中国西部地区新一代地震动衰减模型

针对我国西部地区,选取汶川地震和部分国外地震记录,通过残差分析方法建立考虑断层破裂机制、场地条件以及上盘效应的地震动衰减模型,应用随机效应回归方法确定模型系数．结果分析表明：模型整体上能较好地预测汶川Ms8．0级地震断层距200km以内的地面运动,但在反应谱长周期段,模型预测值比实际观测值略大;模型在短周期段（T〈1s）预测反应谱与4个美国下一代地震动衰减关系（NGA）模型平均值一致,长周期段（T〉2s）模型预测反应谱小于美国下一代衰减关系模型平均值．     

汶川地震中强震动台基墩引起的记录异常分析

自由场地上的强震动记录是研究地震动衰减规律、制定抗震设计规范等的基础数据,因此,强震动记录是否可靠至关重要,将直接影响相关的统计分析结果．在汶川地震中,宜宾高场强震动台记录了一组3分量加速度记录,其中东西向峰值加速度为101．2cm／s^2,南北向峰值加速度为122．1cm／s^2,垂直向峰值加速度为94．4cm／s^2．加速度时程图示结果表明记录曲线呈现明显的不对称,尤其是垂直向更甚．此外,较之附近其它强震动台峰值加速度明显偏大．本文针对这一异常记录进行了分析,并通过现场实验、振动台实验和数值模拟分析了异常产生的机理．结果表明,记录异常是由仪器墩的放大作用和碰撞效应引起的．放大作用起因于仪器墩高宽比过大,而运动中的仪器墩底部接触碰撞使地震动记录呈现显著的不对称,即“瀑布”现象．     

云贵彝良-威宁中强地震地震动特性

2012年9月7日,我国西南云贵交界彝良-威宁地区连续发生两次中强地震,为地震动特性的比较研究提供了强震动记录．考虑距离、方向的影响,从地震动衰减关系和反应谱两个方面考查了两次地震强震动的工程特征．结果显示,竖向地震动峰值在近场和中场区域明显高于水平向地震动,竖向地震动峰值随距离衰减更快;55．6级地震动峰值在近场和中场明显大于必;5．7级地震动,但地震动峰值衰减速度也较快;与其他研究结果比较表明,这两次地震的峰值总体上偏低．尽管两次地震绝大多数台站的场地为土层场地,但其平均规准谱在中长周期段的谱值明显低于规范设计谱．     

基于现行规范场地划分标准的地震动峰值加速度衰减关系研究

文章搜集了美国西部近几年场地钻孔资料和近几年的强震记录,根据钻孔资料把强震记录按照我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)中的规定进行场地分类,利用这些强震记录建立了适合我国场地的地震动峰值衰减关系。在衰减关系模型中考虑到了震级饱和和近场距离饱和特性,统计得到了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地的地震动峰值加速度的衰减关系并分析了其特点。通过将Ⅰ类场地地震动PGA的衰减关系和其他研究的基岩场地衰减关系对比,可以看出第Ⅰ类场地得到的水平与竖向PGA衰减曲线和其他研究的基本一致。由此说明只要场地分类相同,使用各地区同类场地的强震记录进行地震动参数研究是可行的。研究结果为我国各类场地的PGA的估计提供了依据。     

基于地震记录的震动图校正方法研究

针对地震动强度速报工作,利用地震动衰减关系和地震台站记录到的数据研究地震动强度衰减中地震事件内部(intra-earthquake)的不确定性.通过台站实际观测值与理论计算值之间的残差分析,提出了利用台站数据对缺少台站地区理论估计值的对数偏差校正方法.研究分析表明,线性偏差校正方法对系统偏差校正的效果不显著,与使用汪素云2000年回归的我国东部峰值加速度(PGA)衰减关系的结果相当;针对特定震级的地震不约束R0(近场饱和因子)拟合的衰减关系,由于近场台站分布的不均匀性,使得R0过大,衰减关系对近场地震动参数缺乏控制;对数偏差校正方法的结果与固定R0拟合地震动衰减关系的结果大致相当,适合于地震动强度速报中缺少台站数据的地区地震动参数理论估计值的系统偏差校正.最后以2010年3月4日中国台湾屏东6.4级地震为例,比较了点圆和点椭圆衰减关系模型的对数残差及震动图的分布形态,说明衰减关系模型对震中地区地震动参数估计值的分布影响较大,并利用对数偏差校正方法快速生成震动图展示了该校正方法的可靠性.     

