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1、中國地震局工程力學(xué)研究所碩士學(xué)位論文地震動能量衰減規(guī)律的研究姓名：公茂盛申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：土木工程·防災(zāi)減災(zāi)工程及防護工程指導(dǎo)教師：謝禮立2002.8.1摘要結(jié)構(gòu)在強烈地震作用下，一般會進入非線性工作狀態(tài)。事實上，震害調(diào)查結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)物在強烈地震作用下，確實曾進入非線性工作狀態(tài)，具體表現(xiàn)有：裂縫或其它形式的非彈性變形發(fā)生、經(jīng)歷地震后有永久變形存在等等。結(jié)構(gòu)一旦進入非線性階段，其地震總輸入能主要由結(jié)構(gòu)的非彈性變形和阻尼來耗散。因此，從物理意義上來講，能量才是對結(jié)構(gòu)物進行非彈性設(shè)計或?qū)Y(jié)構(gòu)物進行地震破壞評
2、估的最合理參數(shù)。目前，基于能量的性態(tài)設(shè)計方法及理論也是地震工程中一個熱門的研究課題。本文的主要工作就是利用所掌握的地震動記錄，采用兩步回歸法對地震動的各種能量參數(shù)進行回歸分析，找出地震動的能量參數(shù)隨震級、距離等參數(shù)的衰減關(guān)系，為基于能量的方法能夠應(yīng)用到抗震設(shè)計及震害評估等實際工程中奠定基礎(chǔ)。本文所做的主要工作摘要如下：1．建立了一個強震記錄數(shù)據(jù)庫。作為地震工程研究的重要基礎(chǔ)性資料，強震記錄的重要性不言而喻。盡管目前世界范圍內(nèi)取得了大量強震記錄，但是這些記錄具有格式形式不統(tǒng)一、參數(shù)不完備等缺點。對大部分地震記錄
3、來說，尤其缺少便于統(tǒng)計應(yīng)用的矩震級及斷層距等實用數(shù)據(jù)。因此，本文處理了美國西部California州共15次地震中的強震記錄，將所有記錄的格式做了統(tǒng)一化處理，特別是補充、增加了供統(tǒng)計應(yīng)用的矩震級和斷層距等信息。2．介紹了能量反應(yīng)譜的概念及算法。結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的能量分析方法是一種能夠較好的反映結(jié)構(gòu)在強地震動作用下非線性性質(zhì)以及地震動三要素(幅值、頻譜特性和持時)對結(jié)構(gòu)抗震性能影響的方法。目前常用的反應(yīng)譜，無論是彈性或非彈性的，一個最大的缺憾是它們都沒有充分考慮輸入地震動持時的影響，但在能量譜中由于要反映隨著持時增
4、長引起的能量變化，因而持時影響得到了充分的考慮，這是能量譜的一個十分重要的特點。本文對能量反應(yīng)譜的概念、計算方法、性質(zhì)特點做了詳細(xì)的總結(jié)及論述，并比較了幾種能量反應(yīng)譜的聯(lián)系和差別。3．論述了兩步回歸統(tǒng)計擬合方法。強震記錄的震級和距離是具有相關(guān)性的，通常距離大的強震記錄往往對應(yīng)大的震級，這一點早被眾多的研究者所認(rèn)同。這種相關(guān)性是固有的，也是不可避免的。本文中所采用的矩震級和斷層距就具有這種相關(guān)性。因此，在回歸分析時，必須考慮這種震級和距離耦合作用可能會帶來大的誤差。為了將震級和距離的這種相關(guān)性解耦，避免其給回歸
5、結(jié)果帶來一定的不合理性，Joyner和BOOle在1981年提出了兩步回歸法，即將震級和距離分兩步統(tǒng)計。其后眾多的研究者在對地震動參數(shù)進行統(tǒng)計分析時，幾乎都是采用兩步回歸法。事實證明，兩步回歸法的確能夠?qū)⒄鸺壘嚯x解耦，可以減小這種相關(guān)性帶來的誤差。本文對兩步回魍法做了詳細(xì)的論述，尤其對第二步回歸分析時的加權(quán)矩陣做了細(xì)致靜分耩，并編審《了計算程序。4．地震動能量衰減艦律的統(tǒng)計分析。本文避所逸熬強震記錄按場避條終分為了三類，對每一條強震記錄(本文中一條記錄包禽兩個水平分量一個豎向分量)的兩個水平分量分別計算了其“
6、絕對”輸入能量譜、“相對”輸入能擻譜、吸收能量譜和滯回能量譜等四種女§量反應(yīng)譜<敬等效速溲譜)。對每一祭記錄，毅了薅個分量騷詩算懿熊量諾的幾何平均值，選擇了衰減模型，利用黼步回歸法，對這些能量等效速度譜做了統(tǒng)計擬合分據(jù)，提出了地震動四種能蕊反應(yīng)譜睫震級、距離等參數(shù)的衰減規(guī)律。詳細(xì)分析了場連條件、震綴、延讖系數(shù)和躐離等參數(shù)對地震渤能量衰減的影響。并與其它已有的研究結(jié)果做了對比，驗證了本文所計算能量反應(yīng)譜及統(tǒng)詩掇合使靂程黲轂正確縫，曩對也驗證了本文縫塞麴歪確牲。莠顯繕密了一些比較重要的結(jié)論。關(guān)鍵謠：逸震凌；兩步醋
7、
8、蜀法；能量反應(yīng)譜；衰減燒律；瓣權(quán)矩陣。AbstractThestructuresaregenerNlyputintunon—linearstateunderthestronggroundmotion．Infact，theinvestigationofearthquakedisastershowsthatitistrue．First．thereareinelasticdeforrnationsofstructuresafterintensiveearthquake．Second，therearepermane
9、ntdeformationsofstructuresafterintensiveearthquake．Oncethestructuresstepintoinelasticworkstate，theearthquakeinputenergyiSdissipatedbythedampandinelasticdistortion．Hence．theenergyisthebestparameterwhena
