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【6h】

近断层区域划分及近断层速度脉冲型地震动模拟

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摘要

第1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 近断层地震动特性研究

1.2.2 近断层地震参数衰减关系研究

1.2.3 等效脉冲模型研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 本论文研究意义

1.5 本论文的创新性

第2章 地震动破坏势参数相关性研究

2.1 引言

2.2 地震记录选取标准的确定

2.2.1 搜集记录断层距范围的确定

2.2.2 搜集记录断层距类型的确定

2.2.3 搜集记录峰值加速度(PGA)范围的确定

2.2.4 搜集记录断层类型的选择

2.2.5 搜集记录震级类型及范围的确定

2.3 地震记录的选取

2.4 地震动潜在破坏势参数

2.4.1 由地震动本身得到的参数

2.4.2 由结构响应得到的参数

2.5 破坏势参数计算

2.6 破坏势参数相关性研究

2.6.1 水平向地震动破坏势参数间的相关性

2.6.2 竖向地震动破坏势参数间的相关性

2.7 本章小结

第3章 近场区域划分

3.1 引言

3.2 记录分类条件

3.2.1 场地类别

3.2.2 断层类型

3.2.3 震源深度

3.2.4 震级

3.3 记录分类

3.4 划分参数的选择

3.4.1 地震动破坏势参数的筛选

3.4.2 划分参数相关性验证

3.5 划分方法及结果

3.6 划分结果合理性验证

3.6.1 脉冲型记录分布验证

3.6.2 竖横向峰值加速度比VPA/HPA验证

3.7 本章小结

第4章 近断层地震脉冲参数研究

4.1 引言

4.2 脉冲识别方法的选择

4.2.1 外形判别法

4.2.2 小波分析判断方法

4.3 基于小波分析方法提取速度脉冲

4.3.1 母波函数的选取

4.3.2 脉冲提取

4.4 脉冲分布特性

4.5 脉冲周期计算

4.5.1 速度反应谱法计算脉冲周期

4.5.2 基于小波分析方法确定脉冲周期

4.5.3 两种方法计算的脉冲周期比较

4.6 脉冲周期的统计特性

4.6.1 脉冲周期模型选择

4.6.2 脉冲周期经验公式的确定

4.7 脉冲峰值PGV的统计特性

4.7.1 脉冲峰值PGV衰减模型的选择

4.7.2 脉冲峰值经验公式的确定

4.8 脉冲峰值对应时刻统计特性

4.8.1 脉冲峰值对应时刻模型确定

4.8.2 脉冲峰值对应时刻经验公式的确定

4.9 脉冲型地震动频谱特性

4.10 本章小结

第5章 近断层脉冲型地震动的人工合成

5.1 引言

5.2 傅里叶变换

5.3 功率谱密度函数

5.4 地震动加速度反应谱

5.4.1 加速度反应谱的推导

5.4.2 加速度反应谱的快速计算方法

5.5 近断层速度脉冲型地震动生成方法

5.6 计算算例基本信息

5.7 低频简单脉冲合成

5.7.1 Tian脉冲模型

5.7.2 Tian脉冲模型的改进

5.8 简化脉冲的平移

5.9 高频时程分量合成

5.10 高、低频成分叠加生成近断层脉冲型地震动

5.11 本章小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献

附表

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摘要

近断层(near-fault)地震动是指发震断层附近的地震地面运动。这种地震动因其与远场地震有着不同的特性且对长周期结构有强烈的破坏作用而引起地震工程学领域的广泛关注。论文主要针对近场区域影响范围和近断层速度脉冲型地震动模拟进行研究,从而确定模拟速度脉冲的参数输入和人工合成近断层速度脉冲型地震动方法。根据以上研究内容,论文做了如下工作:
  (1)查阅文献总结近断层地震研究现状并搜集了断层距90km内的1296条(水平977条,竖向319条)地震记录,对地震动进行了分析。
  (2)选取并计算了19个地震潜在破坏势参数,采用Pearson相关系数计算方法计算了潜在破坏势参数间的相关系数。
  (3)按断层类型、场地类别和震级范围把记录分成20组(水平11组,竖向9组),确定每一组近断层区域划分参数组合,通过分段函数拟合得到每一组地震的临界断层距,进而确定了不同断层类型、场地类别及震级下近断层区域范围。
  (4)基于小波分析识别出了速度脉冲型地震,并提取了速度脉冲型地震中的脉冲成分,统计了脉冲的分布特性,经统计回归得到脉冲周期Tp、脉冲峰值速度PGV和脉冲峰值对应时刻t的经验公式。
  (5)分析了基于小波分析方法计算的脉冲周期Tp与基于速度反应谱法计算的脉冲周期Tsv之比Tp/Tsv的变化范围和影响因素。
  (6)通过对脉冲成分与非脉冲成分的功率谱对比分析得到高、低频分界频率fr的计算方法,并确定了fr与脉冲周期Tp的定量关系。
  (7)对Tian脉冲模型进行改进,以速度脉冲型地震参数统计结果为参数输入生成低频脉冲成分,与经反应谱拟合得到的高频成分叠加生成近断层速度脉冲型地震动。

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