特殊长周期地震动的参数特征研究

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新一代《中国地震动参数区划图》解读及贯标要点

新一代《中国地震动参数区划图》解读及贯标要点林功丁【摘要】地震动参数区划图,是一般建设工程确定抗震设防要求的依据.为正确理解和掌握新一代《区划图》的目的,文章通过对新一代《区划图》的解读,并结合现行《建筑抗震设计规范》的要求提出贯标要点.【期刊名称】《福建建筑》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】3页(P1-3)【关键词】地震动参数;地震动参数区划图;抗震设防烈度;建筑抗震设计;贯标要点【作者】林功丁【作者单位】福州市建筑设计院福建福州350011【正文语种】中文【中图分类】P315.5国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306-2015[1](以下简称为新一代《区划图》)于2015年5月15日发布，今年6月1日正式实施。

新建、改建、扩建一般建设工程的抗震设防，以及社会经济发展规划和国土利用规划、防灾减灾规划、环境保护规划等均要按该标准执行。

众所周知，地震灾害造成的重大人员伤亡并不都是由于地震本身造成的。

据统计，地震灾害中95%以上的人员伤亡都是因建筑物倒塌所致。

因此，减轻地震灾害最有效的途径就是做好建筑物的抗震设防工作。

抗震设防的首要环节是确定抗震设防要求，即确定建筑物必须达到的抗震能力。

地震动参数区划图，就是以地震动参数为指标，将国土范围划分为不同地震危险程度或抗震设防等级的地图，是一般建设工程确定抗震设防要求的依据。

本文通过对新一代《区划图》的解读，并结合现行《建筑抗震设计规范》GB50011-2010[2](以下简称为现行《抗震规范》)和该规范2016局部修订版[3]的要求提出贯标要点，以期达到正确理解和掌握新一代《区划图》的目的。

我国前三代《区划图》以地震烈度为指标，对全国进行地震烈度区划，编制成地震烈度区划图。

第一代《区划图》1957年出版，编制原则为历史地震烈度的重复原则和相同发震构造发生相同地震烈度的类比原则，给出未来(无时限)可能遭遇历史上曾发生的最大地震烈度。

地震动参数 tg

地震动参数 tg地震动参数tg是指地震波的时程特征参数，是描述地震波在各个时间点上的加速度变化的指标之一。

tg值是指地震波加速度时间历程的峰值加速度占全周期时间序列的百分比。

地震波是地壳内地震活动产生的一种振动波动，其时程特征对于建筑工程、桥梁工程、地下设施等工程的设计和安全性评估非常重要。

tg值是反映地震波强度和持续时间的重要参数之一，可以用来评估地震对工程建筑物的影响。

tg值的定义是在地震波加速度时间历程的全程内，取峰值加速度与全程时间序列的百分比。

例如，若地震波加速度的最大值是10m/s^2，全周期时间是10秒，那么tg值为10/10*100=100%。

实际上，通常tg值是在重力加速度（9.8m/s^2）之上测量的地震波加速度值。

tg值的大小与地震波的强烈程度和持续时间有关。

一般来说，tg值越大，地震波的强度越大，对建筑物和结构的影响也越大。

在建筑结构设计中，通常采用地震动峰值加速度和周期等参数来计算结构的地震反应，而tg值则可以用来评估结构的破坏风险。

地震动参数tg还可以用来指导防震设计和地震研究。

当地震波的tg值较大时，说明地震波的持续时间较长，可能会对建筑物造成较大的破坏。

因此，在设计建筑物时，需要考虑地震动参数tg的值，选择适当的地震设计参数和结构抗震措施，以减少结构的地震响应和破坏风险。

在地震研究中，tg值可用于评估不同地震事件的特征。

通过对大量地震事件的tg值进行统计和分析，可以研究地震波的特征和地震活动的规律，为地震预测和防灾减灾提供参考依据。

总之，地震动参数tg是地震波时程特征的重要指标，可以用来评估地震对建筑物的影响，指导防震设计和地震研究。

在工程设计和地震研究中，需要对地震动参数tg进行合理的评估和应用，以提高结构的抗震能力和地震灾害的预测能力。

GB 18306-2001 中国地震动参数区划图(有图)

