地震动反应谱特征周期
山东地区地震加速度反应谱特征周期的统计研究
山东地区地震加速度反应谱特征周期的统计研究王红卫;葛孚刚;王冬雷;冯志军;李红【摘要】本文收集整理了2010年至2013年期间山东地区830个地震安全性评价工程的场地类型、覆盖层厚度、钻孔剪切波速、自由基岩地震动峰值加速度和地震加速度反应谱特征周期等资料,在计算出场地指数的基础上,采用回归分析方法,对特征周期与基岩峰值加速度、场地指数之间的关系进行了统计研究,并得出了三者之间的定量表达式.结果表明,特征周期与基岩峰值加速度的自然对数呈线性相关,与场地指数呈非线性相关.【期刊名称】《震灾防御技术》【年(卷),期】2016(011)002【总页数】9页(P322-330)【关键词】特征周期;场地指数;地震峰值加速度;定量关系;山东地区【作者】王红卫;葛孚刚;王冬雷;冯志军;李红【作者单位】山东省地震局,济南,250014;山东省地震局,济南,250014;山东省地震局,济南,250014;山东省地震局,济南,250014;山东省地震局,济南,250014【正文语种】中文王红卫，葛孚刚，王冬雷，冯志军，李红，2016.山东地区地震加速度反应谱特征周期的统计研究.震灾防御技术，11（2）：322—330.doi：10.11899/zzfy20160215作为建筑工程抗震设计的重要参数，地震加速度反应谱特征周期的取值在现行的《中国地震动参数区划图》（中国地震的参数区划图编图组，2001）、《建筑抗震设计规范》（中华人民共和国建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，2010）中均有明确规定。
但基于强震记录和土层地震反应的分析结果表明，其取值往往偏低（夏蕊芳等，2012；尤红兵等，2014），从而低估了地震危险性，这种情况在土层覆盖较厚时尤其明显。
地震安全性评价工程中，采用土层等效线性化模型分析得到的特征周期值也往往高于规范结果。
本文采用山东地区地震安全性评价的资料数据和结果，在计算出场地指数的基础上，综合考虑了加速度峰值和场地条件因素，采用回归分析方法，给出了特征周期的统计关系表达式。
场地卓越周期和特征周期
场地卓越周期和特征周期是两个不同的概念它们的区别在于：1)研究途径不同．卓越周期是通过场地地震动记录的分析得到，而特征周期是通过场地地面运动反应谱的分析得到．2)研究意义或用途不尽相同．除了可用于土层动力反应分析的研究外，场地卓越周期还可以防止特殊的地震效应发生，避免拟建建筑物自振周期与场地脉动卓越周期一致或接近，在地震发生时，地基与建筑物产生共振或类共振；对某一特定场址，特征周期可以根据实测强震记录计算，并综合场地安全性评价的结果确定该场址的设计特征周期用于抗震设计．3)两者在取值上的差异．从取值大小上考虑，场地特征周期一般大于卓越周期；从取值特点上考虑，某一特定场地可以存在2个或多个地震动卓越周期[ ，而其特征周期只有1个，是反应谱的下降段的起始周期；此外，两者的取值不具有可比性，前者研究的是地面运动的频度较大的周期，后者研究的是在场地运动各频率激励的综合作用下结构的反应中满足某一特征关系的周期，因此，卓越周期大的场地，并不意味着其特征周期～定大，反之，也并不意味着特征周期就小．4)场地卓越周期更多的是场地地震动特性的客观反映，即它是地震动记录上客观的存在1个或多个特别卓越的周期；而特征周期更多的体现了人们的主观性，即在考虑我国经济发展和人们对地震灾害的可接受程度的基础上，对其规定相应的计算公式，并根据此公式在反应谱上确定特征周期，供抗震设计使用．卓越周期是指随机振动过程中出现概率最多的周期，常用以描述地震动或场地特性。
地震波在土层中传播，由于土层的过滤特性与选择放大作用（过滤与放大通过不同性质界面的多次反射来实现），周期与场地土固有周期接近的地震波得到增强（通过共振作用放大），此周期称为场地（地震动）卓越周期。
设计特征周期也可称为设计反应谱特征周期，是指地震影响系数曲线下降段起始点对应的周期值，与地震震级、震中距和场地类别等因素有关，规范通过设计地震分组和场地类别反映，场地越软，震级、震中距越大，值越大。
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。
长周期结构地震反应的特点与反应谱_方小丹
