三向地震波的合理选取和人工定义

时程分析的应用来庆杰【摘要】时程分析法是模拟实际地震作用的方法，是反映建筑结构地震响应的最直接的方法。

时程分析法分为弹性动力时程分析法和弹塑性动力时程分析法。

弹性动力时程分析法是多遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法，是结构设计的一种辅助计算方法；弹塑性动力时程分析法是考虑了结构的弹塑性性能的计算方法，是罕遇地震作用下模拟实际地震作用响应的计算方法。

通过时程分析，可以了解各种地震作用下结构的振动特性，判断结构薄弱部位，控制结构破坏模式。

在工程设计中时程分析有实际意义，结构设计人员应很好地理解并掌握时程分析的应用。

【期刊名称】《建筑设计管理》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P60-63)【关键词】弹性动力时程分析法;弹塑性动力时程分析法;最大位移;底部剪力【作者】来庆杰【作者单位】山西太钢工程技术有限公司，太原 030000【正文语种】中文【中图分类】TU312.+10 引言地震作用的计算方法有底部剪力法、振型分解反应谱法、简化的弹塑性分析方法和时程分析法。

规范以振型分解反应谱法为计算地震作用的基本方法，时程分析法是补充计算方法，适用于特别不规则、特别重要的和较高的高层建筑以及有性能化设计要求的建筑结构的地震作用计算分析。

时程分析法是模拟实际地震作用的方法，是反映建筑结构地震响应的最直接的方法。

时程分析法分为弹性动力时程分析法和弹塑性动力时程分析法。

弹性动力时程分析法是多遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法，是结构设计的一种辅助计算方法；弹塑性动力时程分析法考虑了结构的弹塑性性能的计算方法，是罕遇地震作用下模拟实际地震作用响应的计算方法。

1 弹性动力时程分析法1.1 应用范围和解决的问题根据《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)第5.1.2条，对于特别不规则的建筑、甲类建筑和超过一定范围(8度I、II类场地和7度高度大于100 m；8度III、IV类场地高度大于80 m；9度大于60 m)的高层建筑，要求在多遇地震下，采用时程分析法进行补充计算。

第一章概述（原理及方法）第二章三维地震勘探数据采集第三章三维地震勘探数据处理第四章三维地震勘探资料解释物探知识回顾1、应用地球物理、勘察地球物理、地球物理勘探简称物探2、地球物理学：研究地球内外，包含地核、地幔、地壳以及水圈、大气圈及其空间的物理场和物理现象，如地磁、重力、地震、放射性、地电、地球热学、气象等。

广义地球物理学：大气圈地球物理学、水圈地球物理学、固体地球物理学又称狭义地球物理学3、物探含义：用物理方法来勘探地壳上层岩石的构造与寻找有用矿产的一门学科。

它是根据地下岩层在物理性质上（密度、磁性、电性、弹性、放射性等）的差异，通过物理学原理，借用一定的装置和专门的物探仪器测量因岩石物理性质的差异引起的物理场（如电场、重力场、磁场）变化规律及分布状况，通过分析和研究物理场的变化规律，结合有关地质资料推断出地下一定深度范围内地质体的分布规律，为地质勘探、工程勘察、环境调查及地下资源分布规律的研究提供依据。

地球物理勘探是物理学、数学、现代计算机科学和地学结合的边缘科学和最有活力的生长点。

它不同于传统的找矿方式，即通过古生物、岩石矿物性质等确定矿藏。

4、几种重要物探方法重力勘探重力勘探是以地壳中岩矿石等介质密度差异为基础，通过观测与研究天然重力场的变化规律以查明地质构造、寻找矿产、解决工程环境问题的一种物探方法。

它主要用于探查含油气远景区的地质构造、研究深部构造和区域地质构造，与其他物探方法配合，也可以寻找金属矿，近年来重力勘探在城市工程、环境方面也有应用。

磁法勘探磁法勘探是以地壳中岩矿石等介质磁性差异为基础，通过观测与研究天然磁场及人工磁场的变化规律以查明地质构造、寻找矿产的一种物探方法。

它主要用于各种比例尺的地质填图、研究区域地质构造、寻找磁铁矿、勘查含油气构造、预测成矿远景区以及寻找含磁性矿物的各种金属非金属矿床，近年来磁法勘探在城市工程、环境方面主要用于开发区、核电站、大坝选址，寻找沉船、炸弹等金属遗弃物与地下管道，考古等方面。

广厦通用计算GSSAP新标准计算模型合理选取————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：广厦通用计算GSSAP新规范计算模型的合理选取一个结构CAD包括3部分：前后处理、计算和基础CAD。

