水平旋转不变平均持时特征分析

地震动持时对结构低周疲劳、破坏累积效应以及非弹性破坏具有显著影响,合理确定地震动持时至关重要。基于汶川地震记录资料,分析旋转不变平均持时与测点记录持时的大小比值关系和相关性,探讨其随断层距的空间变化规律。结果表明:旋转不变平均持时在数值上不恒等于测点记录持时、两水平分量持时的算术平均值及矢量和时程持时的任一量。旋转不变平均能量持时和相对Bolt持时将随断层距的增大而增加,旋转不变平均绝对Bolt持时则将随断层距的增大而减小。旋转不变平均持时与测点记录持时具有强相关性;相比较而言,90%能量持时的相关性强于70%能量持时;绝对Bolt持时的相关性强于相对Bolt持时;能量持时的相关性强于Bolt持时。     

1976年唐山地震近、远场加速度的半经验合成

本文建立一非均匀唐山地震断层模型，它由北东30的南段和北东50的北段两个大的走滑断层组成，总长114 km、总地震矩为1.41020 Nm；而每一走滑断层又分别由长为37 km和20 km的两个子断层组成．震中定在南段和靠近南、北两段走滑断层的交汇处．用ML5.7、MS6.9的余震记录作经验格林函数，用考虑大小地震不相似的改进的经验格林函数法分别合成唐山地震主震(MS7.8)的近、远场加速度时程．远场合成加速度时程的峰值、持时、反应谱与真实记录符合较好；近场合成结果与唐山地震烈度分布符合较好．合成的唐山地震的近场最大加速度峰值达1.1 g，这与近年发生的一些大震中记录到的近场最大加速度峰值接近．      

汶川地震中强震持时的特征研究

基于汶川地震断层距150 km内56个台站三分量加速度记录分析地震动重要持时的特征,并建立了持时与断层距的拟合关系。与已建立的持时公式比较,以往分析结果都大大低估了汶川地震动持时。近断层特征对地震动持时有显著影响。断层距小于30 km,上盘和下盘场点的持时明显低于平均水平;断层距大于30 km,地震动持时受到下盘效应的影响,持时较长。破裂方向性效应引起地震动持时在垂直断层方向与水平方向上的差异,同时断层破裂前方向场点的地震动持时较短,比破裂后方向场点的持时小近一倍。     

新疆乌恰7.4级地震余震加速度记录主轴方向的研究

本文对1985年8月23日乌恰强震(W_s=7.4)的强余震运动特征进行了分析。采用协方差矩阵由强震记录求得地面运动的主轴方向,并将台站记录(南北、东西)两个方向的加速度记录沿主轴方向合成为一条时程。 结果表明,地面运动的主轴方向基本都指向震中。当取不同时段计算主轴方向时,记录上的主峰时段的主轴方向与整条记录的主轴方向十分接近。对于断裂带附近的记录,其主轴方向受断层破裂方向的控制。沿主轴方向合成的加速度时程反应谱,与接近主轴方向的记录时程反应谱形状相似。合成记录与台站记录的峰值加速度值基本相等,而能量有所增大。     

芦山7.0级地震近断层地震动的方向性

基于芦山7.0级地震中断层距小于100 km自由场台站的强震动记录观测数据,研究此次地震近断层地震动的方向性特性,并探讨方向性特性与震源破裂机制、断层距离和空间方位的关系.研究结果表明：（1）与距断层较远记录不同,近断层地震动在不同的观测方向上表现出显著的强度差异,存在明显的极大和极小作用方向.在不同的方向上,最大加速度反应可达最小值的4倍以上;（2）这种方向性差异在T=1.0 s以上的长周期段更为明显,在T=0.1 s以下的短周期段,地震动随方向变化的差异较小.地震动强度随方向变化的差异随周期增大而增大,不同方向上的加速度反应谱值的最大值与最小值之比从周期T=0.01 s时的约1.7增大到周期T=10 s时的约2.4;（3）在距离断层约35 km以内,地震动具有明显方向性,地震动卓越方向具有垂直断层走向的特征,随断层距的增大,这种方向性不明显.从不同方向上地震动强度的差异来看,随断层距增大,地震动强度在不同方向上的差异在减小,表现为各个周期的最大值/中值和最大值/最小值比值均随断层距离增大缓慢减小;（4）近断层地震动的方向性特性主要受断层上、下盘的相对运动所控制,其在长周期的卓越方向与水平同震位移方向一致,且该卓越方向上的地震动强度绝对大小与地震破裂造成的静态位移明显相关,表现为地震动强度随水平同震位移的增大而增大.     

