汶川地震远场地震动特征及其对长周期结构影响的分析

汶川8．0级大地震中,中国数字强震动台网获得了大量的数字强震动记录,这些记录特别是远场记录具有丰富的长周期地震动分量。本文根据东南强震动中心获取的区域数字强震动记录,分析汶川8．0级地震的远场地震动特征,研究了基岩场地及深厚软弱场地的长周期地震动及其差异;根据长周期结构的特点,选取建于深厚软弱场地上的江苏A050强震台的超长地震记录进行结构地震反应分析,研究汶川8．0级地震对远场长周期结构的影响,并结合实际震害特点,提出了长周期结构抗震及地震安全对策中一些值得注意和思考的问题。     

基于小田原试验场地数据的不同基岩输入模型对预测地震动特征的影响研究

随着强震台网的密布及观测记录的增加,为研究各类局部场地地震反应预测模型的合理性提供了有效的参考依据,也使利用强震记录及场地条件研究地震动特征成为可能。选取场地地质参数资料和地震记录数据齐全的日本小田原（Ashigara Valley）盲测试验场地,通过对比不同地震动输入方式及场地反应分析模型,研究地震动特征,分析现有模型的优劣。基于1990年8月5日M5.1强震事件的地表基岩记录和地下基岩地震记录,采用地下台强震记录直接输入、地表基岩台强震记录减半为基底地震动输入、地表基岩台强震记录反演为基底地震动输入作为3种基岩地震动输入。基于局部场地条件分别建立一维等效线性模型、二维黏弹性模型及二维时域等效线性化模型等工程中常用的场地数值分析模型,进行局部场地地震反应分析,预测该盲测场地的地表地震动特征,并与对应的实测强震记录结果进行对比,分析不同基岩地震动输入方式对预测地震动特征及地表土层反应谱特征的影响,重点分析地震动输入、土体非线性、场地横向不均匀性及几何与非线性特征共同作用等因素对地表地震动特征的影响,以期为地表地震动的合理预测提供参考。     

2020年7月12日唐山古冶5.1级地震影响信息与启示

2020年7月12日发生了唐山古冶5.1级地震,其强震动影响波及京津唐地区,特别是北京城区也出现了强烈的震感。中国强震动观测台网、国家地震烈度速报台网及典型建筑结构地震反应观测台阵获得大量的强震动记录。这次地震震级不大,但为地震科学研究提供了较为丰富的信息。基于获得的地震影响信息,可开展以下方面的研究:①利用地震附近及区域范围内地震烈度速报台网的密集观测记录,开展地震影响烈度快速计算分析及台网功能可靠性检测;②利用北京和天津地区的强震动观测记录,探讨深厚覆盖土层和盆地场地地震动影响;③利用京津唐地区震中距至300 km的强震动观测记录,研究京津唐地区的地震动衰减特性;④利用北京城区的建筑结构地震反应观测台阵记录,分析典型工程结构地震反应特征;⑤其他,如场地土层参数和工程结构参数反演研究等。本文针对以上关注的问题,介绍了相关初步研究工作并开展了进一步探讨性分析研究,展示了唐山古冶5.1级地震影响的丰富信息和对相关研究的潜在推进作用。      

《强地震动模拟及工程应用专辑》前言

强地震动模拟分析涉及地震学、岩石力学、土动力学等多个学科,是工程地震学的核心内容之一,国内外学者在该领域已取得较多重要进展.近年来,随着国家韧性城乡建设的需要,区域复杂场地地震区划及重大工程建设对地震动场的准确模拟提出了更高要求.综合考虑震源、路径和场地效应的区域尺度地震动模拟以及场地-结构(群)地震相互作用等已成为当...     

