【摘要】：過去的地震事件表明,震級較大的地震往往會引起較多的余震。這些余震的震級雖然比主震小,但是依然可能引起結構損毀、人員傷亡和經(jīng)濟損失。由于主余震之間時間間隔較短,主震中發(fā)生損傷的結構往往來不及修復,余震可能會對結構造成額外的損傷,甚至導致結構發(fā)生倒塌。如果余震的震中距離城市較近或者余震震源較淺,那么余震帶來的災害可能更加嚴重。因此,主余震地震序列作為一種多災害形式,越來越受學者的關注,結構在主余震地震動作用下的反應逐步成為人們研究的熱點。作為輸入的主余震地震動,則成為了研究的關鍵部分。由于真實主余震地震動的匱乏,如何合理地生成人工主余震地震動成為了研究的重中之重。由于余震是由主震孕育而來的,余震的震級、震源位置等方面與其主震存在一定的聯(lián)系,但是同時又具有一定的隨機性。上述因素導致主震和余震地震動在某些特征方面具有一定的相關性,比如卓越持時、卓越周期等。本文的目的是在給定主震地震動條件下,給出一種較為合理的挑選余震地震動的方法。為此,本文從PEER NGA-West2地震動數(shù)據(jù)庫中挑選了662條主余震地震動序列,并對主震地震動和余震地震動的強度參數(shù)和譜形參數(shù)(epsilon)的相關性進行了研究。首先分析了主震地震動參數(shù)和余震地震動參數(shù)之間的相關系數(shù),然后利用AIC和BIC準則挑選出最優(yōu)邊緣分布和最優(yōu)Copula函數(shù),從而建立主震地震動參數(shù)和余震地震動參數(shù)之間的聯(lián)合分布。然后給出了給定主震地震動參數(shù)條件下,余震地震動參數(shù)的條件分布、條件均值以及條件標準差等。由于Copula條件均值計算較為復雜,利用雙變量正態(tài)分布建立了主震epsilon和余震epsilon的聯(lián)合分布,并給出了給定主震epsilon條件下余震epsilon的條件均值和條件標準差的簡化計算公式。依據(jù)主震epsilon和余震epsilon的相關性,本文將“條件均值譜”的概念拓展到了余震領域,提出了余震的條件均值譜,并給出了詳細的計算步驟。與Baker提出的條件均值譜不同的是,余震條件均值譜的“條件”是相同周期處主震地震動的譜加速度,而條件均值譜的“條件”是一條地震動感興趣周期處的譜加速度。本文給出了在余震信息已知、余震震級已知或余震信息未知三種條件下,余震條件均值譜的計算方法。如果余震部分信息或者全部信息未知,首先可根據(jù)主余震震級差、震源位置、震源深度、斷層走向等關系,通過蒙特卡洛模擬來確定余震的震級以及余震斷層的位置。然后利用斷層的尺寸與震級、斷層類型的統(tǒng)計模型,確定余震斷層的具體尺寸。最后根據(jù)斷層距、Joyner-Boore距離等參數(shù)的定義,計算出余震地震動預測方程所需的相關參數(shù)。余震的場地條件一般假定與主震相同,不考慮主震引起的場地土液化等�；谟嗾饤l件均值譜,本文提出了給定主震地震動條件下,挑選余震地震動的方法。該方法以余震條件均值譜為目標譜,通過譜匹配的方法挑選余震地震動。在此之前,首先以余震地震動的震級和條件持時作為限制條件,對地震動進行初選。匹配目標譜時,可以只匹配條件均值譜,也可以同時匹配條件均值譜及其條件標準差。本文挑選了三種不同層高的RC框架,在50年超越概率2%和10%的地震水準下,利用條件均值譜為每一個框架結構挑選了30條主震地震動。然后為每一組主震地震動,利用余震條件均值譜挑選了30條相應的余震地震動。與此同時,為每一組主震地震動生成了重復型和隨機型余震地震動,并將不同方法挑選出的余震地震動進行了對比,包括其反應譜以及對RC框架反應的影響。最后,本文對基于余震條件均值譜挑選余震地震動過程中的影響因素進行了分析,包括余震持時、周期范圍和極性、譜形參數(shù)以及調(diào)幅方法。相對于地震動預測模型計算得到的預測譜,本文提出的余震條件均值譜,與余震的真實反應譜匹配更好�；谟嗾饤l件均值譜的余震地震動挑選方法,既能夠反映主震和余震在震級、震源位置等方面的隨機性,又能體現(xiàn)主震和余震地震動在強度參數(shù)、譜形參數(shù)以及卓越持時等方面的相關性。因此,該方法能夠在給定主震地震動條件下,挑選出合理的余震地震動。
【圖文】：

a) 汶川地震a) Wenchuan earthquakeb) 玉樹地震b) Yushu earthquake圖 1-1 汶川地震和玉樹地震之后余震分布圖[3, 4]Fig. 1-1 The map of the distribution of the aftershocks following the Wenchuan earthquakeand Yushu earthquake[3, 4]2010 年 9 月 4 日，新西蘭發(fā)生 MW7.1 級地震，但是卻沒有人員傷亡，創(chuàng)

新西蘭發(fā)生 MW7.1 級地震，但是卻沒有“奇跡”。2011 年 2 月 22 日，新西蘭再次發(fā)生了 M遇難，多處建筑物損壞和倒塌[6]。圖 1-2 顯示 20C 大樓仍然保持完好，僅在部分墻面發(fā)現(xiàn)了一些較2 日余震過后，，PGC 大樓發(fā)生了倒塌，如圖 1-3 所
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P315

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本文編號：2651015