日本1923年关东地震（M7.9）近场加速度合成

本文用统计一经验格林函数法估计了日本1923年关东地震(M7.9)的近场加速度时程,合成的加速度峰值、持时与他人的研究结果符合较好,说明统计-经验格林函数法是在没有小震记录场点估计近场地震动的一个有效方法。合成结果也说明1971年Kanamori推定的关东地震断层模型2适合用来估计该次地震的近场地震动。根据九个场地的合成结果推测,关东地震近场基岩加速度最大值约为300Gal,地表加速度最大值约为600Gal。     

汶川地震动摇摆分量参数的衰减特征分析

受接收设备和记录数量的限制,对摇摆分量内在属性及参数的统计分析了解甚少。为揭示摇摆分量的工程特性,便于结构抗震分析合理选取地震动参数,基于“5·12”汶川8.0级地震的348条数据记录,对比分析平动分量和摇摆分量的幅值以及频谱和持时的空间分布特征和随断层距的衰减规律。研究表明:摇摆分量与平动分量相比,在数量上峰值小很多,能量持时稍小且特征周期偏大。摇摆分量参数的空间分布特征为峰值具有沿断层破裂传播方向的方向性效应,峰值比、特征周期、能量持时的方向性效应不明显;除特征周期外,峰值、峰值比和能量持时均存在上下盘效应,上盘大于下盘。随断层距的变化特征为摇摆分量参数与平动分量参数的规律性一致,均表现为随断层距的增大,峰值减小,峰值比、特征周期和能量持时增加。     

近断层沉积盆地强地震动谱元模拟

近断层强地震动特性与远场地震动特性具有显著差别。关于近断层沉积盆地地震响应规律,目前尚未厘清。为此利用基于有限断层假定的动力学震源模型,采用谱元法,详细研究了不同沉积内外介质波速比、走滑断层倾角下近断层沉积盆地地表的地震动时程和峰值变化规律。计算结果表明:近断层沉积盆地对地震动幅值具有显著的放大作用,在盆地内部,地震动持时明显延长以及空间分布更为复杂,同时出现多次长周期速度脉冲。断层倾角变化对地震动有着显著影响,在30°~90°范围内,整体上看:随倾角增大,盆地内部峰值加速度和峰值速度逐渐减小,而位移峰值受倾角的影响相对要小。另外,随近断层沉积盆地内部介质波速降低,盆地内部地表的地震加速度和速度会明显增大。     

考虑场地类别与强震持时的滞回耗能谱的特征分析

基于力或位移的结构抗震设计方法大多无法反映地震动持时的影响,而能量设计方法则能较好地弥补其不足。按场地类别和强震持时,将302条Northridge地震记录分为15组,对地震记录的峰值进行规一化处理,采用钢筋混凝土退化三线型恢复力模型,对单自由度体系进行弹塑性时程分析,研究场地类别、强震持时、强度屈服水平以及结构周期等因素对滞回耗能的影响。结果表明:在给定地震记录的峰值和屈服强度水平下,结构的滞回耗能依赖于场地条件和强震持时等因素;滞回耗能随强震持时的增加而增大,随场地特征周期的增加而增大。通过非线性回归分析,建立了与峰值加速度、峰值速度、强震持时相对应的简化滞回耗能谱的计算公式。     

近场强地震动合成方法研究及地震动模拟

本文通过对近场强地震动合成方法的研究,采用随机有限断层法合成了沈阳地区近场强地震动,将得到的断层附近加速度时程结果与已有的采用混合有限元法计算结果进行对比。认为这一合成地震动的方法在重大工程选址以及缺乏强震记录地区开展抗震设防工作具有重要意义。     

