震灾防御技术

强震动台站周边地面建筑物对观测结果的影响分析

李小军, 常安鹏, 刘培玄

强震动观测是获取地震地面运动最基本的手段，但其观测质量会受到观测台站周边环境的影响。本文针对不同场地条件的观测台站和附近不同高度建筑物，开展建筑物对观测场地地震动影响的模拟分析，探讨其对强震动观测的影响规律。基于ABAQUS有限元分析软件以及粘弹性边界方法，建立了8个场地-建筑物体系计算模型，分别考虑了4种不同剪切波速的场地和4种不同层数的框架结构建筑物，计算分析了建筑物高度、观测点与建筑之间的距离对强震动观测及场地土波速变化的影响。结果表明：强震动台站附近地面建筑物的存在对观测结果将产生明显的影响，近距离建筑物影响的相对误差可高达20%以上；建筑物高度的变化并没有明显改变其影响程度和影响较大的地震动周期范围，但较高建筑物的影响程度会随距离增加衰减速度减慢；场地土越软，周边建筑物对观测带来的影响越大。建议：对于较软弱场地（土层平均剪切波速低至210m/s），强震动台站避让建筑物的距离应不小于40m，对于较坚硬场地（土层平均剪切波速大于250m/s），强震动台站避让建筑物的距离应不小于25m。同时还认为，如果强震动观测要求较高精度，需进一步增加避让距离，且应具体考虑建筑物高度等因素的影响。

非正规设计框架结构抗震加固支撑效果对比研究

王国新, 卢鹏洁

近年来，随着经济、技术的进步以及抗震意识的加强，建筑结构加固也飞速发展。在地震多发的农村地区，为了提高建筑结构的抗震性能，但同时又缺乏一定的经济基础和理论知识支撑，导致很多简单粗糙的支撑建筑结构的措施出现，这些支撑方案大多缺乏科学的设计与评估。本文针对这一现象，以某典型的非正规设计的3层2跨框架结构为例，分析评价支撑边框和支撑中框对该框架结构地震作用下抗倒塌性能的影响。通过增量动力分析（IDA）计算方法，结合结构易损性方程评估结构的抗倒塌能力，计算结果表明支撑中框和支撑边框能够将非正规结构在罕遇地震作用下的倒塌概率从17.5%降至2.4%和6%。在此基础上，进一步分析了2种支撑位置对结构在3个典型地震强度作用下对结构响应的影响。结果表明，支撑框架结构中框对结构抗倒塌能力的提升和抗震性能的保证效果比支撑边框更好，在条件允许的情况下，应优先考虑支撑中框。

不同约束方式对匝道桥动力特性的影响研究

王克海, 张盼盼, 吴刚, 鲁冠亚

近年来，地震作用下的匝道桥表现出较高的地震易损性。为建立匝道桥的有效约束方式，以减小其地震损伤，本文基于汶川地震中连续梁桥约束方式的调研结果，建立了4种不同匝道桥支座约束方式，并以石家庄石环线某匝道桥为例，对比分析了不同约束方式下匝道桥的自振特性及地震响应。结果表明：板式橡胶支座具有一定的剪切变形能力，可降低桥墩与支座组成的体系刚度，有效分散了上部结构的地震惯性力，保护了下部结构，但应注意其引起的较大主梁位移；固定支座或墩梁固结形式会放大桥墩受力，增加下部结构的损坏，不宜设置在高度较矮、刚度较大的桥墩上；双层挡块和垫石凹槽分级限位支座具有较好的限位能力，并可耗散部分地震能量。

利用混合法合成成都断层宽频地震动

周红, 吴清, 吕红山, 俞言祥

首先，依据成都活断层探测的深、浅层地震勘探资料、钻井资料、地形资料，建立成都地区地下三维介质模型，并基于活断层确定的双石-大川断裂发生7.6级潜在地震的地震活动性探测结果，设定断层破裂震源模型，采用随机有限断层方法模拟短周期地震动、谱元法模拟长周期地震动，利用混合法通过频域合成技术获得了研究区域的宽频地震动。最后，讨论了合成结果的PGA、PGV、PGD以及0.3s和1.0s反应谱的分布特征，依据分布结果对成都市区进行了本次设定地震的地震动讨论。

