地震地面运动.PDF

第4讲 第 5 章 地震地面运动 地震动是指由震源释放出的能量产生的地震波引起的地表附近土层 （地面）的振动，是 工程地震研究的主要内容，地面运动就是对结构的输入。地震动可以用地面的加速度、速度 或位移的时间函数表示。 地震动：加速度 a(t) ，速度 v(t) ，位移 u(t)，通称为地震动时程。地震地面运动 （Earthquake ground motion ）有时也简称地震动。 地震动是引起震害的外因，其作用相当于结构分析中的荷载，差别在于结构工程中常用 荷载以力的形式出现，而地震动以运动方式出现，常用荷载大多数是竖向作用，地震动则是 竖向、水平甚至扭转同时作用的。 在地震工程中，人们研究的对象有三个：地震动 （输入）、结构 （系统）、结构反应 （输 出）。只有在了解结构的地震反应之后，才可能科学地设计结构，而为了了解结构反应，则 必须了解地震动与结构，两者缺一不可。当前我们对结构的了解还很不够，特别是在结构物 超过弹性阶段以后，而对地震动的了解则远远落后于对结构的了解。地震动是一个复杂的时 间过程，之所以复杂是因为存在着很多影响地震动的因素，而人们对很多重要因素难以精确 估计，从而产生许多不确定性的变化。地震动的显著特点是其时程函数的不规则性，因此， 关于地震动的研究强烈地依赖对地震动观测的现状与发展。 5.1 地震动观测 记录到的地震动可分为六个分量：三个平动分量和三个转动分量。目前直接得到的某一 地点的记录通常为平动分量，转动分量的获得尚存在一定困难。 1、地震仪（Seismograph ） 地震工作者使用； 记录弱震为主（1－4 级地震，发生频繁，仪器连续记录）； 记录量：位移或速度； 4 5 要求：敏感，放大倍数大，2 －3 千倍或 10 －10 倍，置放在基岩。 用于：预报地震，研究震源机制，地震波传播规律等。 2 、强震仪（强震加速度仪，Accelerograph ） 结构抗震工作者用； 记录强震； 记录量：加速度； 目的：确定强震地震动，为结构地震反应分析和抗震设计用，估计地震动。更确切的说 有三点：为研究地震动性质提供数据；为结构设计和试验提供输入；发展抗震理论，了解结 构在地震中的表现。 3、强震观测系统 所谓强震观测系统是按一定规则布设的强震观测台阵。根据观测目的的不同，强震观测 系统可以分为如下类型： （1）地震动衰减台阵 1 第4讲 （2 ）断层地震动台阵 （3 ）区域性地震动台阵 （4 ）地震差动台阵，例如：台湾 SMART －1、2 （37 ＋2 ） （5 ）地下地震动台阵；三维场地观测台阵，例如：唐山响堂三维场地观测台阵 （6 ）结构地震反应台阵－北京饭店、天津医院。 美国加州法律和中国建筑抗震设计规范都规定对于重要的建筑结构必须安放一定数量 的强震仪。中国的建筑抗震设计规范对此也有规定。 r=200m 1000m 2000m 图5.1 SMART －1、2 台阵布设示意 日本 1930 年开始布设强震仪；美国 1932 年开始布设强震仪，1933 年获了第一条强震 记录 （Long beach ）；中国 1966 年开始布设强震仪。目前全世界已获得了大量的强震记录， 形成强震