近場脈沖型地震動的量化識別及特性研究.pdf

1、二十世紀(jì)九十年代發(fā)生在大城市附近的幾次大地震給人類社會造成了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，并引發(fā)了科學(xué)家對近場地震動的關(guān)注。由于臨近發(fā)震斷層，這類地震動蘊(yùn)含了比普通遠(yuǎn)場地震動更多的地震能量。近場區(qū)域的工程結(jié)構(gòu)在遭受近場地震動作用時(shí)，其損傷程度往往遠(yuǎn)超人們所預(yù)期的結(jié)果。詳細(xì)地研究脈沖型地震動的特性對于保障近場區(qū)域工程結(jié)構(gòu)的抗震安全有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對近場脈沖型地震動的量化識別及其特性、地震動衰減關(guān)系的窄帶修正以及脈沖型地震動強(qiáng)度的雙

2、參數(shù)表征四個(gè)主要問題進(jìn)行了研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下：
　?。?）針對當(dāng)前用于識別脈沖型地震動的方法效率較低的局限性，提出基于能量的脈沖型地震動記錄量化識別方法。為剔除高頻成分對速度脈沖的干擾，采用簡化脈沖模型提取原時(shí)程中的速度脈沖，再由“峰點(diǎn)法”確定其脈沖周期、脈沖起始以及終止時(shí)刻，并驗(yàn)證了“峰點(diǎn)法”的有效性。由脈沖起始和終止時(shí)刻所決定的脈沖相對能量作為量化識別脈沖型地震動記錄的指標(biāo)，并據(jù)此判別地震動記錄的脈沖屬性?；谀芰康?/p>

3、概念，提出一種用于識別前場方向性效應(yīng)型脈沖記錄的量化方法。結(jié)果表明，如果速度脈沖發(fā)生的起始時(shí)刻位于有效持時(shí)時(shí)間段的中點(diǎn)之前，那么該地震動可以被認(rèn)為是由前場方向性效應(yīng)所產(chǎn)生。
　?。?）在闡明需要區(qū)別對待脈沖型地震動和非脈沖型地震動的基礎(chǔ)上，對脈沖的譜放大效應(yīng)進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果表明，脈沖對加速度反應(yīng)譜值的放大作用區(qū)間會隨著脈沖周期的變大而在周期橫坐標(biāo)軸上逐漸向右移動，并且其影響區(qū)間會隨著脈沖周期的增大而變寬。比較了LSF法和小波分

4、析兩種脈沖提取手段對于研究脈沖方向性效應(yīng)的差異性。結(jié)果表明，LSF法提取脈沖的穩(wěn)定性更好，效率更高。證明了脈沖相對能量與結(jié)構(gòu)反應(yīng)之間存在較強(qiáng)的相關(guān)性，在一定條件下，脈沖相對能量可以用來作為表征地震動強(qiáng)度的參數(shù)。
　　（3）定量分析了脈沖效應(yīng)對加速度反應(yīng)譜影響的周期區(qū)間及其放大程度。結(jié)果表明，脈沖效應(yīng)發(fā)生的起始周期、最大周期、結(jié)束周期以及脈沖效應(yīng)對加速度反應(yīng)譜的放大系數(shù)與脈沖周期存在較好的相關(guān)性。基于回歸分析結(jié)果，給出了該放大作用影

5、響周期區(qū)間及其放大系數(shù)的解析表達(dá)式。與現(xiàn)有的窄帶修正模型進(jìn)行了對比，結(jié)果表明，現(xiàn)有模型在窄帶周期范圍內(nèi)修正后的加速度反應(yīng)譜明顯大于本文所提方法，且其譜峰值發(fā)生的周期點(diǎn)要早于所提模型。
　?。?）通過地震動強(qiáng)度參數(shù)與結(jié)構(gòu)整體損傷指數(shù)之間的相關(guān)性分析，得到與結(jié)構(gòu)反應(yīng)關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)且相互較為獨(dú)立的兩個(gè)表征地震動強(qiáng)度參數(shù)的指標(biāo)——峰值地面速度和第一振型周期譜加速度。結(jié)果表明，采用此雙參數(shù)表征地震動強(qiáng)度時(shí)可以在保證結(jié)構(gòu)反應(yīng)預(yù)測精度的同時(shí)，大大減