强震地面运动和结构地震响应的-学术讲稿

强震地面运动

和结构地震响应的研究1提纲：随机地震动的统计特性设计谱和GPS技术在强震记录数据处理中的应用;强震地面运动场的三维数值模拟;功率谱模型的改进;地震动非平稳特性的影响;结论与建议.21随机地震动的统计特性地震动持续时间地震动峰值特性包络线(强度非平稳性)频率成分(含量)的非平稳性3设计谱与真实反应谱的差异关于地震动强度或设防烈度，自上世纪70年代以来广泛采用地震危险性分析方法，至于反应谱峰值的形状一直采用Housner提出的平滑化设计谱。应该指出，这种平滑化的设计谱与真实的反应谱之间是存在一定的差异的。真实地震的反应谱是随周期波动变化的，而且变化的幅度比较大。4设计地震应该是单纯的地震动特性还是综合了结构和地震的特性?

-----这样的争论来源于对设计谱的理解Housner对设计谱的解释:设计谱工实际用的平滑化反应谱为什么可以用平滑化的谱取代实际的波动状反应谱?结构的周期不能正确的确定对迭加在平滑化谱上的波动成分是未知的考虑到结构的阻尼,材料的强度和延性以及结构的非线性影响5设计谱和GPS技术在强震记录数据处理中的应用1.1关于设计谱

－－拟加速度谱－－相对位移谱美国与中国的设计谱与抗震设计软件中的处理方法678欧洲抗震设计规范中的位移反应谱TD=2sTE=6sTF=10s9随机地震动功率谱的基本特性在给定震级和距离的条件下平滑化功率谱也具有随机性，但是它们的离散性相对比较小，迭加在其上的波动成分随机性更大，而且有一定的共性，所以可以说是高阶随机或超随机特性。这两部分贡献可以分开来加以统计。随机波动成分对方差或地震动强度是基本没有贡献的。10111213Typicalautocorrelationfunction14Typicalpowerspectrumdensity15161718地震动记录统计特特征的随机特性1、自相关函数和互互相关函数对自相关函函数用曲线线来拟合192021三方向地震震动的谱特特性三向地震动动的谱特性性的差异如何根据规规范中的单单向地震反反应谱产生生多向地震震动时程竖向地震反反应谱的场场地相关特特性地震动场的的模拟222GPS技术在强震震记录数据据处理中的的应用－－GPS技术的特点点－－强震观观测中存在在的问题－－GPS技术的应用用1次/s的采样率2002年美国Denali7.9级地震2003日本Tokachi-Oki8.0级地震2003年SanSimeon6.5级地震地面运动永永久位移无无法确定23经过低通滤滤波以后的的GPS位移与采用用不同频带带滤波以后后的加速度度时程的比比较24从加速度和和GPS信号中分析析得到的阻阻尼比为0.05的位移谱的的比较253.强震地面运运动场的三三维数值模模拟模拟方法：：有限断层模模型基本思想：：发震断裂子断裂较小的地震断层方位滑冲方向断层方位相应于基本参数26怀来-延庆盆地波波速结构测测点（黑三三角）布置置和数值模模拟范围27计算区域内内的岩土分分层情况2824个子震源源在断层层面上的的分布29观测点上上的位移移、速度度和加速速度时程程30动速度和和位移沿沿测线的的转播过过程31研究区域域的地震震动强度度（烈度度）分布布324.地震动功功率谱模模型的改改进◆随机模型型存在的的问题◆对新模型型的构想想----看作是白噪声过程分别别经过高、低频频滤波以后得到的的平稳过过程或两两个高斯斯Markov过程的叠加或复合，，因此也也可以称称为复合合Markov模型。33(a)用高低频频截断方方式限制制高低频频成分（（竖线部部分为有有限带宽宽白谱））(b)用高低通通滤波器器限制高高低频成成分34复合Markov功率谱模模型:35Markov功率谱模模型与Kanai-Tajimi模型的对对比36包络函数数的几种种形式：平稳化过过程：是一个确确定性的的时间函函数与一一个平稳稳随机过程的的乘积，，即：5.地震动非非平稳特特性的影影响37四种模型型模拟的的El_Centro波包线38四种模型型模拟的的集集地地震的包包线395考虑地震震动非平平稳特性性的CCQC（t）法：40CSRSS（t）法：CQC（t）法：SRSS（t）法：4142发展基于于随机过过程理论论的抗震震设计方方法（1）分析加加速度时时程对结结构的破破坏作用用，研究究加速度度时程作作为随机机过程的的统计特特征和参参数，其其中包括括幅值和和频率特特性非平平稳性的的表达方方式等；；（2）探索对对加速度度时程进进行危险险性分析析的方法法；（3）研究结结构在随随机地震震地面运运动作用用下的动动力反应应分析方方法；（4）在统一一的概率率定义下下对结构构进行可可靠度分分析，获获得真正正意义上上的结构构可靠度度水准。。43这样的加速度时时程不是一个个确定性性的时间间函数，，但是可可以定义义为一个个随机函数数，其统计计特性可可以看作作是确定定性变量量并由这这些统计计参数来来产生样样本随机机过程，，也可以以直接用用一组样本随机机过程来表示。。这样得得到的具具有一定定概率水水准的加加速度时时程可以以作为重重大工程程的的设设计地震震或输入入地面运运动，并并据此对对结构地地震反应应进行可可靠性分分析。446.结论与建议1、今后需要研研究相对位移移反应谱在长长周期段的特征，进一步步拓宽设计反反应谱的适用用范围；2、在地面和和结构上布布置高采样样率的GPS接收器，研究相应的的数据处理理方法和软软件，综合合利用观测数据，分分析记录位位移随时间间的动态和和静态变化规律；3、地震动的的非平稳性性及其对结结构反应的的影响，还有待进一一步研究；；454、有限差分和和其他离散散化方法可可以有效地地应用于地震动场场的数值模模拟，目前前的研究工工作已经在在这方面奠定定了良好的的基础，今今后还需要要发展标准准化的数值分分析技术和和计算机软软件，为在在城市和区区域基础设施施建设和重重大工程中中的实际应应用创造条条件；5、地震作用是是