遠場長周期地震動特性研究.pdf

1、近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，世界各地的超高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、大型儲液罐、大跨度結(jié)構(gòu)等長周期結(jié)構(gòu)大量興建，這些長周期結(jié)構(gòu)易與遠場長周期地震動的低頻分量產(chǎn)生類共振反應(yīng)，造成強烈振動或嚴重破壞。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)主要取決于地震動特性和結(jié)構(gòu)動力特性的共同作用。目前，國內(nèi)外對遠場長周期地震動特性了解不多，進一步研究其工程特性是必要的。本文結(jié)合已有研究中表征長周期地震動的參數(shù)指標，確定了遠場長周期地震動的篩選原則，以2011年東日本海M9.0級特大地震中K-

2、NET和KIK-NET兩大臺網(wǎng)收集到的地震實測記錄為基礎(chǔ)，選出了選波集和參照集兩大數(shù)據(jù)集合，并對數(shù)據(jù)進行了校正處理。在此基礎(chǔ)上，研究了遠場長周期地震動的主要影響因素，并采用改進的希爾伯特-黃變換（HHT）法，討論了選波集和參照集中地震動記錄的動力特性、時頻特性、瞬時能量特性和頻譜周期特性。本文主要工作和結(jié)論如下：
　　1.確定了遠場長周期地震動的選波原則，以2011年M9.0級日本特大地震為資料，形成選波集和參照集兩個數(shù)據(jù)集；對選

3、出的地震波所在場地按美國N EH RP場地分類標準進行分類，并對選出的地震波進行了校正處理。
　　2.研究了傳播距離和場地條件對遠場長周期地震動的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：PGA、PGV、PGV/PGA三個參數(shù)隨傳播距離變化有不同變化規(guī)律；同一傳播距離，C、D、E三類場地條件下三個參數(shù)變化規(guī)律也不同；它的主要特性更多地取決于臺站所在場地特征和傳播距離。受數(shù)據(jù)源的限制，本文沒有研究震級和震源機制的影響。
　　3.研究了遠場長周期

4、地震動的地面記錄和井下記錄的參數(shù)特征及不同分量的參數(shù)規(guī)律，并用衰減比例γ來衡量隨深度的變化幅度的衰減方法。結(jié)果表明，地面地震記錄和井下地震記錄的PGA、PGV、PGV/PGA三個參數(shù)有不同的規(guī)律；遠場長周期地震動的水平分量和豎向分量的參數(shù)隨深度的變化曲線存在很大的差異。
　　4.采用改進的希爾伯特-黃變換（HHT），以選波集和參照集為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，研究了遠場長周期地震動的動力特性、時頻特性及瞬時能量特性。同時，對37條地震波的三個頻譜

5、周期特性參數(shù)Tmf（傅氏譜平均周期）、Tmh（邊際譜平均周期）、Tc（加速度反應(yīng)譜特征周期）與PGV/PGA的相關(guān)性進行了分析。結(jié)果表明，選波集的邊際譜和傅氏譜主要集中分布在0.1~5Hz的低頻范圍內(nèi)，參照集的邊際譜和傅氏譜主要分布在0.1~30Hz范圍內(nèi)且分布比較均勻；與邊際譜相比，傅氏譜在低頻部分均低估了地震動的幅值，而高估了高頻部分；選波集的瞬時能量譜分布相對集中且能量幅值較小，而參照集分布的范圍相對較寬且能量幅值相對較大；Tmf