如下介绍前处理中的结构模型和一天学会广厦结构CAD。

1前处理中的结构模型如下高度概括我们天天面对的结构模型。

一个结构模型包括2部分：总的信息和构件信息，总的信息包括总体信息和各层信息，构件信息包括墙柱梁板的位置和属性，属性包括设计属性、截面材料属性和荷载属性。

1.1GSSAP总体信息1)地下室有3个参数控制地下室层数控制地下室无风，嵌固层最大结构层号控制地下室嵌固，有侧约束地下室层数控制地下室弹性约束。

1下上层刚度比≥2，可设为嵌固层，否则设为有侧约束层；2其它计算如SATWE少了一个参数：有侧约束层，所以首层柱根判定有错；如下结构1为地梁和防水板，考虑土的摩擦作用1层有侧约束，错误判定结构1层为首层。

3嵌固层的梁不应自动放大1.3倍，下柱不应小于地上1.1倍，加上梁的贡献，一般情况下已经满足下柱加梁的承载力大于上柱1.3倍的要求；4如下嵌固在0层(基础层) ，结构1和2层有侧土约束，结构3层为首层。

5如下结构1为地梁和防水板，考虑土的摩擦作用1层有侧约束，结构2层为首层。

2)裙房层数1要准确输入裙房层数，包括地下室部分的层数；2影响裙房上塔楼层风荷载的自动计算；3影响裙房上塔楼结果的输出，如刚重比、周期比等。

3)薄弱的结构层号1除层间抗侧力结构的承载力比值外，其它自动判定的薄弱层都自动处理相应的放大系数，不需在这人工指定；2多层自动放大1.15，高层自动放大1.25。

4)加强层所在的结构层号1加强层是刚度和承载力加强的层，与墙的加强部位层是两个不同概念的层；2加强层及相邻层核心筒可在墙设计属性中人工设置约束边缘构件。

弹性动力时程分析地震波选取方法探讨摘要：本文根据珠海市某超限高层弹性动力时程分析结果，探讨了选波方法。

研究表明，采用小样本容量的地震波输入时，天然波输入数量的增加可以降低地震波的总体离散性，按规范推荐的比例输入三向地震波加速度是合理的。

关键词：结构设计；弹性动力时程分析；地震波Abstract: in this paper, according to the Zhuhai city high-rise overrun elastic dynamic time-history analysis results, discusses the selection of wave method. Studies show that, using the small sample size of earthquake input, natural wave input quantity increase can reduce the overall dispersion of seismic wave, according to the standard recommended proportional input three to seismic wave acceleration is reasonable.Key words: structural design; elastic time-history dynamic analysis; seismic wave近年来，随着我国社会经济的发展，各类高层建筑在全国各地日益增多。

它们新颖别致、多样化、复杂化和独特个性等特点给城市带来崭新面貌的同时也给高层建筑结构设计者带来了严峻的挑战。

《建筑抗震设计规范》[1]第5.1.2条和《高层建筑混凝土结构技术规程》[2]第4.3.4条规定了高层建筑应采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充验算的范围。

本文对珠海市某超限高层建筑进行弹性动力时程分析，探讨地震波的选取方法。

第七讲地震作用和抗震验算新规定王亚勇赖明吕西林李英民杨溥郭子雄（一）新的设计反应谱的主要特点1、89规范的设计反应谱的主要特点89规范的设计反应谱、即地震影响系数曲线，是根据大量实际地震加速度纪录的反应谱进行统计分析并结合工程经验和经济实力的综合结果。

抗震设计反应谱通常用三个参数：最大地震影响系数αmax 、特征周期 T g 和长周期段反应谱曲线的衰减指数γ来描述。

而且不同阻尼比条件下的反应谱曲线也是不同的，89规范提供了考虑近、远震和不同场地条件下阻尼比为5 % 的标准设计反应谱，其最长周期为 3秒。

应该说，89规范的设计反应谱基本适应了我国八、九十年代工程建设抗震设防的要求，除房屋建筑外，各类工程设施及构筑物均参照它提出类似的设计反应谱。

2、加速度设计反应谱用于抗震设计的局限性（1）强震地面运动长周期成分的存在地震学研究和强震观测证明，强震情况下，地面运动确定存在长周期分量，其周期可以长达10秒甚至100秒，地震震级从5级到8级，其谱值在10秒周期处最大相差不超过50倍，在100秒周期处，不超过250倍。

在震级M5时，周期在3秒以内，信噪比已经大到可以满足工程使用要求了。

同时还证明，谱曲线至少存在二个拐角周期。

如图1和表1所示。

图1 不同震级下强震地面运动福里叶振幅谱注：噪声指在强震加速度记录数据处理过程中引入的长周期误差研究表明，地震动长周期分量与震源规模、震源距有关，由此可以推出与震级、烈度的关系，从而建立起具有工程实用意义的关系来。

见公式(1)PSV =f1(M,R,T)=f2(L,W,R,T) (1)=f3(I,R,T)式中：PSV为拟速度反应谱，M为震级，R为震源距，L为断层长度，W为断层宽度，I 为烈度，T是反应谱周期。