关于长周期结构的定义， 欧洲抗震设计规范 认为基本自振周期大于 3 s 的结构为长周期结构， 我 ［2 ］ 国 GB 50011 —2010《建筑抗震设计规范 》 （ 以下简 《抗震规范 》 ） 认为基本自振周期大于 5 s 的结构为 称 长周期结构 。基于反应谱理论以及《抗震规范 》 的地 震影响系数谱（ 以重力加速度为单位的加速度反应 可以认为加速度反应谱的第二下降段起点对应 谱） ， 的周期 （ T = 5 T g ） 是长周期结构的分界点， 即结构基 本自振周 期 大 于 5 倍 建 筑 物 所 在 场 地 特 征 周 期 值
2 《 抗震规范》 反应谱中存在的缺陷
反应谱法是中 、 美、 欧、 日等国家抗震设计规范 由于 计算结构地震反应的最主要方法 。 长期以来， 模拟式地震仪自身的缺点， 也由于大震级地震发生 的概率较小， 记录到的长周期地震动时程不多 。 由 于反应谱长周期段下降较快， 抗震设计对所采用的 地震作用作为结构设计的依据不充分， 规定结构承 担最低限度的地震作用是一项可行的 、 保证结构安 其他国家的规范也有类似的规 全的抗震设计措施， 定， 即规定结构的最小地震剪力系数 。 但最小地震 剪力系数不是反应谱实际具有的特征， 地震反应谱 描述了给定的地震作用下单质点弹性体系最大地震 反应与体系自振周期的关系， 其实质反映了地震动
Characteristics of earthquake response for long-period structures and response spectrum
2 FANG Xiaodan1 ， ，WEI Lian3 ，ZHOU Jing2 （ 1． Architectural Design and Ｒesearch Institute of South China University of Technology，Guangzhou 510640 ，China； 2． State Key Laboratory of Subtropical Architecture Science，South China University of Technology，Guangzhou 510640 ，China； 3． LPS Architectural Engineering Design Associates，Shenzhen 518031 ， China）
特征周期,自振周期
自振周期与特征周期默认分类2010-01-24 20:59:28 阅读583 评论1 字号：大中小订阅自振周期:是结构本身的动力特性。
与结构的高度H,宽度B有关。
当自振周期与地震作用的周期接近时,共振发生,对建筑造成很大影响，加大震害。
特征周期：是建筑场地自身的周期，抗震规范中是通过地震分组和地震烈度查表确定的。
结构的自振周期顾名思义是反映结构的动力特性，与结构的质量及刚度有关，具体对单自由度就只有一个周期，而对于多自由度就有同模型中采用的自由度相同的周期个数，周期最大的为基本周期，设计用的主要参考数据！而特征周期是，在地震影响系数曲线中，水平段与下降段交点的横坐标，反映了地震震级，震源机制（包括震源深度）、震中距等地震本身方面的影响，同时也反映了场地的特性；如软弱土层的厚度，类型等场地类别，所以我认为特征周期同时反映了地震动及场地的特性！它在确定地震影响曲线时用到！1.特征周期：是建筑物场地的地震动参数——由场地的地质条件决定；2.自振周期有结构子身的结构特点决定——用结构力学方法求解；（主要指第一振型的主振周期）3.结构的自振周期主要是避免与场地的卓越周期重合产生共振；4.卓越周期与特征周期有关；卓越周期由场地的覆盖土层厚度和土层剪切波速计算求解（见工程地质手册）。
设计特征周期:抗震设计用的地震影响系数曲线中,反映地震等级,震中距和场地类别等因素的下降段起始点对应的周期值.-----根据其所在地的设计地震分组和场地类别确定.详见抗震规范.自振周期:是结构本身的动力特性.与结构的H,B有关.当自振周期与地震作用的1/f接近时,共振发生,对建筑造成很大影响.另外：目前就场地的有关周期，经常出现场地脉动(卓越)周期，地震动卓越周期和反应谱特征周期等名词。
就以上3个周期概念来说，其确切的含义是清楚的，场地脉动周期是在微小震动下场地出现的周期，也可以说是微震时的卓越周期；地震动卓越周期是在受到地震作用下场地出现的周期，一般情况下它大于脉动周期(一般1.2～2.0)。
澳门地区建筑物设计地震动参数研究
概率 ６ ％、１ ％以及 ２ ３ ０ ％的基岩加 速度 峰值 （ 如表 １ 所示 ） 图 １给 出了澳 门ｊ 岛未米 １年 、 。 三