2008年汶川地震近断层竖向与水平向地震动特征

选取分布在北川-映秀中央断裂两侧断层距120 km以内的40个强震动台站的记录,对汶川地震近断层地震动竖向和水平向加速度峰值、速度峰值、竖向和水平向加速度反应谱及谱比值进行了统计分析.研究表明:(1)地震动加速度峰值有显著的上盘效应,经验衰减模型的结果表明,在距地表破裂3~60 km的范围内,龙门山发震断层上盘一侧竖向与水平向的加速度峰值要比衰减模型得到的平均值大30%~40%.上盘的加速度峰值残差大部分是正值,而断层下盘残差大部分为负;水平地震动的东西分量幅值总体要大于南北分量,东西分量衰减相对较慢.(2)地震动长周期成分较弱,加速度反应谱值随周期增大而迅速减小,在周期1.0 s 时,即使在靠近中央断裂的最大加速度反应谱值也只有0.5 g;地震动加速度反应谱谱比值(竖向/水平向)沿龙门山断层周围的分布,在较长周期(T=0.2 s, 0.5 s, 1.0 s)与短周期(T=0.05 s, 0.1 s)有明显的不同.(3)近断层竖向地震动显著,地震动加速度峰值比在(竖向/水平向)可达1.4.在龙门山发震断层的上盘,地震动加速度峰值比整体上比下盘要大,竖向地震动尤为剧烈.部分近断层记录的地震动谱比值(竖向/水平向)在短周期(< 0.1 s)甚至超过1.5,统计分析还表明谱比值在短周期段(< 0.1 s)随断层距的增大而减小.     

地震动参数对边坡地震响应的影响规律

选取了具有不同峰值加速度、频谱和持时的6组地震动加速度时程作为输入,基于有限元数值模拟方法建立了二维均质边坡有限元模型,模拟分析了不同地震动作用下边坡模型的加速度和位移响应,揭示了地震动峰值加速度、频谱和持时对土坡地震响应的影响作用及其规律.研究结果显示:地震动峰值加速度、频谱和持时对土坡地震响应均有显著的影响,其中,边坡坡脚处和坡肩处的变形位移随地震动峰值加速度、特征周期和持时的增大而增大,坡体临空面各点的峰值加速度放大系数呈现随输入地震动特征周期的增大而增大、随输入地震动峰值加速度的增大而减小的规律.研究结果可为地震作用下边坡稳定性设计及防治研究提供参考.      

汶川8.0级地震强震动特征初步分析

本文对国家强震动台网中心收集的2008年5月12日14时28分04秒汶川8．0级地震中获取的420组三分量加速度记录进行了处理和初步分析。在这次地震中布设在龙门山断裂带及其周围地区的50多个台站获得了大于100gal的加速度记录,有46组三分量加速度记录的断层距小于100km,使中国大陆近断层区域所获得的强震动加速度记录的数量成倍增加。本文依据这批数据,对汶川大地震强震动特性进行了初步分析,给出了此次地震断层附近地区的PGA衰减规律,并利用此规律模拟了断层附近的加速度峰值,绘制了PGA分布图、竖向PGA与水平向PGA比值图;给出了汶川地震断层附近的加速度反应谱、上盘效应、竖向效应、速度大脉冲效应等地震动特征,这些特征可作为抗震设计规范修订的依据并供灾区重建时参考。     

基于NGA强震数据的地震动显著持时研究

持时对工程场地或构筑物的非线性地震响应存在显著影响,但目前有关地震动持时的研究相对振幅与频谱的研究较少。本文基于太平洋地震工程中心的NGA-East强震数据库和NGA-West2强震数据库的地震动记录,对5%～95%显著持时进行了研究。分析了地震动两分量时程的显著持时差异及差异产生的原因,进而探讨了显著持时定义自身的缺陷。借助考虑随机效应的多参数非线性回归给出了NGA-East和NGA-West2数据的5%～95%显著持时的预测公式,可在适用的震级和断层距范围内为估计构造稳定区和构造活跃区的显著持时提供参考。     

