场地特征周期与抗震设计反应谱的连续化方法

首先,分析场地土分类的模糊性特征,给出四类标准场地二维隶属函数的空间分布,实现场地的模糊化分类;然后,给出场地特征周期连续化方法及其空间分布图,该方法所确定的特征周期分布与建筑抗震规范给出的特征周期等值图吻合较好;最后,以二维隶属函数及其相应的标准设计反应谱为基础,给出四类标准设计反应谱的模糊化方法,建立基于标准场地二维隶属函数和连续化特征周期的两种设计反应谱的连续化方法,给出其空间分布,探讨连续化设计反应谱的工程应用。实践表明:所建立的连续化设计反应谱实现四类标准场地所对应设计反应谱的中间过渡,能更客观反映具有复杂不确定性、模糊性和变异性特征的工程场地的现实情况,为更合理地考虑场地实际特征影响,更客观科学地确定抗震设计反应谱和地震作用提供新的思路和方法。

长周期结构相对位移反应谱研究

在对长周期结构进行抗震设计时,或采用基于位移的性能设计方法进行结构设计时,或采用各种结构控制技术对结构进行减隔震设计时,需要用到相对位移反应谱,而目前各国规范给出的一般都是某种标准化的绝对加速度反应谱。本文指出了国内外目前在用的部分规范提出的长周期反应谱存在的问题,采用80条高通低截止频率(0.025 Hz～0.125 Hz)、加速度峰值≥0.10 g的水平向强震记录,计算了周期0～10 s、阻尼比0.10～0.40的相对位移反应谱,研究了位移谱的影响因素及控制参数,建立了考虑震源参数、地震动幅值特性、场地条件、谱控制参数、阻尼比调整系数的可供长周期结构设计使用的弹性相对位移谱,给出了实用化计算公式及地震动位移峰值。结果表明,相对位移谱卓越周期是控制位移谱谱值及形状的重要参数;本文研究得到的相对位移谱能较好地拟合实际相对位移谱。

双规准化地震动加速度反应谱研究

本文提出了双规准反应谱的概念。在统计了美国西部大量强震记录的基础上,分别研究了规准反应谱和双规准反应谱的特性,并进行了详细的对比分析。研究结果表明,双规准反应谱比通常的规准反应谱有更好的规律性,这不仅有利于认识地震动的特性,还可使基于场地的抗震设计反应谱大大简化,更便于广大工程设计人员应用。

深厚覆盖层液化对场地卓越周期及土石坝地震响应影响研究

针对软弱夹层受震液化对深厚覆盖层场地振动特性的改变以及其上高土石坝的地震响应影响开展研究。将含有软弱夹层的深厚覆盖层场地简化为三质点体系,推导了软弱夹层液化后的场地卓越周期计算公式,进而分析了液化层特征量对场地卓越周期及场地反应谱的影响规律;应用剪切楔法研究了软弱夹层液化对深厚覆盖层上土石坝坝顶加速度放大系数的影响规律。结果表明:夹层发生液化使得场地卓越周期增大,增大程度与夹层液化程度、上覆层与液化层厚度比λ1、液化层与下卧层厚度比λ2密切相关;液化使得场地类别至少增加一类;液化后场地反应谱呈现短周期减震、长周期加震现象,加震减震的分界线一般在0.61⁃0.88 s范围内,反应谱平台段加宽;液化使得覆盖层上高土石坝坝顶加速度放大系数明显增大,放大作用随着软弱夹层液化程度的增加呈现下降的趋势,在夹层较厚且重度液化时,液化现象对覆盖层上高土石坝动力响应反而有消弱作用。

基于双规准反应谱的抗震设计谱

以千余条水平分量地震动记录为数据基础,考虑场地条件,距离和震级的影响,对地震动的加速度规准反应谱和双规准反应谱进行了研究.规准反应谱明显受到场地条件,距离和震级的影响,但场地、距离和震级影响下的平均双规准谱之间却表现出良好的一致性,基于此建议了统一的双规准设计谱模型.考虑阻尼比的影响和与现行规范设计谱的衔接,建议了可供工程设计参考使用的抗震设计谱,并与现行规范设计谱进行了比较.

