PET重力仪与CTS-1EF地震计地震波记录特征分析

收集苍梧M 5.2、九寨沟M 7.0和智利M 8.2地震期间琼中基准地震台PET重力仪和CTS-1EF地震计观测数据,对重力资料进行潮汐和零漂改正获得重力残差数据,并对地震计数据求导得到加速度值。对重力残差数据和地震计加速度数据波形及频谱曲线进行对比分析,认为2种观测仪器记录的地震波震相和频谱分析显示的地震波分布频率具有一致性,但九寨沟M 7.0地震和智利M 8.2地震的地震波频率分布存在差异。     

框架—剪力墙结构的地震可靠性分析

本文提出了地面加速度作用下平面框架-剪力墙结构的一个实用的可靠性分析方法。文中根据框架-剪力墙协同工作原理,采用经凝聚后得到的一维杆状模型作为动力分析模型,用工程实际中常用的反应谱来表征地震荷载,采用均值反应谱随机振型分析法直接获得结构反应的统计信息;利用简化的极限分析方法从结构总体性能上确定结构的极限状态和相应的极限承载力;根据首次超越概率理论估计结构的失效概率。最后,应用此方法计算了一幢七层框架-剪力墙结构的可靠度。     

河北尚义M4.0地震加速度记录时频特性分析

2016年6月23日,河北张家口尚义县发生M 4.0地震,发震构造为尚义-平泉断裂。采用基于聚类经验模态分解（EEMD）的HHT计算方法,对尚义M4.0地震强震动记录进行EEMD分解、Hilbert谱变换及谱分析,得到强震动台站的加速度记录分量的时程、FFT谱和边际谱、瞬时能量谱及时频谱,对比分析并认识各种谱的时频特性及规律,做好灾前预防工作,以减少人民生命财产损失。     

MEMS地震烈度仪在结构地震反应观测中的应用

工程结构地震反应观测台阵获取常时和震时结构反应记录,是工程结构健康诊断和震害评估的重要技术手段之一。2019年,云南大理建设了一个由8个地震烈度仪测点组成的结构地震反应观测台阵,每台烈度仪内置一个3分向微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)加速度计。通过标准振动台检测,确定台阵配备的烈度仪的幅频响应特性曲线和线性度误差符合相关行业标准的要求。该台阵于2021年5月获得了大理漾濞地震序列的多次结构地震反应记录,本文选取其中3次M_S3.0～M_S3.2级地震,分析了观测记录的加速度时程、傅里叶幅值谱和信噪比等数据,由结果可知：该台阵可较好地记录幅值≥0.5 cm/s²、频带1.0～39.0Hz的振动信号,对于近场小震具有一定的监测能力。     

汶川地震在江苏的强震动记录及地震影响场

2008年5月12日四川汶川发生M8．0大地震,江苏数字强震动台网固定观测台站、宿迁和溧阳断层观测存放台阵共获取该次地震有效强震动事件45个,计134条加速度记录。本文介绍了这些强震动记录分析处理的基本情况及其时域与频域的一些特点;编写SICalculate谱烈度计算程序和D2InterP二维插值程序,输入所获取的汶川地震26组实测强震动记录数据,得到该次地震在江苏地区的峰值加速度与谱烈度的等值线图,并就区域内地震影响场特征进行了初步研究。     

高层建筑桁架转换层地震反应线性分析方法研究

为探究高层建筑桁架转换层地震作用下的动力反应情况,采用SAP2000程序中平面壳单元和杆系单元对高层建筑桁架转换层进行有限元建模,采用模态分析法和地震反应谱分析法对高层建筑桁架转换层结构进行地震反应分析,结果表明:高层建筑中桁架转换层前8阶振型对自振周期影响较大,分析高层建筑桁架转换层地震作用反应时,主要采用前8阶振型振型,且桁架转换层及其上、下层间容易出现层间位移角突变现象,桁架转换层极易发生位移集中,是高层建筑的脆弱部分,应加强高层建筑桁架转换层设计,提升建筑安全性。     

