基于汶川地震远场强震动记录的厚覆盖土层对长周期地震动影响分析

利用2008年5月12日汶川8．0级地震的远场强震动记录,研究太原盆地厚覆盖土层对长周期地震动的影响,并将其结果与地震安全性评价工作中的土层反应分析结果进行比较。结果表明：厚覆盖土层对长周期地震动有很强的放大作用,覆盖层厚度越厚,峰值出现的周期越大,而相对于基岩最大放大可达9倍左右。另外,对于厚覆盖层的场地,观测结果与场地地震安全性评价计算结果在一定的长周期范围内差别相当大,相对于基岩,观测结果的放大系数至少高于场地地震安全性评价计算结果的2倍以上,最大达到近9倍。     

汶川地震反应谱研究

20世纪30年代M.A.Biot提出反应谱理论,至20世纪50年代G.W.Housner给出第一条抗震设计反应谱.从此,反应谱方法在世界范围内被广泛接受,这也标志着地震工程学的发展进入了反应谱理论阶段,工程界对反应谱的研究也一直持续到今天.目前,世界上多数国家均采用抗震设计反应谱作为抗震设计中确定地震动输入的主要依据.通常,归一化的抗震设计反应谱其形状由几个特征参数确定,其中最重要的是反应谱平台值和特征周期,反应谱的研究中大量的工作是如何科学地确定这两个特征参数.场地条件是影响反应谱特征参数的重要因素,但我国抗震设计规范只考虑了场地条件对反应谱特征周期的影响而没有考虑场地条件对反应谱平台值的影响,其重要原因之一是缺少有场地条件的强震记录.     

汶川地震远场地震动场地相关性与分析方法评价

为考查远场地震动的场地相关性并评价一些场地特性分析方法的适用性,采用不同方法对汶川地震山东省12个远场台站的强震记录进行了分析.选取台站分别位于按建筑抗震设计规范(CBC)场地划分中的Ⅰ—Ⅲ类场地上.地震动记录的分析方法包括傅里叶幅值谱法,地震反应谱法,水平与竖向谱比率法,参考点谱比率法,以及尾波分析等.结果表明,按傅里叶幅值谱法,地震反应谱法,水平与竖向谱比法计算得到的卓越周期均远大于台站场地的卓越周期,不同方法得到的结果之间也有较大差别,且主要反映长周期地震动的卓越频率;参考点谱比率法的结果未反映地震动的卓越周期,也与场地的卓越周期差别较大;对完整记录尾波分析所得的结果比较接近场地的卓越周期.希望本文能为考虑远场地震作用时设计谱的建立,以及场地特性估计时地震动分析方法的选取提供参考依据.     

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。     

汶川地震反应谱特征周期统计分析

反应谱特征周期反映了地震动频谱特性,也是抗震设计中重要的特征参数.为了研究汶川特大地震反应谱特征周期的特性,本文以汶川地震中173个有详细地勘场地上的强震动记录为基础,统计分析了不同场地类别和断层距的反应谱特征周期,并与我国现行抗震设计规范中特征周期的规定值进行比较.本文研究结果显示随着场地变软,特征周期平均值有增大趋势;与汶川特大地震中反应谱特征周期的统计结果相比,我国抗震设计规范规定的远场反应谱特征周期值偏小.     

汶川地震不同场地反应谱平台值统计分析

加速度反应谱平台值表征地震动的强度特性,场地条件是影响反应谱平台值的一个重要因素.本文选取6组同一地区断层距相近而场地条件不同的强震记录,对其标准化的加速度反应谱形状及平台值进行分析;并以汶川地震中173个有详细地勘场地上的强震记录为基础,统计分析了不同场地类别和断层距区间内的加速度反应谱平台值.本文研究结果显示,场地条件对加速度反应谱平台值有较大影响,随着场地变软,加速度反应谱平台值增大.本文定义了场地影响系数,计算并给出了不同地面峰值加速度对应的场地影响系数.     

