遠(yuǎn)場(chǎng)長(zhǎng)周期地震動(dòng)特性研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界各地的超高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、大型儲(chǔ)液罐、大跨度結(jié)構(gòu)等長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)大量興建，這些長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)易與遠(yuǎn)場(chǎng)長(zhǎng)周期地震動(dòng)的低頻分量產(chǎn)生類共振反應(yīng)，造成強(qiáng)烈振動(dòng)或嚴(yán)重破壞。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)主要取決于地震動(dòng)特性和結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的共同作用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)長(zhǎng)周期地震動(dòng)特性了解不多，進(jìn)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(zhǎng)周期地震動(dòng)的參數(shù)指標(biāo)，確定了遠(yuǎn)場(chǎng)長(zhǎng)周期地震動(dòng)的篩選原則，以2011年?yáng)|日本海M9.0級(jí)特大地震中K-

2、NET和KIK-NET兩大臺(tái)網(wǎng)收集到的地震實(shí)測(cè)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了校正處理。在此基礎(chǔ)上，研究了遠(yuǎn)場(chǎng)長(zhǎng)周期地震動(dòng)的主要影響因素，并采用改進(jìn)的希爾伯特-黃變換（HHT）法，討論了選波集和參照集中地震動(dòng)記錄的動(dòng)力特性、時(shí)頻特性、瞬時(shí)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(yuǎn)場(chǎng)長(zhǎng)周期地震動(dòng)的選波原則，以2011年M9.0級(jí)日本特大地震為資料，形成選波集和參照集兩個(gè)數(shù)據(jù)集；對(duì)選

3、出的地震波所在場(chǎng)地按美國(guó)N EH RP場(chǎng)地分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，并對(duì)選出的地震波進(jìn)行了校正處理。
　　2.研究了傳播距離和場(chǎng)地條件對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)長(zhǎng)周期地震動(dòng)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：PGA、PGV、PGV/PGA三個(gè)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(chǎng)地條件下三個(gè)參數(shù)變化規(guī)律也不同；它的主要特性更多地取決于臺(tái)站所在場(chǎng)地特征和傳播距離。受數(shù)據(jù)源的限制，本文沒(méi)有研究震級(jí)和震源機(jī)制的影響。
　　3.研究了遠(yuǎn)場(chǎng)長(zhǎng)周期

4、地震動(dòng)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(lái)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(gè)參數(shù)有不同的規(guī)律；遠(yuǎn)場(chǎng)長(zhǎng)周期地震動(dòng)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(jìn)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(yuǎn)場(chǎng)長(zhǎng)周期地震動(dòng)的動(dòng)力特性、時(shí)頻特性及瞬時(shí)能量特性。同時(shí)，對(duì)37條地震波的三個(gè)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(jìn)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(dòng)的幅值，而高估了高頻部分；選波集的瞬時(shí)能量譜分布相對(duì)集中且能量幅值較小，而參照集分布的范圍相對(duì)較寬且能量幅值相對(duì)較大；Tmf