强震动记录数据格式研究

强震动记录数据是构建震害防御体系的重要数据基础,又是应急救援体系的重要参数指标。当今互联网技术及数据库技术的飞速发展,对数据共享及数据应用提供了必要条件,掌握多种强震动记数据格式是上述工作的良好基础。本文着重研究国内外5种主流的强震动记录数据格式(美国USGS格式、日本K-NET格式、美国PEER格式、土耳其格式、中国UA格式),针对目前地震应急需求,提出中国强震动记录数据格式发展建议。     

强震动记录Flatfile的研究进展

为了合理、方便地使用日益增长的强震动记录,一些国家和地区开始编制强震动记录的直接文件(Flatfile)。本文在分析第16届世界地震工程会议中与强震动记录相关论文的基础上,依据强震动数据来源的区域范围和编制目的,对强震动记录的Flatfile进行了分类;通过结合对典型的Flatfile文件分析,阐述了强震动记录Flatfile应具备震源、路径和场地等重要信息;在简述Flatfile建设发展趋势基础上,结合我国强震动记录数据的管理现状,对我国强震动记录Flatfile的编制提出了建议。     

唐山地区强震动记录的应用研究初探

本文给出了唐山地区强震动记录应用研究的两个实例,提出了建筑结构采用时程分析时选用强震动记录的原则和方法,通过对唐山地区强震动记录的分析处理,得到了其峰值加速度及加速度反应谱,确定了本地区进行弹性时程分析时选用的强震动记录;研究了局部场地条件对地震动影响的唐山响堂三维强震动观测台阵,以唐山响堂台阵2号测井(地下32m)的基岩强震动作为输入,通过2号测井的土层剖面,利用2个一维土层地震反应分析程序,分别计算得到地表的峰值加速度和加速度反应谱,并把计算结果与同次地震相应的地表强震动记录峰值加速度与加速度反应谱进行了对比分析。     

基于强震动观测数据的地震定位分析

采用MSDP软件定位方法,对河北强震动台网记录的ML≧3.0的32次地震事件进行定位。从震中位置、发震时刻及震源深度等方面与地震编目结果进行对比分析得出,基于强震动观测数据的地震定位结果满足地震定位的相关要求,其结果与编目结果有较好的一致性,可进一步探讨利用强震动观测数据参与地震速报及预警工作,对地震速报及预警定位结果精度的提高有积极意义。     

汶川强余震流动观测与典型余震记录分析

2008年5月12日汶川大地震发生后,我国大陆的固定强震动台网获得了大批的主震加速度记录,中国地震局同时迅速组织开展了余震强震动流动观测任务.通过结合汶川地震余震趋势及其空间分布特征,此次流动观测沿龙门山断裂附近布设了59台强震动仪器,观测期间发生了超过万余次的余震,并获得了3000多组3分量的强余震记录.本文选取了4次震级为6.0左右的较强余震中获取的强震动记录进行简要谱分析及衰减关系对比,旨在为进一步结合主震记录,研究近场地震动特性、地震动衰减规律等地震工程相关的科研工作提供宝贵的基础资料.最后本文针对此次流动观测部分记录出现的异常现象进行初步探讨,给出了两种解释原因.汶川地震的流动观测充分表明,在大地震发生后,及时有效地开展强震动流动观测是十分必要的.     

2011年缅甸M7.2地震强震动观测记录初步分析

简要介绍了2011年3月24日缅甸勐帕亚M7.2地震发生后,云南强震动台网中心55个台站接收到的强震动记录及其初步处理结果,并对地震动衰减关系拟合、频谱随震中距的震域变化及地震动持时特征进行了分析.结果表明:由云南地区强震动记录资料拟合的地震动衰减关系相对于大陆区域的地震动衰减关系,与此次强震动记录具有更好的相关性.地震动加速度卓越频率依Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地及楼房结构而依次变低,且随着震中距加大,强震动记录主频值呈变小趋势.场地类别对地震动水平分量持时的影响比竖向分量更明显一些.最后对仪器触发范围、方式、响应半径问题进行了探讨.     