（2）现有强震加速度记录中长周期成份的损失由于强震仪频率响应范围的限制无法记录到超过10秒以上的地面运动成分，在超过5秒以上的成分中也存在失真，而且在对加速度记录进行误差修正时将数字化过程零线修正所产生的噪声滤出的同时也将地面运动长周期分量滤去了。

地震波的定义地震波的定义地震是地壳的一切颤动，是一种自然现象。

其主要能源来自地球的内部，是由地球内部自然力冲击引起的。

地壳或地幔中发生振动的地方称为震源。

震源在地面上的垂直投影称为震中。

震中到震源的距离称为震源深度。

地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。

地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。

发生原理英文seismic wave.由地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。

地球内地震波部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。

地震震源发出的在地球介质中传播的弹性波。

地震发生时，震源区的介质发生急速的破裂和运动，这种扰动构成一个波源。

由于地球介质的连续性，这种波动就向地球内部及表层各处传播开去，形成了连续介质中的弹性波。

概念介绍地震波是指从震源产生向四外辐射的弹性波。

地球内部存在着地震波速度突变的基干界面、莫霍面和古登堡面，将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。

传播方式地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波[1]。

纵波是推进波，地壳中传播速度为5．5~7千米/秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。

横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。

面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。

其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。

纵波和横波现象介绍我们最熟悉的波动是观察到的水波。

当向池塘里扔一块石头时水面被扰乱，以石头入水处为中心有波纹向外扩展。

这个波列是水波附近的水的颗粒运动造成的。

然而水并没有朝着水波传播的方向流；如果水面浮着一个软木塞，它将上下跳动，但并不会从原来位置移走。

这个扰动由水粒的简单前后运动连续地传下去，从一个颗粒把运动传给更前面的颗粒。

[整理版]正确选取地震波地震波的选取方法 (MIDAS(2009-05-16 22:51:32)转载?标签: 分类: 结构专业杂谈建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)的5.1.2条文说明中规定，正确选择输入的地震加速度时程曲线，要满足地震动三要素的要求，即频谱特性、有效峰值和持续时间要符合规定。

频谱特性可用地震影响系数曲线表征，依据所处的场地类别和设计地震分组确定。

这句话的含义是选择的实际地震波所处场地的设计分组(震中距离、震级大小)和场地类别(场地条件)应与要分析的结构物所处场地的相同，简单的说两者的特征周期Tg值应接近或相同。

特征周期Tg值的计算方法见下面公式(1)、(2)、(3)。

加速度有效峰值按建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)中的表5.1.2-2采用。

地震波的加速度有效峰值的计算方法见下面公式(1)及下面说明。

持续时间的概念不是指地震波数据中总的时间长度。

持时Td的定义可分为两大类，一类是以地震动幅值的绝对值来定义的绝对持时，即指地震地面加速度值大于某值的时间总和，即绝对值,a(t),,k*g的时间总和，k常取为0.05;另一类为以相对值定义的相对持时，即最先与最后一个k*amax之间的时段长度，k ,0.5。

不论实际的强震记录还是人工模拟波形，一般持续时间取结构一般取0.3基本周期的5,10倍。

说明:有效峰值加速度 EPA,Sa/2.5 (1)有效峰值速度 EPV,Sv/2.5 (2)特征周期Tg = 2π*EPV/EPA (3)1978年美国ATC,3规范中将阻尼比为5,的加速度反应谱取周期为0.1-0.5秒之间的值平均为Sa，将阻尼比为5%的速度反应谱取周期为0.5-2秒之间的值平均为Sv(或取1s附近的平均速度反应谱)，上面公式中常数2.5为0.05组尼比加速度反应谱的平均放大系数。

上述方法使用的是将频段固定的方法来求EPA和EPV，1990年的《中国地震烈度区划图》采用了不固定频段的方法分析各条反应谱确定其相应的平台频段。

新规范计算模型的合理选取 一个结构CAD 包括3部分：前后处理、计算和基础CAD 。

如下介绍前处理中的结构模型 和一天学会广厦结构CAD 。

1 前处理中的结构模型如下高度槪括我们天天而对的结构模型。

一个结构模型包括2部分：总的信息和构件信息，总的信息包括总体信息和务层信息, 构件信息包括墙柱梁板的位垃和属性，属性包括设计属性、截面材料属性和荷载属性。

构件位萱「设计属性 构件属性+截面材料属性L 荷载属性1.1 GSSAP 总体信息1）地下室有3个参数控制地下室层数控制地下室无风,嵌固层最大结构层号控制地下室嵌固,有侧约朿地下 室軽控制地下室弹性约束。

1下上层刚度比$2,可设为嵌固层，否则设为有侧约束层：2其它计算如SATWE 少了一个参数：有侧约束层，所以首层柱根判泄有错：如下结构1为地梁和防水板，考虑上的摩擦作用1层有侧约朿，错误判左结构1 层为首层。

