近場脈沖型地震動的量化識別及特性研究.pdf

1、二十世紀九十年代發(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)濟損失，并引發(fā)了科學家對近場地震動的關注。由于臨近發(fā)震斷層，這類地震動蘊含了比普通遠場地震動更多的地震能量。近場區(qū)域的工程結構在遭受近場地震動作用時，其損傷程度往往遠超人們所預期的結果。詳細地研究脈沖型地震動的特性對于保障近場區(qū)域工程結構的抗震安全有著十分重要的現(xiàn)實意義。本文對近場脈沖型地震動的量化識別及其特性、地震動衰減關系的窄帶修正以及脈沖型地震動強度的雙

2、參數(shù)表征四個主要問題進行了研究，主要研究內容及結論如下：
　?。?）針對當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程中的速度脈沖，再由“峰點法”確定其脈沖周期、脈沖起始以及終止時刻，并驗證了“峰點法”的有效性。由脈沖起始和終止時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，并據(jù)此判別地震動記錄的脈沖屬性。基于能量的

3、概念，提出一種用于識別前場方向性效應型脈沖記錄的量化方法。結果表明，如果速度脈沖發(fā)生的起始時刻位于有效持時時間段的中點之前，那么該地震動可以被認為是由前場方向性效應所產(chǎn)生。
　　（2）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上，對脈沖的譜放大效應進行了詳細研究。結果表明，脈沖對加速度反應譜值的放大作用區(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的差異性。結果表明，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構反應之間存在較強的相關性，在一定條件下，脈沖相對能量可以用來作為表征地震動強度的參數(shù)。
　?。?）定量分析了脈沖效應對加速度反應譜影響的周期區(qū)間及其放大程度。結果表明，脈沖效應發(fā)生的起始周期、最大周期、結束周期以及脈沖效應對加速度反應譜的放大系數(shù)與脈沖周期存在較好的相關性?；诨貧w分析結果，給出了該放大作用影

5、響周期區(qū)間及其放大系數(shù)的解析表達式。與現(xiàn)有的窄帶修正模型進行了對比，結果表明，現(xiàn)有模型在窄帶周期范圍內修正后的加速度反應譜明顯大于本文所提方法，且其譜峰值發(fā)生的周期點要早于所提模型。
　?。?）通過地震動強度參數(shù)與結構整體損傷指數(shù)之間的相關性分析，得到與結構反應關聯(lián)性較強且相互較為獨立的兩個表征地震動強度參數(shù)的指標——峰值地面速度和第一振型周期譜加速度。結果表明，采用此雙參數(shù)表征地震動強度時可以在保證結構反應預測精度的同時，大大減