典型土层场地随机地震反应规律分析

针对硬、中、软3种土层场地,选取历史上实测到的Ⅰ类和Ⅱ类场地的地震动记录各100条,分别调整地震动记录加速度峰值至0.1g、0.2g和0.3g,并采用一维等效线性化方法开展了场地随机地震反应研究,系统分析了地震动峰值加速度、速度和位移反应的变异性规律。主要结论为,位移和速度峰值的变异性随场地土变软而增大;位移和速度峰值变异性较加速度峰值的变异性更为突出;利用50条左右的地震动记录即可获得场地地震反应均值和标准差较为稳定的结果。     

汶川地震远震区黄土场地地震反应特征分析

在实际场地钻孔资料的基础上,选取和构造45个有代表性的典型场地剖面,利用一维等效线性化波动方法,计算各个场地在三种不同强度地震动输入下的地表加速度反应。结果表明:(1)在远场地震动作用下,黄土场地PGA较大,反应谱平台范围较宽,集中在0.2~0.6s;(2)随着黄土覆盖厚度的增加,PGA减小,但对于自振周期大于一定范围的结构物震害加重;(3)对于无地形影响的厚层黄土地区,当黄土厚度在20~100 m时,随厚度的增加,反应谱下降段谱值增大1.1~1.4倍,特征周期放大1.1~1.25倍。     

汶川地震震中某钢筋混凝土框架结构的非线性地震反应分析

2008年5月12日,四川省汶川县发生了里氏8.0级地震,造成了巨大的人员伤亡以及工程结构震害。位于震中映秀镇的漩口中学教学综合楼是按照《建筑抗震设计规范(GB50011-2001)》进行设计的,按7度进行抗震设防。在此次地震中,该建筑破坏严重,工程震害典型。为此,本文考虑了钢筋混凝土与砌体的材料非线性性质,建立了框架填充墙结构的非线性分析模型,进行了非线性有限元时程分析,分析了结构破坏的原因,讨论了填充墙体对结构抗震性能的影响,为该类结构的抗震设计提供了一定的依据。     

四川汶川8．0级地震山西数字强震动记录特征与分析

对2008年5月12日四川汶川8．0级地震,山西数字强震动台网27个台的地震加速度记录,进行了处理和分析,包括对加速度波形数据的基线校正,滤波,加速度傅立叶和反应谱计算,以及速度和位移计算。结果表明：局部场地的介质特性对地震动特征有相当大的影响,较厚的覆盖土层对较长周期的地震波有明显的放大作用。厚覆盖土层场地的强震动观测对自振周期较长建筑物的抗震设计具有重要的意义。     

Numerical simulation of strong ground motion for the M_s8.0 Wenchuan earthquake of 12 May 2008

The Wenchuan earthquake of 12 May 2008 is the most destructive earthquake in China in the past 30 years in terms of property damage and human losses. In order to understand the earthquake process and the geo-morphological factors affecting the seismic hazard, we simulated the strong ground mo-tion caused by the earthquake, incorporating three-dimensional (3D) earth structure, finite-fault rupture, and realistic surface topography. The simulated ground motions reveal that the fault rupture and basin structure control the overall pattern of the peak ground shaking. Large peak ground velocity (PGV) is distributed in two narrow areas: one with the largest PGV values is above the hanging wall of the fault and attributed to the locations of fault asperities and rupture directivity; the other is along the north-western margin of the Sichuan Basin and caused by both the directivity of fault rupture and the ampli-fication in the thick sediment basin. Rough topography above the rupture fault causes wave scattering, resulting in significantly larger peak ground motion on the apex of topographic relief than in the valley. Topography and scattering also reduce the wave energy in the forward direction of fault rupture but increase the PGV in other parts of the basin. These results suggest the need for a localized hazard as-sessment in places of rough topography that takes the topographic effects into account. Finally, had the earthquake started at the northeast end of the fault zone and ruptured to the southwest, Chengdu would have suffered a much stronger shaking than it experienced on 12 May, 2008.     

