长周期地震动时频及能量特性研究

发布时间：2020-07-12 02:25

【摘要】：随着城市化进程的不断发展,越来越多的长周期结构进入人们的生活中,包括超高层建筑、大跨结构、高耸结构等等。由于这些建筑的自振周期较长,容易与长周期地震动产生共振,因此,研究长周期地震动的特性并提出有效可行的应对措施就显得十分重要。目前,对长周期地震动界定的指标还没有明确的划定,长周期地震动的分类筛选工作尚未有一个系统的方法,介于以上几点原因,本文拟在长周期地震动分类界定及时频分析方面开展相应的研究,主要研究内容如下:(1)开展了长周期地震动的分类研究,对以1999年台湾集集地震、2015年尼泊尔地震与2008年汶川地震渭河盆地地震动为样本进行研究,运用三指标分类方法,先后按照震中距、剪切波速以及地震动放大系数加权平均值β1的大小对三次强震记录进行分类。(2)开展了长周期地震动信号处理及频谱分析的相关研究。采用希尔伯特黄变换方法,对地震动信号进行EMD分解,计算了地震动记录的能量加权平均周期(Tz);系统归纳了四种时域参数,进行常规地震动与长周期地震动的分析对比;进行傅里叶谱峰值及地震动主要频段分布的分类研究工作,结果表明:长周期地震动中,远场地震动Tz值比近场大;场地越软弱,Tz值也随之逐渐增大;不同方向的地震动对应的Tz值也不同,从E-W、N-S、U-D方向依次减小;提出以连续三个IMF分量的累积能量为标准进行Tz的求解,从而得到地震动信号主要能量对应周期的方法;长周期地震动加速度峰值普遍较小且远场地震动相对持时较长;随着地震动低频成分逐渐减少,傅里叶谱峰值不断增大,且不同场地类别作用下,地震动的主要频段分布不同。(3)开展了地震动平均周期相关性的研究工作。对比了傅里叶谱平均周期(Tm)、能量加权平均周期(Tz)、加速度反应谱平均周期(Tr)以及边际谱(Tmh),为长周期地震动的界定提供依据,结果表明:Tm更适合作为长周期地震动的界定指标,当Tm1.2且地震动速度峰值与加速度峰值的比值(PGV/PGA)0.2时,为长周期地震动;当地震动Tm1.2或Tm1.2且PGV/PGA0.2时,为常规地震动。(4)开展了基于能量判断震害严重区域方法的研究工作。根据强震记录所在台站的经纬度以及上文所求的能量加权平均周期,绘制台湾集集地震主要能量分布三维联合时频分布图,研究显示:台中、苗栗以及南投市县震害严重。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU311.3
【图文】：

谱图,场地,谱图,震中距

作为判别近、远场地震动的依据。逡逑根据ＦＥＭＡＰ６９５Ｍ附录Ａ的Ａ．７节，将大于１０ｋｍ的地震动定义为远场地震逡逑动。本节以震中距ｌ0ｋｍ为标准，挑选３０条地震动进行对比分析，如图２－６所示。结果逡逑表明，近远场地震动Ｐ谱整体差距不明显，可能是近远场的震中距划分依据差距过小导逡逑致的，且远场地震动衰减速度较近场慢，地震动放大系数在２Ｓ－１０Ｓ内下降段较平滑，逡逑这与地震动的频谱成分有关逡逑研究表明：如果将界定常规地震动与长周期地震动的震中距定为１０ｋｍ，会造成近逡逑－８－逡逑

曲线,远场,方向,加速度反应谱

兄对应的加速度反应谱值；逡逑—加速度峰值；逡逑图２－８为台湾集集地震远场Ｄ类长周期地震动ＱＴ１４０００Ｅ，如图所示谱曲线在０－逡逑２ｓ急剧增长，到２ｓ左右达到峰值，从２ｓ之后曲线呈平滑趋势，一直持续到１０ｓ左右，逡逑基于此现象，可以认为将７；的取值范围定为２－１０ｓ是合理的。逡逑４０１逦ｉ逦ＱＴ１４０００Ｅ逡逑Ａ逡逑－Ｋ邋２．０－邋ｋ，邋Ｉ逡逑ｓ邋：：：邋ｎ逡逑０．５－逡逑逦逦逦逦逡逑０？０邋■逦■邋ｉ邋■邋ｉ邋？邋ｉ邋■逦ｉ邋■邋ｉ邋■邋ｉ邋■邋ｉ邋？邋ｉ邋？邋ｉ邋■逡逑０逦２逦４逦６逦８逦１０逦１２逦１４逦１６逦１８逦２０逡逑Ｔ（Ｓ）逡逑图２－８集集地震ｐ谱曲线图逡逑２．３．３集集地震分类逡逑本文以９８７条台湾集集地震为样本，分类因素按照优先级分别为：震中距、场地类逡逑别、戽值以及地震动的三个方向。分类流程详见图２－９：逡逑地麻动分类逡逑（？＋ｉＥ＜５０ｋｉＤ｜逦ｆ逦１邋中距＾５０ｋｍ邋＇逡逑‘近场Ｋ展动逦Ｉ远场ｆ震动逡逑＾逦４逦逦邋逦邋逦邋逦邋逦邋逦逡逑￣邋￣＇逡逑ｙ＞１５００逦７６０＜Ｖ＜ｌ５Ｑ0ｊ逦３６０＜Ｖ＜７６０逦ｌ８０＜Ｖｓ＜３６０邋Ｊ邋［ｖｓ＜１８０．逡逑［ＥＷ方向）〔ＮＳ方向｜（Ｖ方向）逡逑图２－９长周期地震动分类流程逡逑－１１－逡逑

流程图,流程,远场,方向

【参考文献】