巨大地震前一种与活动地块相关联的5级地震异常活动现象

通过对中国大陆1900年以来所有的12次M≥7.7地震前5级地震活动特征进行详细的研究和分析, 包括分析发生的5级以上地震距未来巨大地震的时间间隔, 5级以上地震发震位置和未来巨大地震位置的关系。 结果表明, 在M≥7.7地震前1年内, 在600 km范围内至少发生1次5级以上地震。 发生的5级地震位置一般在未来M≥7.7地震所在的活动地块同一边或对边。 研究认为, 无论未来M≥7.7地震前5级以上地震是活跃还是平静状态, 这一现象都存在, 具有普适性特点。     

基于深度卷积神经网络的2021年5月21-22日云南漾濞地震和青海玛多地震震级估算

以探索深度卷积神经网络震级估算模型对2021年5月21日云南漾濞和5月22日青海玛多地震预警震级估算的可行性为目标,本文使用P波到达后不同时间窗下的特征参数作为深度卷积神经网络输入进行训练和验证,构建了1~40 s内不同时间窗下的深度卷积神经网络单台震级估算模型,并采用多台加权平均方法对玛多地震主震以及漾濞地震主震、前震和余震共11次地震事件进行实时震级估算.结果表明：在P波到达后1~40 s的不同时间窗下,随着时间窗的增加,深度卷积神经网络单台震级估算模型对训练集和验证集的震级估算误差和标准差逐渐减小,且逐渐趋于稳定;对于云南漾濞M_S6.4主震与青海玛多M_S7.4主震,大部分单台震级估算误差主要分布在±0.5震级单位内;通过多台加权平均方法计算预测震级,漾濞主震与玛多主震在首台触发后2 s时,震级估算结果分别是M6.0和M7.0;同时,随着首台触发后时间的增加,漾濞与玛多主震的震级估算逐渐接近实际震级,且在首台触发后9 s时,漾濞主震和玛多主震的震级估算分别是M6.2和M7.3;在首台触发后1 s时,对于玛多与漾濞地震的前震和余震,多台加权平均震级估算结果也主要分布在±0.5震级单位误差范围内.该方法为中国地震预警系统的震级估算方案提供了潜在可能.

     

汶川地震科学钻探3号井孔附近微震震源参数确定及其意义

基于微震监测仪器频带及波形记录的时频特征,我们筛选出汶川地震科学钻探3号井孔周围微震台阵2012年记录的218个t_s-t_p < 1 s的微震.通过盖戈法与和达法相结合确定微震震源的几何参数,发现这些微震分布大体呈NE-SW展布,与龙门山断裂带的走向基本一致.无论是采用《地震台站观测规范》中的量规函数（量规函数GF）还是李学政等（2003）的量规函数（量规函数LXZ）,近震震级均与矩震级呈现出较好的线性关系,向震级小的一端延伸时都表现为M_L < M_W,但采用李学政等的量规函数时该趋势更加明显.同时采用Brune和Boatwright震源谱衰减模型对观测震源谱的拟合表明拐角频率具有模型依赖性：基于Brune模型拟合得到的拐角频率大于基于Boatwright模型得到的拐角频率.无论基于哪一种模型,矩震级与拐角频率、破裂半径的对数线性关系均较弱,与应力降、视应力的对数则存在较好的线性关系.这些关系不支持应力降、折合能量、视应力为常数的观点,表明微震与大地震的震源物理过程存在差异.视应力与应力降成比例,比例系数小于0.5,表明破裂动力学模式符合Savage-Wood模式.近震震级与矩震级拟合关系M_w=a+bM_L中b的大小与应力降和地震矩的关系有关,Δσ∝M₀^γ,则b=1/（1+γ）,因此从b的大小可以粗略地判断应力降与地震矩的关系.本文对应于γ≈1的情况,与基于量规函数LXZ得到的近震震级与矩震级关系中系数b=0.53吻合,这说明仅从辐射能量的角度考虑量规函数LXZ较量规函数GF准确.