Numerical simulation of strong ground motion for the <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>s</Subscript>8.0 Wenchuan earthquake of 12 May 2008

The Wenchuan earthquake of 12 May 2008 is the most destructive earthquake in China in the past 30 years in terms of property damage and human losses. In order to understand the earthquake process and the geo-morphological factors affecting the seismic hazard, we simulated the strong ground motion caused by the earthquake, incorporating three-dimensional (3D) earth structure, finite-fault rupture, and realistic surface topography. The simulated ground motions reveal that the fault rupture and basin structure control the overall pattern of the peak ground shaking. Large peak ground velocity (PGV) is distributed in two narrow areas: one with the largest PGV values is above the hanging wall of the fault and attributed to the locations of fault asperities and rupture directivity; the other is along the northwestern margin of the Sichuan Basin and caused by both the directivity of fault rupture and the amplification in the thick sediment basin. Rough topography above the rupture fault causes wave scattering, resulting in significantly larger peak ground motion on the apex of topographic relief than in the valley. Topography and scattering also reduce the wave energy in the forward direction of fault rupture but increase the PGV in other parts of the basin. These results suggest the need for a localized hazard assessment in places of rough topography that takes the topographic effects into account. Finally, had the earthquake started at the northeast end of the fault zone and ruptured to the southwest, Chengdu would have suffered a much stronger shaking than it experienced on 12 May, 2008. Supported by the U.S. National Science Foundation (Grant Nos. EAR 0738779 and OCE 0727919), the National Basic Research Program of China (Grant No. 2004CB418404), and partially by the National Nature Science Foundation of China (Grant No. 40521002)     

场地土动剪模量比和阻尼比对工程场地设计地震动参数的影响

利用闽南地区动剪模量比和阻尼比实验数据,对7种典型土类动剪模量比和阻尼比进行建模和分析,给出闽南地区典型土类动剪模量比和阻尼比的推荐值;通过ESE土层地震反应分析模块,计算水平成层场地的地震反应,研究土的动剪模量比和阻尼比、土层剪切波速的变异性对场地地表峰值加速度及其反应谱的影响,对于指导地震安全性评价工作中合理确定场地地震动参数具有一定的参考价值。     

Wenchuan earthquake fault and seismic disaster

Major cases of the MS8.0 Wenchuan earthquake are obtained through field investigations of the epicenter and high-intensity areas, and the relationships among earthquake faults, ground motion and earthquake disasters near fault zones are analyzed.Both strong deformation and ground rupture lead to significant damages of the buildings, indicating that it is necessary to keep safe distance away from active faults and to take other necessary measures.There are two reasons for that the buildings near the surface ...     

远场长周期地震动对自复位高墩地震反应的影响

为研究远场长周期地震动对自复位高墩地震反应的影响,开展了自复位高墩的缩尺模型振动台试验,得到了模型桥墩在远场长周期地震动和普通地震动作用下的墩顶位移和墩底弯矩等数据,并对已有的两弹簧数值分析模型的有效性进行了验证。以一座典型的桥梁为例,利用已验证的两弹簧模型基于OpenSees平台建立数值分析模型,进行了自复位高墩在远场长周期地震动下的地震反应分析,并与普通地震动结果进行了比较。结果表明：自复位桥墩在远场长周期地震动下仍具有较好的隔震性能,但远场长周期地震动会增大自复位高墩地震反应;自复位桥墩在远场长周期地震动下的墩顶位移和墩底提离位移及转角都明显大于普通地震动,而墩底弯矩则与普通地震动相差不大。在自复位高墩的应用中,需要注意远场长周期地震动带来的不利影响。     

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。     

复阻尼地震反应谱计算的再研究

本文订正了前文[1]公式中的符号差错,重新计算了复阻尼加速度反应谱,另外又计算了速度谱和位移谱,并与相应的粘性阻尼谱作了比较,取得了一定的认识.现有计算结果显示,复阻尼速度谱和位移谱有一定特点,在中长周期和长周期部分可比相应的粘性阻尼谱高出10%左右.