GSSAP结构模型- 匚构件信息-［侏有侧约束层3嵌固层的梁不应自动放大1・3倍，下柱不应小于地上1・1倍，加上梁的贡献，一般情况下已经满足下柱加梁的承载力大于上柱1. 3倍的要求；4如下嵌固在0层（基础层），结构1和2层有侧上约朿，结构3层为首层。

首层（柱根）看冋约束层嵌固层5如下结构1为地梁和防水板，考虑丄的摩擦作用1层有侧约束，结构2层为首层。

有侧约束层2）裙房层数1要准确输入裙房层数，包括地下室部分的层数;2影响裙房上塔楼层风荷载的自动计算：3影响裙房上塔楼结果的输岀，如刚重比、周期比等。

3）薄弱的结构层号1除层间抗侧力结构的承载力比值外，其它自动判左的薄弱层都自动处理相应的放大系数，不需在这人工指定：2多层自动放大1.15,高层自动放大1.2504）加强层所在的结构层号1加强层是刚度和承载力加强的层，与墙的加强部位层是两个不同概念的层；2加强层及相邻层核心筒可在墙设计属性中人工设置约束边缘构件。

5）结构形式1所有结构形式都会判断短肢剪力墙，旧规范只有短肢墙结构才判定；2排架结构柱截而计算时的挠曲效应和重力二阶效应与其它结构类型的柱不同，长度系数1。

三分量地震记录的互相关分析马腾飞【摘要】Seismic wave is a three dimensional vector wavefield,the single com-ponent recordings are actually the projection of particle motion along certain directions.Based on the single component seismogram cross-correlation formu-la,this paper presents a novel simple solution which is suitable for the calcula-tion of three-component seismogram cross-correlation,and the effectiveness of this new approach is verified via a practical case from the aftershock sequence of 2008 Wenchuan MS 8.0 pared with single component seismo-gram cross-correlation,the new approach can obtain a global optimized result more reasonably and erase the discrepancy between different components in the work of template waveform matching.Also this new formula can take advan-tage of the congenerous between different components,suppress the ambient seismic noise effectively,and its rationality was demonstrated in theory.This new approach requires rather small computations as its simplicity in principles and procedures,which is suitable for the seismic data processing in the current era of “big data”.%地震波场本质上是三维矢量波场，单分量记录实际上是三维矢量震动在某一方向上的部分投影．本文基于单分量地震记录互相关公式，提出了一种新的适合三分量地震波形记录多元互相关运算的简易方法，并以2008年汶川 MS 8．0地震余震序列波形为例，对其进行了效果验证．结果表明，相对单分量互相关，该方法可以得到更为合理的全局最优结果，解决波形识别匹配工作中不同分量间的差异问题．该方法还可以利用不同分量间的“同源”信息，有效压制随机噪声，并从理论上说明其合理性．其原理及计算过程均较为简单，整体运算量较小，适用于目前“大数据”时代的地震数据处理．【期刊名称】《地震学报》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】7页(P96-102)【关键词】三分量记录;多元互相关;模板匹配方法【作者】马腾飞【作者单位】中国北京 100081 中国地震局地球物理研究所; 中国北京 100033 中国财产再保险有限责任公司【正文语种】中文【中图分类】P315.63波形互相关技术是地震学中一种常用的技术手段，目前已经在“重复地震”识别(Schaff， Richards， 2004， 2011; Li et al， 2007， 2011; Ma et al， 2014)、余震事件检测(Peng， Zhao， 2009; Wu et al， 2014)、低频事件观测与识别(Obara， 2002; Shelly et al， 2007)、地震精定位(Waldhauser， Ellsworth，2000; Schaff et al， 2004; Schaff， Waldhauser， 2005)等领域得到了广泛应用．迄今为止，地震学家已经发展了许多先进的数字记录处理方法来计算两个波列间的互相关系数，但这些方法绝大部分是针对单分量的时间序列记录．鉴于地震记录的三维空间属性，各个分量仅是质点运动在垂直或水平方向的投影，因此基于各个分量的单分量互相关系数计算可能会丢失地震记录中某些空间相关信息，不能反映地震波在传播过程中波形和震相变化的全貌，只得到片面性的结果．事实上，只有三分量耦合的空间记录才能真实地反映实际地震波场所包含的全方位信息．就地震事件波形而言，由于其不同震相在不同分量上有较大的运动学差异，因此在采用互相关识别计算时对所用分量均采用统一时间窗口就显得不大“合适”．例如：由于地震信号中噪声的存在，当初至P波到达时，垂直分量会产生较明显的变化，但水平分量依旧处于信噪比很低的“噪声模式”；在S波尾部，垂向信噪比较低，水平向却还有较为明显的振动．在这些互相关运算的时间窗口内，低信噪比“噪声”的存在无疑会对最终的运算结果产生较大影响，使事件的识别与检测面临较大困难，对于震级较小的微震事件来说更是如此．针对这些问题，通过采用对不同分量的地震记录选取不同相关运算窗口的方法(如垂直分量时间窗口为P波到达后4 s，水平分量时间窗口为S波到达后4 s)，便可在一定程度上提高检测识别的准确率(Peng， Zhao， 2009; Meng et al， 2012; Wu et al，2014)．