了一些有价值的研究成果。     

GROUND MOTION CHARACTERISTICS OF GAOYOU-BAOYING M4.9 EARTHQUAKE

An M4.9 earthquake occurred at the junction of Gaoyou and Baoying on July 20, 2012. In this paper, 43 sets of strong motion records of the main shock are analyzed. With these data, we analyzed the characteristics of the peak ground motion value, attenuation relation, duration and acceleration response spectrum. We draw the peak acceleration contour map of the region near the epicenter. The contour line is smooth and the trend of long axis is northwest-southeast. Distribution of peak acceleration of the observed records is basically consistent with the real intensity distribution. Compared with the predicted result based on the seismic attenuation relation proposed by Yu Yanxiang and Wang Suyunon for eastern China and the Fifth-generation ground motion zonation map, the horizontal PGA and PGV of Gaoyou-Baoying earthquake are higher than the predicted results that are based on the model of Fifth-generation ground motion zonation map, while the PGV is similar with the predicted results which are based on Yu Yanxiang and Wang Suyun's model. We regressively analyzed the spatial-temporal change curves of the two types of relative ground motion durations. Compared with the predicted results proposed by Bommer et al. (2009) based on the NGA strong motion records, the durations of all the three components of this earthquake are higher. 10 typical recordings' acceleration response spectra with 5% damping are calculated, their peak periods are around 0.1~0.3s. The acceleration response spectrum of the station 32BYT, which has the largest amplitude, is considerably larger than the Chinese code design spectra, while it becomes notably smaller when the period is larger than 0.4s. Compared with the horizontal bedrock acceleration response spectrum predicted by the attenuation relationship for the eastern part of China, the observed response spectrum shape is similar with the predicted ones, while almost all the observed response spectrum values (except station 32YCT)are smaller than the predicted bedrock acceleration response spectrum. These phenomena suggest that this earthquake has a weak impact on the seismic fortification standards in this area. Using H/V single-station spectral ratio method, amplitude and site amplification effect of the two typical stations are calculated, and the results show the H/V values are obviously larger than that of ground microtremor. This suggests that the site of the station has obvious amplification effect on ground motion.     

南北地震带川滇甘陕地区竖向与水平向加速度反应谱比的统计分析

本文收集了从南北地震带川滇甘陕地区263个有详细场地资料的强震台站获得的802组强震动记录,按照场地、震级和震中距等因素统计分析了竖向与水平向加速度反应谱比的形状以及不同场地、震级和震中距下不同周期段内的谱比平均值,并与建筑抗震规范GB50011—2010规定的0.65进行了比较。结果表明:竖向与水平向加速度反应谱比受场地、震级和震中距等因素的影响; Ⅰ类和Ⅱ类场地在全周期段的谱比均值基本上大于0.65;无论何种分组情况谱比均值在0.1—1.0 s周期范围内基本低于定值0.65,周期大于1.0 s的谱比均值基本上远高于0.65。因此对于大部分抗震规范直接把竖向地震作用取为水平向地震作用的0.65倍,有待商榷。本文建议根据水平向反应谱的标定方式来确定现有竖向强震动记录的竖向地震作用。      

近断层竖向与水平向加速度反应谱比值特征

显著的竖向地震动是近断层地震动区别于远场地震动的重要特征之一,为更合理地确定竖向地震动作用,研究了近断层区域竖向地震动的反应谱特征及其与水平向反应谱比值的影响因素.首先,选取1952—1999年世界范围内震级在M5.4—7.6之间的18次地震的地震动记录,研究竖向地震加速度反应谱及其与水平向加速度反应谱比值特征;然后统计分析了断层距、场地条件、震级以及断层机制对竖向与水平向加速度反应谱比的影响.结果表明,一般情况下竖向加速度具有更丰富的短周期分量,并且竖向加速度反应谱衰减较慢;断层距在20km以内的近断层区域、软弱土层场地、中等震级地震和逆断层大震级中长周期范围等条件下,具有较大的竖向与水平向加速度反应谱比值;在近断层区域的结构抗震设计中应充分考虑竖向地震动的影响.     

