基于现行规范场地划分标准的地震动反应谱衰减关系

根据钻孔资料,将各国强震记录按照我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)中的规定进行场地分类,利用这些强震记录,统计分析了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的地震动加速度反应谱的衰减关系并分析了其特点。当震级和震中距相同时,土层场地的反应谱在大多数周期上要比基岩场地的大一些,这也说明了,设计反应谱的最大值随场地条件是变化的。文中结果为我国土层场地的地震动加速度反应谱估计提供了依据。

美国西部水平向基岩长周期地震动反应谱衰减关系研究

利用新近补充的美国西部地区宽频带速度基岩记录,对水平向基岩5%阻尼比地震动反应谱衰减关系的长周期段(T=3~10 s)进行了重新拟合,并将其与短周期反应谱衰减关系(T=0.04~6.00 s)在周期2.0 s附近进行对接。基于新得到的长周期范围0.04~10.00 s的衰减模型,对离散标准差、远场区域归一化反应谱特性等进行了分析。新得到的衰减关系使用的技术方法和强震数据集等与GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》项目编图采用的相一致,适用范围为M s5.0~8.0,震中距0~500 km。

拟合楼层反应谱的三向地震动时程生成方法研究

为获得满足规范要求的拟合楼层反应谱的三向地震动时程,采用六阶常微分方程的本征函数为基函数,分解并重构天然地震动时程;通过构建影响矩阵,迭代计算逐步调整本征函数的幅值系数,最终实现预设拟合精度;引入正交化方法保证三向地震动时程两两之间的统计独立性,并通过两组算例提供验证。研究结果表明,迭代所得时程反应谱与目标楼层反应谱的拟合精度较高,迭代过程中时程反应谱均匀一致地向目标谱逼近,迭代过程收敛,所得三向地震动时程均无零飘现象,满足规范要求。

基于反应谱衰减关系和理想化反应谱模型的我国规范谱长周期段研究

相对于我国各行业抗震规范反应谱下降段呈现的多样性,欧美规范谱基于理想化反应谱模型,其长周期下降段的规定形式统一,且由第二特征周期TD确定。基于理想化反应谱模型,TD的确定与位移谱形态、“结构所需周期范围”等概念相关。基于我国区划图研究中大量采用NGA数据库的地震动记录及以地震动峰值加速度分区值表达地震强度的现状,以理想化反应谱模型为我国规范谱模型,以NGA数据库BSSA 14公式为工具,对TD建议值等进行研究。首先通过理想化反应谱模型与TD计算公式的阐述,明确欧美规范谱长周期下降段的衰减指数1、2是由理想化反应谱模型定义决定的确定性参数,此时长周期下降段函数由TD唯一确定;其次,在NGA数据库提供的地震动衰减关系中,比选出与我国规范考虑因素吻合性最好的BSSA 14公式,并以其作为基于地震动记录统计的反应谱公式,分析位移谱曲线形态类型及由于位移谱谱值截取周期Tcut不同而引起的位移谱曲线形态类型随震级、距离、场地类别的分布变化;最后,基于BSSA 14,考虑“结构所需周期范围”,给出以我国规范地震动峰值加速度分区值为参照的TD建议值。此研究可为我国抗震规范谱长周期下降段的研究提供参照。

地震动功率谱与反应谱的转换关系

本文详细评述了现今常用的几种加速度反应谱与功率谱的转换关系，对于小阻尼单质点体系而言，考虑到输入地震动是一非平稳的随机过程，又由于其传递函数的窄频带滤波特性，它的加速度反应将是一窄频带的非平稳随机过程。对于峰值系数水平的超越不是独立的，而是成群超越。据此本文考虑非平稳效应和对峰值系数水平的成群效应，对前人的转换关系进行了修正，并基于随机振动理论，给出了对工程上常用的频率平稳、强度非平稳的地震动模型的功率谱和反应谱的转换关系。此转换关系对于长、短持时的地震动记录和反应谱长、短周期部分以及不同阻尼比的反应谱都能给出精度较高的结果。

青藏高原东北地区水平向基岩加速度峰值与反应谱衰减关系

首先建立了青藏高原东北地区的地震烈度衰减关系 ,然后以美国西部地区作为参考地区 ,在霍俊荣数据的基础上 ,增加了近年来得到的部分强震记录 ,采用反映高频地震动震级饱和与近场饱和特征的衰减关系模型 ,统计得到了美国西部地区水平向基岩加速度峰值与短周期反应谱衰减关系 .与用美国南加州数字宽频带记录建立的美国西部长周期加速度反应谱衰减关系结合 ,得到了美国西部周期 0 .0 4～ 6s的反应谱衰减关系 .采用转换方法 ,得到了青藏高原东北地区水平向基岩加速度峰值与反应谱衰减关系 .