中国地震动参数区划图((GB 18306—2001)前言本标准的全部技术内容为强制性。

本标准是根据《中华人民共和国防震减灾法》第三章第十七条、第十八条有关规定及工程建设对编制地震动参数区划图的需求制定的。

本标准吸收了我国近10年来新增加的、大量的地震区划基础资料及其综合研究的最新成果，采用了国际上最先进的编图方法。

制定本标准的目的是为减轻和防御地震灾害提供抗震设防要求，更好地服务于国民经济建设。

中国地震动参数区划图包括：a）中国地震动峰值加速度区划图；b）中国地震动反应谱特征周期区划图；c）地震动反应谱特征周期调整表。

本标准的附录A、附录B、附录C都是标准的附录。

本标准的附录D是提示的附录。

本标准由中国地震局提出并归口。

本标准起草单位：中国地震局地球物理研究所、中国地震局工程力学研究所、中国地震局地质研究所、中国地震局地壳应力研究所、中国地震局分析预报中心。

本标准主要起草人：胡聿贤、高孟潭、徐宗和、薄景山、张培震、陈国星、谢富仁、李大华、冯义钧、许晏萍。

1 范围本标准给出了中国地震动参数区划及其技术要素和使用规定。

本标准适用于新建、改建、扩建一般建设工程抗震设防，以及编制社会经济发展和国土利用规划。

2 定义本标准采用下列定义2.1 地震动参数区划 seismic ground motion parameter zonation 以地震动峰值加速度和地震动反应谱特征周期为指标，将国土划分为不同抗震设防要求的区域。

2.2 地震动峰值加速度 seismic peak ground acceleration与地震动加速度反应谱最大值相应的水平加速度。

2.3地震动反应谱特征周期 characteristic period of theseismic response spectrum 地震动加速度反应谱开始下降点的周期。

2.4超越概率 probability of exceedance某场地可能遭遇大于或等于给定的地震动参数值的概率。

长周期结构地震反应的特点和反应谱

第十届中日建筑结构技术交流会南京长周期结构地震反应的特点和反应谱方小丹L2，魏琏3，周靖21．华南理工大学建筑设计研究院2．华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室3．深圳市力鹏建筑结构设计事务所AbstractThe charaCte ri sti cs of eanhqmkc rcsponse and rcspo 璐e spec 咖f-or10n 争periods 虮lctI 鹏s a r ediscllssed ．A few shonages exist ing in the re$oIlse spectn 蚰of cllim code f-or seisIllic desi 驴of bllildin gsare 锄alyzcd ．11here a r eint 锄l relatio 雎be 抑een pseudo —accel 蹦ltion spec 仃l ：I 驰pseudo —Veloc 埘spectrI 珊and displace ment spec衄切珥th 盯ef ．0陀，a rt 诳ciaI modification to respo 嬲e spec 仃1蚰can re sll lt in the distonionof 争眦d m 嘶∞cha 髓c 白耐stics ．The 10ng ．p 嘲ods e gI]∞nt in rcspo璐espe 蛐ofC11im codc is revised ，infact ，蓼omld motion characte ri sti cs a r e c}姗ged ，wllich resul ts in an abn 咖l representati∞ofpowe rspcc 乜狮cofresp 伽成ng to acceleration spcctrIlm ，Milli 舢加storey seisIIlic she 甜coefj(icient described in thcspecificati 衄is oIlly relatcd to maximl earthqum(e innuence coef|ficient(％m)，but is not related to siteclassificatio 玑w 址ch is in connict 谢th the ge∞ral mles tllat the eanhqualke respo 璐e of as 仉l 咖re at thesoR·soil site is la 唱cr than tllat ofa s 甘uc 眦at tlle h 踟．d —soil site ．Accordingto the pseudo spectnlm rela ti on sbet 、)l ，e ％pseud0．accel 训on spectrIlIIl ，ps 即do-veloci 够spec 虮Imand dis placem ent spec 觚l 驰a responsespec 仃IlIIl pattcm 、Ⅳith lonj 雪er ．period segment(一10s)is proposed ，and whj!ch c a n pro 、，id c the refhence tospecificati 傩revision ．1(eywords lon 哥p 耐od ．s 仃Ilc 眦s ；response spec 胁；displacement specmml ；111iIlimum storey seisIllicshear coe伍cient ；seisIIlic desi 驴1引言有多种关于长周期结构的定义，如欧洲抗震设计规范认为基本振动周期大于3s 的结构为长周期结构，我国抗震设计规范认为基本振动周期大于5s 的结构为长周期结构。

