多维地震动平动分量的合成

考虑与震级、震中距相关的傅里叶幅值谱衰减关系,根据地震动非平稳性及设定震级、震中距、场地条件对地震动影响的分析,建立多维非平稳地震动合成的方法。基于波动理论和快速δ-矩阵算法求出地震波不同波型在设定地壳介质模型中的频散曲线,用以计算体波和面波各频率成分的到时t,并引入特性因子Q来考虑随机相位移动,最终得出体波和面波不同波型在窄频带上到达地表附近处某点地震动的到时及相位变化,从而合成多维地震动平动分量时程。根据该合成方法获得的三维地震动平动分量具有非平稳性,并能为结构抗震分析提供满足工程实际的地震动加速度时程。

六分量弹性波场数值模拟与分析

地震波传播过程中,质点的振动不仅包括三个独立的平移部分,还包括三个独立的旋转部分.本文基于一阶速度-应力弹性波方程,采用分裂完全匹配层(SPML)的吸收边界条件,推导了时间导数二阶精度和空间导数高阶精度的交错网格有限差分格式的弹性波速度与应力各分量计算公式,模拟了各向同性介质中均匀模型和层状模型下的六分量波场,并对二维各向同性层状模型下的三个分量地震记录做高分辨率线性拉东变换得到各自的频散能谱.数值模拟分析结果表明:(1)旋转分量的能量要比平动分量弱的多;(2)在平动分量上,面波能量强,频率低,反射P波能量较强,反射S波能量稍弱;在旋转分量上,反射P波能量很弱,S波能量强;(3)与平动分量相比,旋转分量的频散能谱效果更好,能看到基阶和完整的高阶面波,即旋转分量能反映更多的地下介质信息.

地震动的转动分量

本中文根据已记录到的三个正交方向的平动地震动分量，提出了一个计算地震动转动分量时程方法。本文的方法适当地考虑了波的入射角与频率的关系。文末给出了转动分量的数值例子。

汶川县水磨镇地震动场模拟

目的笔者以四川省汶川县水磨镇作为区域研究对象进行村镇区域地震动场模拟,为村镇区域的防震减灾提供理论依据。方法采用随机有限断层法与概率法得到地震动加速度反应谱;并基于弹性波动理论方法,通过该区域各点的地震动平动分量推演得到地震动扭转分量,建立基于地震动扭转分量的地震动场模型。结果通过地震危险性分析得到了该地区50年超越概率63%的地震烈度为6.3度,PGA=60cm/s^(2);超越概率10%的地震烈度为8.0度,PGA=205cm/s^(2);超越概率2%的地震烈度为9.1度,PGA=361cm/s^(2);超越概率0.5%的地震烈度为9.7度,PGA=593cm/s^(2)。结论通过对比基于地震动平动分量和扭转分量的地震动场模型可以看出,地震动扭转分量的影响不容忽视,在预测村镇区域地震风险及村镇建筑抗震设计及分析时应考虑地震动平动分量和扭转分量的综合影响。

基于村镇地震环境相关的区域地震动场模型研究

目的以地震活动频繁的典型代表性村镇为对象,对其开展地震危险性分析,为村镇建筑抗震分析提供基础。方法采用PSHA概率法计算场点地震危险性分析,进而确定研究场地的平动地震动场;按照弹性波动理论的频域法,通过MATLAB程序进行数值模拟,对平动分量进行傅里叶变换得到地震动转动分量。结果抗倒塌罕遇地震动计算结果为等效震级M=7.2,等效震中距R=16 km;平动分量和转动分量的傅里叶幅值谱曲线在不同的频段有明显的差异。结论转动分量傅里叶谱在高频段比平动分量更丰富,频带更宽,且随频率的增加衰减较慢。因此对于山区自振频率较高的居民自建建筑,更应研究转动分量对地震反应的潜在不利影响。

高层剪力墙结构最大层间位移角的优化策略

一般情况下,最大层间位移角在结构方案调整下的演变模式与典型特性主要取决于其平动分量。两者的强相关性决定了优化最大层间位移角应从研究平动成分的优化策略入手。建立了最大层间平动位移角与结构布置方案的联系数学模型,并量化分析了两者的敏感性关联。研究结果表明:水平侧向荷载作用下,依据结构的侧移变形形态,合理选择最大层间平动位移角的配套优化调整方案,能辅助结构工程师进行高效决策;地震作用下,应优先采用保证结构刚度降幅低于自重降幅的优化调整方案,以合理优化结构造价。

高层剪力墙结构最大层间位移角的优化分析

通常情况下,结构在外荷载作用下,基于最大层间位移角的优化策略主要是以调整结构构件的数量和尺寸,满足最大位移角的要求为前提。位移角的基础是楼层的平动,方案调整方向主要取决于结构的平动分量。转动和平动之间具有较强的相关性,这就要求基于位移角的优化要从分析结构的平动分量入手,通过位移角与结构方案进行联系,建立数学模型,采用量化分析策略确定两者之间的敏感联系。通过研究发现,根据自身刚度的不同,结构在水平荷载作用下产生的变形有很大的差异,剪力墙结构位移曲线主要有弯曲型和弯剪型两种。在优化设计过程中应区分不同变形采用不同的优化方案,合理调整优化措施。在地震荷载作用下,还应考虑竖向构件对侧向刚度提高和增加结构自重之间的效用,对于极大增加自重但却提供很小侧向刚度的侧向构件应优化取消,合理降低工程造价。

差分法计算地震动旋转分量

旋转地震学是一门研究由地震、爆破以及工程振动等引起的地球介质运动的新兴学科.旋转运动的研究由来已久,但是由于缺少高精度的旋转分量地震仪,所以旋转运动的研究大多仅限于理论方面.差分法作为利用平动分量获取旋转分量的一种计算方法,在理论研究方面较为成熟,但是缺乏实际数据的验证.通过在对旋转运动研究现状充分调研的基础上,利用模拟数据和实测的爆炸源数据,对差分法进行了测试和分析.通过对比差分法计算的旋转分量和实测旋转分量的波形图、振幅谱和相位谱等,得出了在一定的误差允许范围内,差分法可以作为求取水平旋转分量(RX,RY)的替代方法的结论;同时,针对爆炸源的高频特性以及密集台阵观测的特点,对现有的差分法进行了改进,提出了一种精度更高的求取旋转分量的差分法.