水平向脉冲型地震动参数特征分析

作     者：李华聪 

作者单位：南昌航空大学 

学位级别：硕士

导师姓名：钟菊芳

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：脉冲型地震动 地震动参数 衰减规律 脉冲周期 相关性 

摘      要：脉冲型地震动对工程结构的强烈破坏作用已引起了地震工程研究者们的广泛关注,深入了解其地震动特性对揭示脉冲产生机理以及开展工程结构的抗震设防具有重要价值。已有研究表明,脉冲型地震动最强脉冲所对应方向上的地震动特性与水平向的其它方向相比具有明显差异,结构在最强脉冲方向上的地震响应更为显著。脉冲周期是近断层结构抗震分析中不可忽略的重要参数,但目前有关其特性和影响因素的研究还不全面。为了揭示脉冲型地震动最强脉冲方向上的地震动参数随断层距的变化规律,探究脉冲周期与地震动参数之间的关系,基于PEER数据库选用台湾集集地震的脉冲型地震动及近断层区域脉冲型地震动数据资料,从幅值、频谱、持时和能量四个角度对比分析了集集地震脉冲型地震动垂直和平行断层走向及最强脉冲方向分量的空间分布特征和衰减规律,探讨了近断层脉冲周期随震级的变化规律以及脉冲周期与地震动参数之间的相关性。主要研究内容及取得的成果如下:(1)基于连续小波变换对所选的集集地震和近断层脉冲型地震动开展了最强脉冲方向分量的识别。(2)计算了所选的集集地震和近断层脉冲型地震动垂直和平行断层走向及最强脉冲方向分量的11种地震动参数。(3)对比分析了集集地震脉冲型地震动垂直和平行断层走向及最强脉冲方向分量11种地震动参数的空间分布特征,结果表明:相比垂直和平行断层走向分量,最强脉冲方向分量幅值、频谱、能量参数在近断层区域的空间分布受方向性效应、滑冲效应和上盘效应的影响普遍更为显著,三水平分量的持时参数在近断层区域的空间分布特征相似。(4)采用非线性最小二乘法回归分析了集集地震脉冲型地震动水平记录分量、垂直和平行断层走向及最强脉冲方向分量的11种地震动参数随断层距的衰减规律。结果表明:除90%能量持时外,其余地震动参数的各水平分量随断层距的变化趋势一致,均表现为随断层距的增大而减小;各地震动参数衰减规律均具有明显的方向性差异;除加速度反应谱峰值、位移反应谱峰值和持时参数外,其余地震动参数的衰减规律均表现为最强脉冲方向分量衰减速度快于其它水平分量。(5)对近断层脉冲型地震动垂直和平行断层走向及最强脉冲方向分量开展了脉冲型时程的量化识别并确定了各脉冲型时程的脉冲周期,对比分析三水平分量脉冲周期随震级的变化规律,结果表明:各分量脉冲周期随震级的变化规律均表现为随震级的增大而增大;垂直断层走向分量脉冲周期随震级的增大速率最快,平行断层走向分量最慢,最强脉冲方向分量介于垂直和平行断层走向分量之间;多数情况下,基岩场地的脉冲周期随震级的增大速率快于土层场地;在基岩场地条件下,走滑断层的脉冲周期随震级的增大速率快于非走滑断层,而在土层场地条件下正好相反。(6)分析了近断层垂直和平行断层走向及最强脉冲方向分量的各地震动参数与脉冲周期的的相关性,研究结果表明:除平行断层走向分量的速度峰值和速度反应谱峰值外,平行断层走向分量其余地震动参数以及垂直断层走向和最强脉冲方向分量的11种地震动参数皆表现为与脉冲周期的对数线性相关性强于线性相关性;在11种地震动参数中,各分量的位移峰值、位移反应谱峰值与脉冲周期的对数相关性最强。