近断层地震动作用下长周期结构的地震动强度指标

Ｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｄｉｃｅｓｆｏｒｌｏｎｇｐｅｒｉｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄ
ｔｏｎｅａｒ－ｆａｕｌｔｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：２６ｓｕｉｔｅｓｏｆｎｅａｒ — ｆａｕｌｔｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｓｗｈｉｃｈｒｅａｃｏｌｌｅｃｔｅｄｉｎｔｈｅ１３ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｄｉｃｅｓａｐｐｌｉｃａｂｌｅｆｏｒｌｏｎｇｐｅｉｏｒｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆＳＤＯＦｓｙｓｔｅｍｓｗｉｔｈｔｈｅｎａｔｕｒａｌｐｅｉｏｒｄｆｒｏｍ３．０ｔＯ８．０Ｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｎｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒｅｓｐｏｎｓｅｓｎｄａｔｈｅｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｄｉｃｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｐｅｋａｇｒｏｕｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ｒｏｏｔ — ｍｅａｎ — ｓｑｕａｒｅｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ｐｅｋａｇｒｏｕｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｒｏｏｔ — ｍｅａｎ — ｓｑｕａｒｅｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔｈｅｒａｉｔｏｏｆｐｅｋａｇｒｏｕｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｔｏｐｅａｋｇｒｏｕｎｄａｃｃｅｌｅｒａｉｏｔｎ，ｐｅｋａｇｒｏｕｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｒｏｏｔ — ｍｅａｎ— ｓｑｕｒｅａｏｆｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ。ｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｉｏｔｎｂｅｔｗｅｅｎｈｅｔｍａｘｉｍｕｍｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆａｈｉｇｈ — ｉｓｒｅｉｓｏｌａｔｉｏｎｂｕｉｌｄｉｎｇｉｎＳｕｑｉａｎａｎｄｔｈｅｓｅｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｄｉｃｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｈｅｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎ．ｔｅｎｓｉｔｙｉｎｄｉｃｅｓｈａｖｅｖａｒｉｏｕｓｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｗｉｈｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｌｏｎｇｐｅｉｏｒｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ — ｒｅｌａｔｅｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｄｉｃｅｓａｒｅｔｈｅｗｏｒｓｔａｎｄｔｈｅｃｏｒｅｌａｔｉｏｎｓｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙ．ｒｅ．

复杂场地条件下震源参数对断层附近长周期地震动的影响

杂场地条件的共同作用，致不同破裂方式的断层附近地震动分布差别很大．着破裂速度的增加，向性效应更导随方
加明显，层附近的长周期地震动也随之增大；于浅源地震，着断层埋深的增加，震动明显下降．于埋藏深断对随地对度很浅的断层，Ａｐｒｙ近断层上沿时，显著增大其在地表投影附近的长周期地震动．否合理地估计这些当ｓｅｔ靠ｉ会能
ＡｂｔａｔＵｓｎ－ｓｒｃｕｅｓｒｃｉｇａ３ＤｔｕｔｒｍｏｅｏｎｎａｉｔｅｆｃｓｏｏｒｅｐｒｍｅｅｓｏｏｇｅｏｄｌｆＫｕｍｉｇｂｓｎ．ｈｅｅｔｆｓｕｃａａｔｒｎｌｎｐｒｉｄｇｏｎｔｎｒｔｄｅｎｔｉａｅｙｔｅｅｐｉｉｆｎｔｌｍｅｔｍｅｏｎｉｅｔｃｓｕｃｄｅ．Ｔｅｒｕｄｍｏｉｓａｅｓｕｉｄｉｈｓｐｐｒｂｈｘｌｔｉｉｅｅｎｔｄａｄｋｎｍａｉｏｒｅｍｏ１ｈｏｃｅｈｅｕｓｈｗｔｔｈｕｔｒｍｏｅ，ｔｅｕｐｕｅｅｏｉｒｓｔｓｏｈａｔｅｒｐｕｅｌｄｈｒｔｒｖｌｃｔｙ，ｔｅａｌｅｔａｄｈｅｉｔｂｔｎｆｈｅｈｆｕｔｄｐｈｎｔｄｓｒｕｉｏｔｉｏｈｔｒｇｎｏｓｄｓｏａｉｎｎｔｅｆｕｔｐａｅｈｖｇｅｔｉｆｅｃｏｅｒｆｕｔｌｎｅｏｒｕｄｍｏｉｎ．ｅｅｏｅｅｕｉｌｃｔｏｓｏａｌｌａｅｒａｎｕｎｅｎｎａ－ａｌｏｇｐｒｈｎｌｉｄｇｏｎｔｏｓＤｉｅｅｔｒｐｕｅｍｏｅＣｅｅａｅｖｒｉｅｅｔｄｓｒｕｉｎｏｅｒｆｕｔｇｏｎｔｎｏｎｏｔｅｆｒｒ－ｆｒｎｔｒｄａｇｎｒｔｅｙｄｆｒｎｉｔｂｔｆｎａ－ａｒｕｄｍｏｉｗｉｇｔｏｗａｄｕｎｉｏｌｏｈ