     

内蒙古中西部地区震源参数研究

选取内蒙古测震台网2009—2016年内蒙古中西部M_L≥2.8中小地震波形记录,采用多台联合反演方法,计算该区中小地震震源谱参数,获得地震矩M₀、矩震级M_W、应力降Δσ和震源尺度r,利用线性回归,分析近震震级M_L、地震矩M₀、矩震级M_W、应力降Δσ和震源尺度r之间的关系。结果表明,各参数之间存在一定线性关系,内蒙古中西部地区应力降模型为增加应力降模型（ISD）。     

建筑结构地震反应观测系统

建筑结构地震反应观测是获取不同建筑结构在地震中的反应状态与特征的有效手段。河北省唐山古冶5.1级地震触发北京地区既有的建筑结构观测台阵,获得了丰富的建筑结构地震反应记录。开展台阵记录的初步分析,确定结构动力放大倍数和仪器烈度分布。分析发现,不同类型结构的动力放大倍数差异较大,钢结构较砌体结构的动力放大倍数更大。震中距较小的台阵的仪器烈度较大,最大达到2.5度。以第十九中学教学楼为例,开展单个观测台阵的地震记录分析,得到结构各楼层的水平向加速度分布,互功率谱分析得到结构振动的卓越频率。初步分析表明,基于观测记录数据分析能得到地震动特性和建筑结构动力特性参数,为了解区域建筑结构特性奠定有效数据基础。     

上海市环球金融中心结构地震反应台阵

"十五"期间,中国地震局在上海市环球金融中心建立我国第一个超高层结构地震反应专用台阵,随后上海市地震局对其进行升级改造。本文详细介绍环球金融中心超高层建筑结构地震反应台阵的测点布设,改造后台阵观测系统技术组成、远程通信方式、台网中心数据处理系统以及获得的强震记录。本台阵建设可以为高层建筑的抗震抗风研究提供数据支撑,为今后结构台阵建设积累宝贵经验。     

Parameter identification of torsionally coupled shear buildings from earthquake response records

This paper presents an efficient procedure to determine the natural frequencies, modal damping ratios and mode shapes for torsionally coupled shear buildings using earthquake response records. It is shown that the responses recorded at the top and first floor levels are sufficient to identify the dominant modal properties of a multistoried torsionally coupled shear building with uniform mass and constant eccentricity even when the input excitation is not known. The procedure applies eigenrealization algorithm to generate the state‐space model of the structure using the cross‐correlations among the measured responses. The dynamic characteristics of the structure are determined from the state‐space realization matrices. Since the mode shapes are obtained only at the instrumented floor (top and first floors) levels, a new mode shape interpolation technique has been proposed to estimate the mode shape coefficients at the remaining floor levels. The application of the procedure has been demonstrated through a numerical experiment on an eight‐storied torsionally coupled shear building subjected to earthquake base excitation. The results show that the proposed parameter identification technique is capable of identifying dominant modal parameters and responses even with significant noise contamination of the response records. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

北京市防震减灾中心结构地震反应观测及振动特性识别

以北京市防震减灾中心结构为例,进行了结构的地震反应观测及振动特性识别研究。基于半功率带宽法对结构脉动测试数据进行了分析,计算出了结构自振周期和振型以及相应的阻尼比。各振型都具有较大幅值的楼层分别位于3、6和8层,据此设计并建成了结构地震反应观测台阵。分析台阵地震记录识别出了结构的自振特性,同时功率谱曲线显示,井下数据存在高频特性,初步判定其来自钢套管振动。开展结构的数值模拟分析,利用观测楼层上地震记录的卓越频率不断修正结构数值模型,直至结构反应与地震记录的频率值相符,且与脉动测试数据基本一致,相对位移对比分析发现,在该模型基础上相对位移反应与相对位移记录基本吻合。结构地震反应观测和数值模拟分析较好地实现了结构地震反应观测台阵的观测目的。     

基于增量动力地震易损性分析的高层结构抗震加固研究

由于承重结构构件分布不均匀,导致高层建筑框架承重构件间的距离不相等。在地震时,这种不规则分布可能引起加速度共振效应,从而导致建筑失稳。为此,以地震动强度、地震动速度峰值、最大层间位移角为参数指标,分析高层建筑的极限状态,提出基于增量动力地震易损性分析的高层结构抗震加固研究。以某实际工程为试验对象,运用ABAQUS软件构造高层建筑框架结构三维模型,选取多条地震波以及符合场地条件的地震动记录进行验证,绘制地震易损性曲线。结果表明:在高层建筑框架结构中安装阻尼器,可增强结构中各构件的承载力,改善高层建筑抗震性能;增加钢板厚度可提高结构抗震水平,降低极限状态下框架结构IO、LS与CP的超越概率;提高混凝土强度,可改善框架结构抗倒塌性能。高层结构完成抗震加固后,抗震能力由0.91提升至1.01。由此证明,以增量动力分析得到的结构易损性为基础,对建筑易损性较大的地方进行加固、完善,能够改善高层建筑框架结构地震易损性,减少地震灾害损失。     