Housner谱烈度的一种快速近似算法

张立宝, 王玉石, 李小军, 兰日清

Housner谱烈度及修正谱烈度作为基于加速度记录时程直接得到的地震动强度参数，与建筑结构破坏及地震宏观烈度存在较高的相关性，是可靠的地震仪器烈度物理参数指标。然而，相对于地面加速度峰值、地面速度峰值等地震动峰值参数，三分量加速度记录对应的谱烈度计算过程较为复杂，耗时相对较长，影响了利用谱烈度确定地震仪器烈度的时效性。基于对强震动加速度记录的统计分析，本文提出了谱烈度的快速近似算法，仅计算4个方向上的谱烈度值，采用其中3点作圆即可获得水平面内谱烈度迹线的近似最大值，使计算速度提高了45倍，且保持了谱烈度作为地震仪器烈度物理指标的精度。利用在汶川M_S 8.0地震等386次M_S > 3.0地震中获取的2701组强震动加速度记录，经可靠性检验，结果表明所提出的Housner谱烈度快速近似算法的计算误差在±4.5%以内，可以同时满足地震仪器烈度速报的可靠性和时效性需求。

随机有限断层法及其工程应用中的问题分析

张冬锋, 付长华, 吕红山, 俞瑞芳

随机有限断层法作为半经验半理论的地震动合成方法，综合考虑了震源、传播路径以及场地条件对地震动的影响，可在工程关注的频率范围内模拟地震动时程，为实现较大区域地震动模拟提供了一种有效的方法。本文系统阐述了随机有限断层法的基本原理、静力学拐角频率模型及动拐角频率模型的发展；分析了主要模型参数（断层尺度、破裂速度、剪切波速及应力降）、Kappa因子和介质品质因子的取值原则，并结合中国大陆的实际情况给出了相应的取值范围；最后讨论了现有模拟方法在考虑参数取值、子断层划分和子断层之间相互作用等方面的不足以及能量处理方式上的缺陷，明确了随机有限断层法发展的方向。

仪器烈度计算方法研究

李亮, 李山有, 纪忠华, 马帅, 杨宇

通过分析研究美国地质调查局和日本气象厅的仪器烈度算法，认为计算仪器烈度要综合考虑幅值、频谱、持时等地震动参数的影响，创新地提出了利用三分向合成加速度、速度计算仪器烈度，并通过汶川8.0级地震进行验证。结果表明，本文推荐的仪器烈度算法，其结果具有较高的准确性和可靠性，可为地震烈度速报提供参考。

楔形空间中圆弧形沉积对平面P波的散射解析解

杨宇, 朱秀云, 杨智博, 李亮

基于大圆弧假定，利用傅立叶-贝塞尔（Fourier-Bessel）级数波函数展开法，给出了含圆弧形沉积的楔形空间对平面P波的散射解析解。为方便构造地表面引起的散射波场，本文利用2个大圆弧面来模拟地表面，由连续性边界条件建立方程并求解得出该问题的解析解。算例结果表明，楔形空间沉积附近地表的动力响应特征依赖于入射波频率、入射角度、沉积内外介质特性与楔形夹角等因素，且位移放大效应较半空间情况更为显著。

研究堆构筑物抗震设计中的地震反应谱对比分析

朱秀云, 潘蓉, 朱京圣, 张鸥

本文介绍了国际原子能机构（IAEA）的TECDOC—1347推荐使用的适用于不同地震烈度、不同场地类型的设计地震反应谱。通过与RG 1.60及《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）中的设计反应谱进行对比分析，总结了TECDOC—1347推荐的研究堆设计反应谱的特点。

微分求积法在结构动力分析中的应用

任争争, 梅雨辰, 李鸿晶

微分求积法（DQM）是1种求解微分方程初（边）值问题的数值方法，通常以较小的计算工作量即可获得较高的数值精度。这种方法应用于工程领域时多用来解决梁、板等结构的静力分析或结构特征值分析等问题，即对边值问题的微分方程的求解。结构动力分析属于初值问题，荷载和结构反应都具有特殊性，直接套用DQM求解边值问题并不能获得问题的解。本文尝试利用微分求积原理建立求解结构动力反应的具体方法。借鉴单元法的思想，将荷载持时划分为若干个时步，在每个时步内对动态荷载和结构反应进行离散，然后用DQM对时步逐个进行求解，得到体系在整个时域内的反应过程。通过对3种不同自振周期的线弹性单自由度体系在不同频率简谐激励下反应的计算，阐释了本文方法的可行性以及高精度、高效率的特点，通过数值试验确定了时步内相对较优的节点数，并为时步长度的选取提供了建议。