近断层长周期脉冲型地震动对竖向反应谱的影响研究

ｍｏｉｎｔｓ，ｗｈｉｈｉａｓａｉｏａｔｆｃｏｅｄｎｔｔｕｃｕｅｏａｇｒｏｌｐｅＴｔｂａｅｎｒｇｅｓｏｏｃｓｌｏｎｍｐｒｎａｔｒｌａｉｇｈｅｓｒｔｒｔｄｍａｅｏｃｌｓ．ｈｅｄａａｓａｄｅｒｓｉｎｔａ
１９９９年土耳其Ｋｃｅ地震、ｕｃ震与我国台湾地ｏａｌｉＤｚｅ地区的Ｃｉｈ地震中，ｈ．ｉＣ采集到了大量的具有脉冲的近断层地震记录。它们的加速度峰值和速度峰值相当大，
部分近断层记录可以归结为近乎简单冲击型运动，产生显著的冲击力和变形，大结构的破坏程度。如增１９我国台湾地区Ｃｉｈ地震的Ｔｕ８９９年ｈ— ｉＣｃ０４一Ｗ记录
１７９１年ＳｎＦｒａｄａｅｎｎｏ地震记录进行研究后构的大量损坏。此后，１７造在９９年美国Ｉｐｒｌａｅ地震、９２年美国ＬｎｅｓｍｅｉｌｙａＶｌ１９ａｄｒ地震、１９９４年美国Ｎｒｒｇ震和１９ｏｈｉｅ地ｔｄ９５年日本Ｋｂ震ｏｅ地中均观测到这种脉冲型近断层地震记录，别是在特
靠近发震断层观测到的地震记录中，有不寻常的大含
幅值、长周期的脉冲运动，种脉冲作用对结构响应影这

平原地区城市地震动参数小区划研究—以高邮市城区为例

平原地区城市地震动参数小区划研究—以高邮市城区为例陶小三;杨伟林;李细兵;邵斌【摘要】我国平原地区幅员辽阔、城市林立,人口密集、经济发达,防震减灾工作尤为重要。

高邮市位于长江下游的苏北平原,以高邮市城区为例,研究这类场地的地震动效应特征,对影响地震动参数小区划成果的几个主要因素进行总结与探讨。

考虑多方因素进行钻孔布设;增加地震动概率水平;利用统计分析理论,补充数据,建立土层力学模型;利用地表峰值加速度放大倍数等,研究如何减轻等效线性化方法低估高频地震动的缺陷。

【期刊名称】《应用物理》【年(卷),期】2017(007)009【总页数】9页(P261-269)【关键词】平原地区;城市;高邮;地震动参数小区划【作者】陶小三;杨伟林;李细兵;邵斌【作者单位】[1]江苏省地震工程研究院,江苏南京;;[1]江苏省地震工程研究院,江苏南京;;[1]江苏省地震工程研究院,江苏南京;;[1]江苏省地震工程研究院,江苏南京【正文语种】中文【中图分类】P315我国平原面积约为112万平方公里，占全国面积的12%。

这些平原主要是由江、河、湖、海的泥沙冲积而成，地势坦荡、水网稠密、土壤肥沃。

平原地区城市林立、人口密集、经济发达，开展相关城市的地震小区划工作，有利于政府实施土地利用规划，有利于提高城市防震减灾能力，减轻地震灾害、经济损失、人员伤亡。

高邮市位于长江下游的苏北平原，地势低洼，场地上覆土层较厚。

近年来，尽管在高邮市对部分重大工程开展过场地地震安全性评价工作，但这些工程数量上相对较少，仅限局部地区，对整个高邮市而言控制作用有限。

高邮市临高邮湖，河网密布，场地不均，地质条件复杂，研究程度不足等原因，土地开发利用和工程设施建设面临一些风险和不确定性，需开展地震小区划等基础性工作，为经济建设和区域开发提供技术依据。

