基于美国NGA项目的长周期地震动衰减关系研究

本文基于美国NGA项目的地震动衰减关系,运用胡聿贤院士提出的转换方法得到了我国东部地区基岩峰值加速度以及5％阻尼比、周期0．01秒到10秒的加速度反应谱衰减关系。     

考虑场地类别的阻尼比修正系数研究

阻尼比修正系数B用于调整临界阻尼比不同于0．05时的反应谱值,它对减震结构、隔振结构以及弹塑性体系的简化设计与分析具有重要意义。本文按照我国现行抗震规范规定的场地分类方法,分别应用四类场地共计136条地震记录,对阻尼比为0．05、0．1、0．2、0．3、0．4、0．5的弹性单自由度结构体系的相对位移反应谱、相对速度反应谱、绝对加速度反应谱进行计算分析,从定性到定量系统研究了地震作用下场地分类、阻尼比以及结构周期对相对位移反应谱阻尼比修正系数眈、相对速度反应谱阻尼比修正系数Bv和绝对加速度反应谱阻尼比修正系数口。的影响规律,结果表明：随着阻尼比的增大,场地分类对阻尼比修正系数的影响程度逐渐增大,其中场地条件对Ba的影响更加显著,然而数据分析表明,场地条件对阻尼比修正系数最小值的影响很小。在IV场地上,阻尼对长周期结构的减震效果明显优于其它三类场地。最后通过非线性回归分析,建立了与场地类别、结构周期以及阻尼比相关的阻尼比修正系数Ba、Bd、Bv的计算公式。这部分的结果可以应用于减震结构基于．胜能的抗震设计方法中。     

场地条件对地表地震动特征的影响

以安徽省滁州市地震小区划场地为研究对象,基于ABAQUS显式有限元并行计算平台,采用大尺度二维精细化有限元非线性分析方法,研究了局部地质条件差异对场地地震效应的影响。结果表明：该场地地震动放大效应明显,河漫滩地表PGA放大效应尤为显著;相比一级阶地,河漫滩地表加速度反应谱谱形加宽,谱峰向长周期方向移动,移动幅度约为0．05～0．25S,相应的特征周期增大。地表加速度反应谱呈双峰甚至多峰特征,大尺度场地非线性有限元分析能定性反映出局部地质条件对场地地震效应特性的影响,可为城市地震小区划提供更为合理的科学依据。     

人造地震动的时域叠加法和反应谱整体逼近技术

介绍了两种新的人造地震动的加速度反应谱拟合方法:其一是时域叠加法．该方法通过在时程上叠加一谐波时程来调整某一反应谱控制点的值．其特点是交叉干扰小，计算量小且能兼顾强度包线的要求；其二是反应谱整体逼近法．其特点是在调整某一由幅值谱Ak及其相位谱k(k＝0，1，2，，n)决定的时程Ra(t)时，用反应谱与目标谱在各个控制点上相对误差Ej(j＝1，2，3，，M)的均方根值Vr＝是否减小来判定任一幅值谱Ak调整的方向．本文指出，由于Ej及Vr均是Ak及k的函数，所以，合成加速度时程中的反应谱拟合问题可变成寻找Vr极小点的数学问题．时域叠加法受最高截止频率的限制，不适用于反应谱高频部分的拟合．反应谱整体逼近法受FFT算法频率分布特征的限制，使反应谱低频部分的控制点密度不能太大．大量的试算结果表明，以上两种方法相互补充，可取得良好的拟合效果．文中还指出，由于有了较好的反应谱拟合方法，可在反应谱拟合的同时，对加速度时程的峰值加速度及峰值速度进行拟合．      

液化土层对地表加速度反应谱的影响

采用一种改进的有效应力方法研究土层液化对地表加速度反应谱的影响，分析中考虑了砂层的厚度、埋深和输入地震波的幅值和波型等因素。分析结果表明，土层液化使地表加速度反应谱的特征周期至少延长0．1秒以上，使原Ⅱ类场地变为Ⅲ类场地，高烈度时易变成Ⅳ类场地，反应谱中周期0．8秒-1．0秒是液化砂层加震或减震的一个分界点，液化对反应谱短周期分量具有一定的减震作用，而对长周期分量有非常显著的放大作用。     

山西原平4．2级地震山西数字强震动记录分析

对2009年3月28日山西原平4．2级地震山西数字强震动台网7个台的地震加速度记录进行了处理和分析,包括对加速度波形数据的基线校正、滤波、水平分向矢量合成以及部分台站速度计算（包括水平向速度矢量合成）和加速度付氏谱、反应谱计算。结果表明：记录的最大单分向（水平）加速度峰值为27．5cm／s^2,水平合成最大加速度PGAn为28．5cm／s^2,其折合地震烈度为5度。多数台站的垂直向加速度峰值大约为水平向的1／2。最大速度峰值PGVH为0．51cm／s。原平台加速度记录的谱分析表明,对于4～5级这样强度的地震,因为震源本身产生的地震波中的长周期成分很少,所以,厚覆盖土层对长周期地震波的影响在工程的意义上可以忽略。     

利用中国数字地震台网宽频带记录研究长周期地震动反应谱特性.