日本Mw9.0强震动观测与记录初步分析

2011年3月11日日本东太平洋海域发生Mw9.0级地震,造成了严重的灾害损失,地震诱发了海啸,海啸灾害最终导致核泄漏事件.本文初步收集整理了日本强震动观测网获得的强震动记录,简要进行强震动记录的特征分析,并完成典型记录的频谱特征计算,为进一步开展全面深入研究地震动特征提供参考.     

近场强震动记录基线校正方法

强震动加速度记录特别是近场强震动记录中经常会出现基线偏移的现象,加速度记录中的微小基线偏移会导致积分获得速度和位移时程产生不合理的非物理特征.本文详细地分析了低频误差和地面的倾斜或旋转对原始加速度记录积分获得的速度和位移时程的具体影响,讨论了近场强震动记录基线校正的准则.针对低频误差引起的基线偏移,论述了应用最广泛的高...     

玉树7.1级地震强震动流动观测记录初步分析

2010年4月14日青海省玉树藏族自治州玉树县发生M7.1地震。震后在地震现场架设了7台强震动流动观测仪,记录了大量强震动记录。本文收集整理了该次流动观测所获得的强震动记录,对典型记录进行了初步处理,并对记录特点和相关问题进行了分析与讨论。     

河北文安5.1级地震首都圈实时强震动台网加速度记录分析

通过分析首都圈实时强震动台网对文安5.1级地震的强震动记录及其加速度等值线图的对比,结果表明:(1)仪器记录峰值加速度衰减特性可以反映地震宏观特征;(2)仪器记录峰值加速度衰减关系可以作为基岩水平理论衰减关系峰值加速度的一种标定方法;(3)这次地震为我们今后进行强震动观测提供了重要的经验启示及改进方向.     

吉林伊通M4.3地震强震记录分析

2009年吉林伊通M4.3地震,辽宁省及吉林省强震动台网有8个强震台站记录到地面运动,记录的最大加速度为30.8 cm·s-2,初步展现了强震动台网建设的功效.     

基于强震动记录的地震生命损失快速评估方法

随着我国强震动观测数据数量和质量的大幅提高, 破坏性地震发生后所观测到的强震动记录也在试验性地转化为仪器烈度数据． 本文将强震动记录引入应急性的生命损失快速评估, 借助已有的地震应急灾害损失快速评估模型的表达方法, 提出了一种将仪器烈度概率密度函数和生命损失函数相结合的地震人员伤亡快速评估方法． 通过确定仪器烈度的概率密度, 并结合四川地区已有房屋建筑易损性研究成果, 建立了考虑建筑地震易损性并与烈度相关的地震生命损失快速评估函数, 并利用汶川地震的强震动记录对本文提出的生命损失快速评估方法进行评估计算. 结果表明, 该方法的计算结果与实际震害损失结果颇为一致, 说明了该方法的可行性, 因而能够及时为地震应急救援提供可靠信息．      

