強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的-學(xué)術(shù)講稿

強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)

和結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的研究1提綱：隨機(jī)地震動(dòng)的統(tǒng)計(jì)特性設(shè)計(jì)譜和GPS技術(shù)在強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用;強(qiáng)震地面運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的三維數(shù)值模擬;功率譜模型的改進(jìn);地震動(dòng)非平穩(wěn)特性的影響;結(jié)論與建議.21隨機(jī)地震動(dòng)的統(tǒng)計(jì)特性地震動(dòng)持續(xù)時(shí)間地震動(dòng)峰值特性包絡(luò)線(強(qiáng)度非平穩(wěn)性)頻率成分(含量)的非平穩(wěn)性3設(shè)計(jì)譜與真實(shí)反應(yīng)譜的差異關(guān)于地震動(dòng)強(qiáng)度或設(shè)防烈度，自上世紀(jì)70年代以來廣泛采用地震危險(xiǎn)性分析方法，至于反應(yīng)譜峰值的形狀一直采用Housner提出的平滑化設(shè)計(jì)譜。應(yīng)該指出，這種平滑化的設(shè)計(jì)譜與真實(shí)的反應(yīng)譜之間是存在一定的差異的。真實(shí)地震的反應(yīng)譜是隨周期波動(dòng)變化的，而且變化的幅度比較大。4設(shè)計(jì)地震應(yīng)該是單純的地震動(dòng)特性還是綜合了結(jié)構(gòu)和地震的特性?

-----這樣的爭(zhēng)論來源于對(duì)設(shè)計(jì)譜的理解Housner對(duì)設(shè)計(jì)譜的解釋:設(shè)計(jì)譜工實(shí)際用的平滑化反應(yīng)譜為什么可以用平滑化的譜取代實(shí)際的波動(dòng)狀反應(yīng)譜?結(jié)構(gòu)的周期不能正確的確定對(duì)迭加在平滑化譜上的波動(dòng)成分是未知的考慮到結(jié)構(gòu)的阻尼,材料的強(qiáng)度和延性以及結(jié)構(gòu)的非線性影響5設(shè)計(jì)譜和GPS技術(shù)在強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用1.1關(guān)于設(shè)計(jì)譜