H/V谱比方法在强震记录应用中几个影响因素的初步研究

随着我国强震记录的积累,利用强震记录进行工程场地抗震设防研究成为必然。使用滇西南地区2007—2011年间强震台网记录到的强震动记录数据,研究使用水平/垂直谱比法(H/V)处理强震数据时的几个影响因素。通过研究发现:在使用H/V谱比法进行场地地震效应研究时,强震记录和地脉动记录存在较大的不同;使用强震记录可以获得更多的震源和台站场地参数信息,但这同时也相应增加了强震数据使用时的难度。比较国内外学者使用强震数据进行场地地震效应的研究成果,分析在使用强震数据时存在的问题,最终给出使用强震记录研究场地效应的建议。     

汶川地震黄土地区地震动特征分析

汶川地震黄土地区强地震动加速度峰值（PGA）较小,然而震害却较为严重,局部场地震害和地震动放大效应显著。选取四川、甘肃及宁夏境内的部分强震动记录,探讨传播距离和场地条件对地震动的影响规律,重点研究黄土地区地震动幅值、频谱、持时特征以及对建筑结构的潜在影响,从地震动特征角度分析该地区震害相对较重的原因。结果表明:汶川地震黄土地区地震动速度峰值较大,地震动中频分量和中长周期成分较为突出;黄土地区自振周期为0.3~1s以及3~4s（尤其是此周期内30~40层）的结构物地震反应将显著放大;设计地震分组为第三组的Ⅲ类黄土场地,加速度反应谱拟合曲线在周期1~3.5s谱值明显高于规范设计谱;黄土场地地表地震动拥有更长持时。     

强地震动的表征

一些水下滑坡是由地震引起的强地震动触发的。本文评述了有关强地震动描述的当前概念及其发震趋势。改进的经验地震动模型是由强震数据集导出的，这方面的数据在近10年也得到了显著的充实。然而，由于这些模型中的震级一距离一场地分类的参数化常常过于简化实际情况，因此这些经验模型具有很大程度的不确定性。这表现在一些已知的、对强地震动具有很大影响的其他条件并没有作为这些简单模型的参数，例如近断层破裂的方向性效应、地壳波导效应以及盆地响应效应。基于地震学理论的包含这些附加效应的数字地动模型已经建立，并且从已有的地震动记录中得以广泛验证。它们可以用来评估过去地震的地震动，也可以用来预测未来潜在地震的地震动。     

2015年4月25日尼泊尔廓尔喀M_S8.1级地震强地面运动

2015年4月25日尼泊尔廓尔喀地区发生MS8.1级地震,本文分析了加德满都强震台站的强地震动记录特征,其水平向地震动表现为明显的脉冲地震动,脉冲周期约为6.0s,反映了近场地震动的方向性效应;处于深厚沉积层上的加德满都谷地对地震动有一定的放大作用,且主震的场地峰值频率向低频段偏移,出现明显的场地非线性反应;采用随机有限断层方法模拟的空间地震动分布与宏观地震烈度图符合较好,可以为分析宏观震害提供参考;通过与尼泊尔设计反应谱对比,得出在短周期与长周期段,加德满都台站的水平向地震动的反应谱远高于设计反应谱,说明即使严格按照尼泊尔建筑抗震规范设计施工的建筑结构也难以抵御此次地震的破坏。     

福建地区中小地震加速度与仿真加速度记录的反应谱特征分析

利用福建省区域数字强震动和数字地震台网历年的地震记录,通过资料选取、数据处理,计算了其地震反应谱,并分析了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地反应谱谱形参数的统计关系及反应谱特征．有关研究结果对合理地利用福建地区现有台网观测资料具有实际意义。     

基于卷积神经网络的速度大脉冲识别方法研究

含速度大脉冲的强地震动具有复杂的特性,人工提取速度大脉冲特征的方法较繁琐,故利用卷积神经网络（CNN）在图像特征自动提取方面的优势,提出基于卷积神经网络图像识别的速度大脉冲识别方法。基于美国太平洋地震工程研究中心NGA-West1数据库提供的强地震动记录,筛选出6 000条非脉冲记录和91条含有速度大脉冲的强地震动记录。采用在原始记录中加入高斯噪声和过采样的方法,使2类记录样本数量达到均衡。利用本文建立的卷积神经网络模型对2类记录速度时程图进行特征自动提取和分类识别,结果显示测试集准确率为99%,表明本文卷积神经网络模型能够自动提取速度大脉冲特征,进而复现已有结果。将本文方法与传统方法进行了对比,结果表明,对含有多个速度脉冲的强地震动记录的识别,本文方法优于传统方法,具有较高的可靠性、鲁棒性、灵活性。     