强震动记录选取中目标谱的研究及应用

随着强震动观测技术的发展,强震动观测数据的累积推动了结构抗震设计理论的发展。目前,在许多国家的抗震规范中都将结构动态时程分析方法列为静态设计方法的必要补充,但对于高层建筑、大跨结构等特殊结构形式及重要建设工程,要求强制使用动态时程分析方法。我国结构抗震设计规范及相关标准关于强震动记录选取的规定过于笼统,结构设计人员在面对大量强震动记录数据时缺乏明确的选取依据。本文搜集整理了国内外现有强震动记录数据,通过对地震参数的统计,提出基于场地类型的改进反应谱谱值相关系数经验公式,并将其应用于条件均值反应谱(conditions mean spectrum,CMS)的建立。同时,本文基于地震动衰减关系建立地震信息与抗震设计参数的对应关系,将其作为匹配规范标准谱选波方法的筛选依据,进而明确了抗震规范中强震动记录选取的初选条件。研究中发现,规范标准谱不宜作为谱形匹配选取强震动记录的目标谱,因此,提出两种建立合理目标谱的方法:一是基于地震动衰减关系建立PGA目标谱;另一是基于地震参数建立EPA均值目标谱。最后探讨了在地震安全性评价工作中实际强震动记录的选取及应用。本文主要研究内容及结论如下:(1)通过对20 000余条强震动记录的地震动参数进行分析,发现记录的加速度、速度及位移峰值和反应谱谱值的相关系数的分界周期点随着场地条件而变化,并提出基于场地类别改进反应谱谱值相关系数经验公式。改进后的反应谱谱值相关系数经验公式改善了目标谱的场地特征,使其更符合场地条件的要求。(2)针对抗震设计规范中关于强震动记录选取的相关条款,提出强震动记录选取的基本原则和具体方法,为完善相关规定提供参考依据。针对一般建设工程,依据地震动加速度峰值(PGA)衰减关系,提出同等设防PGA目标值对应的地震参数范围,建立断层距和地震设计分组的对应关系,进而确定强震动记录选取的初选条件。讨论了结构响应和强震动记录反应谱谱值的关系,以典型框架结构为例确定匹配周期范围。结构位移反应与强震记录反应谱相关性分析表明,两者在结构自振周期前后相关关系最为显著,距离自振周期越远的反应谱值与结构反应的相关系数越小。基于以上分析,建立了选取强震记录的基本原则:以距离和场地条件作为强震动记录选取第一限制条件。根据结构自振周期确定匹配规范标准目标谱周期范围,建议的匹配周期范围为0.4T1~1.5T1,最后由实际记录与规范标准谱在匹配周期范围内的均方差由小到大的顺序选取记录,记录的放缩系数限定在0.2~4.0之间。(3)本文基于地震动衰减关系,建立PGA目标谱并匹配目标分布的强震动记录的选取方法。对于未进行地震安全性评价,无法提出地震参数的一般建筑工程拟建场地,先利用PGA衰减关系,确定同等PGA目标值下的震级和距离,再代入加速度反应谱衰减关系,确定与PGA目标值对应的反应谱即为PGA目标谱。PGA目标谱不仅是确定的均值谱,而且具有概率含义。PGA目标谱的分布及概率特性反应了地震动的不确定性,进而为结构反应的离散性提供了一个合理的参考范围。(4)本文按场地条件和断层距将现有强震动记录数据分组,建立EPA均值目标谱。通过将EPA均值谱、PGA目标谱和规范标准谱进行比较,EPA均值谱与PGA目标谱谱形相似均具有良好谱形,匹配效果优于规范标准谱。建议规范标准谱作为强震记录选取的目标谱时,需要:(1)增加特征周期;(2)减小地震设计分组1、2组,场地类型为I类场地和II类场地的中长周期段反应谱值。(5)探讨了地震安全性评价工作中强震动记录的选取,结合不同等级的工程场地地震安全性评价,提出与之相适应的强震记录选取的基本方法及原则,建议如下:(1)I级安评的工程场地,采取基于设定地震的强震动记录选取方法。首先根据设定地震确定地震参数的初选条件,然后以场地设计谱作为目标谱,匹配场地设计谱选取记录。(2)II级和III级安评的工程场地,采取建立条件均值目标谱的方法。即以场地设计谱上结构特征周期点对应的加速度反应谱值为条件,利用设定地震的震级和距离等基于加速度反应谱衰减关系建立条件均值目标谱,并采取匹配条件均值目标谱分布的方法选取强震动记录。(3)Ⅳ级安评的工程场地,根据目标PGA值,采取PGA目标谱的方法选取强震动记录。     

基于强震动记录确定的场地卓越周期

本文介绍了3种根据场地强震动记录获取场地卓越周期的方法: ① 地表记录的傅里叶谱分析法; ② 地表水平/垂直傅里叶谱比法; ③ 地表/地下傅里叶谱比法. 基于日本强震动观测台网KiK-net中两个基岩台站和两个Ⅲ类场地台站获取的数百条强震动记录, 分别使用上述3种方法确定场地的卓越周期, 并对比分析各种方法的优缺点及其适用情况. 结果表明: 对于基岩场地, 由于记录信息复杂, 局部场地条件对地震动影响较小, 地震动自身特性突出, 导致3种方法所得到的结果均比较分散; 对于土层场地, 场地条件影响比较显著, 3种方法基本都可以得到一个较为准确的数值; 但对于某些场地, 地表水平/垂直傅里叶谱比法所得结果存在不确定性, 相比之下, 地表/地下傅里叶谱比法则能给出一个更为准确的场地卓越周期值.      