数字化力平衡加速度传感器设计与应用

李彩华, 李小军, 滕云田, 胡星星, 刘成

在传统模拟式力平衡加速度传感器技术的基础上，通过改进传感器机械结构、内嵌高精度采集器等方法，设计了1款数字化力平衡加速度传感器。针对传感器中三通道模数转换要求完全同步、高分辨率、高采样率等技术难点，本文选用高精度ADS1294模数转换器，以同1个驱动信号完成三通道同步模数转换，实现低干扰、高分辨率的模数转换；采用高速ARM微处理器对模数转换数据进行大容量数据存储、高速数据通讯、数据处理、波形显示和电源管理；采用高精度线性电源芯片作为可开关控制的高精度电源，实现仪器整机低功耗管理。该数字化力平衡加速度传感器实现了大动态测量范围、三通道同步数据转换、高达1000Hz的采样率，且具有网络通讯接口等功能。

基于IDA方法的高层剪力墙结构抗震能力影响因素分析

孙柏涛, 张博, 闫培雷

介绍了IDA方法的基本原理和分析步骤，采用Etabs软件对12个不同设防烈度、不同层数的高层剪力墙结构进行增量动力分析，给出了各结构模型在不同性能水平的最大层间位移角，并探讨了抗震设防等级和高度对剪力墙结构抗震能力的影响。研究表明，随着抗震设防等级的提高，结构的抗震能力会有显著的提升，而随着结构高度的增加，结构的抗震能力会相应降低。

强夯振动衰减规律及其对建筑安全性的影响

周洋, 阿拉塔, 郭迅, 孙丽

依托工程实例，对粉土场地强夯加固振动衰减规律及其对建筑物的影响开展试验研究，探讨了振动加速度与强夯能量、传播距离之间的关系，建立了2种能级夯击振动加速度衰减公式；提出了建筑物最小安全距离的确定方法及减轻强夯振动影响的工程措施。结果表明：强夯振动加速度峰值近似按指数函数衰减，且强夯能量越大，振动衰减速度越快；夯击振动卓越频率为8—10Hz，振源距对振动卓越频率影响不大；振源距达到50m时，2种能级的强夯振动对建筑物影响均可忽略不计。

基于小比例缩尺模型结构试验的小型钢架反力墙优化设计与力学性能分析

孙柏涛, 姜琪, 闫培雷

为了降低模型制作加工成本和节约试验空间，开展结构缩尺比例小于1：10的小模型结构抗震试验。目前，国内相关的试验设备较少，本文将参考大型反力墙的结构形式，研究小型钢架反力墙，并对其进行优化设计和力学性能分析，为后续的制作加工提供理论依据。

楼层侧向刚度比对砌体结构地震易损性的影响分析

赵文哲, 温增平, 徐超, 陈波

砌体结构的震害现象表明楼层侧向刚度不均匀分布是造成其破坏的重要原因之一。本文开展楼层侧向刚度变化对结构易损性的影响分析。以3层和6层砌体结构为例，采用等效多自由度层间剪切模型，基于非线性动力时程分析，定量研究了竖向刚度不规则性对砌体结构易损性的影响。以结构最大层间位移角为地震反应参数，借助增量动力分析及回归拟合方法，建立了基于峰值加速度的结构易损性曲线。通过改变楼层的侧向刚度值来模拟薄弱层，研究了楼层刚度变化对结构不同破坏状态超越概率的影响。通过改变底层与二层的侧向刚度比，分析了底部刚度突变对结构不同破坏状态超越概率分布的影响。研究表明：与规则结构相比，当刚度突变位于结构底层时，在地震作用下结构易损性相对较高；随着底层与二层的侧向刚度比从0.5增大至1.2，结构易损性逐渐降低。当刚度比为1.5时，结构薄弱层由底层转移至二层，结构整体易损性增加；当底层与二层侧向刚度比小于1时，结构倒塌易损性要显著高于规则结构。

场地条件对高速铁路地基土振动影响的研究

刘厚毅, 周游, 钟康明, 周正华, 李玉萍, 董青, 王伟明, 宋加密

发展高速铁路是解决城市间交通问题的有效途径，但其所产生的振动和噪声引起的环境问题，对铁路沿线居民及周围建筑等造成不利影响。在对高速铁路引起的振动问题进行的研究中，关于高速列车引起的地基土振动随深度变化的相对较少。因此，本文针对Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类场地条件下的路堤式和高架桥式高速铁路，对0—5m不同深度处地基土的振动加速度响应进行了现场测试，并以测试数据为基础，分析了不同场地条件下高速列车引起的地基土振动加速度响应随深度的变化规律。结果表明，不同场地条件下，高速列车引起的振动加速度响应随深度的变化规律具有显著差异；Ⅱ类和Ⅲ类场地条件下，高速列车引起的地基土振动加速度响应总体随深度的增加而逐渐减小，并呈先快后慢的衰减趋势；而Ⅳ类场地条件下，高速列车引起的地基土振动加速度响应随深度的增加呈现先减小后放大的趋势，在深3m处加速度达到最大值。高速列车运行引起的振动频带随深度的变化特征与场地相关。

