具有雙平穩(wěn)段強(qiáng)震動(dòng)的工程特性研究.pdf

1、2008年汶川地震和2011年東日本大地震造成了極其嚴(yán)重的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和自然環(huán)境破壞。這兩次地震中均獲得了大量有價(jià)值的強(qiáng)震動(dòng)記錄，對(duì)其初步分析后發(fā)現(xiàn)，兩次地震的強(qiáng)震動(dòng)記錄中均包含相當(dāng)數(shù)量的具有雙平穩(wěn)段的記錄，這一現(xiàn)象在之前歷次地震的強(qiáng)震動(dòng)記錄中從未如此清晰地顯現(xiàn)，其與這兩次巨大地震共同具有的能量釋放巨大、多斷層破裂、斷層長度大、破裂持續(xù)時(shí)間長等特點(diǎn)有關(guān)。正因如此，與常見的具有單平穩(wěn)段的地震動(dòng)相比，此類地震動(dòng)的工程特性和對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

2、有何差異成為人們關(guān)注的問題。
　　鑒于2011年東日本大地震的強(qiáng)震動(dòng)記錄數(shù)量較多、記錄臺(tái)站信息完備，本文選取此次地震的強(qiáng)震動(dòng)記錄展開研究；考查了雙平穩(wěn)段地震動(dòng)的空間分布規(guī)律，對(duì)比分析了兩類地震動(dòng)的三要素參數(shù)、強(qiáng)度包線模型參數(shù)和瞬時(shí)頻率模型參數(shù)的衰減規(guī)律及其差異，以一個(gè)框架結(jié)構(gòu)為例考查了兩類地震動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的不同影響。本文的主要研究成果可歸納為以下幾個(gè)方面：
　　1）雙平穩(wěn)段地震動(dòng)的空間分布特征。雙平穩(wěn)段地震動(dòng)主要由多斷層破裂

3、引起，空間分布具有明顯的方向性，主要分布在主破裂反方向的一定區(qū)域內(nèi)。
　　2）兩類地震動(dòng)三要素參數(shù)的差異。雙平穩(wěn)段地震動(dòng)的峰值地面加速度 PGA（peak ground acceleration）比單平穩(wěn)段地震動(dòng)的PGA大，隨斷層距增大，兩者比值逐漸由2減小到1左右；對(duì)于雙平穩(wěn)段地震動(dòng)，前、后峰對(duì)應(yīng)的PGA的比值隨斷層距增大由0.8逐漸增大到1.2左右。相應(yīng)地，兩類地震動(dòng)Arias強(qiáng)度的比值隨斷層距增大，從3.5逐漸減小到1.5左

4、右；雙平穩(wěn)段地震動(dòng)前、后峰對(duì)應(yīng)的 Arias強(qiáng)度的比值隨斷層距增大，逐漸由0.5增大至0.8左右；即雙平穩(wěn)段地震動(dòng)蘊(yùn)含的能量明顯大于單平穩(wěn)段地震動(dòng)。單平穩(wěn)段地震動(dòng)反應(yīng)譜的平臺(tái)較長、反應(yīng)譜特征周期較大，雙平穩(wěn)段地震動(dòng)反應(yīng)譜的平臺(tái)較高、反應(yīng)譜特征周期較小；由于多普勒效應(yīng)，雙平穩(wěn)段地震動(dòng)前、后峰的頻譜成分明顯不同，前峰高頻成分突出，后峰低頻成分豐富。
　　3）強(qiáng)度和頻率非平穩(wěn)特性。關(guān)于強(qiáng)度包線，雙平穩(wěn)段地震動(dòng)的兩個(gè)平穩(wěn)段的高度均明顯大于

5、相應(yīng)單平穩(wěn)段地震動(dòng)的平穩(wěn)段高度；隨斷層距的增加，雙平穩(wěn)段地震動(dòng)兩個(gè)平穩(wěn)段之間的時(shí)間間隔逐漸減小，強(qiáng)度包線的形狀由高瘦向低矮轉(zhuǎn)變，并且逐漸向單平穩(wěn)段過渡。關(guān)于瞬時(shí)頻率，雙平穩(wěn)段地震動(dòng)的初始頻率較大，初始頻率隨時(shí)間的衰減較慢，單平穩(wěn)段地震動(dòng)的初始頻率較小，隨時(shí)間的衰減較快。
　　4）對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響。相同條件下，雙平穩(wěn)段地震動(dòng)輸入下多層框架地震反應(yīng)比單平穩(wěn)段地震動(dòng)輸入下大10～30％左右，且對(duì)結(jié)構(gòu)彈性反應(yīng)的影響大于彈塑性反應(yīng)。