美国地震区划图的新动向——场地效应模型与盆地效应模型

2018版《美国地震危险性图》对地震动模型美国中部和东部地区地震动场地效应模型及西部地区沉积盆地放大等进行了更新,改善了对美国各地地震灾害的描述,并增强了对美国中部、东部地区与西部地区地震动差异的理解。本文分析并论述了2018版《美国地震危险性图》中美国中部和东部地区地震动场地效应模型及西部地区沉积盆地效应模型的主要特征,对我国新一代地震动区划图的编制、修订进行了思考。     

地震动残差分析盆地附加放大效应:日本关东盆地为例

我国地震动预测及地震危险性分析通常仅考虑局部场地浅层岩土层对地震动的放大效应,不能考虑较大范围的地质条件影响,如沉积盆地厚沉积层对地震动的附加放大效应通常被忽略,造成盆地内地震动及地震危险性预测结果普遍被低估。本文以地震动观测记录数据充足的日本关东盆地为例,采用地震动残差分析方法评估盆地附加放大效应,分析覆盖层厚度、盆地内空间位置、震级、震源距对地震动放大效应的影响,建立关东盆地附加放大效应经验评估模型。分析表明:关东盆地附加放大效应与反应谱周期相关,整体上从短周期的1.0逐渐增大至周期为5s时的1.5,附加放大效应与覆盖层厚度相关性较小,主要受盆地空间位置和震源距的影响;盆地北部边缘及西北部地区附加放大效应更强烈,盆地南部附加放大效应较小,这可能与盆地边缘效应密切相关。本文建立的关东盆地附加放大效应经验模型略高于BSSA14和ASK14模型的放大效应预测。相关研究结果可用于我国地震动预测、下一代地震动区划图修订等。     

水库诱发地震机制与抗震设防

本文探讨了水库诱发震的机制、水库诱发地震动的特征以及设计地震动的选择，提出了诱发地震设计烈度确定方法和地震反应分析方法的选定原则。     

基于二维数值模拟的盆地地震动放大系数

盆地地震效应的研究已取得长足进展,但是地震动盆地放大效应与盆地特征参数之间的定量分析还尚不充分。文中利用盆地宽度、沉积层厚度、盆地边缘倾角和阻尼比等特征参数的不同组合建立的84个精细化二维盆地有限元模型,基于波动有限元数值模拟方法结合强震动观测记录定量评估了地震动盆地放大效应。结果表明:(1)地震动盆地放大效应明显依赖于周期和盆地内的位置;(2)地震动盆地放大效应主要集中于不超过1.4T₀(场地自振周期T₀)的周期范围内;(3)盆地边缘局部区域的地震动放大系数小于1.0,这可能与盆地边缘入射地震波(SV波)的折射导致部分体波向盆地内传播以及部分SV波转化为沿垂直分量传播的P波等有关;(4)T₀<3.0 s时盆地边缘放大效应最明显,放大系数为1.10～1.40,T₀≥3.0 s时盆地中部放大效应最明显,放大系数为1.30～1.79;(5)不考虑盆地内位置对地震动放大效应的影响时,盆地全局放大系数可取1.38～1.86,该放大系数高于我国现行《建筑抗震设计规范》中规定的不利地段地震影响系数的增大系...     

城市抗震设防区划中设计地震动参数的确定

本文根据保定市区工程地质及地震地质条件，采用全概率分析方法，用一维等效线性模型，对不同分区的典型土层进行地震反应分析，并在此基础上确定了市区的设计地震动参数。在某些方面补充了规范的不足，使市区的抗震设防水准更加合理。     

盆地深度对盆地地表地震动及次生面波的影响

采用显式有限元与透射边界相结合的方法,以及一种同时考虑频率、视波速及极化特征的Rayleigh面波提取方法,研究了盆地深度d对盆地地面运动、盆地放大效应及次生面波的影响.结果 表明:相比水平成层模型,紧邻盆地边缘区域的地震动被抑制,抑制区的范围随d的增加逐渐扩大.对水平分量,盆地地表位移峰值放大1.1 ～1.25倍,最...     