但是，这种硬性规定的不同分量时间窗口难免会“错杀”一部分不符合这种“标准模式”的地震事件，从而影响其识别的完整性；与此同时，当所获取的各个分量之间的差异性较大时，如何对所得结果作出合理的解读也是一大难题．对于台阵记录我们可以通过各种技术手段叠加不同台站的信息来达到压制噪声、提高信噪比的目的(Leonard， Kennett， 1999; Kennett， 2000)，但对于单台站地震记录则无法开展．因此，如何充分发掘不同分量间的“同源”作用，得到能全面反映地震波三维属性的相关信息也是本文将要探讨的内容．1.1 单分量波形互相关原理波形互相关技术的核心即为计算波形的互相关系数，并将其作为事件识别或归类的判定条件．对于单分量波形记录，目前在实际工作中常采用(Båth， 1974)来计算其相关系数. 式中，γ为相关系数， xi和yi分别为计算中同一台站记录到的两次地震事件的选定波列， i和i分别为其相应的平均值．由式(1)可以看出，互相关系数的实质为，由两个经过中心化(去均值)处理后的波形序列组成的n维向量在Rn空间中所成夹角的余弦，因此具有尺度不变性；同时，各个维度对最终相关系数的贡献也与其偏离中心点位置的乘积i)成正比．由于实际记录中的有效信号具有良好的时间一致性，而随机噪声则显得杂乱无章且振幅较小，因此相关运算可以有效地抑制噪声对最终结果产生的影响，这也是采用相关算法对地震信号进行识别的基础．1.2 三分量多元综合互相关系数三分量地震记录有3个独立分量(垂直分量V，切向分量T，径向分量R)，不同波列组合后可以形成一个3×n的矩阵. 对于多维矢量矩阵而言，空间夹角没有意义，这种情况下则不能用上述向量相关的思路来解决多元的相关问题．在实际应用中，通常对不同分量两两相关后计算得出3个独立的相关系数，该相关系数矩阵可以用来描述两矩阵间的相关关系．但在具体工作中我们也会遇到诸如不同分量间最大相关位置不一致、各分量间相关系数差别较大等问题，这给我们带来了较大的挑战．事实上，由于各分量间的的振幅能量、信噪比(signal noise ratio，简写为SNR)水平均不相同，上述问题的出现在匹配识别工作中并不罕见．如果可以找到一种简单快捷的方法，能够综合考虑各分量的振幅能量水平，得到全局最优结果，无疑对此类工作的开展具有重要意义．一种可行的办法为矩阵向量化，即将三分量记录投影展开到一条直线上，以便我们能继续使用向量相关的计算公式来处理三分量问题．需要注意的是，所采用的变换方式必须使各分量之间满足等价互易性，否则所得结果不唯一．如图1所示，将三分量记录首尾相连，依次投影到下方直线，根据圆环排列(Fredricksen， Kessler， 1977)公式，可能的组合方式有/3×(1/2)种，即无论各分量的顺序如何变动，其组合排列方式有且只有一种．如果只考虑相对位置，各分量间没有前后首尾之分，则各分量元素之间实际上是无序的(order-independent)，满足等价互易性，这样我们便可以将空间三分量不同记录中心化后展开至平面，对接成一个新的一维矢量，从而得到适合地震三分量综合相关计算的新公式，具体表达为其中，式中：γ为归一化的三分量全局互相关系数； f1(t)， f2(t)和f3(t)为事件1的三分量记录； g1(t)， g2(t)和g3(t)为事件2的三分量记录；和 (i=1, 2, 3)分别为其对应的平均值； t为地震记录的时间，为初始时间长度的3倍； S1(t)和S2(t)为组合后的时间波形序列. 由于S1(t)和S2(t)在各分量拼接前均已进行中心化处理，则=0，因此三分量总体相关公式也可写为需要注意的是，式(5)中fi(t)和gi(t)均为归一化前记录到的原始数据，其中包含各个分量的绝对振幅信息．由此可以看出：这种“拼接”处理的实质在于可以将各个分量间不同的振幅及相关信息置于同一参考系下，从而得出考虑全局后的整体结果；同时将各分量波形置于更大参考系下也可以有效压制振幅较小、相位不相关的噪声部分，增大综合信噪比，从而提高识别精度．从形式上看，式(5)与单分量相关公式很接近，且其原理技术相对简单，形式也较为简洁，适合大规模地震数据资料的处理计算．以成都台(CD2)记录到的2008年汶川MS8.0地震余震序列中的两个地震事件波形为例，详细分析所得三分量整体相关公式在实际中的应用效果．该地震事件对的震中距为27.385 km，为典型的近台记录，目录参数引自中国地震台网中心的《中国地震月报目录》，两个地震事件均属于微震事件，震级几乎相等，波形数据引自中国地震局地球物理研究所“国家数字测震台网数据备份中心”(Zheng et al， 2010)．由于成都台采用甚宽频地震计，在较大范围内的频率响应曲线较为平缓，因此我们采用1—10 Hz四阶巴特沃斯(Butterworth)带通滤波器对去除均值、线性趋势后的原始波形进行处理，这也与前人工作的参数选取相一致(Li et al， 2007，2011; Ma et al， 2014)．以P波到时为互相关计算起点，所选取的窗口时长为P波与S波走时差的4倍，滑动时长为±2 s，这样便可包含全部的尾波序列，同时避免后续噪声混入影响计算结果(蒋长胜等， 2008)．采用上述流程，计算所得的三分量波形互相关系数分别为0.81205(E--W)，0.86067(N--S)和0.76896(U--D)，如图2所示．可以看出，各分量的波形只在某些不同时段上具有较高的相似性．由于各分量间的计算结果差异较大，对于两次地震的判定也成为一大难题．图3给出了两次地震在成都台(CD2)的三分量整体互相关系数以及各分量间的互相关系数随时间的变化曲线．取P波到时前1 s起算，以窗口中心为计算点， 2 s 为互相关计算滑动窗口长度， 4倍的S-P走时差为窗口长度，自左向右，每次移动1个数据点(即0.01 s)进行互相关运算．为了避免地震波的谐波特性对此处小窗口计算结果产生较大的影响，每次进行窗口计算时，波形只能相对移动±0.01 s (1个数据点)．由图3可以看出，南北分量与东西分量在全程运算中均有较高的互相关值(≥0.8)，而垂向分量在P波和S波到达时间之外振幅较小部分的互相关值有较大的波动，拖累了整体的相关系数计算，因此未达到给定的阈值(≥0.8)．此外，不同时段的总体相关系数给予不同分量的“权重”不同，振幅越大的分量权重越高，因此采用三分量相关可以部分压制不同分量内部低信噪比的“噪声”部分，提高识别的效率和准确率．在上述例子中，运用三分量整体相关公式后可以得出两个地震事件的互相关系数为0.8157，满足重复地震识别互相关系数≥0.8的阈值条件，可以视为一对“重复地震”事件．