近场地震动频谱特征周期研究-论文.pdf

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1、地震地磁观测与研究第35卷第3／4期SEISM0L0GICALANDGEOMAGNETICVo1．35No．3／42014年8月OBSERVATIONANDRESEARCHAug．2014doi：10．3969／J．issn．1003—3246．2014．03／04．004近场地震动频谱特征周期研究贺秋梅李小军董娣。李亚琦D杨宇1)中国北京100081中国地震局地球物理研究所2)中国北京100124北京工业大学3)中国重庆401147重庆市地震局4)中国北京100082环境保护部核与辐射安全中心摘要基于999条具有完整信息的欧洲及其毗邻地区的近场强

2、震动记录，对反映地震动频谱特性的不同特征周期参数(反应谱卓越周期、平滑化反应谱卓越周期、傅氏幅值谱平均周期Tm)进行了研究，分析了场地条件、地震震级等因素对近场水平向及竖向地震动频谱特征周期的影响，并探讨了我国现行规范中设计反应谱特征周期取值的合理性问题。统计结果表明：在近场区域场地和震中距仍是影响地震动频谱特征周期的重要因素，因为近场地震动的复杂性，震级对地震动频谱特征周期的影响不是很明显；近场区域竖向与水平向地震动的频谱特征周期有明显差别，且场地越软竖向与水平向地震动频谱特征周期的比值越小；我国现行抗震规范中设计反应谱的特征周期取值偏低，可能是

3、偏于不安全的。关键词近场；强震动记录；特征周期；竖向地震动0引言当结构的自振频率和地震动卓越周期接近或相同时，结构的动力反应最强烈，容易引起结构破坏。在进行结构地震反应或进行抗震设计时，应充分了解地震动的频谱特性和结构的自振特性，使结构的自振周期尽量避开场地卓越周期，以免发生共振而加重震害(袁一凡，2012)。以往的研究结果表明，场地条件、震级、震中距等因素对地震动频谱特性有很大影响(周锡元等，1999；吴健等，2004；董娣等，2005；贺秋梅，2006)，但近场地震动非常复杂，受地震断层破裂尺度、断层面位错的发展过程、破裂速度、滑动方向等因素的

4、影响，场地条件等因素对近场地震频谱特征周期特性的影响究竟如何有待进一步深入研究。考虑各因素对地震动特性影响的最直接的方法是基于不同场地、不同震级、不同震中距的强震动记录资料，统计分析给出不同条件下的地震动参数值。但是这一方法需要建立在大量强震动记录资料的基础上，而且这些强震动记录资料应具有代表性及满足广泛分布的条件(李小军等，2001)。我国近年发生地震较多，但获得的可供工程应用的各种强震动记录却不够丰富。考虑到欧洲抗震规范eurocode8中土的分类划分标准与我国规范相近，本文以999条具有较完整场地信息的欧洲及其毗邻地区的强震动记录作为对象，对

5、反映地震动频谱特性的不同特征周期参数(反应谱卓越周期T，作者简介：贺秋梅(1978一)，女，助理研究员，主要研究领域：地震工程基金项目：国家自然科学基金重大研究计划资助项目(91215301)；国家重点基础研究发展计划(2011CB013601)和国家国际科技合作项目(2012DFG20510)本文收到日期：2014-05-2526地震地磁观测与研究平滑化反应谱卓越周期T。，傅氏幅值谱平均周期T)进行计算(徐龙军等，2005；徐龙军，2006；王伟，2010)，统计分析水平及竖向地震动的特征周期参数、竖向与水平向地震动特征周期参数的比值，以更好地了

6、解场地条件、震级等因素对地震动周期的影响，为我国抗震设计规范中设计反应谱特征周期的取值提供参考建议，并为更合理地确定竖向规范设计谱提供参考依据。1近场强震动记录数据本文采用的强震动记录均来自欧洲及其毗邻地区(AmbraseysNetal，2OOO)，时间跨度为1971年2月l4日至1999年12月31日，共333组地震动记录，每组记录均包括2个水平向地震动分量和1个竖向地震动分量，合计999条地震动记录。本文所采用地震动记录峰值加速度均大于50cm／s。，震中距为0—4Okm，采用面波震级，且所用记录相应的地震震级较均匀分布于4．1—7．0级。中国

7、现行建筑抗震规范(GB50011—2O1O)和欧洲规范Eurocode8中场地的划分方法相近，但有些细微差别，中国、欧洲规范的场地类别与土的等效剪切波速的关系对比情况见表1。因本文收集到的D类和E类场地记录较少，在此不做过多分析，只分析其他3类场地的强震动记录，即A类(基岩场地)、B类(硬土场地)和C类(冲积层场地)。其中，基岩场地共109组，硬土场地共104组，冲积层场地共120组。表2给出了本文所分析的地震动记录按震级、震中距、场地条件的分布情况(贺秋梅，2006)。表1两种规范中场地类别与土的等效剪切波速对比Table1Shearwaveve

8、locityofsitesclassificationinChinesecodeandEurocode8规范名称_／1m波