強(qiáng)震地面運(yùn)動周老師

1、強(qiáng)震地面運(yùn)動和結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的研究-2006，12，221提綱：隨機(jī)地震動的統(tǒng)計(jì)特性設(shè)計(jì)譜和GPS技術(shù)在強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用;強(qiáng)震地面運(yùn)動場的三維數(shù)值模擬;功率譜模型的改進(jìn);地震動非平穩(wěn)特性的影響;結(jié)論與建議.21 隨機(jī)地震動的統(tǒng)計(jì)特性地震動持續(xù)時(shí)間地震動峰值特性包絡(luò)線(強(qiáng)度非平穩(wěn)性)頻率成分(含量)的非平穩(wěn)性3設(shè)計(jì)譜與真實(shí)反應(yīng)譜的差異關(guān)于地震動強(qiáng)度或設(shè)防烈度，自上世紀(jì)70年代以來廣泛采用地震危險(xiǎn)性分析方法，至于反應(yīng)譜峰值的形狀一直采用 Housner提出的平滑化設(shè)計(jì)譜。應(yīng)該指出，這種平滑化的設(shè)計(jì)譜與真實(shí)的反應(yīng)譜之間是存在一定的差異的。真實(shí)地震的反應(yīng)譜是隨周期波動變化的，而且變化的幅度比較大

2、。 4設(shè)計(jì)地震應(yīng)該是單純的地震動特性還是綜合了結(jié)構(gòu)和地震的特性?-這樣的爭論來源于對設(shè)計(jì)譜的理解Housner 對設(shè)計(jì)譜的解釋:設(shè)計(jì)譜工實(shí)際用的平滑化反應(yīng)譜為什么可以用平滑化的譜取代實(shí)際的波動狀反應(yīng)譜?結(jié)構(gòu)的周期不能正確的確定對迭加在平滑化譜上的波動成分是未知的考慮到結(jié)構(gòu)的阻尼,材料的強(qiáng)度和延性以及結(jié)構(gòu)的非線性影響5設(shè)計(jì)譜和GPS技術(shù)在強(qiáng)震記錄數(shù) 據(jù)處理中的應(yīng)用1.1 關(guān)于設(shè)計(jì)譜 擬加速度譜相對位移譜美國與中國的設(shè)計(jì)譜與抗震設(shè)計(jì)軟件中的處理方法678歐洲抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的位移反應(yīng)譜TD =2s TE =6s TF =10s9隨機(jī)地震動功率譜的基本特性在給定震級和距離的條件下平滑化功率譜也具有隨機(jī)

3、性，但是它們的離散性相對比較小，迭加在其上的波動成分隨機(jī)性更大，而且有一定的共性，所以可以說是高階隨機(jī)或超隨機(jī)特性。這兩部分貢獻(xiàn)可以分開來加以統(tǒng)計(jì)。隨機(jī)波動成分對方差或地震動強(qiáng)度是基本沒有貢獻(xiàn)的。 10111213Typical autocorrelation function14Typical power spectrum density15161718地震動記錄統(tǒng)計(jì)特征的隨機(jī)特性1、自相關(guān)函數(shù)和互相關(guān)函數(shù)對自相關(guān)函數(shù)用曲線 來擬合192021三方向地震動的譜特性三向地震動的譜特性的差異如何根據(jù)規(guī)范中的單向地震反應(yīng)譜產(chǎn)生多向地震動時(shí)程豎向地震反應(yīng)譜的場地相關(guān)特性地震動場的模擬222 GPS技

4、術(shù)在強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用GPS技術(shù)的特點(diǎn)強(qiáng)震觀測中存在的問題GPS技術(shù)的應(yīng)用 1次/s 的采樣率2002年美國Denali7.9級地震 2003日本Tokachi-Oki8.0級地震2003年San Simeon 6.5級地震 地面運(yùn)動永久位移無法確定23經(jīng)過低通濾波以后的GPS 位移與采用不同頻帶濾波以后的加速度時(shí)程的比較24從加速度和GPS信號中分析得到的阻尼比為0.05的位移譜的比較 253.強(qiáng)震地面運(yùn)動場的三維數(shù)值模擬模擬方法：有限斷層模型基本思想：發(fā)震斷裂子斷裂較小的地震斷層方位滑沖方向斷層方位相應(yīng)于基本參數(shù)26 懷來-延慶盆地波速結(jié)構(gòu)測點(diǎn)（黑三角）布置和數(shù)值模擬范圍27計(jì)算區(qū)域