与上述例子类似，本文详细统计了成都台记录到的一系列不同地震事件之间不同分量的互相关系数差异，得到了采用本文方法后所得到的整体互相关系数与各分量互相关系数之间的关系，如图4所示．可以看出，各分量的相关系数总体上与全局相关系数呈线性对应关系，但仅看某一分量有时会出现较大偏离，因此在这种条件下有必要根据三分量整体相关系数对事件进行合理判断．从图4中也可以看出，即便是对于某一给定的地震事件而言， 3个分量相关计算的结果也会呈现出一定的规律性，即水平分量的相关系数显著高于垂直分量，东西分量的相关系数明显高于南北分量，因此在只能选择一个分量作相关计算时，垂直分量具有更高的识别可信度．李宇彤(2012)利用区域台网对海城—岫岩地区“重复地震”识别的研究也得出类似的结论，这也说明了仅用垂直向的波形数据进行相关运算的合理性(Schaff， Richards， 2004， 2011)．地震波本身为矢量场，本质上为不同特性、不同类型的振动相互叠加干涉的结果，而单分量记录实际上仅为三维矢量在某一方向上的部分投影，因此常规的基于各分量的单分量互相关计算可能会丢失信号中部分与空间相关的信息，不能反映地震波在传播过程中波形和震相变化的全貌，从而导致结果不一致．本文基于三分量记录之间的“同源”特性，提出了一种可以计算三分量记录总体相关系数的简易方法，能够尽可能地利用数据的内在信息，压制随机噪声，并从理论上说明了其合理性．该方法的原理和计算过程均较为简单，整体运算量也较小，无论从经济上还是技术上都适用于未来“大数据”时代的海量资料处理，值得在实际工作中推广应用．由文中的实例可以看出，采用三分量整体相关可以解决互相关系数在不同分量间的差异以及临界识别等问题，所得结果也不是简单的三分量单独相关运算后的算术平均值，而是在各分量间(inter-component)相关后综合叠加得到的结果．这实际上是一种对信号的压噪重构，可以达到增强有效信号、压制干扰噪声的目的，解决了目前“重复地震”以及类似事件识别工作中遇到的问题．此外，采用三分量整体相关还可以同步三分量地震波形记录，避免片面追求各个分量的互相关系数单独最大而造成错误时移(这种现象可能是由地震波的谐波特性所导致)，因此从理论上来讲，也可能会存在整体相关系数比3个分量都小的极端情况，但在实际中由于各种震相混叠、介质不均性等情况的客观存在，故难以出现上述情形．应该看到，这种综合相关算法似乎对在有效震相外信噪较低的波形记录部分的相关计算效果并不明显，因此如何压制有效震相外的信号噪声以增加信噪比，以及充分利用各分量中所包含的地震信息以提高微小地震事件的可探测性也是未来工作的一个可行方向．吴忠良研究员为本研究进行了分析和指导，与加州大学圣克鲁兹分校地震学实验室的Emily Brodsky教授、 Lian Xue博士、 Stephen Hernandez博士进行了有益讨论，中国地震局地球物理研究所“国家数字测震台网数据备份中心” (doi:10.7914/SN/CB)为本研究提供了波形数据，审稿专家提出了建设性的修改意见，作者在此一并表示诚挚谢意．蒋长胜，吴忠良，李宇彤. 2008. 首都圈地区“重复地震”及其在区域地震台网定位精度评价中的应用[J]. 地球物理学报， 51(3): 817--827.Jiang C S， Wu Z L， Li Y T. 2008. Estimating the location accuracy of the Beijing Capital Digital Seismograph Network using repeating events[J]. Chinese Journal of Geophysics， 51(3): 817--827 (in Chinese).李宇彤. 2012. “重复地震”的若干地震学问题[D]. 北京: 中国地震局地球物理研究所: 36--40.Li Y T. 2012. The Seismology of ‘Repeating Earthquakes’[D]. Beijing: Institute of Geophysics， China Earthquake Administration: 36--40 (in Chinese).Båth M. 1974. Spectral Analysis in Geophysics[M]. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company: 87--94.Fredricksen H， Kessler I. 1977. Lexicographic compositions and deBruijnsequences[J]. J Comb Theory： Ser A， 22(1): 17--30.Kennett B L N. 2000. Stacking three-component seismograms[J]. Geophys J Int， 141(1): 263--269.Leonard M， Kennett B L N. 1999. Multi-component autoregressive techniques for the analysis of seismograms[J]. Phys Earth Planet Int，113(1/2/3/4): 247--263.Li L， Chen Q F， Cheng X， Niu F L. 2007. Spatial clustering and repeating of seismic events observed along the 1976 Tangshan fault， North China[J]. 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Lack of spatiotemporal localization of foreshocks before the 1999 MW7.1 Düzce，Turkey， earthquake[J]. Bull Seismol Soc Am， 104(1): 560--566.Zheng X F， Yao Z X， Liang J H， Zheng J. 2010. The role played and opportunities provided by IGP DMC of China National Seismic Network in Wenchuan earthquake disaster relief and researches[J]. Bull Seismol Soc Am， 100(5B): 2866--2872. doi:10.1785/0120090257.。

