經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法模擬地震動(dòng)研究.pdf

1、隨著重大工程不斷建設(shè)和大地震的頻發(fā),經(jīng)驗(yàn)的地震動(dòng)參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足抗震設(shè)計(jì)要求?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定對(duì)重要建(構(gòu))筑物的抗震設(shè)計(jì)都必須進(jìn)行地震反應(yīng)時(shí)程分析。但建(構(gòu))筑物所在區(qū)域往往缺乏地震動(dòng)記錄,正是地震動(dòng)記錄的匱乏使得地震動(dòng)模擬研究一直是地震工程領(lǐng)域重要的研究課題之一。目前模擬地震動(dòng)常用的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法和隨機(jī)方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn),為更好地模擬地震動(dòng),本文對(duì)上述兩種模擬地震動(dòng)方法進(jìn)行了深入系統(tǒng)研究,提出了一些新的觀點(diǎn)和改進(jìn)

2、,具體研究成果如下:
　　 經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法是用大地震的前震或余震作為經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)合成大地震的方法,目前的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法對(duì)大地震斷層位錯(cuò)的不均勻考慮得不充分。但實(shí)際地震,特別是大地震斷層面上的滑動(dòng)速度和位錯(cuò)分布不可能是均勻的,而滑動(dòng)分布的不均勻正是造成高頻輻射的重要因?yàn)?。本文從假定大小地震斷層具有不同滑?dòng)速度入手,提出了改進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法。該方法由于考慮了地震斷層滑動(dòng)的不均勻性,使得模擬結(jié)果與記錄符合得比較好。
　　

3、 經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法中合成大地震用的小震數(shù)目是根據(jù)大小地震的長(zhǎng)度、寬度和位錯(cuò)比值等決定的,這個(gè)比值一般不為整數(shù)。但小震數(shù)目必須為整數(shù),所以,目前的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法不是高估就是低估了地震動(dòng)。并且這個(gè)整數(shù)取值只能靠經(jīng)驗(yàn)判斷,經(jīng)驗(yàn)判斷有失經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法的嚴(yán)密性。本文提出把長(zhǎng)、寬和位錯(cuò)的比值一律向上取整,整數(shù)部分合成大地震時(shí)不改變小震地震動(dòng)幅值,小數(shù)部分的小震地震動(dòng)幅值根據(jù)小數(shù)部分?jǐn)?shù)值適當(dāng)減小,該方法使小震數(shù)目的確定有了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
　　

4、 目前的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法大都認(rèn)為大小地震應(yīng)滿(mǎn)足“相似條件”或“準(zhǔn)相似條件”,這無(wú)疑限制了經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)的適用范圍。羅奇峰已經(jīng)把經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法推廣到矩形走滑斷層不滿(mǎn)足相似條件的情況。本文在此基礎(chǔ)上把經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法推廣到傾滑斷層不滿(mǎn)足相似條件和同時(shí)存在走滑和傾滑分量的斷層不滿(mǎn)足相似條件的情況,由于汶川地震斷層同時(shí)存在傾滑和走滑部分,該推廣對(duì)汶川地震的研究有重要意義。另外本文還從理論上把經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法推廣到已知大小地震斷層長(zhǎng)、寬比和應(yīng)力

5、降比,而未知位錯(cuò)比的情況。
　　 本文把Miyake提出的強(qiáng)震生成區(qū)概念引進(jìn)經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法中,只用一部分對(duì)地震動(dòng)起主要作用的斷層模擬地震動(dòng),解決了地震動(dòng)幅值隨震中距減小而無(wú)限增大的問(wèn)題。本文采用這種方法對(duì)汶川地震近斷層地震動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究,驗(yàn)證了該方法的可行性,為近場(chǎng)地震動(dòng)的模擬和預(yù)測(cè)提供了有效方法。
　　 本文用改進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法模擬了唐山、盧龍和汶川地震。模擬結(jié)果表明:用改進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法模擬的加速度反應(yīng)

6、譜與記錄符合得比較好,從而驗(yàn)證了本文提出的改進(jìn)方法的可行性。
　　 本文以唐山、盧龍和汶川等地震為例比較了用經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法和隨機(jī)方法模擬地震動(dòng)效果。結(jié)果表明:用經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法模擬地震動(dòng)的反應(yīng)譜與記錄總體符合得很好,說(shuō)明經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法是有效的人工合成地震動(dòng)方法。用隨機(jī)方法模擬盧龍等中等強(qiáng)度地震動(dòng)反應(yīng)譜與記錄差異不太大,所以用隨機(jī)方法模擬中國(guó)大陸中等強(qiáng)度地震動(dòng)是可以接受的。本文用隨機(jī)方法合成都江堰地區(qū)小震時(shí)程,并利用汶川地震有