竖向与水平向地震动加速度反应谱比特性分析

本文采用全球范围128次地震的3235组三分量强地面运动记录,分析了其加速度竖向分量反应谱与水平分量反应谱的比值(V/H)的总体特征,研究了V/H随震级、震中距、局部场地条件和震源机制的变化关系。研究结果表明:(1)场地越硬,长周期段V/H越大,短周期段则相反;(2)震级越大,长周期段V/H越大,短周期段变化不明显;(3)短周期段V/H随震中距增大而减小;(4)对于大震(M7),长周期段V/H随震中距增大而减小;而对于中强震(M7),比值在近场(R60km)随震中距增加而增大,在远场则随震中距增加而减小;(5)V/H与震源机制也有一定的关系。     

竖向地震动加速度反应谱特性

以33次地震中的地表地震动记录为数据基础,考虑场地条件、震级和距离的影响,分别对竖向地震动的加速度规准化反应谱和双规准化反应谱进行了研究。结果表明,规准反应谱明显受到场地条件、震级和震中距的影响,不同场地、距离和震级的平均规准反应谱之间差别显著;相比较而言,不依赖于场地、距离和震级的平均双规准反应谱之间却表现出良好的规律性和一致性。双规准反应谱的统一特性可以为竖向地震动设计谱的预测提供参考依据。     

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.     

双规准化地震动加速度反应谱研究

本文提出了双规准反应谱的概念。在统计了美国西部大量强震记录的基础上,分别研究了规准反应谱和双规准反应谱的特性,并进行了详细的对比分析。研究结果表明,双规准反应谱比通常的规准反应谱有更好的规律性,这不仅有利于认识地震动的特性,还可使基于场地的抗震设计反应谱大大简化,更便于广大工程设计人员应用。     

坡地地形对竖向地震动反应谱特性的影响分析

为分析坡地地形对竖向地震动反应谱特性的影响规律,采用有限元数值分析方法,对黏弹性岩质坡地在白噪声输入下的响应进行计算。分析了坡地地形对场地竖向反应谱及谱比的影响,研究了随着坡高及坡角的增加,坡地斜坡段及平台段竖向反应谱及谱比的变化规律,给出了坡地斜坡段及平台段设计竖向地震动放大系数,有关的研究结论可为坡地上工程结构的抗震设计提供参考。     

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。     

竖向地震动特征研究

本文以国内外数十次地震(ML≥5)的近场自由地表加速度记录为基础数据，进行近场加速度峰值比的统计分析，并着重对1999年台湾集集地震竖向地震动反应谱特征进行研究。统计结果表明，竖向与水平向(V／H)加速度峰值比与震源距相关，随震源距增加，比值降低；竖向反应谱及竖向与水平向加速度反应谱比是周期的函数、并与场地条件及震源距相关。     

汶川地震地震动的扭转分量反应谱

计算地震动转动分量反应谱的方法主要有反应谱定义法,功率谱反应谱转换法以及Rutenberg和Heidebrecht (1985)提出的一种由平动反应谱间接得到转动反应谱的方法.反应谱定义法就是首先合成地震动转动分量的时程,然后计算各个自振周期的结构在转动时程作用下的最大反应,不同周期结构的最大反应连接起来便可得到与这条时程相应的反应谱,这是获得反应谱的一种常用方法.     

川滇甘陕地区地震的加速度峰值比和竖向反应谱的统计分析

本文以国内川滇甘陕地区263个有详细场地资料的强震台站获得的802组地震动加速度记录为基础,研究了该地区加速度峰值比的总体分布特征,分别探讨了震中距和震级对加速度峰值比的影响特征,按照水平反应谱的标定方法对竖向反应谱进行标定并对其进行了统计分析。统计分析结果显示:竖向与水平向加速度峰值比的概率分布总体服从极值Ⅱ型分布,加速度峰值比均值为0.6,加速度峰值比≤0.65的累积频率为64%;Ⅱ类场地的加速度峰值比随震中距增大而减小;大震近场的加速度峰值比基本上远高于0.65;最后本文给出了不同场地类别下竖向反应谱特征参数,并与水平向反应谱特征参数进行了比较。     