一地震波的基本知识：1、地震波分为体波和面波，体波包括：纵波和横波，纵波的特点是周期短，振幅较小，横波的特点周期教长，振幅较大。

面波包括瑞雷波和洛夫波，特点是振幅最大，周期长，只能在地表传播，比体波衰减慢，能传播的距离远。

2、横波只能在固体内传播，而纵波在固体和液体中都能传播。

3、地震波的传播以纵波最快，剪切波次之，面波最慢。

4、纵波使建筑物产生上下颠簸，横波（剪切波）使建筑物产生水平方向摇晃，而面波则既产生上下颠簸有产生左右摇晃，一般是在剪切波和面波都达到时振动最为激烈。

由于面波的能量要比体波的大，所以造成建筑物和地表破坏的主要是面波。

5、地震按其成因划分：构造地震、火山地震、陷落地震、诱发地震。

地震强度通常用震级和烈度表示。

震级是表示一次地震本身强弱程度和大小的尺度。

表示一次地震释放的能量的多少，也表示地震强度大小的指标，所以一次地震只有一个震级。

6、地震烈度是指地震时某一地区的地面和各类建筑物遭受到一次地震影响的强弱程度。

二．我国怎样划分地震区划。

１、地震区划是指根据历史地震、地震地质构造和地震观测等资料，在地图上按地震情况的差异划出不同的区域。

2、我国采用的地震基本烈度，即在50年限期内一般场地条件下可能超越概率为10%的地震裂度值进行区划。

随后又按地震动参数，即地震动峰值加速度和加速度反应谱作为我国主要城镇抗震设防烈度，设计基本地震加速度和设计地震分组的依据。

3、抗震设防烈度一般情况下采用区划图中的地震基本烈度。

4、建筑的设计特征周期应根据其所在地的设计地震分组和场地类别确定。

5\常用术语震源深度：震中到震源的垂直距离；震中距：建筑物到震中之间的距离；震源距：建筑物到震源之间的距离；极震区：在震中附近，振动最激烈，破坏最严重的地区；等震线：烈度相同的外包线。

