熊本MW7.0地震近场地表与井下地震动对比研究

选取日本熊本M_W7.0地震断层距小于200 km的82个近场KiK-net台站记录到的三分量记录数据进行基线校正后,获得近场地面运动水平向的峰值加速度PGA、峰值速度PGV及周期为0.2,1,2,3,5和10 s的加速度反应谱数据,并与美国NGA-West2的地震动预测模型相比较,研究熊本地震地表和井下地震动峰值及反应谱的衰减特征,通过比较KiK-net台站地表与井下记录结果,探讨浅层场地放大效应的影响。研究结果表明:① 对于井下观测结果,NGA-West2的地震动模型对PGA和短周期0.2 s的反应谱的预测值与井下观测值相比整体偏高,而PGV和较长周期地震动（如1,2和3 s的反应谱）的预测值与井下观测值较为吻合;② 地表观测记录的PGA,PGV和周期为0.2—3 s的反应谱残差整体上随v_S30对数值的增大呈线性减小的趋势,而周期为5 s和10 s的长周期部分,其场地效应的影响很小;③ 相对于井下记录,地表记录的地震动PGA,PGV和周期为0.2,1和2 s的反应谱有明显的放大,这种放大作用随浅层场地剪切波速的增大而减小;周期为3,5和10 s时长周期地震动的放大效应很小。      

CalculationoflongperiodresponsespectratoearthquakegroundmotionfromseismogramsofType513seismographs

ＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒａｔｏｅａｒｔｈｑｕａｋｅｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｆｒｏｍｓｅｉｓｍｏｇｒａｍｓｏｆＴｙｐｅ５１３ｓｅｉｓｍｏｇｒａｐｈｓＹＡＮＸＩＡＮＧＹＵ（俞言祥）ＳＵＹＵＮＷＡＮ...     

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。     

液化场地强震记录的频谱特征

为研究液化场地上建筑物承受地震作用的特性,本文利用11组液化场地实测记录,对液化场地的地震动特征进行了分析。结果显示,场地液化后,地表加速度幅值减小,长周期成分显著增多,记录中出现明显的 “尖刺” 。对比国内外抗震规范设计反应谱与液化场地实测加速度反应谱,分析得出:在短周期T＜0.3 s,规范设计反应谱值与实测记录反应谱基本一致;在中长周期段0.3 s＜T＜1.5 s,规范反应谱值明显低于实测记录反应谱值;在长周期段T＞1.5 s,规范设计谱较实测记录反应谱值略低。基于5种数值方法模拟的液化场地地震动结果显示:周期T＜1.0 s时,数值计算的反应谱值基本高于液化场地实测反应谱值,或与之吻合;而周期T＞1.0 s时,数值计算的反应谱值均低于液化场地实测反应谱值。      

地震动永久位移对结构地震反应影响

本文推导了基于位移激励计算单自由度体系拟速度谱公式,通过构造的脉冲位移时程对公式精度进行了验证;之后利用小波变换去除强震记录噪声而保留地震动永久位移,再基于去趋势项方法和滤波方法去除永久位移后,计算拟速度谱。算例结果表明:短周期段内,不保留永久位移的位移激励拟速度谱值与保留永久位移的位移激励拟速度谱值相差很小;中长周期段内,不保留永久位移的位移激励拟速度谱值总体上小于保留永久位移的位移激励拟速度谱值,且不保留永久位移时,滤波方法引起的拟速度谱降幅大于去趋势项方法所引起的拟速度谱降幅。因此,基于位移激励计算中长周期结构的地震反应时,应保留地震动永久位移,或基于去趋势项方法去除永久位移。     

Some Analyses on Effects of Site Classification on Ground Motion Characteristics in the Chi-Chi, Taiwan Earthquake

