地震动观测以及数据处理要求
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
23
局部效应台阵（场地影响影响台阵）
-- 旨在研究局部场地范围内地震动的特征和各种特殊 的场地因素对地震动的影响，如土体、烈度异常、近断层、 上下盘、盆地效应等等。
24
• 结构反应台阵
-- 旨在研究结构不同位置、不同楼层的反应情况。
Measuring Point
Basement
Ground
25
地震动密集台阵
-- 旨在研究地震动在空间上的变化，获得非一致地震 地面加速度记录。 可用于长大桥梁地面运动的输入。
17
二、观测设备
公元132年
18
制造原理？
19
三、地震动观测台站和台阵
台
站
震源机制台阵
传播效应台阵
局部效应台阵
结构反应台阵
• 地震动密集台阵 • 地下地震动台阵 • 区域地震动台阵 • 特殊地震动台阵
20
•台
站ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
21
台网
台网的合理布局：应设置强度高、频度大的地震区（根据历史和现 今的地震活动性和地质构造情况、地震危险性分析） 台阵的设计：实现不同的目的 仪器的正确设置：确保仪器的可靠性和精度要求、记录结果的可用 性 台网维护管理技术措施：确保仪器参数精度、仪器正常运行等
9
地震动观测的意义
• 强震观测资料可为地震学基础研究服务。 如用于研 究震源模型、震源参数、发展机理、地震波动传播规 律等、特别是对近断层地面运动和震源破裂过程细节 的研究起着非常重要的作用。
Shake map of the 8.0 magnitude earthquake in Sichuan, China on May 12,120 008
• 烈度：指某一区域内地表和各类建筑物遭受一次地震 影响的强弱程度。 一次地震由于地点的不同，会出 现多种不同的烈度。
7
1999.9.21台湾Chi-Chi地震，所绘制的烈度等震 线与加速度等值线大体相一致
8
地震动观测的意义
• 强震观测可为抗震设防服务。 强震记录是重大工程、 建构筑物抗震设防的依据。 强震数据是确定地震动 衰减规律、震害预测、研究场地的土层反应、进行地 震危险性分析和地震区划的基础。 设置于工程结构 中的强震仪取得的强震激励数据可用于分析结构的抗 震性能、对进行结构的健康监测，为工程抗震加固和 为类似的建构筑物的抗震设计提供可参考的科学依据 和数据。
✓刚柔之争（刚性还是柔性结构有利于抗震？） ✓刚性理论代表：佐野利器、武藤青 ✓柔性理论代表：真岛建三郎
•反应谱理论阶段（20世纪40-80年代）
✓1941年Biot等提出反应谱 ✓1953年Housner建立反应谱理论 ✓1960年Veletsos和Newmark建立非线性反应谱
Prof.George W. Housner
12
地震动观测
一、地震动观测对抗震理论的贡献 二、观测设备 三、地震动观测台站和台阵 四、目前的一些情况
13
一、地震动观测对抗震理论的贡献
（1）为抗震理论进入反应谱阶段提供了必 要数据
-- 在反应谱概念的产生、反应谱的建立、反应谱统计 的相关研究方面起了重要作用。
14
静力理论阶段（20世纪10-40年代）
Nathan M. Newmark (1910–1981)
Anestis S. Veletsos 15 (1927– )
基于性能的抗震设计理论（20世纪90年代-至今）
✓1994年美国Northridge地震，1995年日本Kobe地震 后，美国学者提出 ✓以变形为控制指标（原来的都是以强度作为控制）， 兼顾多种其他指标（能量、损伤、伤亡、经济损失， 等）
16
（2）为研究地震动的特征提供定量数据
-- 定性的认识极其重要，比如抗震中的概念设计。 但是如果缺少量的概念，就很粗糙。 只有在定性和定量两 个方面均有一定的认识后，才能对一个问题有较为全面的 把握，才能从经验性的认识上升为科学的解释。
（3）了解结构地震反应、进行结构试验
-- 弹性和非弹性反应谱特征、地震动衰减规律、工程 结构地震反应的定量计算、试验的地震输入。
地震动观测以及数据处理要求
1
For engineering purposes the time variation of ground
acceleration is the most useful way of defining the shaking
of the ground during an earthquake.
