芦山地震竖向峰值加速度和反应谱特征分析

摘要

抗震设计中，通常要求结构必须满足地震动水平分量和竖向分量的荷载要求，在考虑了重力作用的情况下，往往忽视了一般结构的竖向地震作用。在我国抗震设计规范中，只有在高烈度区或近场的大跨结构、悬臂结构和高耸结构才考虑竖向地震动的作用，并根据经验取水平分量的1/2~2/3。近年来，随着强震记录的不断丰富和各类特种结构的大量出现，竖向地震作用的研究受到了工程界的广泛重视。本文利用2013年芦山7.0级地震的主余震共171组强震记录资料，对竖向地震动的特征进行了系统的总结和分析，得到了一些有意义的成果。本文主要完成了如下研究工作：
　　1.总结了竖向地震作用研究的历史和现状，归纳了国内外各类抗震规范关于竖向地震作用的有关规定。分析和评述了这一领域存在的问题和取得的成果对结构抗震的推动和促进作用。
　　2.收集整理了芦山地震的强震资料。本文收集了芦山地震在四川省4个基岩台和41个非基岩台的36组主震记录和135组余震记录。分析了强震台站所在位置的区域地质构造背景和台站场址场地资料。对171组强震资料进行了分组整理和分析，对获取强震记录的台站场地进行了分类。
　　3.统计了竖向地震动与水平向地震动的关系。本文从强震记录中提取了三个分量的震中距、峰值加速度等信息，根据加速度时程得到了三个分量的绝对加速度反应谱的数据。统计给出了竖向峰值加速度(aVmax)和水平峰值加速度(aHmax)的比值 F；计算给出了竖向加速度反应谱(SaV)和水平向加速度反应谱(SaH)在相同周期点T的比值P(T)，对F和P(T)的数据特征以及主余震、场地条件、震中距和上下盘等因素对F和P(T)的影响进行了讨论和分析，得到了一些有工程意义的结论。
　　4.统计了竖向地震动的特征参数。本文根据加速度时程给出了每组记录的放大系数谱，利用基于坐标变换的最小二乘法分段拟合的方法标定给出了设计谱，利用设计谱统计给出了平台值、特征周期和衰减指数三个特征参数。讨论分析了主余震、场地类别和震中距对这三个参数的影响，并重点讨论了竖向地震动平台值、特征周期和衰减指数的统计值。
　　本文主要是利用芦山地震的强震资料统计了竖向地震动的特征，所得结论显然具有局限性。随着我国强震台网的密度加大和抗震设计新的要求，竖向地震动的研究越来越受到工程界的广泛重视，竖向地震动研究方兴未艾，作者希望本文的研究能对开展这一领域研究的科技人员有所启发，不当之处，敬请批评指正。

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中文摘要

英文摘要

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究内容

第二章 竖向地震作用研究综述

2.1 竖向地震作用和竖向反应谱

2.2 规范中关于竖向反应谱的规定

2.3 竖向反应谱研究现状

2.4 本章小结

第三章 芦山地震强震记录

3.1 芦山地震概况和发震断层

3.2 强震动观测

3.3 强震动记录

3.4 本章小结

第四章 竖向地震动峰值加速度和反应谱的统计分析

4.1 峰值加速度基础数据

4.2 峰值比的统计分析

4.3 谱比的统计分析

4.4 本章小结

第五章 竖向反应谱特征参数的统计分析

5.1 反应谱标定的示例和标定结果

5.2 竖向反应谱特征参数统计分析

5.3 不同震中距的竖向反应谱特征参数统计分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的文章

攻读硕士期间参与的科研项目

附录 芦山地震主震36组三分量时程记录