关于中村(Nakamura)方法分析结构响应有效性的讨论

日本学者中村(Nakamura)1989年提出了一种基于同一地表测点地脉动水平分量与竖向分量傅里叶振幅谱比值来估计场地特征的方法,即所谓的中村方法.该方法被广泛应用于场地特征的估计,并已取得大量的成果.目前,这一方法也被国内外的研究人员用来进行结构响应特征的研究.但中村方法的合理性,国内外尚存在较大争议.通过对北京城区的一栋钢筋混凝土框架结构建筑的脉动观测,采用中村方法对获取的速度记录进行了计算分析.结果表明,该方法能有效地得到结构的自振频率,但是不能给出结构对振动的真实放大倍数,因此,在使用此方法分析结构响应方面时应谨慎,建议采用多种方法进行比较分析.     

9度设防区场地脉动测试分析

为了了解9度设防区场地的动力特征,应用脉动法对四川省西昌市(9度设防)25处典型场地进行了脉动测试,并采用Nakamura方法对实测数据进行了处理,获得了该地区场地卓越周期的分布规律以及地基处理、断裂带、湖泊对场地动力特性的影响,为反应谱理论在9度设防区的应用提供了试验依据.测试结果表明:西昌市场地的卓越周期主要分布在...     

新疆乌恰6.8级地震的场地响应分析

利用2008年10月5日新疆乌恰6.8级地震时新疆强震动观测台记录的S波资料和脉动观测资料,采用Nakamura方法计算了这些强震观测台的场地响应.结果表明:(1)地震记录前10 s的脉动场地响应明显大于测试脉动和地震记录S波的场地响应,是测试脉动和记录S波场地响应的3倍,而测试脉动场地响应和S波记录场地响应基本相符....     

上海市地脉动观测及其在场地卓越周期测试中的应用

主要介绍了利用地脉动观测点地表处水平和竖向分量频谱幅值比(H／V)来估算场地卓越周期的方法,以及地脉动观测在场地地震安全性评价中的应用,并给出了上海市浦东及浦西多个测点的实测计算结果。     

云南丽江峡谷的场地放大

分析S波土层/基岩和脉动水平/垂直的频谱比,分别得出了位于丽江峡谷南段、中段和北段的丽宾、白沙和玉龙3个台站的场地放大．使用的资料是1996年2月3日云南丽江MS＝7.0地震余震的数字记录．在1～4 Hz频率范围内,丽宾台S波东西分量土层/基岩频谱比最大,达4.5;丽宾台脉动土层北南/垂直频谱比接近1,东西/垂直频谱比约为4.5,且与上述土层/基岩频谱比相同．表明脉动的垂直和北南分量未被土层放大,单台Nakamura法可用．用此法进而求出了白沙和玉龙的脉动频谱比,它们具有同丽宾脉动频谱比类似的特征．在上述频率范围内,两台的北南/垂直频谱比接近1,而东西/垂直频谱比白沙台约为6,玉龙台约为4.5．在丽江峡谷有横越峡谷的方向性场地响应特征．      

用Nakamura方法评估北京地区场地效应

传统的评估场地效应的经验转换函数方法需要有一个小孔径台阵,布设若干地震计,其中须有离软土台不远的基岩台,但因北京市位于很大部分无基岩出露的大面积平原地区,所以无法实现.我们用Nakamura方法对北京地区进行场地效应评估.北京市"十五"期间建立了数字地震观测台网,位于不同场地上的强震观测点清晰完整地记录了若干有感地震.本文利用近场地面自由场强震三分向地震记录,通过Nakamura方法研究了北京地区的场地效应.并与1679年三河.平谷Ms8.1地震时北京地区实际遭受的宏观地震烈度相对比,结合北京地区的地下结构进行了分析.结果表明,用Nakamura方法所获得的反映震害的指标(Nakamura谱比率)有3个高值异常区,分别在北京东北部的怀柔县(值11.1、北京昌平区西部(值1O.1和市中心区(值8.1,这与三河.平谷Ms8.1地震时实际震害和观测点的地下局部构造基本一致.说明Nakamura方法在与北京地区地质构造类似的城市(平原、第四纪沉积层覆盖)如上海、成都、天津具有推广应用价值.我国正在建设大量自由场、数字化、宽频带、大动态强震观测点,该方法对于工程安全性评价具有一定的应用前景.     