５ ０年 、１０年 、２ ０年 和 ５０年 的基岩 绝对 加速 度反应 谱 。根 据基 岩 加速度 峰值 和反 应谱 ， ０ ０ ０
合成 了澳 门地 区三个 岛基岩 地震 动加 速度 时程 ．作 为研 究 场地 钻 孔 剖面 的土 层 反应 分析 工
参数 与我 国现行 建 筑 抗震 设 计 规 范 … 出入较 大 ．本 研 究 的 重点 在 场 地条 件 对 地震 动 的影
响。
在对 本地 区建 筑物 场 地工 程 地质 勘察 钻孔 资 料分 析 的基 础 上 ．本 研 究 在澳 门地 区布设 了 ９个 场地 地震 工 程 勘察 钻 孔 。结合 相 邻 的广东 沿 海地 区相 似 场 地条 件 的设 计 地 震动 参数
姜 慧 ， 余 演 波 ， 王 立新
（ 东 省 地 震局 ，广 东 广 广州 ５０ ７ ） １０ ０
摘 要 ：根据 澳 门地 区地 震 环 境 、场 地 特 点 ，利 用 本 地 区 的 工 程 地 质 钻 孔 资料 和 相 似 地 区 的场
地 设计 地震 动参 数 研 究 成 果 ．结 合 少 量 工 程 地 震 钻 孑 剖 面 的 土 层 反 应 分 析 结 果 ， 合理 地 确 定 Ｌ
新版国家标准《中国地震动参数区划图》(GB+18306-2015)的主要变化
中国是一个多震灾的国家。
地震频度高，强度大，分布广。
百年来的资料表明，中国平均5年左右就会发生1次7级以上地震，平均10年左右就会发生1次8级以上地震。
依据地震区划图提高房屋建筑和工程设施的抗震能力和土地利用规划水平，是减轻地震灾害的重要途径。
2015年5月15日，国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会批准发布了强制性国家标准GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》，该标准将于2016年6月1日开始实施。
GB 18306—2015的发布实施，为新时期全面提高我国的抗震设防能力提供了法律保障和科学依据。
一、标准的修订背景2000年以来，国家加强了地震监测系统建设，地震台网布局更加合理，并逐步实现了地震观测的数字化、网络化和数据处理自动化，实现了对中国大陆全覆盖监测。
同时，实施了国家GPS观测系统一期、二期工程，中国大陆形变监测和地球物理场监测能力显著提升。
在全国范围内开展了城市活动断层探测和针对主要断裂带的活动断层调查。
观测系统的完善和大规模的调查，获取了大量的新资料。
与此同时，国家科技计划支持了中国大陆强震机理、强震危险预测关键技术等重点项目研究，对中国大陆强震危险性取得了突破性的新认识，形成了一些先进的模型和关键技术。
GB 18306—2001《中国地震动参数区划图》是2001年8月1日开始实施的。
10多年来，该标准在建设工程的抗震设防、社会经济发展和城乡建设等方面发挥了重要作用，取得了明显的经济效益和社会效益。
我国汶川“5·12”8.0级地震、日本东北太平洋海域“3·11”9.0级地震等国内外特大地震灾害事件发生后的经验教训，对防范特大地震的灾难性后果提出了新的挑战。
同时，随着我国社会和经济的快速发展，新型城镇化、“一带一路”等国家发展战略持续推进，广大人民群众对地震安全需求不断提高，对防震减灾工作提出了更新、更高的要求。
这些都为地震区划图的进一步发展完善奠定了坚实的基础，客观上也要求地震区划图应适时更新。
matlab地震反应谱
在MATLAB中，地震反应谱的计算可以帮助我们更好地理解地震波动的特征和规律。
具体来说，地震反应谱可以表示地震动强度特性和频谱特性的关系，而傅里叶谱则可以用来检出时间过程中所含的频率分量并进行时域到频域的变换。
在MATLAB编程计算分析中，地震反应谱的特征参数包括平台值和特征周期。
平台值表示地震动的强度特性，特征周期则反映了地震动的频谱特性。
通过MATLAB计算分析，我们可以得到标准加速度反应谱峰值、相对加速度谱峰值的数值，这些数据可以用来确定地震动的相关模型及其关键参数。
此外，傅里叶谱表示地震波的重要意义还体现在两个方面：一是检出时间过程中所含的频率分量，二是进行时域到频域的变换。
通过傅里叶振幅谱的最大振幅值和其所对应的频率，我们可以进一步研究地震波动的特征和规律。
总的来说，MATLAB中的地震反应谱和傅里叶谱分析工具对于研究地震波的特征和规律具有重要意义，可以广泛应用于地震工程、结构抗震分析和设计等领域。
卓越周期与特征周期
