基巖場(chǎng)地條件下長(zhǎng)周期地震波頻譜特性分析

摘 要：由于長(zhǎng)周期地震動(dòng)記錄的缺乏，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)長(zhǎng)周期地震動(dòng)特性的研究尚不成熟。從1985年墨西哥8.1級(jí)地震的數(shù)字強(qiáng)震記錄庫(kù)中選取了2條典型的長(zhǎng)周期地震波和1條普通地震波，對(duì)比分析了Ⅰ類場(chǎng)地條件下長(zhǎng)周期地震波的頻譜特性。

關(guān)鍵詞：基巖場(chǎng)地；長(zhǎng)周期地震波；頻譜特性

中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）10-0242-01

1 引言

深覆蓋軟土場(chǎng)地對(duì)地震動(dòng)的長(zhǎng)周期成分有著放大作用，而高層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)長(zhǎng)周期地震動(dòng)較為敏感[1]。如1958年墨西哥地震中，距震中約400km外的墨西哥城出現(xiàn)了比震中區(qū)更為嚴(yán)重的震害，震害主要出現(xiàn)在長(zhǎng)周期高層建筑結(jié)構(gòu)上。分析認(rèn)為此現(xiàn)象的原因是，該城坐落于深厚沉積盆地之上，長(zhǎng)周期地震波與橫縱向非均勻的場(chǎng)地介質(zhì)相互作用而使得地震動(dòng)的長(zhǎng)周期成分顯著放大，且強(qiáng)震持時(shí)延長(zhǎng)[2]。因此，在對(duì)深覆蓋軟土場(chǎng)地上的高層建筑結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮場(chǎng)地條件的影響，通常的做法是，選取基巖地震波輸入結(jié)構(gòu)所在的場(chǎng)地模型，將得到的地表波用于此結(jié)構(gòu)的時(shí)程分析?？梢姡芯炕鶐r場(chǎng)地條件下長(zhǎng)周期地震波的頻譜特性是很有必要的。

2 地震波的選取

從1985年墨西哥8.1級(jí)地震的數(shù)字強(qiáng)震記錄庫(kù)中選取了2條長(zhǎng)周期地震波（TLHB-EW波和TLHD-EW波）和1條普通地震波（PAPN-EW波），均為Ⅰ類場(chǎng)地條件下的加速度水平分量記錄。與普通地震波相比，長(zhǎng)周期地震波最顯著的時(shí)域特點(diǎn)是持時(shí)較長(zhǎng)。

3 長(zhǎng)周期地震波頻譜特征分析

諸多震害現(xiàn)象表明，僅根據(jù)地震波的時(shí)域特征，很難全面地解釋震害現(xiàn)象，必須加以地震波的頻譜特征作為很重要的補(bǔ)充。這里從最常用的傅里葉幅值譜和反應(yīng)譜兩方面來分析地震波的頻譜特性。

采用快速傅里葉變換（FFT）方法求取3條地震波的傅里葉幅值譜，如圖1所示。對(duì)比可知，長(zhǎng)周期地震波的頻帶分布集中于低頻，而普通地震波的高頻成分比較豐富。

圖2匯總了長(zhǎng)周期和普通地震波的標(biāo)準(zhǔn)加速度反應(yīng)譜。可見，長(zhǎng)周期地震波反應(yīng)譜值在長(zhǎng)周期部分明顯較大，且在周期域中分布較寬，即向長(zhǎng)周期部分延伸；而普通地震波反應(yīng)譜值主要集中分布在0～1s周期內(nèi)。

4 結(jié)論

與普通地震波相比，長(zhǎng)周期地震波的持時(shí)一般較長(zhǎng)。長(zhǎng)周期地震波的低頻成分豐富，頻帶較窄，基本集中分布于0～1Hz范圍內(nèi)；而普通地震波的高頻成分比較豐富，頻帶分布范圍較寬。長(zhǎng)周期地震波反應(yīng)譜值在長(zhǎng)周期部分明顯較大，且在周期域中分布較寬，即向長(zhǎng)周期部分延伸；而普通地震波反應(yīng)譜值主要集中分布在0～1s周期內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張翔宇. 非線性場(chǎng)地與高層結(jié)構(gòu)長(zhǎng)周期地震反應(yīng)分析[D]. 上海：同濟(jì)大學(xué)，2013.

[2] 李思東. 三維地形的地震反應(yīng)分析研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)，2010.