According to the epicenter distance and the site classification, the 404 groups of earthquake recordings of the main shock of the Chi-Chi, Taiwan China earthquake in 1999 are catalogued. Based on these data, we analyze the statistical features of duration, PGA, envelopes and the response spectra ratio of the horizontal and vertical components of the acceleration recordings. The results of these analyses show that the effect of site classification on the acceleration of various components is obvious; furthermore, fault direction also has certain effects on the characteristics of the horizontal components of ground motion. The detailed research results are as follows： （ 1 ） the duration of the horizontal components of acceleration records increases with the softening of the site; （2） the direction of fault slip has some effects on PGA＇s attenuation features; （3） the average envelopes of acceleration records at different distances and site dames are basically single peak functions of time and the envelopes of horizontal and vertical components of ground motion are obviously different; （4） with the same epicenter distance, EW/NS response spectrum ratios tend to approximate 1.0 as the site becomes softer and the period shorter. V/H response spectrum ratios in short periods （〈 0. 1s） increase with the softening of site, however, V/H ratios within the long-period range （ 〉 characteristic period） decrease with the softening of the site, and the decrease of V/EW ratio speeds up relatively.     

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.     

汶川地震远场地震动特征及其对长周期结构影响的分析

汶川8．0级大地震中,中国数字强震动台网获得了大量的数字强震动记录,这些记录特别是远场记录具有丰富的长周期地震动分量。本文根据东南强震动中心获取的区域数字强震动记录,分析汶川8．0级地震的远场地震动特征,研究了基岩场地及深厚软弱场地的长周期地震动及其差异;根据长周期结构的特点,选取建于深厚软弱场地上的江苏A050强震台的超长地震记录进行结构地震反应分析,研究汶川8．0级地震对远场长周期结构的影响,并结合实际震害特点,提出了长周期结构抗震及地震安全对策中一些值得注意和思考的问题。     

地震动双规准速度反应谱研究

本文在统计了大量强震记录的基础上,分别研究了双规准加速度反应谱和双规准速度反应谱的特性,进行了对比分析,并分别得出了定量分析的结果。研究结果表明,双规准加速度反应谱在短周期段有很好的统一性,而双规准速度反应谱在长周期段的统一性较好,这种规律性对于认识地震动的特性、改进抗震设计反应谱具有重要的意义。     

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.     

长短周期地震波作用下钢框架结构的响应特性对比分析

作为一种特殊的地震动,长周期地震动对结构的危害已引起国内外学者的关注。选取10条KiK-net、K-NET台网中典型的长周期地震动,以及10条国内外的短周期地震动,对比分析两者时程特征和反应谱特征的差异。将所选长、短周期地震动输入钢框架结构模型;通过非线性时程分析,研究钢框架结构在长、短周期地震动作用下的响应差异。结果表明：短周期地震动的平均地面峰值加速度是长周期地震动的3.26倍,而平均地面峰值位移比长周期地震动低10.89%;短周期地震动作用下,钢框架结构顶点加速度响应平均值是长周期地震动的5.16倍,结构顶点位移响应平均值仅比长周期地震动多0.91%;长周期地震动作用下,钢框架结构层间位移角响应较大,结构底部受影响范围更广。对于长周期地震动隐患地区的高层钢框架结构,应对长、短周期震害分别进行考虑;对于中、长周期钢框架结构,建议选用峰值位移作为抗震分析指标。     

地震安全性评价工程师资格考试大纲已审定通过

把美国西部地区作为参考区,采用我国地震动参数区划图工作时所使用的美国西部地区强震资料建立参考区水平向基岩短周期加速度反应谱衰减关系;采用美国南加州地区数字宽频带记录建立参考区水平向基岩长周期加速度反应谱衰减关系。与由丰富的等震线资料统计得出的我国东部地区和西部地区的地震烈度衰减关系一起,用转换方法分别得到了我国东部和西部地区水平向基岩加速度反应谱衰减关系。对该衰减关系在重大工程地震安全性评价工作中的应用提出了建议。     

Spatial damage distribution of August 16,2003,Inner Mongolia,China,M_S=5.9 earth-quake and analysis

Introduction The ground motion is generally estimated by attenuation relation in seismic hazard assesment.The attenuation relation is usually the function of earthquake magnitude and distance.Actually the focal mechanism and other source parameters may also have significant impacts on the ground motion,especially in the near-source region.Recent post-earthquake investigations show that the damages have close relation with the closest fault-plane distance.On August16,2003,a MS=5.9earthquake o…     

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。     

Spatial damage distribution of August 16, 2003, Inner Mongolia, China, M S=5.9 earthquake and analysis

