基于地震动模拟的一致危险性谱与条件均值谱研究

论文摘要

对缺乏真实地震动记录地区进行地震危险性研究和地震动选择,对结构抗震设计有重要的参考作用。一致危险性反应谱是概率地震危险性分析的重要拓展,通常会被用来做目标谱以选择地震动记录;条件均值谱则能够在以感兴趣的基本周期所对应的谱加速度发生为条件,提供一条期望的反应谱,它是一种有效选择地震动记录的工具。本文以美国中部Memphis TN地区为研究目标,对该区内1000年可能发生的地震进行模拟。基于该地区的地震发生的概率、震级分布以及震源位置等统计资料,对Memphis TN地区周围1000年内可能发生的地震进行模拟,分别建立了点源模型和随机有限断层模型,并产生对应不同震源模型的人工地震加速度时程和伪加速度反应谱。其中,点源模型采用SMSIM中AB95_BC模型,随机有限断层模型则采用增加标准化因子的改进模型。通过对人工模拟地震动进行统计,建立其对数正态统计模型,并对其进行假设检验,得到基本周期为0.1s和1.0s的地震危险性曲线,并获得50年超越概率为10%和2%的一致危险性谱,并建立50年超越概率为2%的一直危险性谱对应的条件均值谱。最后,将目标谱由一致危险性谱转化为模拟谱,并借助贪心优化技术,从已有地震动数据库中选择10条与条件均值谱相容的地震动记录。研究表明:基于条件均值谱的地震动选择方法,所选地震动记录样本的均值和方差与目标谱较为一致。进一步经过贪心优化技术处理,可使新的地震动样本的形状和目标谱更为接近。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题背景
• 1.1.3 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 地震动模拟
• 1.2.2 地震动选择
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.3.1 基于物理机制的地震动数值模拟
• 1.3.2 基于地震动模拟的一致危险性谱
• 1.3.3 基于地震动模拟的条件均值谱及地震动记录选择
• 1.3.4 本文研究思路
• 第2章 基于物理机制的地震动数值模拟
• 2.1 引言
• 2.2 潜在震源区参数的选取
• 2.2.1 地震活动性和地质构造
• 2.2.2 地震重现模型
• 2.2.3 模拟结果
• 2.3 地震动的数值模拟模型
• 2.3.1 点源模型
• 2.3.2 随机有限断层模型
• 2.3.3 局部场地影响
• 2.4 地震动的数值模拟
• 2.4.1 点源模型的模拟
• 2.4.2 随机有限断层模型的模拟
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于地震动模拟的一致危险性谱
• 3.1 引言
• 3.2 地震危险性分析
• 3.2.1 确定性地震危险性分析
• 3.2.2 概率地震危险性分析
• 3.2.3 基于地震动模拟的地震危险性分析
• 3.3 基于地震动模拟的一致危险性谱
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于地震动模拟的条件均值谱及地震动记录选择
• 4.1 引言
• 4.2 基于地震动模拟的条件均值谱
• 4.2.1 条件均值谱定义
• 4.2.2 条件均值谱参数? 的确定
• 4.2.3 条件均值谱不同时刻? 的相关系数的确定
• 4.2.4 基于地震动模拟的条件均值谱
• 4.3 基于条件均值谱的地震动记录选择
• 4.3.1 放大系数的选择
• 4.3.2 匹配法则
• 4.3.3 计算方法
• 4.4 选取地震动结果分析
• 4.4.1 只匹配均值的选择结果
• 4.4.2 匹配均值和方差的贪心优化技术
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 地震动预测模型
• 附录2 点源模型参数
• 附录3 随机有限断层模型参数
• 致谢