2003年1月4日新疆伽师5.4级地震的强震观测与分析

2003年1月4日新疆伽师县发生了5．4级地震，其宏观烈度为Ⅵ度。布设在伽师县城的强震固定台记录到5．4级主震及1次4．2级余震的加速度，其中一个地震的最大加速度值(水平分量)为66．12gal。初步分析这次强地震运动特性，得出两点结论：(1)强运动记录检验了投入使用的GDQJ-1A型仪器性能良好；(2)加速度时程记录表明垂直向P波初动尖锐、强震持时较长，最长约达7．5s，而水平向P波初动弱、强震持时较短，仅约2．5s。     

与观测方向无关的水平地震动参数计算方法

强震动记录的使用通常不考虑观测方向对于水平地震动参数计算的影响。文中以2008年汶川Ms8.0级地震中绵竹清平台获取的强震动记录为研究对象,对记录进行水平向旋转以模拟观测方向的变化,分析水平向峰值加速度PGA、峰值速度PGV、相对持时DR、绝对持时DA及谱加速度PSA随观测方向的变化情况。结果表明,PGA、PGV及PSA的计算较大依赖于观测方向,而DR和DA则受观测方向影响较小。为此文中提出了一种与观测方向无关的水平地震动参数计算方法,对于计算诸如PGA、PGV等与周期无关的地震动参数时不考虑周期独立;而对于计算诸如PSA等与周期有关的地震动参数时考虑周期独立。     

汶川8.0级地震强震动加速度记录的初步分析

本文对国家强震动台网中心收集的2008年5月12目14时28分04秒汶川8．0级地震中获取的420组三分量加速度记录进行了处理和初步分析。在分析前对原始加速度记录进行整理、转换数据格式、零线校正、录入原数据,形成标准格式的未校正加速度数据;在这次地震中布设在龙门山断裂带及其周围地区有50多个台站获得了大于100 Gal的加速度记录,有46组三分量加速度记录的断层距小于100km,使中国大陆近断层区域所获得的强震动加速度记录的数量成倍增加。本文依据这批数据对汶川大地震强震动特性进行了初步分析,给出了此次地震断层附近地区的PGA衰减规律,并利用此规律模拟断层附近的加速度峰值,绘制了PGA分布图;给出了汶川地震断层附近的加速度反应谱、上盘效应、速度大脉冲效应等地震动特征,这些特征可作为抗震设计规范修订的依据及灾区重建时参考;最后展望了这批强震动加速度记录的应用前景。     

相位差谱的分布特征和人造地震动

本文进行了地震加速度记录相位差谱的计算分析。文中指出,强震加速度时程的相位差分布符合对数正态分布,用该分布产生的随相角在合成人造地震动时程时并不需要叠加强度包络函数,所得人造地震动与实际记录十分相近,从而为合成频率含量和强度两者均为非平稳的人造地震动提供了一个实用性较强的方法。本文将对数正态分布相位差谱与正态分布相位差谱生成的人造地震动分别与实际记录进行了比较,结果表明用对数正态分布相位差谱合成的人造波与实际地震动吻合得更好。     

2014年鲁甸6.5级地震强震动频率非平稳特性相关分析

以2014年云南鲁甸6.5级地震的加速度记录为研究样本,分别对强震动三分量的加速度时程进行持续时间与穿零率分析,通过对三分量记录间频率特性差异的研究,总结了鲁甸6.5级地震中强震动记录三个分量的相对峰值持时离散特点,以及穿零率随震中距的走势特征,侧重分析了强震动频率的非平稳变化。     

广西北流Ms5.2地震强震动记录分析

对广西北流5.2级地震中获取的强震动记录进行数据校正、带通滤波处理,计算分析各强震动台记录幅值、震动持时及地震动反应谱特性,并根据水平向合成峰值加速度PGA_H相应的烈度值绘制地震仪器烈度图。结果表明,此次地震记录最大峰值加速度的台站为玉林乌石台,仪器烈度达6度;持时在1.9～32.8 s之间,不随震中距增大而增大;地震动加速度反应谱集中在2～9 Hz,对震中区域低矮钢混结构房子有影响,高层建筑危险性不大。