The spatial damage distribution of August 16, 2003, Inner Mongolia, China, M _S=5.9 earthquake is summarized through field investigation. The moment tensor solution and focal mechanism are inverted using the digital long-period waveform records of China Digital Seismograph Network (CDSN). The relation between the spatial damage distribution and focal mechanism is analyzed according to the focal mechanism, the aftershock distribution and the spatial damage distribution. The possible relation between the characteristics of ground motion and the tectonic background of the source region is discussed in terms of the global ground motion records, historical earthquake documents and the damage distribution. Investigation reveals that the meizoseismal region is in east-west direction, which is consistent with the nodal plane of focal mechanism inversion. The meizoseismal area is relatively large and the damage of single-story adobe houses or masonry houses is more severe. This may have relations with local seismotectonic environment. Foundation item: The Special Funds for Major State Basic Research Project (2002CB412706). Contribution No. 05FE3009, Institute of Geophysics, China Earthquake Administration.     

远场长周期地震下基于规范设计隔震结构的抗震性能研究

隔震结构具有较长自振周期,且容易受地震动长周期特性的影响,因此其在长周期地震动作用下的抗震性能值得研究。以某基于规范设计的基础隔震结构为例,通过对该结构在规范规定地震作用和远场长周期地震作用下的地震响应进行分析和对比,研究长周期地震动对结构地震响应的影响;通过对钢筋和混凝土的损伤状态进行定义和标识,探讨长周期地震作用下基础隔震结构的损伤分布规律。研究结果表明,长周期地震动作用下隔震结构发生破坏的概率远大于具有相同峰值地面加速度的普通地震动,其中长周期地震动反应谱的谱峰值"后移"被认为是造成这种情况的主要原因,且长周期地震动作用下隔震结构的损伤分布并不均匀,其主要集中在结构的底层。     

Ground motion attenuation relation for small to moderate earthquakes in Fujian region, China

We collect 1974 broad-band velocity records of 94 earthquakes (ML=2.8~4.9, △=13~462 km) from seven stations of the Fujian Seismic Network from March 1999 to March 2007. Using real-time simulation, we obtain the corresponding acceleration and then adopt different models to analyze the seismic data. As a result, a new attenuation relationship between PGA and PGV of the small and moderate earthquakes on bedrock site in Fujian region is established. The Yongchun earthquake occurred recently verifies the attenuation relationship well. This paper provides a new approach for studying the ground motion attenuation relationship using velocity records.     

山地与平原地形对地震动影响的对比分析

山地和平原地形在破坏性地震中对震害和地震动有很大影响,不同地形对地震动有不同的地形效应。为研究山地和平原地形对地震动的影响规律,基于集集地震后续M L6.6余震的强震观测记录,对位于不同地形且与震中位于同一直线上的四个强震台记录处理计算,从波形特征、频谱分析、加速度反应谱计算、与规范谱比较等方面进行对比分析,完成长周期地震动反应谱分布的计算。研究表明,山地地形对地震动的高频成分有地形放大效应,沉积平原对地震动的低频长周期部分有放大作用,并且长周期反应谱的峰值区域始终位于沉积平原中部。平原上强震记录产生的长周期放大系数谱已超出规范谱,沉积平原上长周期建筑的抗震设防应引起重视。     

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...     

川滇地区水平向强地震动衰减关系研究

利用近几年在川滇地区破坏性地震及汶川地震强余震中获得的951条加速度记录, 通过选取合适的衰减关系形式和距离参数, 经统计获得了川滇地区水平向峰值加速度与35个周期点对应的加速度反应谱(阻尼比0.05)衰减关系. 统计结果显示, 震级越大, 地震动随距离的衰减越慢; 加速度反应谱的短周期部分随距离的衰减明显快于长周期部分; 中强地震在近场也会产生较大的峰值加速度和较高的短周期加速度反应谱. 由于统计资料的非完整性, 本文统计结果尚不宜直接应用于相关工程场地的设计地震动参数确定中. 但本文结果与目前由转换方法得到的我国西部地震动参数衰减规律的较大差异提示: 进一步深入研究我国地震动参数衰减规律应是紧迫而重要的任务.