本文以高邮市城区为例，研究这类场地的地震动效应特征，对影响地震动参数小区划成果的几个主要因素(钻孔布设、土层力学模型的建立、土层地震反应分析)进行总结与探讨。

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第28卷第6期2008年12月地震工程与工程振动J OURNAL OF EARTHQUAK E ENG I N EER I NG AND ENG I NEER I NG V I BRAT ION V o.l 28N o .6D ec .2008收稿日期:2007-10-11; 修订日期:2008-04-19基金项目:国家自然科学基金项目(50808168);青岛市城市建设科技发展项目(J K07-13)作者简介:徐龙军(1976-),男,副教授,博士,主要从事地震工程研究.E m ai:l xu l ong j un80@163.co m文章编号:1000-1301(2008)06-0020-08特殊长周期地震动的参数特征研究徐龙军1,胡进军2,谢礼立1(1.哈尔滨工业大学(威海)土木工程灾害与防御研究中心,山东威海264209;2.中国地震局工程力学研究所,黑龙江哈尔滨150080)摘要:近断层脉冲型地震动和远场软土层场地类谐和地震动是两类特殊的长周期地震动,当前的规范均很少对这两类地震作用进行具体的规定。

研究了近断层脉冲型和远场类谐和地震动的幅值、幅值比(V /A,D /V )、傅里叶幅值谱和反应谱的差别,分析了相位角和作用循环周期数对简单脉冲的影响,并用于解释两类特殊地震动的工程特征。

以集集地震动为数据基础,分析了两类长周期地震动的傅里叶谱和反应谱特征;将平均加速度和位移规准反应谱分别与规范设计谱进行了比较。

建议设计谱在长周期段考虑近断层作用和软土场地面波效应的影响。

关键词:脉冲型地震动;类谐和地震动;相位;反应谱;抗震设计谱中图分类号:P315.915 文献标志码:AOn characteristics of ground m otion para m eters for special long period ground m otionsXU Long jun 1,HU Ji n j u n 2,X I E L ili1(1.Research C enter ofC i vil Engi n eeri ng D is asters and Preven ti on ,H arb i n I n stitute of Technology atW ei ha,iW ei hai 264209,Ch i na ;2.Instit u t e of Eng i neeri ng M echan ics ,Ch i na Eart hquake Adm i n i strati on ,H arb i n 150080,Ch i na)Abst ract :N ear fault pulse type ground m oti o n and so ft so il far fiel d har m on ic li k e ground m oti o n are t w o k i n ds of typ i c al long period ground m oti o ns .Current codes all pay less attenti o n to these t w o k i n ds of earthquake e ffects .Th is paper i n vesti g ates the differences bet w een the far fie l d and near fau lt ground m otions based on m oti o n a m plitude ,a m p litude ratios (V /A,D /V),Fourier a m plitude spectra and response spectra .By m eans o fmode ls of si m plified pu lses w it h d ifferen t phases and c irc l e num bers ,ana l y tica l expressions are derived to fit the observations of t h e features f o r these t w o types ofm oti o ns .Based on g r ound m o ti o n data fro m the Chi Chi earthquake ,Fourier a m plitude spectra and response spectra of these t w o k i n ds o f spec i a l ground mo tions are ana l y zed ;averaged accelera ti o n and d isp l a ce m ent nor m alized response spectra for bo th k i n ds ofm otions are co m pared w ith code desi g n spectra ,respecti v e l y .It i s suggested that the effects of near fau lt and surface w ave on soft site need to be considered in long period spectral range .K ey w ords :pulse type ground m otion ;har m on ic li k e g r ound m o tion ;phase ;response spectrum;seis m ic design spectra地震动是由震源释放出来的地震波引起的地表附近土层的振动。

它是一个复杂的现象,受到震源、距离、场地土、震级等多种因素的影响[1]。

在现有地震动记录资料中,有两类地震动被认为是特殊的,一类是近断层脉冲型地震动,一类为远场软土场地的类谐和地震动,在过去许多的研究中,这两类地震动通常是不与普通地震动一同考虑的。