中国东部和西部地区水平向基岩加速度反应谱衰减关系

把美国西部地区作为参考区,采用我国地震动参数区划图工作时所使用的美国西部地区强震资料建立参考区水平向基岩短周期加速度反应谱衰减关系;采用美国南加州地区数字宽频带记录建立参考区水平向基岩长周期加速度反应谱衰减关系。与由丰富的等震线资料统计得出的我国东部地区和西部地区的地震烈度衰减关系一起,用转换方法分别得到了我国东部和西部地区水平向基岩加速度反应谱衰减关系。对该衰减关系在重大工程地震安全性评价工作中的应用提出了建议。

用于核工程地震安全性评价的中小地震水平向加速度反应谱衰减关系研究

利用美国西部的中小地震记录对基岩场地条件下的中小地震水平向地震动多阻尼加速度反应谱的衰减关系进行了初步研究,并分析了震级与距离对中小地震水平向地震动加速度反应谱衰减规律的影响。

基于现行规范场地划分标准的位移反应谱衰减关系

将选择的591条美国、日本及我国台湾地区的强震记录按照我国现行建筑抗震设计规范中的规定进行场地分类。利用这些强震记录,统计得到了对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类场地,阻尼比ξ=0.02、0.05、0.10、0.15、0.20、0.30,自振周期从0.05s到10.0s,周期间隔为0.05s的各周期点的弹性位移反应谱的衰减关系,探讨了震级、断层距、场地类别、阻尼比等对弹性位移反应谱影响。文中结果为我国开展基于性能的结构抗震设计提供了可供选择的位移反应谱的预测公式。

基于东部地区基岩地震动关系的反应谱研究

文章研究了中国东部地区基岩地震动衰减关系与基岩加速度反应谱.1对比分析了美国西部地区烈度衰减关系,选取了合理的衰减关系.2根据美国NGA强地震动观测数据库得到的美国西部地区的基岩地震动衰减关系和中国东部地区烈度衰减关系,确定了中国东部地区基岩地震动衰减关系.3研究了临沂地区的基岩加速度反应谱.提出的中国东部地区基岩地震动衰减关系,可以生成东部任意场点的基岩加速度反应谱.生成的临沂地区基岩加速度反应谱可为该地区地震动分析提供依据.

汶川中强余震地震动峰值衰减关系

汶川地震强余震流动观测中获取了丰富的强震动加速度记录,这些数据在震中距和震级上分布较为均匀,为建立地震动衰减关系提供了良好的数据基础.这也改变了中国大陆缺乏强震动观测数据,尤其是近场强震观测数据,在建立地震动衰减关系时,不得不依赖于其它国家和地区观测数据的状况.鉴于汶川地震最大余震震级为Ms6.4,与Ms8.0的主震之间存在较大的震级缺档,本文仅就Ms4.5—6.4震级范围内、震中距小于110km区域范围内的强余震流动观测数据进行了统计回归分析,建立了地震动速度峰值(PGV)、加速度峰值(PGA)以及0.04—6s周期内阻尼比5%的绝对加速度反应谱(PSA)等地震动参数的衰减关系.回归结果的误差分析表明,PGV衰减关系的均方差明显较PGA和PSA的小,说明PGV较加速度的离散小.衰减关系的残差随震中距的增大而减小,表明近场地震动强度随机性更强.经比较,本文衰减关系与现有的四川地区其它衰减关系有较明显的差异,由于其他衰减关系是基于映射法的结果,因此,本文的结果更为可信.

川滇地区水平向强地震动衰减关系研究

利用近几年在川滇地区破坏性地震及汶川地震强余震中获得的951条加速度记录,通过选取合适的衰减关系形式和距离参数,经统计获得了川滇地区水平向峰值加速度与35个周期点对应的加速度反应谱(阻尼比0.05)衰减关系.统计结果显示,震级越大,地震动随距离的衰减越慢;加速度反应谱的短周期部分随距离的衰减明显快于长周期部分;中强地震在近场也会产生较大的峰值加速度和较高的短周期加速度反应谱.由于统计资料的非完整性,本文统计结果尚不宜直接应用于相关工程场地的设计地震动参数确定中.但本文结果与目前由转换方法得到的我国西部地震动参数衰减规律的较大差异提示:进一步深入研究我国地震动参数衰减规律应是紧迫而重要的任务.

