伽师强震群地震动特点与震源机制关系的研究

１９９７年１至４月，新疆维吾尔自治区伽师县境内发生了７次６级以上强震群。在此期间布设了由４个临时台站组成的地面加速度观测台网，共得到６级以上强震记录５７条．本文给出这次强震群的烈度分布图和震源机制，研究了这批强震记录的相关谱特性及其与震源机制的关系。此外，还研究了这些地震的地震动与宏观烈度的对应关系以及地震动随震中距的衰减曲线。

近断层脉冲型地震动功率谱特性分析

计算分析了近断层脉冲型和无脉冲地震动的功率谱特性。与远场地震动相比,近断层脉冲型地震动的功率谱峰值最大,且在低频处能量集中,符合其长周期分量丰富和幅值大的特点;无脉冲地震动的功率谱峰值次之,对应的卓越频率大于脉冲型地震动功率谱的卓越频率,但仍小于远场地震动功率谱的卓越频率。建立了一种新的功率谱模型以拟合近断层地震动的平均功率谱,并得到了谱强度因子关于震源幅值系数、传播介质衰减系数和震中距的表达式。最后,从新的视角对近断层和远场地震动功率谱卓越频率产生差异的原因进行了诠释。

近断层滑冲型地震动频谱特性及强度指标研究

我国抗震规范对近断层滑冲型地震动未进行专门规定.通过与普通地震动的反应谱及周期参数的对比分析,探讨近断层滑冲型地震动的频谱特性,并通过分析近断层滑冲型地震动典型强度指标与双线性单自由度体系最大响应的相关性,探讨结构地震反应分析时强度指标的选取问题.结果表明:近断层滑冲型地震动的平均加速度反应谱、速度反应谱、位移反应谱、输入能量谱与滞回耗能谱均明显大于普通地震动,且两类地震动的放大系数具有一定的分布规律;近断层滑冲型地震动各周期参数均明显大于普通地震动,但不同周期参数的变异系数差别较大,各周期参数间的相关性也有较大不同;在进行近断层滑冲型地震动作用下的结构地震反应分析时,建议对短周期结构采用峰值加速度选择与调整地震动输入,而对中、长周期结构采用峰值速度选择与调整地震动输入.

基于KiK-net强震记录的三维地震动强度非平稳模型研究

地震动强度非平稳特性对结构非线性响应有显著影响,准确描述强度非平稳特性对生成人工地震波有重要意义。该文提出了一种描述三维地震动强度非平稳特性的模型,分别给出了其确定性参数取值和随机参数取值。首先以大量Ki K-net强震记录为样本,提取其强度非平稳特性;然后选取地震动强度非平稳模型,并使用遗传算法识别出了模型的参数;最后通过统计回归分析给出了各震级、震中距不同场地类别的三维模型参数取值。结果表明,所得强度非平稳模型能够反映地震动强度非平稳特性的规律,可将其用于结构抗震分析和人工地震动模拟中。

基于抗震性态的设防标准研究

以基于性态的抗震设计为出发点 ,并以我国为例 ,针对目前国内外抗震设防标准的若干问题和不足 ,提出了基于性态抗震设计的三环节抗震设防方法 .将现有的设防内容改为确定结构的抗震设计类别、确定设计烈度或设计地震动参数、确定建筑的重要性等级 3个方面 ,并分别在每一方面进行具体深入的研究 ,从而形成了一套完整的基于性态的抗震设防标准确定的原则、方法和框架 。

2021年云南漾濞6.4级地震近场强震动特性分析

选用2021年云南漾濞6.4级地震强震动数据,经校正预处理后,对典型记录的幅值、反应谱和持时进行分析,得到此次地震的地震动特性。结果表明:(1)与我省烈度速报系统自动产出的仪器烈度分布以及实际震害情况相比,近场测点强震动数据所计算出的仪器烈度值与快速仪器烈度分布、现场实际情况基本吻合。(2)三个分量的PGA等值线形态分布大致相似,长轴均沿西北至东南向展开,逐渐衰减,且对于PGA,在近场震中距100 km以内,主震记录高于选用的衰减关系,一定程度上体现了此地震近场高频成分的卓越特性。(3)在震中附近100 km内,结合四个强震动测点距离震中的地理位置可知:随着震中距的增大,地震反应谱峰值周期也在逐渐增大,地震动的高频成分随着距离逐渐衰减。同时,破坏最为严重的区域主要集中在东南方向,其次为西南方向,东北方向基本不受震害影响。(4)此次地震呈中长持时特点,三个分向的持时随着震中距增大而逐渐增加,在震中距超过300 km处逐渐衰减,其中北南方向的持时衰减最快,竖直方向的持时衰减最慢。(5)研究主震地震动持时空间分布,持时受场地条件影响不大,地震破裂主要是沿西北到东南向的右旋走滑,长持时分布在破裂传播方向的东北侧,破裂传播的西北侧持时较短。同时,地震动持时受上盘效应的影响较弱,在断层上盘和下盘的持时长度没有明显差别,持时长度都接近拟合得到的平均值。在断层附近持时很小,平均在10s左右。