5、结构破坏的情况：承载力不足和变形过大引起破坏，丧失整体性引起破坏，地基失效引起破坏。

6、在地下水位较高的地区，地震的强烈振动会使含水粉细砂层液化，地下水夹着沙子经裂缝或其他通道喷出地面，形成喷水冒沙现象。

第四届粤港澳地震科技研讨会，2010年1月7-8日，香港4th Guangdong-Hong Kong-Macau Seminars on Earthquake Science and TechnologyJanuary 7-8 2010, Hong Kong地震波选择方法，工具，及其在基于性能的抗震设计中的应用王 刚香港科技大学土木及环境工程学系摘 要在基于性能的土木工程抗震设计中，地震波是影响系统反应不确定性的最重要的因素之一。

因此，研究一种系统的方法和工具，以便从现有的地震数据库中选择适当的地震波以代表设计地震的重要特征，便显得至关重要。

由美国太平洋地震研究中心和加州地质勘探局联合赞助，DGML项目开发了一个地震波选择系统，以便提供地震加速度用于各种工程的抗震设计。

DGML带有PEER-NGA强震数据库及用户交互图形界面，它能够根据各种设定的准则，搜索相应的地震记录，包括 (1) 设定的地震特性，如，震级，断裂机制，距离，和场地情况等； (2) 地震波的反应谱与设计地震反应谱的对比； 以及 (3) 其他的特性，如是否包含近场地震速度脉冲等。

DGML应用于实际的工程抗震设计，显示出优良的性能。

Design Ground Motion Library and Its Application in Performance-based Earthquake Design of Civil InfrastructureGang WangDepartment of Civil and Environmental EngineeringHong Kong University of Science and TechnologyABSTRACTIn performance-based seismic design of civil infrastructure, earthquake ground motion is one of the primary sources of uncertainty in assessing the seismic performance of the civil system. It is critical to develop systematic methods and useful tools to select and modify from current ground motion databases to provide a small group of earthquake motions that can realistically represent important aspects of the design motion that control the nonlinear response of civil engineering facilities. Sponsored by Pacific Earthquake Engineering Research Center and California Geological Survey, the Design Ground Motion Library (DGML) project creates an electronic library of recorded ground motion acceleration time histories suitable for use by engineering practitioners for time history dynamic analyses of various facility types.DGML is a ground motion selection and modification system equipped with PEER-NGA strong motion database and interactive graphic user interface. The DGML has the broad capability of searching for time history record sets in the according to various selection criterion, including (1) the characteristics of the recordings in terms of earthquake magnitude and type of faulting, distance, and site characteristics, (2) the response spectral shape of the records in comparison to design or target response spectra, and (3) other record characteristics including duration and the presence of velocity pulses in near-fault time histories. DGML has demonstrated excellent capacity in engineering design practice.1. 引言近年来, 基于性能的地震设计在地震防灾减灾, 保护生命财产安全方面起到越来越大的作用。

高烈度地区消能减震实际运用介绍【摘要】随着国家社会经济和城市化建设的飞速发展，部分高烈度地区因人文地理优势也跟上了发展的步伐，如何在高烈度地区建设中贯彻新发展理念及更好的保证人民生命财产，是所有建设参与者都需要思考的问题。

《建设工程抗震管理条例》自2021年9月1日起施行，根据条例精神，在高烈度设防地区及地震重点监视防御区采用减隔震已经是大势所趋。

本文以西昌市某综合体公共建筑为例，介绍钢框架-中心支撑结构体系结合屈曲约束支撑(BRB)、普通钢支撑在高烈度地区的实际消能减震运用。

【关键词】钢框架-中心支撑；高烈度地区；屈曲约束支撑；消能减震本工程为西昌市某综合体公共建筑，地上A、B栋为17层70m高钢框架-中心支撑高层酒店、C栋为钢框架-中心支撑多层商业、地下室为二层钢筋混凝土停车场及附属设施。

抗震设防烈度9度，基本地震加速度为0.4g，设计地震分组为第三组，特征周期0.45s，多遇地震时水平地震影响系数最大值为0.48（考虑近场系数1.5倍增大系数），为减小高烈度地区、抗震不利地段等不利因素，方案设计时在满足建筑工程前提下对建筑体型做相应约束，本工程平面及立面上无不规则情况。

本文以A栋做相关介绍。

1抗震性能设计目标结合本项目的抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素选定抗震性能目标，在满足国家、地方法规外，根据抗震性能化设计的概念进行分析设计，根据《建筑抗震设计规范2010-2016版（以下简称抗规）》附录M及《高层建筑混凝土结构技术规程（以下简称高规）》JGJ3-2010第3.11节相关规定，定义A栋的性能目标为D，结构各部位构件性能化设计的具体要求如下表：表1性能目标与性能水准的关联性表2结构构件抗震性能目标（规范）2 分析方法和计算软件采用北京盈建科公司YJK软件进行振型分解反应谱法进行分析，使用美国伯克利分校的PERFORM-3D软件进行弹性时程分析及大震性能评估。