具有雙平穩(wěn)段強震動的工程特性研究.pdf

1、2008年汶川地震和2011年東日本大地震造成了極其嚴重的人員傷亡、財產損失和自然環(huán)境破壞。這兩次地震中均獲得了大量有價值的強震動記錄，對其初步分析后發(fā)現，兩次地震的強震動記錄中均包含相當數量的具有雙平穩(wěn)段的記錄，這一現象在之前歷次地震的強震動記錄中從未如此清晰地顯現，其與這兩次巨大地震共同具有的能量釋放巨大、多斷層破裂、斷層長度大、破裂持續(xù)時間長等特點有關。正因如此，與常見的具有單平穩(wěn)段的地震動相比，此類地震動的工程特性和對結構的影響

2、有何差異成為人們關注的問題。
　　鑒于2011年東日本大地震的強震動記錄數量較多、記錄臺站信息完備，本文選取此次地震的強震動記錄展開研究；考查了雙平穩(wěn)段地震動的空間分布規(guī)律，對比分析了兩類地震動的三要素參數、強度包線模型參數和瞬時頻率模型參數的衰減規(guī)律及其差異，以一個框架結構為例考查了兩類地震動對結構反應的不同影響。本文的主要研究成果可歸納為以下幾個方面：
　　1）雙平穩(wěn)段地震動的空間分布特征。雙平穩(wěn)段地震動主要由多斷層破裂

3、引起，空間分布具有明顯的方向性，主要分布在主破裂反方向的一定區(qū)域內。
　　2）兩類地震動三要素參數的差異。雙平穩(wěn)段地震動的峰值地面加速度 PGA（peak ground acceleration）比單平穩(wěn)段地震動的PGA大，隨斷層距增大，兩者比值逐漸由2減小到1左右；對于雙平穩(wěn)段地震動，前、后峰對應的PGA的比值隨斷層距增大由0.8逐漸增大到1.2左右。相應地，兩類地震動Arias強度的比值隨斷層距增大，從3.5逐漸減小到1.5左

4、右；雙平穩(wěn)段地震動前、后峰對應的 Arias強度的比值隨斷層距增大，逐漸由0.5增大至0.8左右；即雙平穩(wěn)段地震動蘊含的能量明顯大于單平穩(wěn)段地震動。單平穩(wěn)段地震動反應譜的平臺較長、反應譜特征周期較大，雙平穩(wěn)段地震動反應譜的平臺較高、反應譜特征周期較??；由于多普勒效應，雙平穩(wěn)段地震動前、后峰的頻譜成分明顯不同，前峰高頻成分突出，后峰低頻成分豐富。
　　3）強度和頻率非平穩(wěn)特性。關于強度包線，雙平穩(wěn)段地震動的兩個平穩(wěn)段的高度均明顯大于

5、相應單平穩(wěn)段地震動的平穩(wěn)段高度；隨斷層距的增加，雙平穩(wěn)段地震動兩個平穩(wěn)段之間的時間間隔逐漸減小，強度包線的形狀由高瘦向低矮轉變，并且逐漸向單平穩(wěn)段過渡。關于瞬時頻率，雙平穩(wěn)段地震動的初始頻率較大，初始頻率隨時間的衰減較慢，單平穩(wěn)段地震動的初始頻率較小，隨時間的衰減較快。
　　4）對結構地震反應的影響。相同條件下，雙平穩(wěn)段地震動輸入下多層框架地震反應比單平穩(wěn)段地震動輸入下大10～30％左右，且對結構彈性反應的影響大于彈塑性反應。