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场地地震动反应分析是地震工程中的一个重要工作环节。我们通过研究场地反应,得到场地的卓越频率与场地反应值,为抗震设计提供数据参考,使工程设施的自振频率避开场地的卓越频率。本文对几种主要的场地地震动反应分析方法进行了系统的回顾和总结,阐述了各种方法的原理,分析了它们的适用性和局限性,并利用实际强震记录进行场地反应的对比研究,为场地地震动反应问题的深入研究提供了参考。
本文首先在前人基础上提出了改进的遗传算法来估计场地反应,同时反演了震源模型参数和S波品质因子Q,提高了结果的独立性,使得场地反应更接近真实结果。
其次,利用日本KiK-net井下台站与对应的地表台站强震记录求得真实的场地反应,并与线性反演法、遗传算法、接收函数法求得的场地反应进行对比。结果表明:三种方法都能得到比较一致的卓越频率,但场地反应值存在差异;与线性反演法、接收函数法相比,遗传算法求得的场地反应与真实的场地反应更接近;而接收函数法由于其假设前提与实际情况有差异,所以其场地反应与其它方法结果差异较明显。
在对几种方法估计场地反应的合理性评估的基础上,本文还利用1999年台湾921集集大地震的余震记录对车笼埔断层区进行了场地反应分析,给出了线性反演法求得的车笼埔断层研究区内的S波品质因子Qs,Qs为频率f的函数,即:Qs=69.f0.73(0.4~20 Hz)。并对每种方法的结果进行了具体分析,其分析结果与KiK-net分析结果吻合。
最后,考虑到运用强震记录进行H/V方法计算的假设前提存在争议,建议在实际应用中,可用其估计卓越频率,但慎重考虑应用其估计场地反应值。