场地相关双规准化地震动加速度反应谱

在分别统计了美国西部强震记录与我国强震记录的基础上,研究了规准反应谱和双规准反应谱的特性,并将规准反应谱与双规准反应谱以及两国记录的平均双规准反应谱进行了对比分析．研究结果表明,不仅不同场地上的双规准反应谱十分接近,而且不同地震地质环境下的双规准反应谱也基本相同,双规准反应谱比通常的规准反应谱更能反映地震动反应谱的规律性．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谱大大简化．     

近断层方向性效应地震动双规准组合反应谱

为了给近断层设计谱的确定提供新的方法和参考依据,考虑场地条件的影响,分析了53 条具有典型近断层方向性效应特征的地震动记录的双规准组合反应谱的特征．相比传统的地震动加速度、速度和位移反应谱,组合反应谱的谱值与地震动的幅值相关性更强;双规准组合谱具有更低的统计变异性．最后,给出了基于双规准组合谱特征的近断层区场地相关设计谱模型．     

基于V/H的竖向地震动加速度反应谱研究

我国GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》规定竖向地震影响系数的峰值取相应水平向的0.65倍.本文收集美国中西部地区三分量强震数据记录292组共584条,研究了竖向地震动加速度反应谱V与水平向地震动加速度反应谱H的谱比值,以及谱比值随自振周期的变化规律.主要考察了震级、震中距、场地类别和阻尼因素对谱比V/H的影响,研究震级、震中距、场地类别和阻尼因素下的平均谱比曲线形状,并与抗震规范规定的0.65进行比较,提出修改建议,建议谱比值取考虑各因素影响的建议式,研究过程中,验证了所收集强震记录的可用性及研究成果的可信性.     

场地条件对抗震设计反应谱最大值的影响

本文利用日本KIK-NET台网85个台站242组强震记录,按照我国2001抗震规范进行场地分类,分别计算每个场地地下基岩与地表阻尼比为5%的加速度反应谱,并按照地下基岩输人地震动PGA的大小分为四个区间,研究每个区间场地条件对地表加速度反应谱的影响:Ⅱ类场地在短周期对地震动的放大作用最大,Ⅲ类场地次之,I类场地最小.结果表明反应谱最大值应随场地类别进行调整,最后给出了不同类别场地设计反应谱最大值的场地系数建议值.     

非弹性反应谱衰减规律研究

为研究非弹性反应谱的特征,选用美国西部Californ ia州15次较大地震中的266条强地震动记录,建立了非弹性反应谱衰减规律.分析了场地条件、延性系数、震级及距离等参数对非弹性反应谱的影响.研究发现,随着场地变软或震级增大,非弹性反应谱增大;随着延性系数增加,非弹性反应谱降低,但延性系数增加到一定程度,谱值变化不大;随着距离增加,每个周期的非弹性反应谱值衰减很快.     

汉口地区长周期设计地震反应谱

从分析汉口地区所处的地震地质环境与场地岩土条件入手,考虑不同震级的潜在地震对场地长周期加速度反应谱的贡献,强调强地面运动记录长周期信号的可靠性,选用了102条水平向强地震动加速度记录.通过统计分析强震记录的平均加速度反应谱,建立了适用于柔性结构抗震设计的长周期地震加速度反应谱.     

抗震设计反应谱的动力放大系数

我国现行抗震设计规范（GB50011-2010）动力放大系数βmax值为2．25,且βmax取值只考虑了场地因素,未考虑震级、震中距的影响。本文利用美国西部726条水平强震记录,从场地、震级、震中距三因素入手,考虑单一因素和多因素不同组合对βmax的影响。结果表明,考虑不同因素,统计结果有一定的差异,而仅考虑场地因素时,统计结果与目前规范取值非常接近。综合考虑各种组合情况,考虑场地、震中距、震级因素组合更能代表目前地震动的认识水平。在统计结果基础之上,建议βmax取值为2．50。     

中外抗震规范场地对设计反应谱影响的对比分析

本文通过对我国与美国、欧洲及台湾等国家(地区)抗震设计规范关于场地对设计反应谱影响的对比分析,发现美国、欧洲及台湾抗震设计规范均采用两个场地系数,分别考虑在短周期和长周期段场地对设计反应谱的影响,而01抗震规范仅在长周期段采用特征周期考虑场地对设计反应谱的影响,在短周期未考虑.本文还指出了01抗震规范设计反应谱需要进一步研究和完善的一些内容.     

