地震动特性与反应谱.ppt

第四章地震动特性与反应谱4.1地震观测技术中国地震学家张衡探测地球与探测西瓜全球地震台网分布分量地震仪示意图例子：地震图地震位移矢量4.1.1观测仪器
地震动观测仪器主要有地震仪和强震加速度仪强震加速度仪以强地震动为观测对象，测量地震动的加速度。强震加速度仪记录拾振器所在点的三个互相垂直分量的地震动，每一分量各由一个拾振器、一个放大器和一个记录器组成的系统记录。
服务于地震工程研究。强震加速度仪按类型可分为模拟式和数字式两类

模拟式:1）记录丢头；
2）记录长周期和极大加速度的能力不足；0.03-20s0.001-2.0g
3）预处理容易引起误差（3）常见地震观测仪器的工作原理
可由单自由度体系的运动方程来表示：4.1.2强震观测现状以地震工程研究为目的的强震观测，日、美各占3000台。
我国开始于60年代，取得了一系列的强震观测报告。
目前，国际上可用的地震记录已达数千条，典型的强震加速度记录、及其速度、位移积分如下：1）中等震源距坚硬场地的典型观测记录2）软土过滤有显著卓越周期的典型观测纪录3）具有场地永久变形的典型地震观测记录4.2地震动的随机过程描述4.2.1随机过程的概率结构随机过程的概率结构可以采用两种形式来定义：
1）概率密度形式
2）特征函数形式1）概率密度形式：2）特征函数形式：从随机过程的概率结构描述可知，为全面研究随机过程的概率特性，从概念上讲，必须确定其有限维分布函数族，而进行这一工作所需要的统计与试验工作，往往很难实现。并且，即使能完成这样的工作，从当前数学水平来看，也难以处理好如此复杂的概率问题。4.2.2自相关函数与功率谱密度函数随机过程x(t)的自相关函数定义为任意两个不同状态x(t1)和x(t2)的原点相关距：与时域中的上述自相关函数描述相对应,在频域中最重要的二阶统计数字特征是功率谱密度函数(简称功率谱或谱密度),这一函数定义为自相关函数的傅里叶变换,即:4.2.3地震动加速度过程的频域表示1）白噪声过程：
功率谱密度函数为：
2）有限带宽白噪声过程/模型：
（假定地震动频率分布在一定范围内是均匀的）功率谱密度函数为：
3）过滤白噪声模型（Kanai-Tajimi公式）功率谱密度函数为：
4）普里斯特利模型:4.2.4地震动加速度过程的时域表示4.3地震动及其特征参数幅值——某种物理量（如加速度、速度、位移中的任何一种）的最大值或某种意义下的等代值back三种谱表述方法
简要评价傅立叶谱
功率谱
反应谱傅里叶谱是数学上用来表示复杂函数过程的一种经典方法，即把复杂的地震动过程a(t)展开为N个不同频率的组合，当N∞时，其傅里叶变换为back傅里叶谱是数学上用来表示复杂函数过程的一种经典方法，即把复杂的地震动过程a(t)展开为N个不同频率的组合，当N∞时，其傅里叶变换为傅里叶谱是数学上用来表示复杂函数过程的一种经典方法，即把复杂的地震动过程a(t)展开为N个不同频率的组合，当N∞时，其傅里叶变换为同一地震，震中距近似，而地基类型不同地基类似，震级、震中距有加大差异。震级相同，震中距和地基状况有加大差异。编辑课件一般特征
多种定义
简要评价强震持时的定义很不统一，常见类型有：
（1）绝对持时
（2）相对持时
（3）等效持时持时的重要意义同时存在于非线性体系的最大反应和能量损耗积累两种反应之中。

从地震学的角度来看，地震动的持续时间主要取决于地震断裂面断裂所需要的时间。2-3km/s问题的由来
相关性类别
相关性描述
简要评价建筑结构
扭转问题
大底盘
深基础
生命线工程
扭转问题
大跨度
空间伸展同一地点多维地震动分量之间的相关性
水平与水平
竖向与水平
不同地点地震动的相关性——空间相关性
不同地理位置之间地震动的相关性
同一地理位置不同深度处地震动的相关性信号角度
相关函数矩阵
工程应用角度
幅值特性
频谱特性
持时特性4.5强震加速度合成与之对应，强地震加速度的合成也存在三个基本类别：
1）一般工程方法（以依赖于场地的反应谱为目标）
2）半经验综合方法（考虑震级、距离、场地的综合影响）
3)理论或半理论方法（考虑发震断层的影响）
简要介绍人工合成地震波的一般方法：

这类方法主要是现象学方面的数学模拟结果。
对于加速度过程,可以改写成:合成a(t)的方法很多，大体两类：
（1）把a(t)看成是一系列随机到达的具有一定振幅的随机脉冲的迭加。
（2）把a(t)看成是不同频率的具有随机相位角的三角级数的迭加。此课件下载可自行编辑修改，供参考！
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