结构自振周期是结构自由振动的周期；结构基本周期是结构自振周期中最长（数值最大）的那个；场地卓越周期是场地自振周期中最容易被（地震）激励起的周期；场地特征周期（设计特征周期）是设计地震反应谱曲线上平台段结束（最右端）的同期值.产生了疑问:场地卓越周期和场地特征周期有关系吗?知道一个不相干的，地震动的卓越周期：再振幅谱幅值最大的频率分量所对应的周期，在地震波通过覆盖土层传向地表的过程中，由于土层的过滤性与选择放大作用，地表地震动的卓越周期在很大程度上取决于场地的固有周期。
各条地震波的特征周期很难确定，规范反应谱上的特征周期是根据若干条平均后再进行削平处理而得到的拐点。
对地震波进行傅立叶变换，得到其傅立叶谱，观察其地震波峰值对应的周期，此周期便是地震波的特征周期。
可以在ansys，sap等程序中轻松实现。
傅立叶谱幅值最大点对应的周期为地震动的卓越周期，不是特征周期！特征周期是抗震规范中用到的概念，目的是确定规范谱的形状。
它描述了结构所处的地震环境。
实际上，规范谱不应看作真实的地震反应谱，这一点在其他帖子中已有论述。
我个人的观点，规范是结构抗震理论应用方法的体现，如果研究抗震理论，似乎不应以抗震规范为准绳。
因为规范是为使用者提供的标准，它必须为了工程的安全性和经济性做出一些折中，并不是完全意义上的理论或技术方法。
1、卓越周期是老早以前的提法，原意指的是引起建筑场地振动最显著的某条或某类地震波的一个谐波分量的周期，该周期与场地覆土厚度及土的剪切波速有关。
对同一个场地而言，不同类型的地震波会得出不同的卓越周期，因此概念上存在矛盾。
现在地震工程界已彻底摒弃这种提法；2、场地与场地土是两个完全不同的概念，你所说的应是场地；3、现在确定地震影响系数用的是场地特征周期。
即首先根据场地覆土厚度及土的剪切波速确定建筑物的场地类别，并据此查表得场地特征周期，最后有设计地震分组和场地特征周期确定抗震设计所用的地震影响系数。
《中国地震动参数区划图》2015版简介
GB18306-2015 文本修订主要变化：
1.GB18306-2001为全文强制，GB18306-2015为部分强 制，5.1、5.2、6.1、7.1、8.2、附录A、附录B、
附录C为强制性的，其余为推荐性的；
2.提出抗震设防准则和相应参数的确定原则与规定； 3.列表明确乡镇所在地的抗震设防参数；
附录A 我国主要城镇抗震设防烈度、设计基 本地震加速度和设计地震分组
天津市城镇设计地震分组大部分为“第二组”，局部 为“第三组”
附录A 我国主要城镇抗震设防烈度、设计基 本地震加速度和设计地震分组
天津市城镇区划界线图：
附录A 我国主要城镇抗震设防烈度、设计基 本地震加速度和设计地震分组
表C.2 天津市城镇峰值加速
度和特征周期列表：
天津市行政分区情况
天津市内外共计16个区县
1. 市内6区：和平区、河西区、南开区、河东区、河北区 、红桥区；
2. 市外7区：东丽区、西青区、津南区、北辰区、武清区
、宝坻区、滨海新区； 3. 外围3县：宁河县、静海县、蓟县。
天津市设防峰值加速度统一的区县
共计11个区县
1. 市内6区：（8度0.2g) 和平区、河西区、南开区、河东
附录A 我国主要城镇抗震设防烈度、设计基 本地震加速度和设计地震分组
抗震设防烈度不完全一致的区县：
武清区 街 道 镇 合 计 街 道 7 度
（0.15g）
西青区 2 7 9 1 5 6 1 2 3
津南区 -8 8 -3 3 -5 5
滨海新区
蓟县 1 26 27 1
10（含1乡）
6 24 30 0 4 4 6 20 26 镇
GB18306-2015 文本修订主要变化：
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地震动反应谱特征周期
地震动反应谱特征周期是指地震波在振动受激源的作用下，振动反应的周期性特征。
它是地震动反应谱的重要参数，可以用于分析地震动的特性。
地震动反应谱特征周期的计算方法有多种，其中最常用的是基于动力学的方法。
它可以根据地震动的振动特性，从动力学模型中推导出特征周期。
此外，还可以根据地震动反应谱的实验数据，采用统计学方法来估算特征周期。
地震动反应谱特征周期可以用来评估建筑物的抗震性能，以及分析建筑结构的振动响应。
它也可以用于评估地震波传播过程中的振动衰减情况，从而为地震预测提供参考依据。
地震动反应谱特征周期是地震动反应谱的重要参数，可以用来评估建筑物的抗震性能，以及分析地震波传播过程中的振动衰减情况。