采用FDTD方法模拟三种简单沉积结构模型的脉动H/V响应

利用地脉动进行地球物理无源探测技术,并基于地脉动观测的水平分量与竖直分量谱比法(H/V),获取沉积层卓越频率和沉积盖层厚度已得到较广泛的应用。本文从正演的角度出发,分别建立了水平层状、倾斜层状和不均匀构造三种由简单到复杂的模型,采用时域有限差分方法(FDTD)模拟地脉动随机源的探测数据,将数值模拟获得的数据利用H/V谱比法(Nakamura方法)进行反推,与原模型设置值相对比符合良好,表明FDTD的全波正演能很好地模拟获得各种模型在随机源激发下产生的稳定波场信息,为应用地脉动探测研究城市沉积层提供了科学的依据。     

昆明地震动强度(烈度)观测台场地动力特征研究

使用单点地脉动谱比法（Nakamura方法）,对3个昆明地震动强度（烈度）观测台的基墩和场地自由表面进行了谱比分析,通过分析谱比的卓越周期和放大因子,研究了基墩对地震波的影响和Nakamura方法对地层分析的可靠性。结果表明：（1）基墩对低频部分基本没有影响,对高频部分稍微有放大;（2）Nakamura方法对地层的分析和钻孔法所得的结果在某些层位较一致。     

利用宁洱地震强震记录分析场地响应

采用Nakamura方法,利用2007年6月3日宁洱地震强震动记录S波资料和脉动观测资料,计算了宁洱震区一些强震动台的场地响应.结果表明,当台站场地为基岩或覆盖层较薄时,由脉动数据和S波数据分别计算的谱比曲线一致性很好.当覆盖层大于35 m的时候,两者的谱比值有差异,即用S波计算的场地放大响应要明显大于用脉动计算的场地响应.     

长周期地脉动观测在西安地区地下构造调查中的应用

通过对西安两个区域(西安交通大学校园、市区东西与南北轴线)进行长周期地脉动观测、数据采集与分析,得到西安地区地下构造固有频率特性,进而推断出观测区地下软土层厚度分布趋势。经过对数据进行Nakamura法处理可以清晰看出:地基土层起着滤波器作用,有选择地滤掉某些成分,放大了某些频谱成分,使谱型局部受到改造;不同场地土质对地脉动的响应具有频率依赖性以及频率选择效应。同时探明观测区长周期地脉动的空间变化规律,了解了沉积层厚度以及横向变化规律,可为西安地区工程抗震提供参考依据。     

Comparison between different techniques for evaluation of predominant periods using strong ground motion records and microtremors in Pereira Colombia

This paper presents a comparison between different techniques for evaluation of predominant periods in soft soil, for the urban area of Pereira city, Western Colombia. In this study we used microtremor and strong ground motion records obtained by a local array of seven accelerographs stations deployed in the city. Response spectra and spectral ratios have been calculated and compared with strong seismic events recorded in solid rock and soft soil stations. These observations allowed the determination of dominant response spectra for several sectors in the urban area. For the microtremor measurements and earthquake data, dominant periods were determined using interpretation of Fourier amplitude spectra and Nakamura's technique. A comparison between dominant periods obtained from strong ground motion records and those obtained from microtremor measurements show similarities, which is in the range 0.2–0.5 s. A preliminary version of a site response map for Pereira city was obtained from this analysis.     

Site amplification in the Lijiang Valley, Yunnan Province

The site amplifications for three stations, Libin (LIBI), Baisha (BASH) and Yulong (YULG) situated respectively in the southern, middle and northern parts of Lijiang Valley, are obtained by analyzing the S-wave soil/bedrock and microtremor horizontal/vertical spectral ratios. The data are digital recordings for the aftershocks of the Lijiang MS=7.0 earthquake on February 3, 1996. In the frequency range of 1～4 Hz, the S-wave soil/bedrock spectral ratio of E-W component for LIBI is the largest and amounts to 4.5. The microtremor soil N-S/vertical (V) spectral ratio is approximate to 1, E-W/V is about 4.5 and the same with above soil/bedrock spectral ratio. It is shown that the vertical and N-S components of microtremor have not been amplified by the soil and the spectral ratios for BASH and YULG are further evaluated. They have similar characteristics with that of LIBI. In above frequency range, both N-S/V ratios are approximate to 1, while the E-W/V ratio is about 6 for BASH, 4.5 for YULG. Lijiang Valley is characterized by the trans-valley directional site response.     