利用65次地震的中国数字地震台网（CDSN和NCDSN）宽频带和甚宽频带(BB及VBB）记录,分别计算了阻尼比=0.005,0.01,0.02,0.05和0.10的基岩水平向相对位移反应谱、相对速度反应谱和绝对加速度反应谱．结果表明,工程上常用的强震加速度记录,不足以给出可靠的长周期地震动反应谱,而CDSN宽频带记录恰恰可以作为强震加速度记录的重要资料补充来源,用于长周期地震动反应谱特性的研究．      

沈阳低温核供热站厂址基岩地面运动特性分析

用确定性法和综合概率法给出沈阳低温核供热站厂址基岩地面运动峰值加速度和加速度反应谱，并和标定的RG1．60谱和HAF0101(1)谱及国家核规范谱作了对比，表明厂址谱整体上比RG1．60谱要低；概率法厂址谱在较短周期(小于0．3s)部分明显低，在较长周期(大于0．35s)部分略高。本文研究为类似地震地质条件区域的核电抗震设计积累了新经验，并作了有益探索。     

2020年1月19日伽师6.4级地震强震动记录特征分析

以新疆强震动台网获取的伽师6.4级地震的42组126条原始加速度记录为依据,对强震动记录时程、幅值、频谱三方面进行分析。结果表明,此次地震获取的最大加速度峰值为633.3cm/s²,仪器地震烈度为Ⅸ度;在震中距200km以内两水平向与垂直向加速度峰值比在1~3之间,速度峰值比在0~4之间。分析此次地震三分向加速度峰值衰减关系,0~50km范围内地震峰值加速度观测值在分区地震动衰减关系(Yu13)长轴预测值误差范围之内,高于南天山西段土层衰减关系(Zhang)预测值;水平向加速度反应谱卓越周期主要集中在0~0.5s,垂直向集中在0~0.2s。65XKR台水平向反应谱高于Ⅷ度罕遇地震设计反应谱,峰值卓越周期为0.48s;垂直向反应谱高于Ⅷ度罕遇地震设计反应谱,峰值位于高频段。     

2016年日本熊本MW7.0地震强震动记录特征分析

对2016年日本熊本MW7. 0地震K-net和Kik-net强震动台网获取的强震动记录进行校正处理,分析了峰值加速度与峰值速度幅值特征,将观测结果与日本常用的3组衰减关系进行了对比,最后分析了强震动记录的持时特征和频谱特征。结果表明:①本次地震EW,NS及UD向最大峰值加速度分别为1 156. 95 gal,-786. 60 gal,874. 40 gal,与日本地区峰值加速度和峰值速度衰减公式预测值比较吻合;②5%-75%和5%-95%的2种能量持时整体上符合随距离增大而增大的规律;③KMMH16台站3个方向的加速度反应谱在0. 5～1. 2 s都超过1995年阪神地震中JR Takaroti台站的反应谱,本次地震对木结构房屋和低矮及中层钢筋混凝土房屋破坏严重。     

用强震记录检验深厚土层小应变下一维等效线性化土层地震反应

本文以强震记录为基础,通过土层地震反应计算得到了地表加速度与加速度反应谱,对比研究了由强震记录得到的地表加速度以及由地表加速度得到的与土层地震反应相同阻尼下的加速度反应谱.结果表明:在高频段与中频段,用一维等效线性化计算得到的土层地震反应加速度值与反应谱值比地表实测得到的加速度记录值与加速度反应谱值偏低;但在低频段,计...     

地震动加速度反应谱竖向分量与水平分量的比值

本文采用水平向444条,竖向228条严格按我国抗震设计规范划分场地条件的实际强震记录,计算了不同情况下加速度反应谱竖向分量与水平分量的比值(V／H)的平均值,结果表明：(1)V／H随周期变化明显。在短周期,有1个1．0左右的峰值,在周期0．2～1．0间有1个0．4左右的低谷,在2s以后的长周期,V／H趋近1个0．6左右的常数。(2)V／H值与震中距也有很大关系,在震源附近竖向反应谱与水平向反应谱很接近,V／H均值在周期长于2s时达到了0．9。(3)它与场地条件也有很大关系,短周期处,Ⅰ类场地V／H峰值为0．7,Ⅱ、Ⅲ类场地V／H峰值为1．1,长周期处则随场地类别由Ⅰ,Ⅱ到Ⅲ类,V／H由大到小。建议抗震设计规范修订时应考虑对竖向反应谱的规定予以修正,文中给出了建议方案。     