－－擬加速度譜－－相對(duì)位移譜美國(guó)與中國(guó)的設(shè)計(jì)譜與抗震設(shè)計(jì)軟件中的處理方法678歐洲抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中的位移反應(yīng)譜TD=2sTE=6sTF=10s9隨機(jī)地震動(dòng)功率譜的基本特性在給定震級(jí)和距離的條件下平滑化功率譜也具有隨機(jī)性，但是它們的離散性相對(duì)比較小，迭加在其上的波動(dòng)成分隨機(jī)性更大，而且有一定的共性，所以可以說是高階隨機(jī)或超隨機(jī)特性。這兩部分貢獻(xiàn)可以分開來加以統(tǒng)計(jì)。隨機(jī)波動(dòng)成分對(duì)方差或地震動(dòng)強(qiáng)度是基本沒有貢獻(xiàn)的。10111213Typicalautocorrelationfunction14Typicalpowerspectrumdensity15161718地震動(dòng)記錄統(tǒng)計(jì)特特征的隨機(jī)特性1、自相關(guān)函數(shù)和互互相關(guān)函數(shù)對(duì)自相關(guān)函函數(shù)用曲線線來擬合192021三方向地震震動(dòng)的譜特特性三向地震動(dòng)動(dòng)的譜特性性的差異如何根據(jù)規(guī)規(guī)范中的單單向地震反反應(yīng)譜產(chǎn)生生多向地震震動(dòng)時(shí)程豎向地震反反應(yīng)譜的場(chǎng)場(chǎng)地相關(guān)特特性地震動(dòng)場(chǎng)的的模擬222GPS技術(shù)在強(qiáng)震震記錄數(shù)據(jù)據(jù)處理中的的應(yīng)用－－GPS技術(shù)的特點(diǎn)點(diǎn)－－強(qiáng)震觀觀測(cè)中存在在的問題－－GPS技術(shù)的應(yīng)用用1次/s的采樣率2002年美國(guó)Denali7.9級(jí)地震2003日本Tokachi-Oki8.0級(jí)地震2003年SanSimeon6.5級(jí)地震地面運(yùn)動(dòng)永永久位移無無法確定23經(jīng)過低通濾濾波以后的的GPS位移與采用用不同頻帶帶濾波以后后的加速度度時(shí)程的比比較24從加速度和和GPS信號(hào)中分析析得到的阻阻尼比為0.05的位移譜的的比較253.強(qiáng)震地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的三三維數(shù)值模模擬模擬方法：：有限斷層模模型基本思想：：發(fā)震斷裂子斷裂較小的地震斷層方位滑沖方向斷層方位相應(yīng)于基本參數(shù)26懷來-延慶盆地波波速結(jié)構(gòu)測(cè)測(cè)點(diǎn)（黑三三角）布置置和數(shù)值模模擬范圍27計(jì)算區(qū)域內(nèi)內(nèi)的巖土分分層情況2824個(gè)子震源源在斷層層面上的的分布29觀測(cè)點(diǎn)上上的位移移、速度度和加速速度時(shí)程程30動(dòng)速度和和位移沿沿測(cè)線的的轉(zhuǎn)播過過程31研究區(qū)域域的地震震動(dòng)強(qiáng)度度（烈度度）分布布324.地震動(dòng)功功率譜模模型的改改進(jìn)◆隨機(jī)模型型存在的的問題◆對(duì)新模型型的構(gòu)想想----看作是白噪聲過程分別別經(jīng)過高、低頻頻濾波以后得到的的平穩(wěn)過過程或兩兩個(gè)高斯斯Markov過程的疊加或復(fù)合，，因此也也可以稱稱為復(fù)合合Markov模型。33(a)用高低頻頻截?cái)喾椒绞较拗浦聘叩皖l頻成分（（豎線部部分為有有限帶寬寬白譜））(b)用高低通通濾波器器限制高高低頻成成分34復(fù)合Markov功率譜模模型:35Markov功率譜模模型與Kanai-Tajimi模型的對(duì)對(duì)比36包絡(luò)函數(shù)數(shù)的幾種種形式：平穩(wěn)化過過程：是一個(gè)確確定性的的時(shí)間函函數(shù)與一一個(gè)平穩(wěn)穩(wěn)隨機(jī)過程的的乘積，，即：5.地震動(dòng)非非平穩(wěn)特特性的影影響37四種模型型模擬的的El_Centro波包線38四種模型型模擬的的集集地地震的包包線395考慮地震震動(dòng)非平平穩(wěn)特性性的CCQC（t）法：40CSRSS（t）法：CQC（t）法：SRSS（t）法：4142發(fā)展基于于隨機(jī)過過程理論論的抗震震設(shè)計(jì)方方法（1）分析加加速度時(shí)時(shí)程對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)的破破壞作用用，研究究加速度度時(shí)程作作為隨機(jī)機(jī)過程的的統(tǒng)計(jì)特特征和參參數(shù)，其其中包括括幅值和和頻率特特性非平平穩(wěn)性的的表達(dá)方方式等；；（2）探索對(duì)對(duì)加速度度時(shí)程進(jìn)進(jìn)行危險(xiǎn)險(xiǎn)性分析析的方法法；（3）研究結(jié)結(jié)構(gòu)在隨隨機(jī)地震震地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)作用用下的動(dòng)動(dòng)力反應(yīng)應(yīng)分析方方法；（4）在統(tǒng)一一的概率率定義下下對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行可可靠度分分析，獲獲得真正正意義上上的結(jié)構(gòu)構(gòu)可靠度度水準(zhǔn)。。43這樣的加速度時(shí)時(shí)程不是一個(gè)個(gè)確定性性的時(shí)間間函數(shù)，，但是可可以定義義為一個(gè)個(gè)隨機(jī)函數(shù)數(shù)，其統(tǒng)計(jì)計(jì)特性可可以看作作是確定定性變量量并由這這些統(tǒng)計(jì)計(jì)參數(shù)來來產(chǎn)生樣樣本隨機(jī)機(jī)過程，，也可以以直接用用一組樣本隨機(jī)機(jī)過程來表示。。這樣得得到的具具有一定定概率水水準(zhǔn)的加加速度時(shí)時(shí)程可以以作為重重大工程程的的設(shè)設(shè)計(jì)地震震或輸入入地面運(yùn)運(yùn)動(dòng)，并并據(jù)此對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)地地震反應(yīng)應(yīng)進(jìn)行可可靠性分分析。446.結(jié)論與建議1、今后需要研研究相對(duì)位移移反應(yīng)譜在長(zhǎng)長(zhǎng)周期段的特征，進(jìn)一步步拓寬設(shè)計(jì)反反應(yīng)譜的適用用范圍；2、在地面和和結(jié)構(gòu)上布布置高采樣樣率的GPS接收器，研究相應(yīng)的的數(shù)據(jù)處理理方法和軟軟件，綜合合利用觀測(cè)數(shù)據(jù)，分分析記錄位位移隨時(shí)間間的動(dòng)態(tài)和和靜態(tài)變化規(guī)律；3、地震動(dòng)的的非平穩(wěn)性性及其對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)反應(yīng)的的影響，還有待進(jìn)一一步研究；；454、有限差分和和其他離散散化方法可可以有效地地應(yīng)用于地震動(dòng)場(chǎng)場(chǎng)的數(shù)值模模擬，目前前的研究工工作已經(jīng)在在這方面奠定定了良好的的基礎(chǔ)，今今后還需要要發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化的數(shù)值分分析技術(shù)和和計(jì)算機(jī)軟軟件，為在在城市和區(qū)區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施施建設(shè)和重重大工程中中的實(shí)際應(yīng)應(yīng)用創(chuàng)造條條件；5、地震作用是是