【摘要】：過去的地震事件表明,震級(jí)較大的地震往往會(huì)引起較多的余震。這些余震的震級(jí)雖然比主震小,但是依然可能引起結(jié)構(gòu)損毀、人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。由于主余震之間時(shí)間間隔較短,主震中發(fā)生損傷的結(jié)構(gòu)往往來不及修復(fù),余震可能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)造成額外的損傷,甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)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(zāi)害可能更加嚴(yán)重。因此,主余震地震序列作為一種多災(zāi)害形式,越來越受學(xué)者的關(guān)注,結(jié)構(gòu)在主余震地震動(dòng)作用下的反應(yīng)逐步成為人們研究的熱點(diǎn)。作為輸入的主余震地震動(dòng),則成為了研究的關(guān)鍵部分。由于真實(shí)主余震地震動(dòng)的匱乏,如何合理地生成人工主余震地震動(dòng)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(jí)、震源位置等方面與其主震存在一定的聯(lián)系,但是同時(shí)又具有一定的隨機(jī)性。上述因素導(dǎo)致主震和余震地震動(dòng)在某些特征方面具有一定的相關(guān)性,比如卓越持時(shí)、卓越周期等。本文的目的是在給定主震地震動(dòng)條件下,給出一種較為合理的挑選余震地震動(dòng)的方法。為此,本文從PEER NGA-West2地震動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)中挑選了662條主余震地震動(dòng)序列,并對(duì)主震地震動(dòng)和余震地震動(dòng)的強(qiáng)度參數(shù)和譜形參數(shù)(epsilon)的相關(guān)性進(jìn)行了研究。首先分析了主震地震動(dòng)參數(shù)和余震地震動(dòng)參數(shù)之間的相關(guān)系數(shù),然后利用AIC和BIC準(zhǔn)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(dòng)參數(shù)和余震地震動(dòng)參數(shù)之間的聯(lián)合分布。然后給出了給定主震地震動(dòng)參數(shù)條件下,余震地震動(dòng)參數(shù)的條件分布、條件均值以及條件標(biāo)準(zhǔn)差等。由于Copula條件均值計(jì)算較為復(fù)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(biāo)準(zhǔn)差的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。依據(jù)主震epsilon和余震epsilon的相關(guān)性,本文將“條件均值譜”的概念拓展到了余震領(lǐng)域,提出了余震的條件均值譜,并給出了詳細(xì)的計(jì)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(dòng)的譜加速度,而條件均值譜的“條件”是一條地震動(dòng)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(jí)已知或余震信息未知三種條件下,余震條件均值譜的計(jì)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(jí)差、震源位置、震源深度、斷層走向等關(guān)系,通過蒙特卡洛模擬來確定余震的震級(jí)以及余震斷層的位置。然后利用斷層的尺寸與震級(jí)、斷層類型的統(tǒng)計(jì)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(jì)算出余震地震動(dòng)預(yù)測(cè)方程所需的相關(guān)參數(shù)。余震的場(chǎng)地條件一般假定與主震相同,不考慮主震引起的場(chǎng)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(dòng)條件下,挑選余震地震動(dòng)的方法。該方法以余震條件均值譜為目標(biāo)譜,通過譜匹配的方法挑選余震地震動(dòng)。在此之前,首先以余震地震動(dòng)的震級(jí)和條件持時(shí)作為限制條件,對(duì)地震動(dòng)進(jìn)行初選。匹配目標(biāo)譜時(shí),可以只匹配條件均值譜,也可以同時(shí)匹配條件均值譜及其條件標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)下,利用條件均值譜為每一個(gè)框架結(jié)構(gòu)挑選了30條主震地震動(dòng)。然后為每一組主震地震動(dòng),利用余震條件均值譜挑選了30條相應(yīng)的余震地震動(dòng)。與此同時(shí),為每一組主震地震動(dòng)生成了重復(fù)型和隨機(jī)型余震地震動(dòng),并將不同方法挑選出的余震地震動(dòng)進(jìn)行了對(duì)比,包括其反應(yīng)譜以及對(duì)RC框架反應(yīng)的影響。最后,本文對(duì)基于余震條件均值譜挑選余震地震動(dòng)過程中的影響因素進(jìn)行了分析,包括余震持時(shí)、周期范圍和極性、譜形參數(shù)以及調(diào)幅方法。相對(duì)于地震動(dòng)預(yù)測(cè)模型計(jì)算得到的預(yù)測(cè)譜,本文提出的余震條件均值譜,與余震的真實(shí)反應(yīng)譜匹配更好�；谟嗾饤l件均值譜的余震地震動(dòng)挑選方法,既能夠反映主震和余震在震級(jí)、震源位置等方面的隨機(jī)性,又能體現(xiàn)主震和余震地震動(dòng)在強(qiáng)度參數(shù)、譜形參數(shù)以及卓越持時(shí)等方面的相關(guān)性。因此,該方法能夠在給定主震地震動(dòng)條件下,挑選出合理的余震地震動(dòng)。
【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(jí)地震，但是卻沒有人員傷亡，創(chuàng)

新西蘭發(fā)生 MW7.1 級(jí)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(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P315

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本文編號(hào)：2651015