场地条件对地震动参数影响的关键问题

场地条件对地震动的影响很大,在地震动幅值（如峰值加速度）和频谱特性（如反应谱特征周期）的变化上均有体现,而我国现行抗震设计规范没有考虑不同场地条件下地震动峰值加速度和加速度反应谱平台值的变化。本文介绍了我国现行抗震设计规范中场地类别的划分方法、场地对地震动参数值的规定和存在的问题。详细分析了土层结构、覆盖层厚度等场地条件对地震动峰值加速度和反应谱的影响,以及已经取得的研究成果。最后,就场地分类、影响地震动参数的场地条件、地震动参数随场地条件调整的方法等,提出了有待进一步研究的问题。     

场地条件对地表峰值加速度的放大效应分析

在研究西安地区大量钻孔资料的基础上,构造了44个不同等效剪切波速和覆盖层厚度场地条件下的典型场地剖面,利用一维等效线性化地震反应分析方法,计算了不同场地在3种不同强度的地震动输入下的地面峰值加速度,分析了地震动峰值加速度放大系数ks随场地类别、等效剪切波速Vse、覆盖层厚度H和输入地震动强度ar的变化特征,指出了按场地类别对地震动峰值加速度调整存在的问题。分析结果表明,加速度放大系数随等效剪切波速、覆盖层厚度及基岩输入地震动强度的增大而减小;等效剪切波速对加速度放大系数的影响大于覆盖层厚度的影响,随着输入地震动强度的增大,覆盖层厚度对加速度放大系数的影响成份有逐渐加大的趋势;覆盖层厚度对加速度放大系数的影响程度随着等效剪切波速的增大而逐渐减弱;加速度放大系数与场地等效剪切波速和覆盖层厚度之间具有较高的拟合度的统计回归关系。由此提出了直接用场地等效剪切波速和覆盖层厚度对地震动峰值加速度进行调整的新途径。最后,就地震动峰值加速度随场地条件的调整方法,提出了有待进一步研究的问题。     

局部场地上地震动的强度包络函数的特性研究

本文应用SMART—1台阵的三次地震记录研究了局部场地上地震动强度包络函数的变化规律,建立了各参数的回归模型,并用方差分析法和T值法对回归方程和各个自变量进行了检验。分析结果表明,平稳段起始时间t_1主要受测点坐标的影响,强度因子I_0、平稳段长度t_3和衰减系数c除了受测点坐标的影响外,还不同程度地受测点所在位置的土层厚度的影响。文中还给出了各个参数的初步预测公式。分析结果可供多点地震动模拟时参考。     

天津地区土动力学参数变异性对地表地震动参数的影响

收集天津地区十多年来的83份地震安全性评价报告,统计202个钻孔的1 650组动三轴数据,分别给出不同种类土在不同区间深度下的统计代表值及其标准差。以某典型Ⅲ类场地为例,用等效线性化方法进行多种地震动强度及相位输入下的水平成层场地地震反应分析计算,详细研究该地区覆盖土层动剪模量比和阻尼比变异性对地表峰值加速度及其反应谱的影响。结果表明:场地地表峰值加速度和反应谱随土动剪切模量比增大或减小而增大或减小,随土动阻尼比增大或减小而减小或增大;在大震输入条件下,地表峰值加速度和地表反应谱的中、高频段随土动剪切模量比减小而减小的变化尤为明显,动阻尼比变化也有一定影响,但不如土动剪切模量比减小变化时影响明显;在中震、小震地震动输入条件下,场地土的动剪模量比和阻尼比变异性对地表峰值加速度和反应谱影响并不显著。     

局部场地上土震动的强度包络函数的特性研究

本文应用ＳＭＡＲＴ－１台阵的三次震记录研究了局部场地上地震动强度包函数的变化规律，建立了各参数的回归模型，并用方差分析法和Ｔ值法对回归方程和各个自变量进行了检验。分析结果表明，平稳段起时间ｔ１主要受测点坐标的影响，强度因子Ｉ０，平稳段长度ｔｓ和减数ｃ除了受测点坐标的影响外，还不同程度地受测点所在位置的土层厚度的影响。文中还给出了各个参数的初步预测公式，分析结果可供可点地震模拟时参考。     

面向地下结构的最优地震动峰值指标随埋深变化规律

选取了50条实际地震动,采用一维场地等效线性化方法分别对均匀半空间场地和成层半空间场地进行地震响应分析,同时选择效益性作为判别标准来探究最优地震动峰值指标(峰值加速度PGA,峰值速度PGV,峰值位移PGD)随埋深变化的规律.研究结果表明:对于选取的两类场地,最优地震动峰值指标均随埋深的改变而变化,埋深浅时PGA效益性最...     

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。     

兰州观象台存放台阵汶川M_S8.0强震动记录与分析

兰州观象台存放台阵在汶川特大地震中获取了10组三分量数字强震动加速度记录.本文依据这些实际观测资料研究了黄土场地在地震发生后的自由场地面运动加速度过程及其特征.结果表明在震源、场地和震中距相同情况下,场地上不同测点记录的加速度峰值存在一定程度的差异,较明显地反映了场地地形对EW分向地面自由场加速度的影响.10个测点的峰值加速度(PGA)均显示EW向大于NS向,而垂直向最小;各测点的傅里叶谱值,尤其是在小于1 Hz频段范围内,差异极小.     

