震级震中距和场地条件对反应谱特性影响的统计分析

北京工业大学学报２００６监

地条件从硬到软分为４类：Ａ为基岩场地，剪切波速（Ｖ。）＞６００ｍ／Ｓ或覆盖土层小于５ｍ；Ｂ为浅（硬）土，覆盖土层小于２０ｍ；Ｃ为２０ｍ以上的覆盖土层，但在山谷或分布不超过１０ｋｍ；Ｄ为分布广阔的２０ＩＴ／以上的覆盖土层．

将记录按场地类别、震级和震中距分组，以便在这３个因素中的２个基本相同的情况下比较第３个因素对反应谱形状的影响（分组情况见图１）．图１中柱线高度代表各个分组的记录数量．图１中记录台站数量小于５的情况均用数字标出，其统计结果的代表性将低于其他分组．从图中还可以看到，Ｄ类场地震级大于７时各距离分组的记录均不超过３（见图１（ｃ）），由于数据量太少，其统计结果没有代表性，在分析时不考虑．

（ａ）Ｍ＝５～６级啦）吖；５—７级（ｃ）肘＞７级

图１记录在震级、场地和震中距的分布图

Ｆｉｇ．１Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｃｏｒｄｉｎｇｓａｌｏｎｇｍａｇｎｉｔｕｄｅ，ｓｉｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅ本文所提到的反应谱都是临界阻尼比为５％的加速度反应谱．考虑到规范【１１要求，本文的反应谱计算到６Ｓ．

２竖向与水平反应谱的比值

大部分抗震设计规范都采用水平反应谱乘以一个系数的方法来规定竖向地震作用，这个系数（Ｖ／Ｈ）为１／２～２／３．我国和美国的建筑规范都规定ｙ／Ｈ＝２／３；也有一些标准对长周期和短周期段分别采用了不同的比值，例如欧洲建筑规范规定在短周期（＜０．１５Ｓ）Ｖ／Ｈ＝２／３，长周期（＞０．５Ｓ）Ｖ／Ｈ＝１／２，在（０．１５－－０．５ｓ）采用２者的内差值Ⅲ；美国石油学会在ＲＰ２ＡＷＳＤ建议对长周期的结构取Ｖ／Ｈ＝１／２”１．ｖ／Ｈ不仅与震中距、场地等因素有关系，而且还是周期的函数［３＿“，即竖向反应谱和水平反应谱的形状是有差异的．图２绘出了所有记录的ｖ／Ｈ对周期的平均曲线．随着周期的增大，Ｖ／Ｈ从０．６５逐渐增大到０．９，然后转为下降，在０．５～１ｓ的范围内降到０．５以下的最低值，随后回升，在２ｓ以后基本稳定在０．６左右．如果研究出了不同情况下的Ｖ／Ｈ比值曲线，就有可以能用它与水平反应谱的乘积作为竖向设计反应谱．图３所示为竖向和水平向的平均反应谱．

３２４组记录中．每组中均包含２条水平向地震记录和１条竖向地震记录，竖向记录与２条水平记录的比值分别计算．计算总平均值时，每对竖向一水平反应谱在０～６ｓ范围内每隔０．０１ｓ取１个比值，共得６００个比值，将所有记录全部比值取总平均，得到ｖ／Ｈ＝０．６２２．这与规范中规定的２／３比较接近但结果的离散性比较大，平均标准偏差为０．２４０．

长周期和短周期的ｙ／Ｈ性质不一样［４。７］，区分长短周期的临界点基本上都在０．２～１ｓ之间．本文在计算总平均值时，在０－６Ｓ之间等间距取值．

由图４可见，场地越硬，ｖ／Ｈ越高；在小震级时（见图４（ａ）），Ｖ／Ｈ也随震中距增大的趋势明显，在图４（ｂ）和４（ｃ）中，这种趋势逐渐减小；Ｖ／Ｈ与震级的关系看不出明显的规律，与文献［４，８－９］等的结论一致．