地震动双规准速度反应谱研究

本文在统计了大量强震记录的基础上,分别研究了双规准加速度反应谱和双规准速度反应谱的特性,进行了对比分析,并分别得出了定量分析的结果。研究结果表明,双规准加速度反应谱在短周期段有很好的统一性,而双规准速度反应谱在长周期段的统一性较好,这种规律性对于认识地震动的特性、改进抗震设计反应谱具有重要的意义。

求解反应谱的小波方法及汶川地震反应谱分析

采用四阶基数B-样条小波模拟地震动加速度时程,进而建立一种求地震反应的通用方法,解的误差仅来自于对地震动加速度时程的模拟。并用小波分解,将地震波分解为不同周期成分之和,以各分量最大加速度值的大小来衡量其在原波中的比重,可以清楚看到距震中不同远近地震波的性态,并做定量分析和观察各分量卓越周期的变化。求地震波及各分量的反应谱,从各分量的标准加速度反应谱中,可以看到地震波不同周期分量对体系固有周期的影响,这是以往做不到的。将上述方法应用于汶川8.0级地震加速度记录,研究不同地震记录的性态。

集集地震地震动频谱参数研究

地震动的频谱特征是影响结构动力反应的重要因素。以集集地震动记录为数据基础,对反映地震动频谱特征的4个参数周期(反应谱卓越周期Tp,平滑化反应谱卓越周期To,傅氏幅值谱平均周期Tm和反应谱特征周期Tg)进行了研究。依据理论模型,经非线性回归分析,给出了不同场地上地震动各周期分量随断层距变化的经验公式。结果表明,不同的频谱参数周期反映地震动不同的频谱特征;同一场地上各周期随断层距的增大而增大;To和Tm具有较好的可估性。

芦山地震强地面运动频谱特征及致灾相关性分析

以芦山地震震中距100km内20个台站的60条原始强震记录为依据,采用零交法计算台站处三方向卓越周期,采用线性加速法计算台站处阻尼比为0.05的三方向反应谱,考察反应谱峰值周期、卓越周期和放大系数在各台站位置处的分布以及在断裂上、下盘的均值。通过研究发现：芦山地震动卓越周期、反应谱峰值周期和放大系数在各台站不同方向上的分量不同;各台站处反应谱的计算表明地震动具有上盘效应以及上盘衰减迅速的特征;地震动卓越周期在芦山地震震中100km的上、下盘上差别不大,其中上盘EW和UD向卓越周期均值略小于下盘,而上盘NS向均值略大于下盘,断裂两盘UD向卓越周期总体小于水平向,断裂两盘三方向卓越周期变化范围为0.013~0.275s;计算得到的放大系数表明80%台站NS向放大系数大于EW向,因此NS向放大系数较大可能是芦山地震诱发崩滑地质灾害的主要因素。

由强震动数据分析芦山地震地面运动持时及周期特征

以芦山地震震中距100km内的20个台站60条原始强震记录为依据,研究芦山地震动卓越周期、反应谱峰值周期、地震动持续时间和震源持续时间。研究发现:EW、SN和UD3个方向卓越周期的变化范围为0.013~0.275s;5%阻尼比反应谱峰值周期变化范围为0.03~0.65s;芦山地震动90%持续时间变化范围为5.1~35.9s,震源持续时间在EW、SN和UD 3个方向的均值分别约为6.41s、6.05s和5.47s。以台站地震动持时为依据,回归地震动持续时间的空间变化曲线,并与Bommer(2009)地震动持时预测曲线进行比较,发现芦山地震动持续时间高于Bommer(2009)预测曲线,表明芦山地震中的震源作用时间大于目前的预测平均值。芦山地震动持时和震源持续时间在NE向有较明显的方向性,尤其是震源持续时间;而该方向上的余震分布弱于震中SW方向,表明发震构造在主震发生过程中NE方向能量释放较多,所以余震分布较弱。地震动持时和震源持时无上盘效应可能与隐伏发震构造相关。

基于谱比法的江苏强震动台站场地特征分析

选取江苏省强震动台网近年来获得的强震动记录,基于水平竖向谱比法(HVSR),计算了22个强震动台站的速度反应谱平均谱比曲线,采用谱比形状一致法进行场地分类,并结合典型台站场地的工程地质资料进行对比分析。研究结果表明,平均谱比曲线的卓越周期、场地放大等特征与台站场地地质资料相吻合,与传统场地分类方法相比,基于谱比法的场地特征分类方法能够突出不同场地的地震动反应特征,较好地体现了台站的场地反应特征。

盆地型长周期地震动的判别准则

为了筛选出盆地内超高层结构抗震设计所需的盆地型长周期地震动(简称为长周期地震动)验算波,总结了长周期地震动的形成机理,分析了长周期地震动中面波的卓越性,提出了截取由面波主导的地震动尾波的方法,通过基于尾波特性的统计分析得到了长周期地震动的判别准则.结果表明:沉积盆地边界所激发的面波在盆地内传播、叠加以及依频率放大是长周期地震动的主要形成机理;长周期地震动中由面波主导的尾波段对长周期结构响应起控制作用;长周期地震动判别准则宜定为:速度反应谱卓越周期大于2s,且截取出的尾波与原始波在速度反应谱卓越周期处的谱幅值比大于85%.

