抗震设计规范中场地系数研究的两个问题深入探讨

摘要

为改进抗震设计规范中设计反应谱的规定，本文选取NGA-West2强地震动数据库中的实际地震动观测数据为基础，统计分析各类场地水平向平均谱变化的总体趋势，论证我国新的地震区划图（GB18306-2015）推荐的场地系数；以各类场地竖向平均谱的统计分析为基础，结合竖向/水平反应谱比的统计特征，提出抗震设计规范中规定竖向设计反应谱的建议。
　　本文从美国加州强地震动观测台站的场地数据库、日本KiK-net强震台网台站的钻孔资料中选取732个场地的剪切波速数据，从NGA-West2数据库中选取的8870组地震动反应谱数据，建立了数据基础。所选取的地震动数据的震级范围4.2~7.9级，震中距0.44km~1162.5km，记录台站的Vs30范围为99.9~2016.1m/s，地震动水平向PGA范围为0.02g~1.77g，竖向最大PGA3.84g，最小0.003g。
　　根据场地速度结构数据，逐一计算台站的Vs30和Vs20值，并分别按中、美规范进行场地分类。以新近发表的一个根据任意两个深度内的平均剪切波速度值估计Vs30的方法为基础，借助本文的场地数据和评定结果，提出了初步的根据Vs30估计Vs20和覆盖层厚度的方法，建立了Vs30与中国场地类别划分标准的对应关系，据其估计的732个场地的类别与依实际波速数据评定的结果比较，80％以上相符。采用本文的新方法，将强地震动数据中场地类别换算成按中国抗震设计规范分类的场地类别。
　　借助NGA的PGA衰减关系CB13，按震级、距离分组，统计各类场地各分组内的水平向平均反应谱，从多角度反复比较，归纳反应谱和谱比随PGA、周期和场地分类的变化规律。进一步论证新版全国地震区划图推荐的场地系数，指出其值均在本文谱比值的分布范围内，但随PGA的增加单调增大或减小，Ⅳ类场地的数值低于Ⅲ场地等特征，均没有得到本文统计特征的支持。
　　在统计分析各类场地各分组竖向平均谱的基础上，分析归纳平均谱幅值分组代表值的变化规律。通过分析比较按规范公式计算的两个分量幅值、不同特征周期的竖向、水平设计反应谱的比值与本文统计的谱比特征，论证了竖向设计反应谱取与水平向不同的特征周期是可行的。通过讨论各类场地之间竖向设计谱的特点，确定了竖向反应谱与水平向的比值的最大值、特征周期要满足的要求，提出了竖向设计反应谱的建议方案。最后，借助按此方案构造的设计谱与相应分组、场地类别的平均谱的比较论证了本文建议的可靠性。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容和章节安排

第2章 本文的数据说明

2.1 剪切波速统计资料的收集与选取

2.2 强地震动数据

2.3 本章小结

第3章 中美场地分类的换算

3.1 引言

3.2中美两国场地分类的比较

3.3 建立Vs30与Vs20的对应关系

3.4 估算覆盖层的厚度，换算成中国场地类别

3.5 本章小结

第4章 对新地震区划图场地系数的论证

4.1 引言

4.2 地震动数据分组方案

4.3 各分组的水平向平均谱特征

4.4 新区划图推荐的场地系数与统计分析特征的比较

4.5 本章小结

第 5 章 竖向设计反应谱

5.1 引言

5.2 各类场地各分组竖向地震动的平均反应谱

5.3 各分组水平向与竖向平均谱对比

5.4 两个方向反应谱采用不同的特征周期

5.5 竖向设计反应谱的建议

5.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