北京地区中硬场地对地震动加速度反应谱的放大效应研究

当前,合理确定地震动峰值加速度与反应谱特征周期是工程场地地震动参数确定工作的主要内容。本文以北京地区典型中硬场地为研究对象,分析场地条件对不同周期地震动反应谱值的影响。首先,计算不同震级、震中距条件下的基岩地震动加速度反应谱,合成基岩输入地震动时程;再利用110个工程场地的钻孔资料进行土层地震反应计算,分析中硬场地条件对不同输入环境下的地震动加速度反应谱值的放大效应。结果表明,中硬场地对高、中频震动放大效应明显,尤其是对0.2-0.5s周期段地震动加速度反应谱值的放大倍数大多在1.3以上;场地覆盖层厚度变化对不同频段地震动加速度反应谱值的放大倍数所产生的影响是不同的,与场地自振周期的相关性很强;在不同的地震动输入环境下,中硬场地对不同频段地震动加速度反应谱的影响是不同的,这一结论对实际的抗震设防工作具有一定参考价值。     

基于场地效应的地震动特性研究

为了研究强地震作用下,场地类别对于地震动幅频特性的影响,本文统计了3 579条日本地震动的时程,并针对场地类别的不同,分别从基岩和土层的峰值加速度幅值特性角度,以及从标准化反应谱和平均加速度反应谱等频谱特性的角度研究其幅频衰减特性,最后给出了各类场地峰值加速度衰减曲线。结果表明,土层对于地震动幅值和频谱的放大作用会随着场地类别的变软而增加,并且场地越软,远场的长周期特性越明显。利用平均加速度反应谱可以有效地反映频谱中的长周期成分。     

基于汶川MS8.0地震强震动记录的山体地形效应分析

2008年汶川M_S8.0地震中, 固定和流动地形影响台阵记录到大量主余震记录, 本文通过对其均方根加速度、 相对持时、 频谱等要素进行分析, 讨论了山体地形效应的特征及其影响因素. 对于自贡西山公园地形台阵各测点的分析结果显示: 该台阵山脚基岩位置地震动的均方根加速度和相对持时明显低于山体周边土层场地和山体基岩测点; 随着高程的增加, 山体基岩测点的均方根加速度逐渐变大, 相对持时则变化不大, 傅里叶谱形状也大体一致, 在2.0—5.0 Hz频段内有所放大; 山体周边土层场地和山体地形对于相同地震动输入中不同频段内地震动能量的放大水平不同, 从而导致二者的地表地震动强度产生显著差异, 且前者对地震动持时的增加更加显著.      

地下工程设计地震动加速度幅值变化研究

为了明确地下地震动幅值的衰减规律,基于日本最近几年发生的16次强烈地震的443组深井地震动记录,主要考虑分量方向和震级的影响,分析了地下深层(-100~-400m)地震动加速度幅值与地表对应幅值比(Ad/A0)以及竖向与水平向加速度幅值比(Av/Ah)沿深度的变化特征.结果表明,深层地震动加速度幅值比与深度大致呈线性关系,幅值比(Ad/A0)随深度的增加变化不大,主要分布在0.2~0.4之间;震级对幅值比(Ad/A0)有一定的影响,表现在震级变大幅值比有减小的趋势;另外,水平向加速度幅值比略小于竖向幅值比.竖向与水平向加速度幅值比(Av/Ah)沿深度也大致呈线性关系变化,且稳定在0.6附近.发现拟合关系式的选取会对结果产生较大的影响.最后,讨论了地下工程结构设计地震动加速度幅值的深层取值问题,以期为地下设计地震动参数的选取提供参考.     

地震波对干砂场地土层加速度放大系数影响分析

为研究土体加速度在向上传递时,不同地震动对其峰值的影响,设计制作了干砂场地离心振动台试验,通过对比得出加速度放大系数沿深度变化的规律.结果表明:地震动加速度幅值越大, 其沿深度变化的放大系数越小;在波的幅值增大时,其放大系数存在一定的衰减率,且衰减率随着幅值的增大而减小;在相同幅值不同频谱特性地震动作用下,等幅正弦波的加速度放大系数最大, LEAP波其次,El-Centro波最小.土体加速度放大系数及其衰减率的分析有助于研究场地的动力响应变化规律,对抗震设计具有一定参考价值.     