支座形式对简支梁桥地震反应的影响

赵宇翔

本文选取1座简支小箱梁桥，采用有限元分析软件SAP2000建立有限元模型，选择与规范反应谱频谱特性一致的实际地震记录作为输入进行时程反应分析，在墩、梁之间分别设置普通板式橡胶支座、铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座，比较桥梁纵向和横向的地震反应，分析铅芯橡胶支座和高阻尼橡胶支座的减震效果，并从周期延长和能量耗散2方面分析减隔震支座的减震性能。结果表明，2种减隔震支座均可有效起到减隔震的作用，可以显著改善桥梁结构的抗震性能。

基于中远场小震结构台阵观测数据的地震响应分析

尹建华, 冀昆, 崔建文, 温瑞智, 任叶飞

近年来我国布设的强震动观测结构台阵越来越多，并在数次地震中捕获了一批宝贵的观测记录，这些记录既是对应用日益广泛的结构数值模拟结果的检验和参数标定的依据，也是结构健康监测的重要数据。本文选取昆明防灾减灾中心大楼观测台阵捕获的3次中远场小震记录作为研究对象，对比ANSYS结构数值模拟和观测值之间在时程以及谱特性等方面的响应差别，证明了在弹性范围下二者结果具有较好的一致性。最后，基于观测记录，采用高效简单的经验谱比法进行了结构模态参数快速识别，3次地震下的自振频率计算结果相对稳定，与数值建模计算结果的差值可控制在0.17Hz以内。

2017年九寨沟7.0级地震断层破裂尺度初步研究

沙海军, 吕悦军, 黄帅

本文利用2017年九寨沟7.0级地震的余震序列数据，结合震源机制解确定的地震断层面，研究了地震断层的破裂尺度。基于余震序列在断层面上的投影，分析直接余震和间接余震以及不同起始震级条件下余震区的长度和震源深度分布，估算了地震断层破裂面的破裂长度和破裂深度，并探讨了地震断层破裂对地震烈度分布的影响。研究结果显示，九寨沟7.0级地震断层的破裂长度约33—35km，破裂深度约23—26km；地震断层破裂对Ⅷ度区分布有明显的控制作用，地震断层破裂长度接近Ⅷ度区的长度。

利用唐山地震台资料研究唐山断裂活动特征

周海涛, 张立成, 王连山

本文研究了唐山地震台内的唐山断裂形变、断层活动协调比、断层土壤气CO₂的变化特征。结果显示，唐山地震台内的唐山断裂近35年来整体上在水平方向呈微弱的右旋张性活动，垂直方向呈正断活动，但不同时段的运动状态有所不同；综合分析认为，唐山地震台形变和流体前兆观测对附近及华北因区域地壳应力场调整引起的中小地震有一定的显示，说明该台具有一定的前兆异常显示能力；随着观测资料和经验的持续积累，在该区域发生更大地震前，有望捕捉到更显著的前兆异常。

中国火山温泉气体地球化学特征及其在火山监测中的应用

魏费翔, 许建东, 上官志冠, 潘波

中国火山温泉主要分布在吉林长白山、云南腾冲和黑龙江五大连池等火山区。这些火山虽然处于休眠状态，但大面积的温泉分布指示着岩浆房存在的可能性。本文总结了前人研究成果，分析了中国主要火山区温泉气体地球化学特征，并探讨了温泉气体在火山监测中的应用。长白山、腾冲和五大连池火山区温泉气体地球化学性质类似，都以CO₂为主要气体，含量在80%以上，最高可达99%以上，其它气体组分包括CH₄、N₂、O₂、SO₂、H₂S、He和H₂等。长白山火山温泉气体中氦同位素比值（³He/⁴He）最高，约为4—6R_A，CO₂中碳同位素比值（δ¹³C）为-7.9‰—-1.3‰，CH₄中碳同位素为-48.0‰—-28.7‰；腾冲火山温泉气体氦同位素比值为3—5.5R_A，CO₂中的碳同位素为-6.49‰—-2.07‰，CH₄中碳同位素为-23.5‰—-9.3‰；五大连池火山温泉气体氦同位素比值约为3R_A，CO₂中的碳同位素比值为-9.6‰—-3.1‰，CH₄中碳同位素为-47.2‰—-44.4‰。3个火山区的温泉气体均显示地幔来源的岩浆气体特征，并在上升运移过程中受地壳或古俯冲物质的影响。