重庆及邻近地区水平向基岩地震动加速度峰值与反应谱衰减关系

结合重庆及邻近地区地震烈度衰减关系,选择有丰富强震记录和地震烈度资料的美国西部作为参考地区,采用转换方法,得到重庆及邻近地区基岩水平地震动加速度峰值与反应谱衰减关系。     

2016年8月24日意大利中部MW6.2地震强地面运动特征分析

对意大利国家强震台网在2016年8月24日获得的其中部拉齐奥大区阿库莫利市发生的M_W6.2地震强震动三分向记录进行处理和分析。完成原始数据基线校正、滤波等基本数据处理,回归此次地震动幅值衰减规律,发现其整体与ITA08及BA08的衰减趋势一致,但远场实际值低于预测值,不同场地条件下的衰减特性与ITA10一致,近震源幅值较大,且方向性明显;计算并回归分析几种持时,与全球经验预测方程均基本吻合;比较4个幅值较大的近震源台站的反应谱,发现其明显高于欧洲抗震设计规范中的设计反应谱。结合此次震害特点,该地区在实际建设中仍需提高抗震设防能力,以确保安全性等级。     

利用2018年伽师小震群强震动记录分析区域场地特征

2018年9月伽师地区发生震群事件,连续发生18次M3.0地震,最大震级M 5.5,获取大量强震动记录,初步分析此次震群强震动记录特征、记录峰值比、场地地震反应,结果发现:加速度记录峰值在震中距30 km范围内衰减较快,震中距30—100 km范围内衰减平缓;强震动加速度记录峰值水平向与垂直向比值为1—3,均值约1.5;场地共振频率为0.48—1.56 Hz,平均放大倍数为8.4—9.5。     

2012年唐山4.8级地震强震动记录特征及场地相关特性分析

2012年5月28日河北省唐山市古冶区与滦县交界发生4.8级地震, 国家强震动台网中心在河北、 天津和北京的94个强震动台站记录到了本次地震的加速度。 本文给出了获取记录的强震动台站分布及强震动记录结果, 统计了强震动记录数量随震中距的变化, 给出了3个较小震中距台站记录到的加速度时程; 绘制了空间地震动峰值加速度等值线图及周期0.2 s、 2.0 s加速度反应谱值的等值线, 发现峰值加速度等值线与长周期加速度反应谱等值线极值分布具有明显地域差异, 分析认为是由于厚沉积层对长周期地震动具有放大作用造成的。 通过强震动记录与适用于本区的三个衰减关系对比, 分析了此次地震的峰值加速度衰减特征, 同时研究了周期0.2 s、 2.0 s加速度反应谱值的衰减特征, 周期2.0 s反应谱值随震中距的衰减与衰减关系能较好地对应, 然而在震中距100～130 km沉积层较厚的集中地区, 表现出了实际记录较衰减关系值偏大的现象, 认为同样是由于厚沉积层对地震动加速度反应谱长周期的放大作用导致的。 研究了震中距差别不大的情况下, 场地类型与沉积层厚度对反应谱特征周期的影响, 对比基岩台站与软弱地基土层台站的强震动记录反应谱, 发现软弱土层台站的土层对地震动有一定的放大作用, 导致中长周期地震动被放大, 对比位于沉积层较薄的隆起区台站与位于沉积层较厚的凹陷区台站强震动记录反应谱, 发现厚的沉积层不仅对反应谱长周期有放大的作用, 同时也会使得反应谱特征周期值变大。     

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。     

利用区域数字强震动台网加速度记录合成场地设计地震波

利用福建数字强震动台网历年各类典型加速度记录的相位谱拟合所在场地设计反应谱,获得具有本地区不同场地、不同分向天然地震记录的非平稳性特征又满足抗震设防要求的场地设计地震波,同时提供了具体的应用算例及可供福建地区建筑结构时程分析时选用的输入地震波。