设计地震动研究的若干进展

本文介绍了设计地震动合成中有关相位差谱、经验格林函数法和统计经验格林函数法研究的进展，并对其中存在的一些问题进行了讨论。     

基于实测2D物探剖面的渭河盆地效应研究

引入一段渭河盆地实测的2D物探剖面资料,利用谱元法分析了盆地沉积层和基底几何结构对盆地效应的影响。分别建立了渭河盆地2D有限元模型、均质基岩模型和1D层状模型,用Legendre谱元法计算了3种模型的地表地震动场,重点分析了2D模型的地表地震动特征,然后分别以均质基岩模型和1D层状模型计算结果为基准,求取了2D模型与两者的谱比结果,通过分析谱比结果发现：(1)对于深宽比小的盆地来说,盆地沉积层厚度对地震动的放大起主导作用;(2)从2D模型与均质基岩模型谱比结果可以看出,2D模型中沉积层厚度大的区段对地表地震动放大显著,反应谱谱值的放大系数与沉积层V_p=4.5 km/s界面埋藏深度呈极强的线性相关关系;(3)从2D模型与1D层状模型谱比结果可以看出,2D模型中介质对地表地震动的影响与介质速度结构形状密切相关。文中结果对盆地内建筑物的抗震设防有一定的参考价值。     

沉积盆地中地面运动估计的复合方法：墨西哥城地震动的定量模拟

为估计二维横向不均匀，非弹性介质的地面运动，将振型叠加法和有限差分方法相结合，发展一种复合技术，无论震源距大小，都可以计算地震形成的局部波场，它可考虑震源、路径和局部场地土的影响。     

物理地震危险性分析中的地震动模拟方法研究进展

随着计算机计算能力的大幅提升和地震科学方法认知的不断丰富和完善,众多的学者开始用基于物理机理真实断层模型和速度结构模型的地震动数值模拟来评估未来可能发生的破坏性地震的灾害特征。本文初步汇总了地震动数值模拟在地震危险性分析中的研究现状、计算方法和研究实验项目,阐述了地震动数值模拟在物理地震危险性分析及应用中的发展趋势。从抗震设防的角度上来看：基于地震动数值模拟的地震危险性分析将有助于提前做好防震救灾预警。本文综述了地震动数值模拟在物理地震危险性分析中的研究和应用,该方法的不断完善会使其在未来具有巨大的潜力。     

Ground motion selection for simulation‐based seismic hazard and structural reliability assessment

This paper examines four methods by which ground motions can be selected for dynamic seismic response analyses of engineered systems when the underlying seismic hazard is quantified via ground motion simulation rather than empirical ground motion prediction equations. Even with simulation‐based seismic hazard, a ground motion selection process is still required in order to extract a small number of time series from the much larger set developed as part of the hazard calculation. Four specific methods are presented for ground motion selection from simulation‐based seismic hazard analyses, and pros and cons of each are discussed via a simple and reproducible illustrative example. One of the four methods (method 1 ‘direct analysis’) provides a ‘benchmark’ result (i.e., using all simulated ground motions), enabling the consistency of the other three more efficient selection methods to be addressed. Method 2 (‘stratified sampling’) is a relatively simple way to achieve a significant reduction in the number of ground motions required through selecting subsets of ground motions binned based on an intensity measure, IM. Method 3 (‘simple multiple stripes’) has the benefit of being consistent with conventional seismic assessment practice using as‐recorded ground motions, but both methods 2 and 3 are strongly dependent on the efficiency of the conditioning IM to predict the seismic responses of interest. Method 4 (‘generalized conditional intensity measure‐based selection’) is consistent with ‘advanced’ selection methods used for as‐recorded ground motions and selects subsets of ground motions based on multiple IMs, thus overcoming this limitation in methods 2 and 3. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

福州盆地强地面运动特征的有限元数值模拟

区域性地震波强地面运动的量化数值模拟分析结果可以用来指导城市规划建设,并在防震减灾中发挥重要作用. 本文采用有限元数值模拟方法来模拟由地震激发的区域地震波强地面运动过程,并得到地表峰值速度和加速度的分布特征.考虑到福州是东南沿海的重要省会城市,其明显的盆地结构特征使它很容易遭受强地震灾害的影响. 因此本文以福州盆地为主要研究对象,假定盆地的主要断层某一位置在未来可能发生灾害性地震,则该地震会激发地震波的强地面运动,并由于地形、沉积层等主要影响,在盆地内部发生放大.通过对地震波传播过程的数值模拟和后处理分析,给出了该盆地的地表峰值位移、峰值速度和峰值加速度分布图谱.该图谱可为未来的福州城市规划和抗震减灾提供定量科学参考依据.     

