场地条件对地震波传播影响研究的若干问题

In this item, the ideas and methods of seismic response analysis for soil usually applied in engineering will be evaluated. The differences and contradictions of model establishment, medium parameters selection and analytical techniques in different methods will be pointed out. And the reasons for the inconsistent results in different methods will be explained. In order to ensuring the consistency and rationality of calculation results in various methods, some ideas and medhods will be proposed in this item..On this basis,the relationship between the amplification factors of surface displacement and the degree of topography variation,the site classification or the input intensity of ground motion will be calculated and statistics. At the same time, the simulation method of artificial boundary for three-dimensional complex site with irregular topographic changing will be put forward. Finally the more reasonable earthquake input for seismic analysis of structures will be supplied.

确定地表地震动参数需要考虑场地的影响，本项目旨在对目前实际工程应用中采用的土层地震响应分析的思路和方法进行评价，指出不同方法中计算模型的建立、介质参数的选取和分析手段的异同和矛盾,解释不同方法的计算结果不一致的原因，提出解决这些问题的方法，从而保证各种方法的计算结果一致性和合理性。在此基础上，根据数值模拟结果，统计地形变化程度、场地类别、输入地震动强度与场地地表放大因子之间的关系；同时，对三维复杂场地的地震响应分析，特别是其中的不规则人工边界的处理提出计算方法。进一步提高研究场地条件对地震影响的能力和水平,为结构抗震分析提供更合理的地震动输入。

场地条件是影响地震动场分布的主要因素之一。在制定建筑抗震设计等规范、进行地震动区划工作和工程场地地震安全性评价工作中，地震动参数的确定都需要考虑场地的影响。受限于相应的强震记录数量不足，本项目主要采用有限元采用数值模拟的方法研究了地形、土介质动力参数、计算模型和和计算方法等因素对地震波传播的影响。.1. 研究了不同二维地形对地震波的放大效应。分别探讨了陡坎地形在P波和SV波斜入射下，入射角度 、坡角 和入射方向变化等参数的变化对地表地震动峰值放大系数β的影响；凹陷地形在P波和SV波斜入射下，入射角度 和凹陷深宽比H/L等参数的变化对地表地震动峰值放大系数β的影响。给出了地表地震动放大因子的定量描述。.2. 研究了复杂三维场地对地震波的影响，发现三维场地模型的二维自由场常采用的近似解与精确解有很大差异，其结果对三维场地内部场点地震响应影响显著，要准确求解三维不规则地形的地震响应必须采用真实的二维侧边界模型。提出了三维复杂场地的不规则人工边界的处理方法，以及三维不规则分析模型中不规则侧面自由场的计算方法。.3. 基于KiK-net强震记录，研究了各类场地地震动峰值加速度与基岩峰值加速度的关系，并给出了基于不同强度基岩峰值加速度的不同场地影响系数的建议值。.4. 进行了不同地震动作用下的土层地震反应分析，比较了目前常用的不同Rayleigh阻尼系数的时域结果和频域等效线性化结果，指出了影响阻尼系数的不同目标频率的选取是时域计算结果异同的主要原因，探讨了如何由频域分析中的滞回阻尼比确定时域分析中的Rayleigh阻尼系数的方法，提出了合适的阻尼选取方法。.上述成果的取得将有助于我们进一步提高场地条件对地震波传播影响的认识,为结构抗震分析提供更合理的地震动输入。