22
震源机制台阵（活断层影响台阵）
-- 旨在研究震源机制与地震动之间的相互关系。 布 设在震源或断层附近。
• 传播效应台阵（地震动衰减台阵）
-- 旨在研究地震波的传播和衰减规律。
• 局部效应台阵（场地影响影响台阵）
-- 旨在研究局部场地范围内地震动的特征和各种 特殊的场地因素对地震动的影响，如土体、烈度异常、 近断层、上下盘、盆地效应等等。
11
如果没有强震观测及其所取得的科学资 料，谈不上现代地震工程学的发展
地震工程之所以能成为一门定量的科学是和强震观测 的成果分不开的。 为地震和工程抗震措施等相关方 面提供定量数据依据。 地震中不断发现的新现象促使了新规律的发现，成为 不断推动地震工程研究发展的重要推动力。 检验从抗震研究实践中总结出来的认识、理论和办法 是否符合实际，从而加深人们对于地震和抗震客观规 律的认识。
5
数学上的思考
当函数用离散的数据点表示时（地震动就是一例）， 微分一般会产生误差放大，而积分则不会产生精度上 的损失
v t ut
t
a
t
u2 t
t2
t
v t a t dt
0
tt
ut a tdtdt
00
6
地震动观测的意义
• 强震观测可为震后快速评估和抗震救灾服务。 利用 数字强震观测网的实时性，在地震发生后可迅速给出 各观测地点的观测结果，进而定量的给出监视地区的 地震活动强度，为及时和有效的组织抗震救灾，乃至 建立大震应急系统提供科学依据。
2
单自由度结构
u t 2n u t n 2 u t u g t
u t 结构相对地面的位移
结构的阻尼比，一般取0.05 n 结构的圆频率
u g t 地面的加速度时程
3
记录的可行性
记 录 位 移 ？
1999.9.21台湾Chi-Chi地震 中一学校
4
2008.5.12汶川地震中丰收水库坝体主震纵向裂缝
局部效应台阵（场地影响影响台阵）
-- 旨在研究局部场地范围内地震动的特征和各种特殊 的场地因素对地震动的影响，如土体、烈度异常、近断层、 上下盘、盆地效应等等。
24
• 结构反应台阵
-- 旨在研究结构不同位置、不同楼层的反应情况。
Measuring Point
Basement
Ground
25
地震动密集台阵
-- 旨在研究地震动在空间上的变化，获得非一致地震 地面加速度记录。 可用于长大桥梁地面运动的输入。
17
二、观测设备
公元132年
18
制造原理？
19
三、地震动观测台站和台阵
台
站
震源机制台阵
传播效应台阵
局部效应台阵
结构反应台阵
• 地震动密集台阵 • 地下地震动台阵 • 区域地震动台阵 • 特殊地震动台阵
20
•台
站ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
21
台网
台网的合理布局：应设置强度高、频度大的地震区（根据历史和现 今的地震活动性和地质构造情况、地震危险性分析） 台阵的设计：实现不同的目的 仪器的正确设置：确保仪器的可靠性和精度要求、记录结果的可用 性 台网维护管理技术措施：确保仪器参数精度、仪器正常运行等
9
地震动观测的意义
• 强震观测资料可为地震学基础研究服务。 如用于研 究震源模型、震源参数、发展机理、地震波动传播规 律等、特别是对近断层地面运动和震源破裂过程细节 的研究起着非常重要的作用。
Shake map of the 8.0 magnitude earthquake in Sichuan, China on May 12,120 008
• 烈度：指某一区域内地表和各类建筑物遭受一次地震 影响的强弱程度。 一次地震由于地点的不同，会出 现多种不同的烈度。
7
1999.9.21台湾Chi-Chi地震，所绘制的烈度等震 线与加速度等值线大体相一致
8
地震动观测的意义
• 强震观测可为抗震设防服务。 强震记录是重大工程、 建构筑物抗震设防的依据。 强震数据是确定地震动 衰减规律、震害预测、研究场地的土层反应、进行地 震危险性分析和地震区划的基础。 设置于工程结构 中的强震仪取得的强震激励数据可用于分析结构的抗 震性能、对进行结构的健康监测，为工程抗震加固和 为类似的建构筑物的抗震设计提供可参考的科学依据 和数据。