Modeling, synthetics and engineering applications of strong earthquake wave motion

State of the art in modeling, synthetics, statistical estimation, and engineering applications of strong ground motion is reported in this paper. In particular, models for earthquake wave motion are presented, in which uncertainties both in the earth medium and the seismic source are taken into consideration. These models can be used to synthesize realistic strong earthquake ground motion, specifically near-field ground motion which is quite often not well recorded in real earthquakes. Statistical estimation techniques are also presented so that the characteristics of spatially-correlated earthquake motion can be captured and consequently used in investigating the seismic response of such large scale structures as pipelines and long-span bridges. Finally, applications of synthesized strong ground motion in a variety of engineering fields are provided. Numerical examples are shown for illustration.     

中小震近场地震动估计中地震动衰减关系的适用性分析

核工程场地设计基准地震动确定中涉及弥散地震的地震动估计，这导致中小震近场地震动估计成为被关注的研究课题。本文基于一些中小震近场地震动记录资料，分析和探讨了国内外多种地震动衰减关系对中小震近场地震动估计的适用性问题，并结合我国几个核工程地震问题研究工作的实践对中小震近场地震动衰减关系确定的思路和原则提出了建议。     

近场地震下竖向刚度不同的混合结构动力性能分析

近场地震的动力特性明显不同于远场地震,因此有必要对结构在近场地震作用下的动力性能展开研究。以上部钢结构-下部混凝土结构这类竖向刚度不同的加层混合结构为研究对象,对其在近场脉冲型地震、近场无脉冲型地震及远场地震作用下的动力响应进行研究。结果表明:在多遇、设防、罕遇地震作用下,近场脉冲型地震会使结构的层间位移角、层间剪力、加速度等动力响应均放大并出现超限的情况,而且都比罕遇地震作用下结构的响应增大更明显;在进行近场区加层混合框架结构的设计和建设时,近场脉冲效应会使结构存在不满足规范的情况,有必要对竖向刚度不同的加层混合结构在近场区的适用性进行深入研究。     

中国地震学会团体标准:T/SSC1—2021《基于强震动记录的地震破坏力评估》简介

地震对区域建筑的破坏力对震后应急决策有着重要意义.为满足地震应急管理部门及时了解地震破坏力的迫切需求,充分利用现有强震动台网的记录数据,清华大学等13家单位共同编制了T/SSC 1—2021《基于强震动记录的地震破坏力评估》标准.标准是在国内外100余次基于强震动的地震破坏力评估的成功经验上制定的.标准基于强震动记录和...     

地震动衰减关系拟合的新两步法

本文根据地震动衰减的理论分析结果和强震观测记录，提出了一种新的拟合地震动衰减关系的两步法，并用新近补充，完善的美国西部强震记录，对PGA，EPA和EPV衰减特性进行了分析，结果表明，建议的方法能反映近场强震地震动饱和效应和大震远场衰减的特点。     

Processing of strong-motion accelerograms: needs, options and consequences

Recordings from strong-motion accelerographs are of fundamental importance in earthquake engineering, forming the basis for all characterizations of ground shaking employed for seismic design. The recordings, particularly those from analog instruments, invariably contain noise that can mask and distort the ground-motion signal at both high and low frequencies. For any application of recorded accelerograms in engineering seismology or earthquake engineering, it is important to identify the presence of this noise in the digitized time-history and its influence on the parameters that are to be derived from the records. If the parameters of interest are affected by noise then appropriate processing needs to be applied to the records, although it must be accepted from the outset that it is generally not possible to recover the actual ground motion over a wide range of frequencies. There are many schemes available for processing strong-motion data and it is important to be aware of the merits and pitfalls associated with each option. Equally important is to appreciate the effects of the procedures on the records in order to avoid errors in the interpretation and use of the results. Options for processing strong-motion accelerograms are presented, discussed and evaluated from the perspective of engineering application.     