目前,不仅我国抗震设计规范[2]未对两类地震作用进行专门的规定,国外规范也少有相关地震作用的具体规定。

两类地震动的特殊性首先表现在其地震动时程上,近断层脉冲型地震动具有幅值大、波形简单、脉冲周期长、作用时间短的特征。

从图1(a)所示的1999年集集地震TC U 068台站的NS 分量地震动中可以观察到近断层地震动的上述明显特征。

远场软土场地类谐和地震动更为独特,图1(b)所示为集集地震I LA056台站E W 分量地震动,这类地震动的后期振动阶段可以清晰地观察到多个循环周期的长周期脉冲,非常类似于谐和振动,类谐和振动的时间长达几十秒或更长。

类谐和振动阶段的加速度幅值(HA )小于地震动加速度时程的幅值(PGA ),但类谐和振动阶段的速度和位移幅值就决定了这类地震动的速度和位移时程的幅值。

两类地震动的特殊性还体现在各自产生的机理上。

根据断层的破裂过程和波的传播模式以及断层破裂方向与场地的相对关系,近断层作用主要分为方向性效应和滑冲效应,它们作用的结果都可以表现为长周期脉冲型地震动[3]。

这类地震动在近期的几次大地震中都造成了近断层地区工程结构的严重破坏,已经引起广泛关注[4,5]。

类谐和地震动主要是面波和场地土共同作用的结果,由面波激励和场地土放大作用共同引起的类谐和振动又称为面波效应,它主要产生于距离震源较远的厚冲击层平原或盆地[6,7]。

在1985年墨西哥地震、最近的集集地震中都可以观察到类谐和地震动的存在和由其引起的工程结构尤其是长周期结构破坏的例证。

图1 近断层和远场脉冲型地震动时程曲线F i g .1 T i m e h isto ries o f near-fault and far field pulse-type ground m o tions近断层脉冲型地震动和远场软土场地类谐和地震动是两类看似无关的地震动,结构工程师所关注的主要是两类地震动的工程特性。

本文首先对两类典型地震动的参数(加速度幅值A (PGA )、速度幅值V (PGV )、位移幅值D (PGD)及其比率V /A 、D /V 、傅里叶谱、反应谱等)进行了对比;为了对所观察到的结果进行解释,考虑脉冲作用循环周期数和相位角的影响,讨论了三角函数脉冲地震动相应参数的特征。

以集集地震中总共42条两类地震动为数据基础,分析比较了它们傅里叶谱和反应谱的特性,对两类地震作用下设计谱的修订进行了讨论。

1 地震动参数地震动加速度幅值A 、速度幅值V 、位移幅值D 及其比率V /A 、D /V 、傅里叶谱、反应谱等是用以反映地震动特征的重要参数。

仍以图1所示地震动为例,近断层脉冲地震动的加速度、速度和位移幅值分别为462c m /s 2、263c m /s 和430c m,约是远场类谐和地震动相应幅值的6.5、8.7和16.5倍。

近断层地震动的V /A 、D /V 率分别为0.57和1.63;而远场地震动的V /A 为0.42(仅考虑类谐和振动阶段时为0.73),D /V 为0.87。

可以发现近断层脉冲地震动的D /V 值明显大于远场类谐和地震动的D /V 值。

由于高频分量会对A 进而对V /A 产生较大的影响,这里仅将D /V 值作为区别两类地震动的主要地震动参数之一。

图2给出了图1中两条地震动的傅里叶幅值谱和加速度规准反应谱(阻尼比 =0.05)。

近断层脉冲型和远场类谐和地震动都包含明显的卓越周期,分别为11.8和5.6s 。

值得注意的是,尽管近断层地震动的幅值显著大于远场地震动,但远场地震动规准反应谱在长周期段明显高于近断层规准谱。

反应谱的这一特征与地震动中包含的长周期脉冲的循环作用周期数有密切关系。

本文定义循环周期数c i 为速度时程中纵坐21第6期徐龙军等:特殊长周期地震动的参数特征研究标为 PGV /2的平直线窜过的波峰数之和除以2。

如图3所示,近断层和远场地震动的循环作用数分别为c i N =1和c iF =4。

另外,从图2中反应谱来看,近断层脉冲型地震动影响的反应谱频率范围大于远场类谐和地震动的影响范围。

图2 近断层和远场地震动的(a)傅里叶谱和(b)规准谱F i g .2 (a)F ou rier a mp litude spectra and (b)no r m alized response spectra o f near fau lt and far fi e l d ground motions图3 近断层和远场地震动的脉冲作用循环周期数F ig .3 A ppli ed c i rc l e number of long pe ri od pu l se of near fau lt and far fi e l d ground mo ti ons2 脉冲地震动及其参数近期,国内外关于简单脉冲地震动特性的研究较多[8-10]。