水工建筑物强震动加速度记录的分析处理

从工程应用角度详细介绍水工强震动加速度记录正确处理分析的方法与原理.主要介绍了震源的评估原理,强震动加速度记录预处理过程中单位换算、奇异点剔除、基线校正、滤波除噪等步骤的方法原理,后处理分析中一次、二次积分、谱分析原理.阐述了利用强震动加速度记录进行震害快速评估原理.文中以二滩拱坝强震监测台阵监测到的一次强震加速度记录的处理过程为例,以图表形式直接明了地强调指出了强震动加速度记录处理中容易发生错误的过程,并提出相应的处理方法.     

辽宁海城M4.3地震强震记录分析

2008年辽宁海城M 4.3地震,辽宁省强震动台网12个强震台站记录到地面运动,是辽宁省自开展强震动观测以来同时获取强震记录最多的一次,记录的最大加速度为167.5 cm·s-2,初步展现了辽宁省强震动台网建设的成效.     

2013年7月22日岷县漳县6.6级地震强震记录及特征分析

2013年7月22日甘肃省定西市岷县漳县交界发生6.6级地震,国家强震动台网在甘肃、四川和陕西的64台强震仪触发并获得了主震加速度记录。本文对强震动记录进行了常规处理,统计了强震动记录数量随震中距的分布,绘制了空间地震动加速度等值线图;通过观测数据与霍俊荣和意大利新一代地震动衰减公式对比,分析了峰值加速度(PGA)及谱加速度衰减关系,发现此次地震观测数值远低于常用地震动预测值;利用渭河盆地的远场记录验证了远场地震动卓越周期变大的特点以及场地对记录的影响;参考岷县地区地质特点并通过分析宏观烈度及地震动的谱烈度,初步确定了地震震害与烈度的相关性。     

强震动记录数据质量初探

强震动记录对于中国的震害防御、地震应急等防震减灾事业意义重大,观测数据质量日益受到重视。文中给出强震动记录质量相关概念的初步定义,包括强震动记录和记录过程的质量,总结了强震动记录中存在的不完整波形、奇异波形(非对称、加速度基线明显偏移和尖刺等)、信噪比过低现象等,并提出提高强震动记录质量的8项措施,以保证记录的完整性、一致性、准确性和时效性。     

芦山7.0级地震强震动记录及其震害相关性

2013年4月20日芦山地震中的强震动记录是我国自2008年汶川地震后再一次比较全面地获得的高质量的数字强震动记录。国家数字强震动台网共获得3分量自由场记录114组,成都地震烈度速报台网获得63组。文章对强震动记录进行了常规处理,统计了强震动记录随断层距的数量分布情况,绘制了空间地震动加速度等值线图。结合芦山地震震源机制解和破裂过程研究成果,选取典型记录,分析加速度、速度时程的波形、振幅等特征,识别了此次地震滑冲现象,估算了竖向最大永久位移。通过利用观测数据与国外的地震动预测公式对比,分析了不同周期反应谱地震动幅值及加速度反应谱衰减规律,阐明了此次地震的地震动在近场高频成分较卓越的特点。震后现场考察了3个典型强震动台站附近建筑物震害,分析了地震动与工程震害的相关性,地震烈度的评定反映了地震破坏的程度。     

2014年云南鲁甸6.5级地震强震动观测记录及初步分析

2014年8月3日云南鲁甸发生MS6.5地震,在震中及其周边地区分布的中国数字强震动台网的81个台站获取了这次地震的主震强震动记录.特别是位于极震区鲁甸龙头山镇财政所强震动台,完整记录到这次地震的地震动时程,其东西向PGA达948.5 cm/s2,该台站周边多栋多层建筑物底层完全倒塌和损毁,与记录所反映的强烈震动相吻合.初步分析强震动观测记录,讨论了本次地震的震中位置、破裂方向和强震动衰减速率等问题.