基于随机反应分析方法的反应谱研究

以Kanai-Tajimi谱作为随机地震动输入,根据极值理论,确定谱强度因子S0,采用随机方法推导单自由度的最大地震反应,得到了基于随机反应分析方法的反应谱.由于用随机方法所得反应谱与规范反应谱有较大差异,借助于matlab软件通过修正谱强度因子S0得到了与规范反应谱吻合程度较好的基于随机反应方法的反应谱,并给出了各种场地条件下对应的修正系数,为随机方法应用于工程抗震设计提供了初步的参考依据.     

震级、震中距和场地条件对反应谱特性影响的统计分析

选取世界各地的地震记录共324组,研究了竖向与水平反应谱的比值(V/H)、反应谱峰值周期(Tp)、动力放大系数最大值(βmax)、地震影响系数最大值(αmax)和2水平向峰值周期的差值(△Tp)等参数,以及这些参数与场地类别、震级和震中距的关系．结果表明:1)现行规范中V/H=2/3基本符合实际情况的;2)竖向Tp 略小于相应水平Tp;竖向Tp随震中距和震级增大,场地类别的影响不明显;3)αmax随震中距的增加而减小．当震中距离比较大时,场地条件对αmax值的影响不明显;4)2个水平向反应谱的特征周期存在一定差异,随震级的增大这一差异有增大的趋势．     

竖向加速度设计反应谱研究

鉴于我国《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）未给出竖向加速度反应谱表达式这一现状,本文收集292组美国地区的强震记录,研究了各种地震环境下不同结构阻尼比对谱比取值（V/H）的影响,针对场地等单一影响因素统计得出谱比平均值并采用遗传算法进行最优拟合。以场地因素上的拟合谱比为基准谱比,考虑震中距、阻尼等因素取修正以建立各地震环境下的谱比建议式。应用我国10抗震规范中水平加速度反应谱表达式和本文的谱比建议式,本文列举了一个示例地震环境,并推导出竖向加速度设计反应谱建议式,研究成果可供我国抗震规范参考。     

Engineering Analysis of Strong Motion Data from Recent Earthquakes in Sichuan, China

Recent earthquakes in the Sichuan Province have contributed to significantly expand the existing ground-motion database for China with new, high-quality ground-motion records. This study investigated the compatibility of ground-motion prediction equations (GMPEs) established by the NGA-West2 project in the US and local GMPEs for China, with respect to magnitude scaling, distance scaling, and site scaling implied by recent Chinese strong-motion data. The NGA-West2 GMPEs for shallow crustal earthquakes in tectonically active regions are considerably more sophisticated than widely used previous models, particularly in China. Using a mixed-effects procedure, the study evaluated event terms (inter-event residuals) and intra-event residuals of Chinese data relative to the NGA-West2 GMPEs. Distance scaling was investigated by examining trends of intra-event residuals with source-to-site distance. Scaling with respect to site conditions was investigated by examining trends of intra-event residuals with soil type. The study also investigated other engineering characteristics of Chinese strong ground motions. In particular, the records were analyzed for evidence of pulse-like forward-directivity effects. The elastic median response spectra of the selected stations were compared to code-mandated design spectra for various mean return periods. Results showed that international and local GMPEs can be applied for seismic hazard analysis in Sichuan with minor modification of the regression coefficients related to the source-to-site distance and soil scaling. Specifically, the Chinese data attenuated faster than implied by the considered GMPEs and the differences were statistically significant in some cases. Near-source, pulse-like ground motions were identified at two recording stations for the 2008 Wenchuan earthquake, possibly implying rupture directivity. The median recorded spectra were consistent with the code-based spectra in terms of amplitude and shape. The new ground-motion data can be used to develop advanced ground-motion models for China and worldwide and, ultimately, for advancing probabilistic seismic hazard assessment (PSHA).     

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.     

结构震动反应谱分析

本文应用样条函数方法拟定了一个由加速度记录快速计算结构震动反应谱的方法。计算得到的谱位移、谱速度和谱加速度为抗震设计提供了比较可靠的依据。本方法已经应用到爆炸震动反应谱的计算中,效果较好。