震级、震源距对地震信号H/V影响分析

本文采用喜马拉雅科学探测台阵四川省境内10个台站,计算了所有地震信号0.5—15 Hz的H/V谱比,分析了震级、震源距对H/V谱比的影响,并与各台站场地地脉动H/V谱比进行了比较. 结果表明: 震级对各台站地震信号的H/V谱比振幅值以及峰值频率几乎没有影响;震源距对谱峰明显的H/V谱比曲线的谱形和峰值频率影响不大,但对谱峰不明显的H/V谱比曲线的峰值频率有一定影响;H/V谱峰明显的台站,地震信号与地脉动信号的H/V谱比曲线的峰值频率具有很高的一致性,H/V谱峰不明显的台站,二者的峰值频率有一定差异.      

工程场地动力特性分析的地脉动法

简要地回顾了地脉动研究的历史,综述了地脉动在场地动力分析中应用的四种主要分析方法：直接富氏谱法、相对参考点谱比法、单点地脉动谱比法和利用地脉动反演场地剪切波速法。介绍各种分析方法的理论依据和适用条件,侧重分析了各种方法中存在的问题,论述了地脉动的应用前景和进一步研究的内容。     

应用微动H/V谱比法和台阵技术探测场地响应和浅层速度结构

为了快速而且廉价地获取北京市详细的场地响应和浅层速度结构,应用于地震动模拟和地震灾害预防,我们开展了微动观测技术和处理方法研究.本文利用2007年夏季北京五棵松地区进行的几个微动观测实验数据,使用单台H/V谱比法分析场地的卓越频率及其对应的放大系数,并对比了不同地震仪和观测时间对H/V曲线的影响;应用高分辨率F-K频谱分析方法从微动台阵数据中得到Rayleigh波的频散曲线并使用邻域算法反演出浅层速度结构.H/V结果表明该地区卓越频率在2.1～2.2 Hz之间,对应的放大系数下限约为3;利用微动H/V方法得到的场地卓越频率具有较高的稳定性.微动台阵反演结果给出了比较合理的波阻抗界面深度和层平均速度结构,认为地下80多米处的波阻抗界面是决定场地卓越频率和其场地放大系数的主要界面.本研究表明微动技术应用于评估城市地震场地响应和浅层速度结构是可行且易于实施的.     

安徽强震动台站场地响应研究

采用H/V谱比法,利用安徽强震台网记录的波形数据,计算了3个强震台的场地响应。结果表明,当台站场地为基岩或覆盖层较薄时,由地脉动和S波数据分别计算出的谱比曲线一致性很好。当覆盖层大于30.5 m的时候,两者的放大因子有差异,即用S波计算的场地放大响应要明显大于用脉动计算的场地响应。     

Site characterizations for the Iranian strong motion network

Twenty-six sites of the Iranian strong motion network, having provided numerous records of good quality, were selected for a site effect study with the objective of obtaining a reliable site categorization for later statistical work on Iranian strong motion data. For each site, superficial Vp and Vs profiles were measured with refraction techniques, microtremor recordings were obtained and analysed with the H/V technique and the available three-component accelerograms by the receiver function technique. The aggregation of these results allows the proposition of a four-class categorization based on the H/V spectral ratio of strong ground motions, which demonstrate a satisfactory correlation with the S-wave velocity profile. Iran has a particular geological and meteorological situation compared to other seismic countries such as Japan or California, a mountainous country with dry weather conditions and a low water table in most areas. These conditions result in a relatively small number of sites with low frequency amplification, while many sites exhibit moderate amplifications in the intermediate and high frequency range.     

用HV谱比法推测银川市区沉积层基底分布特征

在缺乏其他资料的情况下,地脉动常常用做确定地震动对地表介质产生影响效应的简便手段。本文以银川市区为研究对象,根据地震勘探资料有目的的选取5条测线在银川市区进行地脉动观测,观测点共141个。用Nakamura提出的HV谱比法解析观测数据,在给定地下构造剪切波速度(VS)的基础上,由H/V比值曲线中的基本频率推测盆地深层地下构造。通过理论计算进一步验证了解析结果。结合前人地震勘探资料推测了银川市区脉动基本频率分布特征,并给出2D和3D银川市基底构造变化情况,对比分析表明,HV谱比法得到的脉动基本频率值可以反映银川盆地基底变化情况。     

地脉动方法最新研究进展

因其简便、经济的独特优势,地脉动方法在场地动力性能评价中得到了国际学术界广泛关注,业已取得了大量的研究成果和并得到了广泛应用。由于对国际地脉动研究的最新进展缺乏足够的了解,我国地震工程界对其研究和应用尚存在不同认识。本文着重介绍了地脉动单点谱比法和地脉动台阵方法的国际最新研究进展和实践现状,指出了各种方法的特点及其应用条件,以期促进地脉动方法在我国的合理使用,推动我国地脉动研究的不断深入。