典型远场长周期地震动参数特征及相关性研究

基于美国PEER和日本NIED两大强震记录数据库中选取的远场长周期地震动数据,分析了远场长周期地震动峰值、傅里叶谱、特征频率分布、弹性加速度反应谱、以及8个地震动强度指标,并计算其与双线性单自由度(SODF)体系最大位移地震响应之间的相关系数。此外,为了更加深入掌握远场长周期地震动频谱特性,整个研究过程均与普通地震动作对比分析。研究结果表明:远场长周期地震动与普通地震动加速度峰值PGA、速度峰值PGV无明显规律,但前者峰值比PGV/PGA较大,证明了地震动在传播过程中场地土对PGA消减程度高于PGV。分析傅里叶谱发现,远场长周期地震动能量集中在0.2~1Hz,低频成分丰富,特征频率均在1Hz以下。计算单自由度体系(SODF)在所选地震动下的弹性加速度平均反应谱,放入同一坐标系下并引入抗震规范标准谱,认为利用现行抗震规范进行设计对短周期结构是合理的,针对中、长周期结构是不安全的。对比8个地震动强度指标与最大位移地震响应的相关系数,认为PGV对中、长周期结构的位移相关性最好,其余强度指标在整个周期范围内差别不大。

远场长周期地震动频谱特征周期与强度指标研究

目前尚未有针对远场长周期地震动的频谱特征周期表征参数与抗震分析用强度指标。选择40条远场长周期地震动,采用MATLAB编制程序,分别计算对应于每条地震动的12种代表性频谱特征周期参数与20种强度指标。基于远场长周期地震动频谱特征周期的平均值及变异系数计算结果,分析各周期参数的特性,并通过计算远场长周期地震动的20种强度指标与以周期和延性系数为变化参数的400个弹塑性单自由度体系5种最大地震响应(最大加速度、最大速度、最大位移、最大输入能、最大滞回耗能)间的相关系数,分析各强度指标与地震响应间的相关性。结果表明:不同周期参数所反映的地震动频谱特性不同,稳定性亦存在较大差异,分析建议以Hilbert边际谱平均周期Tmh作为远场长周期地震动的频谱特征周期表征参数;远场长周期地震动强度指标与最大地震响应的相关性和强度指标的类型、自振周期以及延性系数均有关系,其中,PGV与PGD在各周期范围内均与最大地震响应具有较好的相关性,且相关性随自振周期的增大而增强,建议作为远场长周期地震动抗震分析用强度指标。

海域地震动长周期特性及其强度指标研究

为了分析海域地震动的长周期特性。选取893条三分量海域地震动记录,识别出其中长周期特性明显的水平和竖向海域地震动,比较了海域长周期地震动的动力放大系数谱和抗震设计规范谱的差异,研究了海域地震动强度指标PGA(Peak Ground Acceleration),PGV(Peak Ground Velocity),PGD(Peak Ground Displacement)与不同强度折减系数下的弹塑性单自由度体系的最大变形需求间的相关性。分析结果表明:由浅源远场强震(震源深度小于45 km,震中距大于120 km,且矩震级大于6.2)产生的海域地震动的长周期特性十分突出,其动力放大系数谱在长周期段(2~10 s)明显超过了抗震设计规范谱的取值,且竖向地震动的长周期特性比水平向地震动更显著;PGD和单自由度体系的最大变形需求的相关性在长周期段最好,因此建议选用PGD作为海域远场长周期地震动的抗震分析强度指标。

深厚第四纪沉积土非线性性能对地表地震动特性的影响

土体非线性性能对地表地震动的影响主要体现在其频谱成分和强度的改变上。采用修正Matasovic本构模型描述土的动力非线性特性,利用专业软件DeepSoil对深厚场地的50个钻孔剖面土柱模型进行了场地地震反应分析。采用加速度反应谱卓越周期Tp、平均谱周期Tavg及加速度傅氏谱平均周期Tm表征地表地震动频谱特性;以Arias强度Ia和地表峰值加速度PGA表征地表地震动强度。结果表明:(1)特定场地条件下,Tp不能反映土体非线性对地震动从基岩传播至地表时频谱成分变化的影响;Tavg和Tm在表征地震动频谱成分特性时具有较高的一致性;(2)基岩地震动高频丰富时,Tavg和Tm随着基岩地震动峰值加速度的增大而呈现出线性增长的趋势;而基岩地震动低频较发育时,Tavg和Tm的增长趋势线存在明显的拐点;(3)PGA与Ia值随基岩地震动峰值加速度的增大呈现出基本一致的非线性增长趋势,且其离散性均随基岩峰值加速度的增大而增大。

新区划图双参数调整对剪力墙结构土建成本的影响

考虑到《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局等,2016),提出了双参数调整原则,即对场地地震动峰值加速度和反应谱特征周期进行同时调整,以确定设计地震动反应谱,这势必会增加结构的土建成本。因此,基于Ⅱ类场地,对抗震设防烈度7度(0.15 g)的剪力墙结构在不同场地类别下的地震动参数进行推导。采用单一控制变量法,对某12层剪力墙结构按不同抗震设防烈度和不同场地类别进行设计,使其满足规范最低标准,计算相应的钢筋和混凝土材料用量;根据现时市场定额,比较分析单一地震动参数变化时的土建成本,研究结果可为工程实践提供一定参考。

近断层地震动反应谱特性与强度指标分析

通过对两类近断层地震动的弹性反应谱和滞回耗能谱特性进行分析,并与普通地震动的反应谱进行对比,得出两类近断层地震动对中长周期结构的加速度响应、动力响应、速度响应、位移响应以及滞回耗能的影响均比普通地震动大,且滑冲型地震动的位移响应明显比向前方向性地震动大。分别对两类近断层地震动的20个强度指标进行相关性分析,得出对于短周期结构,建议选择地面峰值加速度(PGA)作为分析用强度指标;对于中长周期结构,建议选择地面峰值速度(PGV)作为分析用强度指标。