2020年1月19日伽师M_(S)6.4地震强地面运动特征分析

2020年1月18—19日新疆喀什地区伽师县连续发生3次M_(S)≥5.0地震,其中19日21时发生伽师县M_(S)6.4地震。为更好地了解此次地震的强震动记录特征,分析了此次地震序列的强震动记录,从记录波形上看,位于近场区西克尔强震台获取较大峰值加速度,特别是垂直向有明显脉冲峰值,其水平向有明显脉冲地震动,脉冲周期约为2.78 s,速度脉冲峰值分别为38.1 cm·s^(-1)和36.4 cm·s^(-1),反应了断层破裂的方向性效应。用谱比法分析场地的放大效应,在2 s左右有一个基本的共振周期。通过与喀什地区伽师县设计反应谱对比,西克尔台站的水平向地震动的反应谱远高于喀什地区8度罕遇地震设计反应谱。

基于不同地震事件数据的竖向地震动特性统计分析

选取9次不同地震事件的86组地震动加速度记录,对其地震动参数进行分析,重点选择地震动竖向与水平峰值加速度比、竖向与水平加速度反应谱及竖向与水平卓越周期比等进行统计研究。研究结果表明:竖向与水平峰值加速度比的平均值为0.78,且大约60%台站的峰值加速度比大于2/3;随着震中距的增大,竖向与水平峰值加速度比总体上呈减小趋势;竖向与水平加速度反应谱比曲线在周期0～6s内大致呈"Z"字形;竖向加速度反应谱和水平加速度反应谱的谱形有较大差异,且竖向反应谱达到最大值的周期值明显小于水平反应谱达到最大值的周期值;绝大多数台站竖向与水平卓越周期比小于1.0,且该比值随着震中距的增大呈增大趋势。在此基础上,建议抗震设计规范对竖向地震影响系数的取值及衰减指数、特征周期等做单独规定。

汶川地震竖向地震动特征初步分析

选择国家强震动台网中心发布的2008年5月12日汶川地震四川、甘肃、陕西等地台站中的94组加速度记录进行了处理，提取了一些主要地震动参数，应用统计分析方法重点对地震动竖向与水平峰值加速度比、竖向与水平加速度反应谱及竖向与水平卓越周期比等进行了研究。结果表明：竖向与水平峰值加速度比的平均值为0．58，但约30％台站的峰值加速度比大于2／3；竖向与水平峰值加速度比随震中距的增大减小，近震区该比值离散性较大，场地条件对该比值也有较大的影响；在周期0～6s内竖向与水平加速度反应谱比曲线总体呈马鞍形；不同的周期段，竖向加速度反应谱和水平加速度反应谱的谱形有较大差异，相比水平加速度反应谱，竖向加速度反应谱偏“瘦”；除少数台站外，绝大部分台站竖向与水平卓越周期比均小于1．0，该比值随震中距的增大而增大，并逐渐趋于平缓。上述研究结果可以为时程分析选取竖向地震动输入提供参考。

强震区勘察应提供的抗震资料和参数的探讨

地震是一种破坏力极强的地质灾害。人们无法避免地震的发生,但是可以通过结构设计措施来降低地震对建筑物的破坏程度。这就要求在岩土工程勘察阶段引起足够重视,为抗震设计提供必要的参数。该文在分析对比相关勘察设计规范基础上,提出了勘察报告中应该提供的抗震资料和抗震参数。通过具体分析这些抗震资料和抗震参数在建筑抗震设计工作中的应用情况,从建筑安全性、造价等角度,来分析这些抗震资料和抗震参数对建筑抗震设计的影响,启发勘察工作者根据不同建筑等级确定所需的参数及其测试手段,从而有利于勘察单位针对不同的抗震设计要求,更加经济合理地布置勘察工作。