經(jīng)驗格林函數(shù)方法模擬地震動研究.pdf

1、隨著重大工程不斷建設(shè)和大地震的頻發(fā),經(jīng)驗的地震動參數(shù)統(tǒng)計方法已經(jīng)不能滿足抗震設(shè)計要求?！督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》規(guī)定對重要建(構(gòu))筑物的抗震設(shè)計都必須進(jìn)行地震反應(yīng)時程分析。但建(構(gòu))筑物所在區(qū)域往往缺乏地震動記錄,正是地震動記錄的匱乏使得地震動模擬研究一直是地震工程領(lǐng)域重要的研究課題之一。目前模擬地震動常用的經(jīng)驗格林函數(shù)方法和隨機方法都有各自的優(yōu)缺點,為更好地模擬地震動,本文對上述兩種模擬地震動方法進(jìn)行了深入系統(tǒng)研究,提出了一些新的觀點和改進(jìn)

2、,具體研究成果如下:
　　 經(jīng)驗格林函數(shù)方法是用大地震的前震或余震作為經(jīng)驗格林函數(shù)合成大地震的方法,目前的經(jīng)驗格林函數(shù)方法對大地震斷層位錯的不均勻考慮得不充分。但實際地震,特別是大地震斷層面上的滑動速度和位錯分布不可能是均勻的,而滑動分布的不均勻正是造成高頻輻射的重要因為。本文從假定大小地震斷層具有不同滑動速度入手,提出了改進(jìn)的經(jīng)驗格林函數(shù)方法。該方法由于考慮了地震斷層滑動的不均勻性,使得模擬結(jié)果與記錄符合得比較好。
　　

3、 經(jīng)驗格林函數(shù)方法中合成大地震用的小震數(shù)目是根據(jù)大小地震的長度、寬度和位錯比值等決定的,這個比值一般不為整數(shù)。但小震數(shù)目必須為整數(shù),所以,目前的經(jīng)驗格林函數(shù)方法不是高估就是低估了地震動。并且這個整數(shù)取值只能靠經(jīng)驗判斷,經(jīng)驗判斷有失經(jīng)驗格林函數(shù)方法的嚴(yán)密性。本文提出把長、寬和位錯的比值一律向上取整,整數(shù)部分合成大地震時不改變小震地震動幅值,小數(shù)部分的小震地震動幅值根據(jù)小數(shù)部分?jǐn)?shù)值適當(dāng)減小,該方法使小震數(shù)目的確定有了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
　　

4、 目前的經(jīng)驗格林函數(shù)方法大都認(rèn)為大小地震應(yīng)滿足“相似條件”或“準(zhǔn)相似條件”,這無疑限制了經(jīng)驗格林函數(shù)的適用范圍。羅奇峰已經(jīng)把經(jīng)驗格林函數(shù)方法推廣到矩形走滑斷層不滿足相似條件的情況。本文在此基礎(chǔ)上把經(jīng)驗格林函數(shù)方法推廣到傾滑斷層不滿足相似條件和同時存在走滑和傾滑分量的斷層不滿足相似條件的情況,由于汶川地震斷層同時存在傾滑和走滑部分,該推廣對汶川地震的研究有重要意義。另外本文還從理論上把經(jīng)驗格林函數(shù)方法推廣到已知大小地震斷層長、寬比和應(yīng)力

5、降比,而未知位錯比的情況。
　　 本文把Miyake提出的強震生成區(qū)概念引進(jìn)經(jīng)驗格林函數(shù)方法中,只用一部分對地震動起主要作用的斷層模擬地震動,解決了地震動幅值隨震中距減小而無限增大的問題。本文采用這種方法對汶川地震近斷層地震動場進(jìn)行了模擬研究,驗證了該方法的可行性,為近場地震動的模擬和預(yù)測提供了有效方法。
　　 本文用改進(jìn)的經(jīng)驗格林函數(shù)方法模擬了唐山、盧龍和汶川地震。模擬結(jié)果表明:用改進(jìn)的經(jīng)驗格林函數(shù)方法模擬的加速度反應(yīng)

6、譜與記錄符合得比較好,從而驗證了本文提出的改進(jìn)方法的可行性。
　　 本文以唐山、盧龍和汶川等地震為例比較了用經(jīng)驗格林函數(shù)方法和隨機方法模擬地震動效果。結(jié)果表明:用經(jīng)驗格林函數(shù)方法模擬地震動的反應(yīng)譜與記錄總體符合得很好,說明經(jīng)驗格林函數(shù)方法是有效的人工合成地震動方法。用隨機方法模擬盧龍等中等強度地震動反應(yīng)譜與記錄差異不太大,所以用隨機方法模擬中國大陸中等強度地震動是可以接受的。本文用隨機方法合成都江堰地區(qū)小震時程,并利用汶川地震有