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第四届长三角科技论坛防震减灾学术分论坛论文汇编 长周期地震动研究进展 石树中 (浙江省地震局，杭州，310013) 摘要本文通过对近年来长周期地震研究进展的回顾，介绍了目前长周期地震动研究 的主要方法及其存在的问题，对利用地震学方法研究长周期地震动进行了讨论。 关键词长周期地震动经验统计方法位移地震学 1引言 地震动衰减关系是工程场地地震安全性评价的重要工作内容。地震动衰减关系的合理性 和可靠性直接影响地震危险性分析的结果(张天中，1995；沈建文，1997)。目前地震动安全 性评价结果已广泛应用于重大工程的结构抗震设计之中。由于强震观测资料的限制，地震动 衰减规律的研究还远远不能满足结构抗震设计的需要，对地震动衰减规律的认识仍急待进一 步深入(陈厚群，1998)，特别是在强震资料缺乏的地区和长周期地震动部分。研究长周期 地震动衰减规律，对于重大工程场地地震安全性评价具有重要的理论和现实意义(俞言祥， 2000)。 过去地震动衰减关系的研究工作主要集中在强震资料收集和整理、地震动工程特性、衰 减关系模型的合理性以及统计回归分析等方面，这些研究成果对结构抗震设计理论的发展和 工程应用起到了巨大的促进作用。但已有的研究工作主要侧重于峰值加速和几秒以内短周期 加速度反应谱的研究(田起文等，1986；郭玉学等；1989，霍俊荣，1989)。近年来，随着 国民经济的发展，现代化大型结构物，如超高层建筑，长跨桥梁，大型储油罐，海洋平台， 跨海隧道等大量出现，这类建筑自振周期长达至10秒左右。鉴于长周期结构物一般为重大 工程，一旦遭受地震破坏造成的直接和间接经济损失十分严重。因此长周期地震动研究工作 的重要性日显突出。 已有的地震灾害经验表明，长周期结构建筑物在大地震中被破坏的事件时有发生。例如 1964年新漏地震时，该市的大型储油罐，由于储油晃动(周期为6秒)而引起火灾。1983年 日本中部7．7级地震，各地大型储油罐因长周期地震波引起液面晃动而溢出，有的甚至引起 火灾，造成严重经济损失。1985年墨西哥8．1级地震造成一些高层建筑遭受严重破坏。1989 Prieta地震(MS=7．1)时，远离震中近lOOKm的旧金山西北地区桥梁严重破坏， 年美国Loma 损失十分惨重(谢礼立等，1990)。1996年我国南黄海6．1级地震，造成“东方明珠”电 视塔顶部5根玻璃钢消雷器被震断而跌落(俞言祥等，1997)。 一157— 第四届长三角科技论坛防震减灾学术分论坛论文汇编 我国现行的抗震设计规范对设计反应谱最大适用周期只规定到几秒，已不能满足当前长 谱最大适用周期仅为6秒；构筑物抗震设计规范(GBJ0191-93)规定的反应谱长周期部 分为7秒。因此，长周期地震动反应谱衰减关系的研究，对于大型复杂结构体系的抗震设计 具有十分重要的现实意义。 2长周期地震动研究的主要方法 虽然长周期地震动研究受到越来越多的关注和重视，但就认识程度而言，目前对长周期 地震动的研究还处于不成熟阶段。通过对长周期地震动研究历史和现状的回顾，可以发现当 前长周期地震动研究工作中存在的问题、明确未来的研究方向。根据地震观测资料的来源和 研究方法，长周期地震研究大致可以分为四类。 (1)基于强震资料的经验统计分析 目前长周期地震动衰减关系经验统计研究主要是依据模拟强震记录资料。霍俊荣(1989) 利用美国西部强震资料统计得到美国西部地震动衰减关系。章在墉等(1994)应用长周期地 脉动测定场地放大因子，分析了长周期地脉动的来源，讨论了土层地表相对于基岩场地的傅 氏谱在周期大于1秒的情况下，作为一阶近似可以忽略非线性的影响，从而为长周期地脉动 应用于地震小区划提供了可能性。陶能付等(1995)提出了应用长周期地脉动的傅立叶振幅 谱比值直接推算概率一致的地表反应谱的方法。项宗方等(1998)以大量地震反应谱数据的 统计分析为基础，以反应谱特征周期为指标的分组方法，讨论了长周期反应谱下降段的特征 周期的取值及其变化规律，并用最tJ、--乘法拟合得到不同分组的位移段的下降指数。 随着数字观测技术的不断发展，数字强震仪被投入到强震观测工作中。在数字强震仪使 用的初期，人们普遍认为数字强震记录具有比较可靠的长周期地震动信息，