地震动位移反应谱阻尼修正系数研究

阻尼修正系数(DMF)用于抗震设计规范中校正临界阻尼比高于或低于5%的弹性反应谱。在解耦多参数交叉影响的原则下研究了三个主要地震参数(震级、距离和场地条件)对地震动位移反应谱阻尼修正系数的影响。结果表明,DMF随着结构自振周期增大而逐渐趋近于1;随着震级和距离增大,阻尼比对位移反应谱影响随之增大,DMF曲线更加发散,这意味着通过附加阻尼减小结构地震反应对于大震和远震更加有效;场地条件对DMF的影响仅限于近场范围,但无法归纳出明显的影响规律,且随距离增大,不同场地对应的DMF之间的差异逐渐缩小。通过人工合成地震动数值试验,分析加速度反应谱与位移反应谱DMF曲线,得出结论:地震动频谱分量随频率的相对变化速度,对位移反应谱DMF曲线起控制性作用。最后提出了适宜于抗震设计规范采用的DMF公式,并利用实际强震记录数据拟合了DMF公式中的关键参数。

基于NGA模型的汶川地震区地震动衰减关系

基于汶川地震64个余震强震动记录数据,结合NGA衰减关系模型以及一维场地非线性反应模型,应用基于最大可能性估计的统计算法,对峰值加速度、峰值速度、峰值位移以及不同周期的加速度反应谱进行了衰减关系研究。得到了汶川地震区基岩场地以及各类土层场地的地震动衰减关系。与其他人的研究成果对比,表明NGA模型衰减关系估计的基岩场地地震动相对较低,而估计的土层场地地震动相对较高。

不同地震水准反应谱之间的关系和罕遇地震作用设计反应谱的确定

不同地震作用水准的设计反应谱长期以来一直采用各水准谱形完全一致的假定。这与地震危险性分析的一般结论不符。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)对此作出了修订。本文基于设计反应谱的三参数标定模型推导了罕遇和多遇地震作用设计反应谱的关系,指出两者谱值之比在高频、中频和低频段分别对应于峰值加速度、速度和位移之比。引入地震动衰减规律进行了罕遇和多遇地震作用设计谱关系的近似估计,提出了基于多遇地震作用设计谱确定罕遇地震作用设计谱的调整方案,验证了现行规范将反应谱特征周期适当延长以得到罕遇地震作用设计谱的做法的合理性。

福建地区中小地震加速度反应谱衰减规律

本文基于收集福建省地震监测台网7个基岩台站从1999年至2007年获得的94个地震（ML=2.8-4.9,△=13-462 km）的1974条宽频带速度记录,利用实时仿真方法得到了相应的加速度记录,进而得到了福建地区基岩场地中小地震绝对加速度反应谱的衰减关系。对基岩反应谱有影响的因素主要有震源、传播途径,本文简要分析这两个因素对地震动的影响。此项工作对于福建省抗震设防具有重要的意义。

欧洲中小震基岩水平向地震动衰减关系研究

大震与中小震之间的地震动衰减规律有所不同。本文使用了132条欧洲基岩水平向记录研究中小震地震动衰减规律。震级范围在地方震级4～6级，距离在震源距70km以内。本文得到了峰值加速度和5％阻尼比、周期0．04～4．00秒之间的加速度反应谱的衰减关系。通过与欧洲和美国西部地震动衰减关系对比，分析了在地震活动性不同的地区内，大震与中小震之间存在的差异有何不同。

汶川地震竖向地震动衰减关系

为系统研究汶川地震的竖向地震动特征,回归出了汶川地震的竖向地震动衰减关系.在此基础上,分析场地效应和上/下盘效应对竖向地震动的影响;分析竖向加速度反应谱(a PS,阻尼比0.05)的特征,并提出一个简单的竖向设计反应谱;利用竖向和水平向地震动衰减关系直接得到地震动竖向与水平向比(V/H)的关系,分析不同距离不同周期V/H的特征.结果表明:竖向地震动受场地效应和上/下盘效应的影响;竖向反应谱和水平向反应谱在卓越周期、特征周期、峰值的震荡周期跨度及下降段的衰减速率都存在较大的差异;V/H离散性较大,且在不同周期不同距离表现出完全不同的特征,而V/H的场地效应和上/下盘效应是由竖向和水平向地震动的场地效应和上/下盘效应的强弱不同造成的;加速度反应谱的V/H呈现出两个极值的“马鞍型”,但在不同距离具有不同的特征,近场最大极值出现在高频段(t<0.1 s),而远场最大极值出现在低频段(t>1 s).中国未来一段时间竖向地震动的研究到应用的过程一方面可以不断完善竖向设计反应谱,另一方面可以考虑利用V/H的关系求关键点的强度.

我国大陆地区常用浅壳地震的地震动参数衰减关系

对地震动参数衰减关系应用时涉及的地震动参数、地震参数、基本模型、回归方法等方面的要点进行了阐述。以华北地区为例,简要介绍了数十年我国工程抗震设防应用中常用的几组浅壳地震峰值加速度、加速度反应谱衰减关系的主要特点,并对其差异进行了比较分析。最后总结了我国现阶段衰减关系研究的不足,对其未来发展方向进行了展望。