四川九寨沟MS7.0地震的地震动分布和衰减特征初步分析

2017年8月8日在四川阿坝州九寨沟县发生了M_S 7.0地震,这是继2008年四川汶川M_S 8.0地震和四川芦山M_S 7.0地震后在此地区发生的又一强震。本研究对此次地震中的66组主震记录进行了常规校正处理,基于此分析了此次地震中典型台站——九寨百合台站的地震动特征,并通过地震动的峰值加速度、反应谱参数分析了近场效应特征。研究结果表明:九寨百合台站的三分量峰值加速度都超过了100 gal,而地震动持时相对较短,并且三分量反应谱在短周期大于Ⅷ度多遇地震设计谱,小于Ⅷ度罕遇地震设计谱;由于九寨沟地震属于典型的走滑型地震,因此地震动参数的方向性特征不明显;九寨沟地震的地震动的峰值加速度以及反应谱谱值小于同等震级的芦山地震,并且小于几个典型衰减关系的预测值。对九寨沟地震的地震动参数特征研究表明,此次地震是一次震级较大、但灾害损毁程度较低的地震。     

2018年陕西宁强5.3级地震强地面运动特征及局部场地效应分析

2018年9月12日陕西省宁强县发生5.3级地震,中国数字强震动台网的39个专业台站在此次地震中触发。文章中通过处理捕获的117条三分向加速度记录,给出近场台站的地震动参数,绘制震中附近区域峰值加速度等值线图,其长轴呈西南-东北方向展布。采用实际观测数据与几种常用地震动衰减关系对比,发现霍俊荣衰减预测模型能更好地反映此次地震的影响场。将振幅最大的51GYD台的反应谱与我国抗震设计反应谱比较,采用最小二乘法拟合出不同震中距5个台站各周期谱加速度衰减特性,总结出此次地震的反应谱基本特征。运用H/V谱比法对51GYD土层台和62ZM台阵进行局部场地地震反应分析,研究覆盖土层对地震动的放大作用,及局部地形对峰值加速度和峰值速度的影响过程。     

基于改进的希尔伯特-黄变换的地震强震动特征提取

2021年5月21日漾濞M_s6.4地震是云南近10 a以来继M_s6.5鲁甸地震和M_s6.6景谷地震后发生的又一次破坏性浅源地震,其震中位于滇西北地区维西-乔后断裂带附近。震源机制结果显示：此次地震属于走滑型破裂,符合区域构造特征。为进一步研究该地震强震动特征,特引入改进后的希尔伯特-黄变换(HHT),以不同角度客观分析强震动的尺度和频域特征。研究结果表明：希尔伯特-黄变换在对实际地震动记录进行特征提取后,得到的边际谱和时频谱可在一定程度上保留原始数据的主要信息,该方法可为类似破坏性浅源地震的强震动特征分析提供更有效的信息参数,保证了信号分解的稳定性,更适于处理非平稳信号,可为现代信号应用分析于强震动特征提供另一种新思路。     

2016年10月30日意大利MW6.6地震破裂方向性效应对地震动参数的影响

2016年10月30日意大利中部发生了M_W6.6地震,这是继8月24日M_W6.2地震后的又一次浅源破坏性地震,意大利国家强震台网在此次地震中获得了丰富的强震动三分向加速度记录。本文从工程强震动数据中心下载了三分向加速度记录,经基线校正和滤波等常规数据处理后发现,强震动体现出明显的方向性效应。根据震源机制解将强震动台站分为破裂前方区域的NW组和破裂后方区域的SE组,采用最小二乘法回归了不同分组的地震动峰值加速度、反应谱和持时的衰减规律,得出断层破裂方向性对地震动参数的幅值影响较大,在断层距相同的情况下,破裂前方区域的加速度和加速度反应谱幅值均高于破裂后方区域,而破裂前方区域的地震动持时远小于破裂后方区域,破裂方向性显著。