Conditional simulation of spatially variable seismic ground motions based on evolutionary spectra

This paper proposes a computational procedure for the conditional simulation of spatially variable seismic ground motions for long span bridges with multiple supports. The seismic ground motions, with part of their time histories measured at some supports, are regarded as zero‐mean nonstationary random processes characterized by predefined evolutionary power spectral density. To conditionally simulate unknown seismic ground motion time histories at other supports, the Kriging method is first described briefly for the conditional simulation of a random vector comprised of zero‐mean Gaussian variables. The multivariate oscillatory processes characterized by the evolutionary power spectral density matrix are then introduced, and the Fourier coefficients of the oscillatory processes and their covariance matrix are derived. By applying the Kriging method to the random vector of the Fourier coefficients and using the inverse Fourier transform, unknown nonstationary seismic ground motion time histories can be simulated. A numerical example is selected to demonstrate capabilities of the proposed simulation procedure, and the results show that the procedure can ensure unbiased time‐varying correlation functions, especially the cross correlation between known and unknown time histories. The procedure is finally applied to the Tsing Ma suspension bridge in Hong Kong to generate ground accelerations at its multiple supports using limited seismic records. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

旋转地震合成及其在大跨度悬索桥中的应用

为探究旋转地震动在大跨度悬索桥中的应用,首先,从线弹性理论和功率谱角度基于随机振动理论提出了6维地震动加速度功率谱模型;其次,基于MATLAB编制旋转地震动人工地震合成程序,从反应谱角度对合成地震动进行了正确性验证和拟合精度迭代调整;最后,分析了旋转地震动与地震动入射角对桥梁结构地震响应的影响。研究表明：人工合成的地震动平动分量反应谱与实测地震动的平动分量反应谱吻合度较高;六维地震动的主梁跨中竖向位移越是三维平动地震动的3倍,而主缆轴力峰值接近2.25E+05kN,约是三维平动地震动的1.3倍;旋转地震动和地震动入射角将会加大桥梁结构的位移响应和内力响应,且会减小塔底截面和桩最不利截面的安全性。     

从爆破烈度看仪器烈度的算法

以某次工程爆破的地震动测试结果为例,对《中国地震烈度表》、日本气象厅JMA系统、美国ShakeMap系统、福建省地方标准以及袁一凡教授提出的烈度算法进行了对比分析,讨论了以地震动参数为基础的仪器烈度计算方法,提出了将袁一凡仪器烈度算法中的PGA改为水平分向合成峰值,忽略持时和主频两个参数并修改个各参数权重的意见。经分析认为,袁一凡仪器烈度算法和福建省地方标准中的仪器烈度算法在处理大中小震时结果较为合理,且袁一凡仪器烈度算法保留了继续研究地震烈度机理的学术空间和扩展应用领域的可能。     

The effect of local irregular topography on seismic ground motion

Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｌｏｃａｌｉｒｒｅｇｕｌａｒｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｏｎｓｅｉｓｍｉｃ　ｇｒｏｕｎｄ　ｍｏｔｉｏｎＪＩＧ－ｈｏＬＩＵ（刘晶波）（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＢｅｉｊｉ...     

Large, moderate, small earthquakes and seismic fortification criterion

IntroductionAccordingtoEarthquakeResistanceandDisasterReductionLawforthePeoplesRepublicofChina,twomethodsareadoptedforseismicdesignoftheconstructionprojectsinChina.Forkeyprojectsandtheprojectseasytocauseserioussecondarydisasters,seismicsafetyevaluationsmustbecarriedout.Andbasedontheresults,seismicfortificationstandardsaredeterminedtomakeseismicdesign.Forgeneralindustrialandcivilbuildings,seismicdesignsarecarriedoutaccordingtotheseismicfortificationstandardsstipulatedbyseismiczonationmap(Ch…     

点震源作用下三维沉积盆地地震动谱元模拟

基于高精度谱元法(SEM),以半空间中椭球形沉积盆地为例,研究了点震源作用下三维沉积盆地的地震响应。研究结果表明:沉积盆地对地震动幅值有显著的放大效应,对地震持时有明显的增长效应,地震动空间分布规律受控于震源频率和近断层倾角等因素。主要体现为以下几点:(1)震源函数主频率较高时,沉积盆地内部出现多个波峰波谷,局部聚焦增强,放大效应显著,如震源频率为2Hz时在沉积盆地中心位置的加速度峰值可达1Hz时的5.6倍;(2)随着断层倾角的增大,断层上盘效应逐渐减弱,地表加速度的峰值在逐渐减小,30°倾角断层沉积盆地中心的加速度达1.96m/s^2,是90°倾角断层加速度值的5.2倍;(3)震源频率和断层倾角对位移的影响没有对加速度的显著。     

Research on the seismic fortification level of offshore platform in Bohai Sea and adjacent areas

Introduction Offshore platform is the main facility for exploitation of ocean resources, e.g. oil and gas. Nearly 6 000 platforms have been built in the world, 100 among them in China, another 100 will be erected in China in the coming 5 years. The current aseismic design code commonly used in the world is RP2A-WSD based on the seismic hazard zone in the coastal waters of the United States, which is compiled by American Petroleum Institute (American Petroleum Institute, 2002). No specif…