近期地震动反应谱特性及其人工波模拟

论文摘要

随着上世纪80年代初以来具有良好低频特性的数字强震仪在一些国家和地区的大量布设,强地震动记录的数量和在低频段的精度较以往有较大程度的增加和提高,为地震动长周期特性研究提供了可靠依据。近年来发生的近断层地震以及中、远震中距地区的强震所反映的地震动的长周期破坏特性日益得到重视。地震动长周期破坏特性的研究对弥补和完善我国现行规范反应谱在长周期段的规定所存在的问题及不足具有重要的意义。本文采集了1056条近期地震波建立了强地震动数据库,计算了其特征周期并据此进行分组,确定了每条强震记录适用的场地类型、设计地震分组及抗震设防烈度。对分组之后的强震记录进行统计分析,得到了每个分组强震记录反应谱的平均谱及其拟合谱。本文对每个分组的平均谱与相应的规范反应谱进行了对比分析,探讨了近期地震动所体现出来的长周期破坏特性对规范反应谱的影响,分析目前规范反应谱在近期地震动背景下存在的问题与不确定性,并给出了修改或改进的建议(或设想)。本文对每个分组中强震记录的反应谱给出了其平均谱,并做了最小二乘法拟合,得到了拟合效果较好的拟合谱。用此拟合谱作为目标谱,本文在传统的人工波生成及其拟合方法的基础上进行了细微的调整,生成了对应于每个分组的人工波,再用本文的拟合方法,取50个实时变化的控制点,经15次迭代后对所得人工波取50个检测点,精度控制在5%以内。本文生成的人工波可以在一定程度上体现近期地震动特性,用其进行动力时程分析,对于弥补我国现行规范反应谱未能考虑近期地震相应方面具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 近期地震动的长周期破坏现象
• 1.2.1 近断层地震动的长周期破坏
• 1.2.2 地震动的随机特性导致的长周期破坏
• 1.3 长周期破坏现象对我国现行反应谱的影响
• 1.4 本文研究的内容和意义
• 1.4.1 本文研究的主要内容
• 1.4.2 本文研究的意义
• 第二章 近期强地震动记录的分组及其平均反应谱、拟合谱
• 2.1 本文采集所强震记录的数据特征、来源及其处理
• 2.1.1 数据特征
• 2.1.2 数据来源及其处理
• 2.2 强震记录数据分组
• 2.2.1 特征周期的定义及其计算方法
• 2.2.2 强震记录特征周期的确定及其计算方法评价
• 2.2.3 对所研究地震波按特征周期的不同进行分类
• 2.2.4 本文对强震记录分组结果评价
• 2.3 每组场地对应地震动反应谱的平均谱、拟合谱及与规范的比较
• 2.3.1 求平均谱
• 2.3.2 求平均谱的拟合谱
• 2.3.3 拟合效果分析及与规范反应谱的对比分析
• 2.4 小结
• 第三章 近期地震动记录的特性分析及与规范反应谱的比较
• 3.1 各分组平均谱与规范反应谱的比较
• 3.2 未分组的地震动记录的反应谱分析
• 3.3 我国现行反应谱在长周期段存在的问题及修正方法
• 3.3.1 存在的问题
• 3.3.2 目前学者对规范反应谱长周期段进行的修正及其思想
• 3.4 对规范反应谱的建议和设想
• 3.5 小结
• 第四章 近期近断层地震及中、远场地地震动的人工波模拟
• 4.1 模拟的意义
• 4.2 模拟的方法
• 4.2.1 传统的人工波生成方法及反应谱拟合
• 4.2.2 本文采用的人工波生成方法及反应谱的拟合
• 4.3 本文生成的人工波及其拟合效果与用传统方法的比较
• 4.3.1 与传统方法的比较
• 4.3.2 对反应谱拟合技术的评价及所生成人工波效果分析
• 4.4 小结
• 第五章 结论和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 附录1: 三种特征周期计算方法计算结果分类及比较
• 附录2: 各地震分组地震动记录反应谱的平均谱、拟合谱及与各组相对应的规范反应谱
• 附录3: 不同场地类别、设计地震分组及抗震设防烈度的多遇地震作用下的人工波
• 附录4: 目前普通特征周期计算方法尚不能确定的长周期反应谱
• 附录5: 强震记录数据库