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。     

一种深厚覆盖层场地地震动参数的确定方法

基于欧美规范确定了坐落在深厚覆盖层上KH抽水蓄能电站上、下库场地基本运行和最大设计地震动峰值加速度、反应谱和时程等动参数。首先依据场地区域地震烈度区划图、特征周期区划图和依据场地地质地震条件选取的5条种子实测地震动确定场地基岩输入加速度时程、峰值加速度和设计反应谱,进而基于各土层地质参数和一维弹性波传播模拟程序确定覆盖层表面的平均峰值加速度、平均反应谱和5条地震动时程,对所得到的平均反应谱和峰值加速度进行光滑处理后确定可用于各建筑物结构抗震设计的地震动参数,包括覆盖层表面水平向动力响应加速度时程、峰值加速度和设计反应谱。该方法可较好地保留输入地震动的真实动力特性,如持时、相位和频率等,为我国规范中建议的确定场地地震动参数的方法提供有益的补充。     

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.     

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.     

土体非线性参数变异性与地表响应的概率关系

场地土体非线性参数存在明显的变异性,因而与其相关的许多岩土工程问题都会受到其变异性的影响。采用数值模拟的方法研究了场地土非线性参数概率与场地地表加速度反应谱概率之间的关系。结果表明,场地土体动剪切模量比概率水平与场地地表加速度反应谱概率水平的关系随周期频段的变化而变化,粘性土在0.01 s～0.8 s周期内,无粘性土在0.02 s～0.7 s周期内,两者基本呈线性关系;场地土体阻尼比概率水平与地表加速度反应谱概率水平存在良好的对应关系,二者概率水平一致,且与反应谱的频段无关;在0.01 s～6.0 s周期频段内,无粘性土和粘性土的阻尼比概率与地表反应谱概率水平呈明显的线性关系。     

硬夹层厚度对场地地震反应的影响

文中基于某核电站场地工程地质资料,构建了5个硬夹层厚度不同的工程地质剖面。在此基础上,建立了5个一维分析模型,并应用一维土层地震反应等效线性化方法分析了硬夹层厚度对场地地震反应加速度峰值与反应谱的影响。分析结果表明:硬夹层的厚度对场地地震反应峰值加速度与反应谱有较明显的影响,硬夹层厚度的增加减小了场地的非线性效应;不同输入地震动水平下,硬夹层顶板的峰值加速度均小于输入加速度峰值,地表峰值加速度均大于输入加速度峰值;相同输入地震动水平下,随着硬夹层厚度的增加,硬夹层顶板和场地地表峰值加速度与输入峰值加速度之比均表现为先逐渐减小后逐渐增加的趋势,而场地地表与硬夹层顶板的峰值加速度之比随硬夹层厚度的增加总体逐渐增加;硬夹层厚度相同时,随着输入峰值加速度的增大,硬夹层顶板和场地地表的峰值加速度与输入峰值加速度之比逐渐减小;硬夹层仅对一定频带内的加速度反应谱有影响,其厚度越大,影响频带越宽,而对于影响频带之外的加速度反应谱影响很小,同时周期越长影响越小。     

乌鲁木齐中强地震地震动特征分析

以乌鲁木齐烈度速报台网建成以来发生的乌鲁木齐M_S4.5以上中强地震强震动数据记录为依据,统计分析强震动加速度记录特征及对建筑物的影响。分析结果表明,乌鲁木齐区域地震动峰值加速度高于新疆区域土层衰减曲线;计算3个典型台站记录的5%阻尼比加速度反应谱,其周期在0.1～0.4 s范围内,高于规范设计反应谱谱值,且在周期0.4 s后迅速下降到规范设计谱值以下;同时拟合了乌鲁木齐地区PGA与PGV对数线性关系,为本区域中强地震PGA与PGV换算提供参考依据,通过PGA与PGV联合计算其仪器烈度。     

岷县漳县6.6级地震及余震强震动记录特征分析

对2013年7月22日甘肃岷县—漳县地震获取的273条主余震加速度记录进行格式转换、基线校正和滤波等常规处理,分析该地震主震(M_S6.6)和余震(M_S5.6)两次地震记录的幅值、持时以及反应谱特征,发现M_S6.6主震记录的PGA范围在0.728～177.5 gal间,M_S5.6余震记录的PGA范围在0.732～69.3 gal间;将观测数据与霍俊荣和第五代《中国地震动参数区划图》地震动衰减关系进行对比,发现霍俊荣衰减关系更吻合于此次地震的主余震加速度衰减;绘制主余震5%～95%重要持时分布图,并针对主震62MXT反应谱和本地设计谱以及近些年国内主要强震震中反应谱开展比较分析;最后研究土层台、基岩台、相同台站各个震级反应谱的特征。