长周期地震动的非弹性反应谱

根据长周期地震动的特性,选取139条长周期地震动记录,以分析结构动力参数和长周期地震动特性对长周期地震动非弹性反应谱的影响规律。研究结果表明：与常规地震动相比,恢复力模型和屈服后刚度比(η)对地震动非弹性反应谱中长周期段的影响较大,且场地土对非弹性反应谱的放大效应更为显著;相反,阻尼比(ξ)和位移延性比(μ)对常规和长周期地震动非弹性反应谱的影响规律较为类似。提出在建立长周期地震动设计谱时,应选取合理的恢复力模型和η,参考已有ξ和μ对常规地震动反应谱的影响规律,并针对不同的场地类型建立相应的设计谱;可以先建立某标准设防烈度的长周期地震动的设计谱,其他设防烈度的设计谱可用PGA_设防与PGA_标准的比值调整得到。     

青川4.0级地震斜坡地震动响应监测数据分析

自从“5.12”汶川地震后,青川余震一直持续,本文以2015 年 9月23日青川级余震监测数据进行研究。通过对比青川东山监测点的地震动响应结果表明：在河谷部位,水平东西向最大峰值加速度大于水平南北向,而在山脊上则水平南北向最大峰值加速度强于水平东西向;相对于河谷(4#)监测点,东山山脊上6#监测点水平向PGA放大系数最大达到2.0,竖直向PGA放大系数为 4.0,其阿里亚斯强度放大9倍,由于7#监测点靠近“T”字形山体结合处,PGA放大系数有所衰减;谱比分析(HVSR)显示,东山监测点谱比分析的地形放大系数最大可达5.6,且卓越频率多在1.5～3.5Hz之间。研究表明,强震条件下东山斜坡存在明显的地形的放大效应,且位于地形转折处的6#监测点的放大效应最显著,故在山区进行工程活动及选址规划时应充分考虑局部地形放大效应作用,以避免震裂、崩塌、滑坡等次生地质灾害带来的危害。     

汶川地震峰值加速度多圆组合模型的衰减关系

考虑近场理论地震图的合成和大震地震动模拟过程,提出多圆组合的地震动衰减关系模型。以汶川地震震害较为严重7省的地震峰值加速度记录为分析对象,分别回归出圆模型、断层破裂模型及多圆组合模型的衰减关系。结果表明:多圆组合模型和断层破裂模型对于汶川地震动峰值加速度的模拟相对于圆模型更加理想;大震近场地震动的饱和现象在地震动衰减关系的分析中是不能被忽视的。     

“4·20”芦山地震冷竹关地震动响应监测数据分析

通过在四川省泸定冷竹关沟两岸斜坡不同部位挖掘平硐并放置强震监测仪器的方法,对"4.20"芦山地震在该峡谷两侧斜坡的地震动响应特征、地形放大效应等进行研究。根据7台地震仪器所记录的芦山主震数据,冷竹关沟右岸1#监测点PGA水平分量为1.64m/s2,竖直分量为0.67m/s2,明显高于其他监测点的PGA值(0.11～0.42m/s2)。参照康定姑咱强震台主震记录,1#监测点PGA放大系数达到6.9,其阿里亚斯强度放大数十倍。谱比分析(HVSR)显示,1#监测点谱比分析的水平分量地形放大系数达到9.0,2#监测点地形放大系数为3.5,左岸4#～7#监测点地形放大系数一般在1.0～3.0。研究表明,强震条件下冷竹关右岸单薄山梁地震动地形放大效应明显强于左岸中高山斜坡,且1#监测点的凸出地形放大效应最大。随着振幅值的放大,强震动能量以数十倍效应剧增,当短时间内积聚的振动能量超过或远远超过岩土体介质的强度时,易形成震裂、崩塌、滑坡及高陡地形的抛射效应。     

断层破裂速度对地震动影响的离散波数有限元法模拟

地震断层的破裂速度是断层破裂过程中的一个重要参数,它对近场地震动及其空间分布,特别是近场地震动的方向性特征有着重要的影响．为从理论上分析断层不同破裂速度对地震动方向性效应的影响,根据设定地震和根据统计关系得到的震源参数,采用离散波数有限元方法数值模拟不同破裂速度下地表观测点的地震动时程,分析地震动的峰值、反应谱和持时3个基本参数及其空间分布特征．研究表明：在地震马赫数为0．700～0．925的破裂速度范围内,断层破裂值均会使地震动及其分布呈现明显的方向性特征;断层破裂前方的地震动峰值和反应谱值大于破裂后方的地震动值,地震动持时则相反;在断层破裂方向的末端一定距离内存在一个典型的区域,在此区域内的地震动显著受到方向性的影响和控制,其地震动峰值和反应谱值显著高于其他区域,而持时则低于其他区域．总之,破裂速度对地震动及其分布的方向性特征有重要影响,随着破裂速度逐渐接近于剪切波速,地震动的方向性特征也越来越明显．     

汶川震区地震动三维地形效应的谱元法模拟

针对三维波动弹性动力方程推导了谱元法算法,并考虑三维真实地形及介质的衰减特性,基于并行计算环境采用谱元法和ASTER DEM模型对5.12汶川地震动的地形效应进行了模拟.模拟结果表明陡峻地形对地震波两个水平分量的影响要大于对竖向分量的.震中附近区域的PGA最大值为671 cm/s2,高PGA区多分布于山顶及山脊区域.与...     

覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响研究

选取汶川8.0级地震中陕西省6个台站的东西向地震动加速度记录,通过HHT计算了各条地震动和其IMF分量的Hilbert能量和输入能量,对比分析了覆盖层厚度对远场长周期地震动能量特性的影响。结果表明：随着覆盖层厚度的增加,地震动的HE峰值、输入能量和Hilbert能量平均周期T_mE逐渐增加,当覆盖层厚度大于400m时,地震动能量主要分布在低频区域,具有显著的长周期特性;当覆盖层厚度为0或很小时,地震动能量主要集中在前2-3阶IMF分量中,多个IMF分量的HE峰值较大,卓越IMF分量对结构的影响较小;随着覆盖层厚度的增加,地震动能量主要集中在高阶IMF分量中,仅1-2个IMF分量的HE峰值较大,其余分量均很小,卓越IMF分量的平均周期T_mE和原始地震动十分接近,对结构的破坏起主导作用,应重点研究。     

基于分量分离方法的地震动反应谱

地震动反应谱统计分析中存在的离散性一直是影响设计谱精确估计的重要因素.地震动加速度反应谱离散性偏大的区段主要集中于长周期部分.为了进一步研究地震动反应谱及其长周期段的特征,建立了一个综合强地震动数据库,考虑地震动反应谱的特征将强震记录分为普通型和低频型2类,采用数字滤波方法将低频型地震动中的长周期分量分离,引入了一种2阶段平稳简谐地震动模型用于等效所分离的低频分量.结果表明:滤波后的低频型地震动与普通型地震动反应谱仍有明显差别;低频型地震动与分离后得到的低频分量以及高、中频分量参数间存在一定的相关性;指出普通型地震动与低频型地震动的设计谱须分别单独标定,其中普通型地震动设计谱采用平均谱标定,低频型地震动设计谱可以在普通型地震动设计谱标定方法的基础上对长周期段进行修正得到.该研究为地震动反应谱特征及规律的认识提供了新的方法,为设计谱的精确标定提供了参考和依据.     

震中矩对水平向能量持时的影响分析

详细的分析了震中矩对持时的影响,其中持时是以70%能量持时为研究对象.利用美国强震记录,在Ⅱ类场地上,对震级和震中矩进行分组,研究在每一组内的平均能量持时,进而得出持时与震中矩之间的关系.通过研究发现,随着震中矩的增大,持时相应的变长,但是当震级较大时(7级),持时有变短的趋势;同时震中矩对持时的影响在两水平方向上都是非常明显的,总体而言东西向的值要大于南北向的值,表现出较强的方向性.     

近断层长周期地震动前向性效应对峰值影响研究

筛选了断层距不大于15km的具有前向性效应的长周期近断层地震记录,分类汇总建立了统计分析数据样本库,对长周期地震动的竖向分量和水平向分量峰值比进行了分析,研究了震级、脉冲周期、不同分量对峰值加速度比的影响。在此基础上,采用前期建立的回归分析模型,对长周期地震动竖向分量和水平向两分量的峰值加速度进行了回归分析,拟合给出了峰值参数与震级和断层距的衰减关系式,通过拟合曲线与数据样本的峰值实测值对比,说明拟合关系式在一定的范围内可以用于近断层长周期地震峰值的预测。     

强震作用下混凝土框架结构的地震失效模式

汶川地震之后通过大量的震害调查发现,许多按照抗震规范"强柱弱梁"准则设计的钢筋混凝土框架结构并没有出现预期的"全梁铰式"理想失效模式。采用20条地震动记录作为输入来考虑地震动的不确定性,基于OpenSees分别对钢筋混凝土结构进行地震动相同、峰值加速度不同和地震动不同、峰值加速度相同两种工况下的结构失效模式分析,分析了地震动不确定性对结构失效模式的影响。给出了按中国规范设计的钢筋混凝土框架结构在大震、巨震作用下的失效模式。     

人造地震动合成的研究现状及展望

结合随机过程的模拟方法,对国内外人造地震动的主要合成方法及研究现状进行述评.重点介绍以场地反应谱为目标的间接拟合方法,以及考虑震级、距离、场地及发震断层等综合影响的半经验综合方法的研究进展.最后,指出现有拟合人造地震动存在的主要问题及今后的主要研究方向.     

位移谱阻尼调整系数模型研究

基于408条地震地面运动记录的统计分析,首先研究了地震动持时、矩震级、断层距和场地类别等对阻尼调整系数的影响,然后采用非线性回归分析提出了能体现持时和矩震级影响的阻尼调整系数模型.研究结果表明:持时和矩震级对阻尼调整系数有显著的影响,而断层距和场地类别影响较弱;阻尼调整系数相对于阻尼比存在异方差性;持时的影响可以通过在模型中包含线性震级项来体现.本文所提出的包含线性矩震级项的阻尼调整系数模型既能体现矩震级的影响,也能间接地体现地震动持时对阻尼调整系数的影响;模型的标准差能体现阻尼调整系数相对于阻尼比的异方差性.本文的研究结果可直接用于阻尼比为5%的位移谱衰减模型,也可为我国抗震设计规范的制订和修改提供参考.