饱和黄土场地原位试验及液化势评价

董林, 严武建, 夏坤, 李少华, 刘琨

目前，主要依靠室内动力试验对黄土液化势进行评价。由于黄土特殊的结构性，室内试验对其饱和的过程较为复杂，且与实际场地饱和黄土差异明显，导致室内黄土液化试验结果并不能代表现场饱和黄土的抗液化强度。本文选取兰州市西固区寺儿沟村某饱和黄土场地进行钻孔测试，现场实施了标准贯入试验、静力触探试验以及剪切波速测试。应用Robertson的土类指数分类图对该场地不同含水率黄土的土类进行了界定，确定了饱和黄土属于类砂土，有液化势。应用NCEER推荐方法，计算了3组原位试验数据的饱和黄土循环抗力比（CRR），通过与1976年唐山地震和1999年集集地震液化土CRR对比，得出了饱和黄土抗液化强度很低的结论。

萧山-球川断裂富阳—建德段第四纪活动性研究

张鹏, 张媛媛, 马志江, 白玉, 王晓东, 孙明行

萧山-球川断裂是浙江地区1条大规模的北东向断裂，在该断裂附近曾发生过多次破坏性地震。本文通过地质调查、电法勘探和探槽开挖等方法，对萧山-球川断裂富阳—建德段第四纪活动性进行了研究。萧山-球川断裂富阳—建德段的遥感影像线性特征清楚，对地貌的控制作用较为明显，对山前的第四系发育有明显影响。通过对断裂露头剖面的分析，认为萧山-球川断裂富阳—建德段活动性质以走滑兼具逆冲为主。通过本次开挖的富阳峙山村探槽，结合ESR年龄测定，判定该断裂在第四纪早、中期有过活动，但未断错上覆中更新统上部地层，其最新活动时代为早、中更新世。

四川省城市地震灾害脆弱性综合评价研究

李琳, 王俊杰

城市化进程的不断推进使得城市的地震灾害脆弱性日益加剧，而城市承灾体的脆弱性受复杂因素影响。本文针对评价指标受主观性影响较大的问题，基于人口、工程、经济及社会4个方面，构建了城市震害综合脆弱性评价指标体系；并构建基于实码加速遗传算法优化投影寻踪（RAGA-PP）的城市震害脆弱性评价模型；最后，对四川省21个市、州进行了震害脆弱性评价。结果表明：巴中、南充等地脆弱性较高，成都、攀枝花等地脆弱性较低；经济因素对城市震害脆弱性影响较大；该评价模型能够克服人为主观性，有效可行。

地震预测重点实验室高性能计算平台计费服务系统的设计与实现

刘桂平, 李闽峰, 李圣强, 王斌

本文简要回顾了高性能计算在地震研究中的应用，介绍了中国地震局地震预测重点实验室高性能计算平台及其应用情况，并指出作业计费的必要性。其次，详细介绍了1种高性能计算平台计费服务系统的设计与实现。该系统基于TORQUE和LSF集群作业管理系统日志信息的分析处理，具备作业查询、作业统计、作业计费、作业预约、信息管理、留言管理等功能，有益于解决高性能计算平台计算收费和运维支出平衡的问题，提高了平台的透明度和利用率，促进信息共享和技术交流，并具有较好的扩展性和应用前景。最后，对高性能计算过渡到高性能云计算进行了展望。

重庆市测震台网值班管理信息化系统的设计与实现

李光科, 巩浩波, 张锐, 张巡

通过分析重庆市测震台网值班管理及历史数据的现状，利用C#编程语言设计开发了适用于重庆台网的值班管理信息化系统软件，并着眼于长远的业务需求和技术发展，建立可供二次开发的Mysql业务数据库。本系统以C/S模式完成与数据库的交互，克服了纸介质资料存放和管理的诸多缺点，具备电子值班日志填写，数据收集、查询、分析，信息获取和发送，事务提醒等多项功能，使管理人员能够更高效地把握台网整体运行，进一步提高工作效率和数据产品质量，推进重庆市测震台网值班管理的信息化进程。

国家安全发展示范城市建设的震灾预防对策研究

申文庄, 贾启超, 李峰

我国地震多、强度大、分布广，强地震的现实危害和潜在威胁是我国城市安全发展所面临的重大挑战。国内外城市地震灾害惨痛经验表明，震灾预防能力建设不足的城市往往在强震中毁于一旦。实现我国城市安全可持续发展，必须高度重视和持续推进城市震灾预防能力建设，切实防控和消除地震灾害风险。本文在深入分析城市地震灾害影响因素的基础上，从震灾预防能力建设、城市地震灾害风险防控工作、法规及技术标准和评价体系等方面入手，提出了进一步加强城市震灾预防能力建设的对策建议。