损失分布和非结构损失对房屋建筑地易损性的影响

房屋建筑的地震易损性是地震损失评估和地震巨灾风险模型的基础。作为房屋建筑的重要组成部分,各类非结构构件的损失在现有的易损性模型中并未得到足够重视。本文以一栋典型钢筋混凝土框架结构教学楼为对象,通过将房屋建筑中的各类构件划分为具有不同地震损伤特性和损失后果的易损性组,考察建筑内的损失分布和非结构损失对房屋建筑地震易损性的影响。分析结果表明:由于许多非结构构件在中小地震作用下即可能发生较严重的破坏,房屋建筑在中小地震下的易损性主要受非结构损失控制;随着地震动强度等级的不断提高,结构损伤渐趋严重,结构损失对整体建筑易损性的影响不断增大;在结构进入震后不可修状态之前,建筑不同楼层的损失分布是评估建筑地震损失时不可忽略的因素。     

基于典型工程实例对剪力墙抗震性能动力时程分析的提高研究

为提升剪力墙抗震性能分析精度,以某高层建筑工程楼体剪力墙为背景,将静力弹塑性分析方法与能量等效准则相结合,确定房屋剪力墙结构沿2个主轴方向的三线性恢复力参数,通过参数构建房屋剪力墙相近层模型。使用三维有限元模型模拟房屋剪力墙工程楼体,并采用相近层模型模拟该楼体三维有限元模型抗震性能的动力时程。结果表明,随着地震水平和楼层的增加,房屋剪力墙层间侧移角包络值和顶点侧移角包络值都在明显增加。设置黏滞流体阻尼器可改善房屋剪力墙受两种地震波的作用,在Ⅸ度罕见地震作用下,房屋剪力墙结构的X向减震效果比Y向好,房屋剪力墙X向和Y向层间位移角的最大减震率分别约为38%与18%。     

Output-only identification of the modal and physical properties of structures using free vibration response

The viability of a complete structural characterization of civil structures is explored and discussed. In particular, the identification of modal (i.e. natural frequencies, damping ratios and modal shapes) and physical properties (i.e. mass and stiffness) using only the structure’s free decay response is studied. To accomplish this, modal analysis from free vibration response only (MAFVRO) and mass modification (MM) methodologies are engaged along with Wavelet based techniques for optimal signal processing and modal reconstruction. The methodologies are evaluated using simulated and experimental data. The simulated data are extracted from a simple elastic model of a 5 story shear building and from a more realistic nonlinear model of a RC frame structure. The experimental data are gathered from shake table test of a 2-story scaled shear building. Guidelines for the reconstruction procedure from the data are proposed as the quality of the identified properties is shown to be governed by adequate selection of the frequency bands and optimal modal shape reconstruction. Moreover, in cases where the structure has undergone damage, the proposed identification scheme can also be applied for preliminary assessment of structural health.     

汶川地震和东日本大地震反应谱比较与结构Pushover分析

为对比分析5·12汶川地震和3·11东日本大地震的加速度反应谱和结构地震反应特征,挑选132条汶川地震和404条东日本大地震中Ⅱ类场地上的水平向加速度记录,进行统计分析。根据这两次大地震的标准加速度反应谱,给出了拟合谱曲线。将所得拟合谱作为需求谱,分别对6层框架结构和20层框架结构进行了Pushover分析,比较在上述两次大地震下不同框架结构地震反应的差异。结果表明：东日本大地震记录比汶川地震记录具有较明显的长周期地震动特征;两次地震记录的区别在高层框架结构的地震反应上表现得更加明显,东日本大地震记录对具有较长自振周期的结构的地震反应影响更为显著。