云南地區(qū)地震動衰減特性探究

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1、云南地區(qū)地震動衰減特性探究摘要：根據(jù)發(fā)生在云南地區(qū)震級大于30級的地震資料，采用最小二乘法對該地區(qū)的峰值加速度、加速度反應(yīng)譜、峰值速度、峰值位移、均方根加速度等多個地震動參數(shù)進行回歸分析。結(jié)果表明，該地區(qū)的地震動衰減關(guān)系的形態(tài)與前人的研究基本一致，但水平向差異較大；長周期部分的離散性較大，需進一步收集資料進行研究。關(guān)鍵詞：地震動參數(shù)；回歸分析；衰減特性；云南地區(qū)中圖分類號：P3159文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2012）02-0226-100引言近年來，強烈地震頻發(fā)，地震所造成的破壞對人們正常生產(chǎn)生活造成巨大影響。云南省地處印度板塊與歐亞板塊中國大陸

2、碰撞帶的東緣附近，新構(gòu)造與現(xiàn)代構(gòu)造運動強烈，活動斷裂發(fā)育，地震災(zāi)害頻繁發(fā)生。云南地震具有頻度高、強度大、震源淺、分布廣、災(zāi)害重的特點。同時，近十年來云南尚未發(fā)生較大震級的地震，云南省境內(nèi)近期發(fā)生較大震級地震的可能性進一步加大。5地震動是引起地震災(zāi)害的外因，是地震與結(jié)構(gòu)抗震之間的橋梁，是工程地震研究的主要內(nèi)容，對于地震動的研究一般是對其地震動參數(shù)衰減關(guān)系的研究。地震動參數(shù)在地震危險性評價工作中起著非常重要的作用，是編制地震動區(qū)劃圖的重要依據(jù)，對抗震設(shè)計、城市防震減災(zāi)的研究都有著重要的現(xiàn)實意義（胡聿賢，1999，2006；崔江余，楊偉毅，2002；Somerville，Gr

3、aves，2006）。然而不同工程對工程場地地震安全性評價的深度以及提供的地震動參數(shù)的要求不同，這取決于工程的類型、安全性、危險性以及社會影響等因素（俞言祥，2002；俞言祥，汪素云，2006）。比如對一般工業(yè)民用建筑，我國已經(jīng)頒發(fā)的抗震設(shè)計規(guī)范都以基本烈度為基礎(chǔ)來確定設(shè)防烈度，以烈度值換算成地震動峰值加速度進行抗震設(shè)計，但對一些重要工程和特殊工程如超高層建筑、大橋、大壩、核電廠等只提供峰值加速度還不能滿足抗震設(shè)計要求，還必須提供地震過程的頻率特性和強震動的持時等地動參數(shù)。針對云南地區(qū)地震觀測資料較為豐富的特點，王亞勇等（1991）、王培德等（1993）、向建光和高東（

4、1992）、崔建文等（2006）對這個區(qū)域的地震動衰減特性進行了研究，且主要研究峰值加速度的衰減，對地震動衰減的其他參數(shù)研究較少。因此，對云南地區(qū)地震動衰減的研究，有必要對該地區(qū)多個地震動參數(shù)的衰減特性進行研究。51地震動參數(shù)與理論方法11地震動參數(shù)地震動的特性可以通過3個要素來描述，即振幅、頻譜和持時。這3個要素的不同組合決定著各類結(jié)構(gòu)物的安全。為了簡單實用，本文只研究對工程抗震起主要作用的地震動參數(shù)，如下：（1）加速度（PGA）：從靜力的觀點看待地震動，直觀地認為峰值加速度可以作為地震動強弱的標志，因為由此產(chǎn)生的慣性力可代表地震動對結(jié)構(gòu)的破壞作用。（2）加速度反應(yīng)

5、譜（Sa）：結(jié)構(gòu)物有其自振頻率，假若地震動的頻譜集中于低頻，它將引起長周期結(jié)構(gòu)物的巨大反應(yīng)；反之，若地震動的卓越頻率在高頻段，則它對剛性結(jié)構(gòu)物的危害大。當(dāng)參數(shù)y是單自由度體系的相對位移d、相對速度v、絕對加速度a時，分別稱為位移反應(yīng)譜Sd、速度反應(yīng)譜Sv、加速度反應(yīng)譜Sa，且它們的近似關(guān)系如下Sa=2πTSv=ωSv=2πT2Sd=ω2Sd，（1）其中，Sv(ω,ξ)=∫0Ta(τ)e-ξω(t-τ)cos(ω(t-τ))dτmax（2）式中，ω為圓頻率，且ω=2πT。（3）峰值速度（PGV）：峰值速度與地震動能量有關(guān)，因此它也作為地震動強弱的標志。（4）峰值位移（P

6、GD）：峰值位移與變形有關(guān)，和峰值速度一樣也作為地震動強弱的標志。5（5）均方根加速度（Arms）：從隨機過程觀點看，加速度過程a（t）中的最大峰值是一個隨機量，不宜作為地震動特性的標志，而方差則是表示振幅大小特性的一個統(tǒng)計特征。假若取Td為強震動階段的持時，則地震動過程a（t）在此持時內(nèi)可以近似看作是平穩(wěn)過程，那么單位持時的能量與方差成正比，即a2rms=σ2a=1Td∫0Tda2(t)dt（3）這就是均方根加速度arms的定義，本文用Arms表示。12研究方法選擇地震動衰減理論模型lny=c1+c2M+c3ln(R+c4ec5M)（4）其中，y為地震動的任一物

7、理量，如峰值加速度、峰值速度、反應(yīng)譜（給定周期和阻尼比的幅值）等；c1、c2、c3、c4、c5為回歸系數(shù)；M為震級；R為震中距離；e＝27183；標準差為σlny。在對地震動衰減關(guān)系進行回歸時，一般回歸的原則是使某一目標函數(shù)優(yōu)化，常用的原則是回歸誤差最小二乘法。若已知M、R，求地震動y，則常用的回歸原則是J=∑Ni(lnyi觀測-lnyi回歸）2=min，（5）標準差為σlny=JN，（對于lny的標準差）（6）在采用式（4）進行回歸時，回歸是非線性的，本文采用二步回歸法處理。第一步先對同一震級進行回歸，而分別將C0=C1+C2M與R