地脉动水平/竖向谱比表征地震动场地效应的有效性及其修正

近年来,地脉动水平/竖向谱比法广泛应用于获取场地卓越频率工作中,但在指示地震动放大系数方面是偏小的。利用KiK-net台网403个台站共21万余组数据,通过对比分析地脉动水平/竖向谱比MHVR和地震动水平/竖向谱比EHVR,发现二者的谱形和峰值频率基本一致,但幅值存在差异。根据MHVR谱形将场地分为6类,建立将MHVR修正为EHVR的经验方法。当MHVR有可解释的峰值时,实测EHVR和修正后MHVR预测值一致性提高。地震动峰值加速度在40 cm/s2以下时,EHVR受场地非线性的影响较小,利用MHVR及其修正方法可有效估计EHVR。     

不同阻尼比反应谱的转换关系

不同阻尼比的反应谱的转换关系在我国各类抗震设计规范中有重要应用。以大崎顺彦的转换关系为数学模型,以包含可靠长周期信息的260条基岩记录为基础,进行统计分析,得到新的0.04—10 s的不同阻尼比反应谱的转换关系。新转换关系弥补了4—10 s的长周期部分,并首次考虑了距离对强震持时的影响,可以应用于阻尼比连续变化的反应谱的转换。先对0.04—4 s内的数据回归出结果,与大崎顺彦的结果作对比。然后,再对0.04—10 s内的数据回归出结果,再与大崎顺彦的结果作对比。与大崎顺彦的结果虽有差异,但随阻尼比、震级的增大而基本趋于一致。新的转换关系将为《核电厂抗震设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《电力设施抗震设计规范》等相关规范的制订和修改提供参考。     

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。      

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。     

Horizontal floor response spectra of base‐isolated buildings due to vertical excitation

A mechanism of horizontal floor response spectra amplification in the vicinity of higher modes' frequencies is investigated. It is demonstrated, by means of a simple two‐degrees‐of‐freedom model, that in the case of unsymmetrical superstructure, such amplification may occur because of the coupling between vertical excitation and horizontal response of the non‐isolated modes. This phenomenon is further illustrated by the results of analyses of a model of a nuclear plant. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Determination of horizontal and vertical design spectra based on ground motion records at Lali tunnel,Iran

Most acceleration diagrams show high levels of unpredictability, as a result, it is the best to avoid using diagrams of earthquake acceleration spectra, even if the diagrams recorded at the site in question. In order to design earthquake resistant structures, we, instead, suggest constructing a design spectrum using a set of spectra that have common characteristics to the recorded acceleration diagrams at a particular site and smoothing the associated data. In this study, we conducted a time history analysis and determined a design spectrum for the region near the Lali tunnel in Southwestern Iran. We selected 13 specific ground motion records from the rock site to construct the design spectrum. To process the data, we first applied a base-line correction and then calculated the signal-to-noise ratio (R_SN) for each record. Next, we calculated the Fourier amplitude spectra of the acceleration pertaining to the signal window (1), and the Fourier amplitude spectra of the associated noise (2). After dividing each spectra by the square root of the selected window interval, they were divided by each other (1 divided by 2), in order to obtain the R_SN ratio (filtering was also applied). In addition, all data were normalized to the peak ground acceleration (PGA). Next, the normalized vertical and horizontal responses and mean response spectrum (50%) and the mean plus-one standard deviation (84%) were calculated for all the selected ground motion records at 5% damping. Finally, the mean design spectrum and the mean plus-one standard deviation were plotted for the spectrums. The equation of the mean and the above-mean design spectrum at the Lali tunnel site are also provided, along with our observed conclusions.     

场地类别划分与抗震设计反应谱的讨论

介绍了新的抗震设计规范(2001—07—20发布，2002—01—01实施)中场地类别划分和地震影响系数的有关内容，指出其中一些不相协调之处。最后，针对不同的问题建议相应的解决办法。