✓刚柔之争（刚性还是柔性结构有利于抗震？） ✓刚性理论代表：佐野利器、武藤青 ✓柔性理论代表：真岛建三郎
•反应谱理论阶段（20世纪40-80年代）
✓1941年Biot等提出反应谱 ✓1953年Housner建立反应谱理论 ✓1960年Veletsos和Newmark建立非线性反应谱
Prof.George W. Housner
12
地震动观测
一、地震动观测对抗震理论的贡献 二、观测设备 三、地震动观测台站和台阵 四、目前的一些情况
13
一、地震动观测对抗震理论的贡献
（1）为抗震理论进入反应谱阶段提供了必 要数据
-- 在反应谱概念的产生、反应谱的建立、反应谱统计 的相关研究方面起了重要作用。
14
静力理论阶段（20世纪10-40年代）
Nathan M. Newmark (1910–1981)
Anestis S. Veletsos 15 (1927– )
基于性能的抗震设计理论（20世纪90年代-至今）
✓1994年美国Northridge地震，1995年日本Kobe地震 后，美国学者提出 ✓以变形为控制指标（原来的都是以强度作为控制）， 兼顾多种其他指标（能量、损伤、伤亡、经济损失， 等）
16
（2）为研究地震动的特征提供定量数据
-- 定性的认识极其重要，比如抗震中的概念设计。 但是如果缺少量的概念，就很粗糙。 只有在定性和定量两 个方面均有一定的认识后，才能对一个问题有较为全面的 把握，才能从经验性的认识上升为科学的解释。
（3）了解结构地震反应、进行结构试验
-- 弹性和非弹性反应谱特征、地震动衰减规律、工程 结构地震反应的定量计算、试验的地震输入。
地震动观测以及数据处理要求
1
For engineering purposes the time variation of ground
acceleration is the most useful way of defining the shaking
of the ground during an earthquake.
22
震源机制台阵（活断层影响台阵）
-- 旨在研究震源机制与地震动之间的相互关系。 布 设在震源或断层附近。
• 传播效应台阵（地震动衰减台阵）
-- 旨在研究地震波的传播和衰减规律。
• 局部效应台阵（场地影响影响台阵）
-- 旨在研究局部场地范围内地震动的特征和各种 特殊的场地因素对地震动的影响，如土体、烈度异常、 近断层、上下盘、盆地效应等等。
11
如果没有强震观测及其所取得的科学资 料，谈不上现代地震工程学的发展
地震工程之所以能成为一门定量的科学是和强震观测 的成果分不开的。 为地震和工程抗震措施等相关方 面提供定量数据依据。 地震中不断发现的新现象促使了新规律的发现，成为 不断推动地震工程研究发展的重要推动力。 检验从抗震研究实践中总结出来的认识、理论和办法 是否符合实际，从而加深人们对于地震和抗震客观规 律的认识。
5
数学上的思考
当函数用离散的数据点表示时（地震动就是一例）， 微分一般会产生误差放大，而积分则不会产生精度上 的损失
v t ut
t
a
t
u2 t
t2
t
v t a t dt
0
tt
ut a tdtdt
00
6
地震动观测的意义
• 强震观测可为震后快速评估和抗震救灾服务。 利用 数字强震观测网的实时性，在地震发生后可迅速给出 各观测地点的观测结果，进而定量的给出监视地区的 地震活动强度，为及时和有效的组织抗震救灾，乃至 建立大震应急系统提供科学依据。
2
单自由度结构
u t 2n u t n 2 u t u g t
u t 结构相对地面的位移
结构的阻尼比，一般取0.05 n 结构的圆频率
u g t 地面的加速度时程
3
记录的可行性
记 录 位 移 ？
1999.9.21台湾Chi-Chi地震 中一学校
4
2008.5.12汶川地震中丰收水库坝体主震纵向裂缝