2013年8月新疆乌鲁木齐市5.1级地震强震动记录及特征分析

2013年8月30日乌鲁木齐市发生M_S5.1地震,乌鲁木齐烈度速报台网有32个强震动台触发获得了主震加速度记录。选取23条强震动记录进行常规处理,统计强震动记录数量随震中距分布,对比分析此次地震峰值加速度(PGA)与新疆土层加速度衰减关系;并利用强震动数据对此次地震进行定位,定位结果对应台站震中距与到时线性度较好;最后分析了典型强震动台站记录特性与建筑物震害及工程震害相关性。     

抗震设计反应谱特征周期研究

搜集整理1933—2015年美国西部地区166个有详细钻孔资料台站场地上的1 237条水平方向强震记录,按照我国建筑抗震设计规范(GB 50011-2010)中反应谱的形状对强震记录的加速度反应谱进行拟合,提取反应谱的特征周期。分析特征周期随场地类别、震级、震中距的变化特征;按特征周期分区统计计算不同场地类别上的特征周期平均值,并与我国现行的建筑抗震设计规范中给定的特征周期值进行对比研究;最后探讨地震动峰值加速度对特征周期的影响。根据研究分析结果提出关于抗震设计反应谱特征周期值的改进建议。     

SMART—1台阵记录的自功率谱特性研究

本文计算了ＳＭＡＲＴ－１台阵三次地震各测点加速度水平分量的功率谱，用Ｋａｎａｉ－Ｔａｊｉｍｉ功率谱模型拟合，求得了模型的三个谱参数。然后用线性回归模型统计了各参数在场地上的变化规律。分析结果表明，ζｓ和ωｓ在场地上的变化不明显，而增强度Ｓ０则随测点坐标和测点所在位置土层厚度的变化较明显。土层越厚，Ｓ０越大；测点的坐标值越大（离震中越远），则Ｓ０越小。分析结果可供长结构地震反应分析时参考应用。     

基于PyQt5的地震动参数计算软件设计

基于第五代地震动区划图,利用PyQt5设计了一款开源可视化的地震动参数计算软件。软件主要包含2个功能：(1)根据Ⅱ类场地基本地震动峰值加速度和加速度谱特征周期值计算其他各类场地、各级地震动峰值加速度值和加速度谱特征周期值;(2)根据多场点峰值加速度和场地类型进行场地调整,并对调整后的结果进行分区。该软件在地震安全性评价工作和全国地震风险普查工作的应用中有效提高了工作效率,以期为同类工作提供使用、借鉴和参考。     

2020年7月12日唐山古冶5.1级地震揭示的北京城区地震动场地效应分析

局部场地条件对地震动特性影响显著,深厚的软弱覆盖层引起的地震动场地效应会显著放大中长周期反应谱。采用谱比法,对2020年7月12日唐山古冶5.1级地震中获得的部分强震动记录进行统计,发现在本次地震中北京城区的地震动场地效应显著,深厚覆盖层明显放大了加速度反应谱,在T=1.2 s左右反应谱放大倍数可达4.0,说明北京地区的场地和盆地效应使得远场地震动的中长周期成分显著放大。此外,发现参考基岩场地记录是否与土层场地处遭受的基岩地震动一致,仍然是制约统计结果可靠性的关键因素。      

软弱土层的厚度及埋深对深厚软弱场地地震效应的影响

就软弱土层的埋深和厚度对深厚场地地震动的影响进行了数值分析。场地1、场地2和场地3分别选自南京、盐城和天津。场地1、场地2用于分析软弱表层土的厚度对地表地震动参数的影响：场地1的软弱表层土厚度从2m依次增加到30m，构造了18个土层剖面；场地2的软弱表层土的厚度从2m依次增加到36m，构造了21个土层剖面。场地3用于分析软弱夹层的埋深和厚度对地表地震动参数的影响：软弱夹层的埋深从2m增加到62m，构造了16个剖面；软弱夹层的厚度从2m增加到10m，构造了5个剖面。选用Taft、E1 Centro和Northridge地震记录作为输入地震动，将Taft、El Centro和Northridge地震波加速度时程的峰值水平调整为0．35m／s^2，0．70m／s^2和0．98m／s^2，利用程序SHAKE91对不同的构造剖面、不同的输入地震波及不同的峰值加速度水平，共进行了507种组合的场地地震反应分析。分析表明：对于给定的输入地震动条件，当软弱表层土的厚度超过一定界限值时，地表加速度峰值及放大系数的变化已不很明显；当软弱表层土的厚度超过一定界限值时，加速度放大系数会小于1。也即软弱表层土可起到减震的作用；对于同一场地，输入地震动强度越大，此软表层厚度值越小。对于给定的输入地震动和峰值加速度水平，随着软弱夹层埋深的增加，地表加速度峰值和放大系数入都有减小的趋势，当埋深超过一定值后，地表加速度放大系数小于1．0；软弱夹层厚度对地表加速度峰值的影响与软弱夹层所处位置有关。     

太原地区土动剪切模量和阻尼比几种值的合理性比较

场地地震动参数的确定是工程场地地震安全性评价的主要目标之一,其结果可作为工程场地上的建筑工程抗震设防的资料和依据.场地地震动参数是描述地震发生时场地上地震动特性的量,它主要包括场地地表加速度峰值和加速度反应谱.当有土层存在需考虑近地表局部场地条件对地震动的影响时,常采用一维波动模型来计算土层地震反应.