5、內(nèi)的巖土分層情況 2824個(gè)子震源在斷層面上的分布 29觀測點(diǎn)上的位移、速度和加速度時(shí)程 30動速度和位移沿測線的轉(zhuǎn)播過程 31 研究區(qū)域的地震動強(qiáng)度（烈度）分布 324.地震動功率譜模型的改進(jìn) 隨機(jī)模型存在的問題 對新模型的構(gòu)想-看作是白噪聲過程分別經(jīng)過高、低頻濾波以后得到的平穩(wěn)過程或兩個(gè)高斯Markov過程的疊加或復(fù)合，因此也可以稱為復(fù)合Markov模型。33(a) 用高低頻截?cái)喾绞较拗聘叩皖l成分（豎線部分為有限帶寬白譜） (b) 用高低通濾波器限制高低頻成分34復(fù)合Markov功率譜模型: 35 Markov功率譜模型與Kanai-Tajimi模型的對比 36包絡(luò)函數(shù)的幾種形式 ：平穩(wěn)化

6、過程：是一個(gè)確定性的時(shí)間函數(shù)與一個(gè)平穩(wěn)隨機(jī)過程的乘積，即：5.地震動非平穩(wěn)特性的影響37 四種模型模擬的El_Centro波包線 38四種模型模擬的集集地震的包線 395 考慮地震動非平穩(wěn)特性的CCQC（t）法：40CSRSS（t）法：CQC（t）法：SRSS（t）法：4142發(fā)展基于隨機(jī)過程理論的抗震設(shè)計(jì)方法（1）分析加速度時(shí)程對結(jié)構(gòu)的破壞作用，研究加速度時(shí)程作為隨機(jī)過程的統(tǒng)計(jì)特征和參數(shù)，其中包括幅值和頻率特性非平穩(wěn)性的表達(dá)方式等；（2）探索對加速度時(shí)程進(jìn)行危險(xiǎn)性分析的方法；（3）研究結(jié)構(gòu)在隨機(jī)地震地面運(yùn)動作用下的動力反應(yīng)分析方法；（4）在統(tǒng)一的概率定義下對結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠度分析，獲得真正意義上

7、的結(jié)構(gòu)可靠度水準(zhǔn)。 43這樣的加速度時(shí)程不是一個(gè)確定性的時(shí)間函數(shù)，但是可以定義為一個(gè)隨機(jī)函數(shù)，其統(tǒng)計(jì)特性可以看作是確定性變量并由這些統(tǒng)計(jì)參數(shù)來產(chǎn)生樣本隨機(jī)過程，也可以直接用一組樣本隨機(jī)過程來表示。這樣得到的具有一定概率水準(zhǔn)的加速度時(shí)程可以作為重大工程的的設(shè)計(jì)地震或輸入地面運(yùn)動，并據(jù)此對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)進(jìn)行可靠性分析。 446.結(jié)論與建議1、今后需要研究相對位移反應(yīng)譜在長周期段的特征，進(jìn)一步拓寬設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的適用范圍；2、在地面和結(jié)構(gòu)上布置高采樣率的GPS接收器，研究相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法和軟件，綜合利用觀測數(shù)據(jù)，分析記錄位移隨時(shí)間的動態(tài)和靜態(tài)變化規(guī)律；3、地震動的非平穩(wěn)性及其對結(jié)構(gòu)反應(yīng)的影響，還有待進(jìn)一步研究；454、有限差分和其他離散化方法可以有效地應(yīng)用于地震動場的數(shù)值模擬，目前的研究工作已經(jīng)在這方面奠定了良好的基礎(chǔ)，今后還需要發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)值分析技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件，為在城市和區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和重大工程中的實(shí)際