1994年1月17日加州北岭地震最大加速度记录分析

中国地震局工程力学研究所硕士研究生课程（强震地震学）完成日期：2015-10-15；修回日期：2015–12–11作者简介：***(1991–)，男，年毕业于**大学**专业。E-mail：1994年1月17日加州北岭地震最大加速度记录分析*******摘要：1994年1月17日在美国加利福尼亚州北岭发生的7.0级强地震。本文以CederHillsNursery台站所记录的地震动数据为材料，运用matlab对其进行处理，得到了地震动时程记录图、傅氏谱与反应谱。从而对该地震动有更深刻的认识，并熟悉了运用matlab对地震动记录进行整理的过程。关键词：反应谱，地震动记录Abstract:TherewasagreatearthquakeinNorthridgeofCaliforniaat4:3017thofJanuaryin1994.ThepresentpaperanalyzesarecordingoftheearthquakebymatlabwhichisprovidedbythestationatCederHillsNursery.ThenitoffersFourierSpectrumandResponseSpectrum.Afterthat,wecanlearngroundmotionmoredeeply.Keywords:ResponseSpectrum,groundmotionrecordings.1引言1994年1月17日当地时间凌晨4时31分，洛杉矶西北郊区发生里氏6.6级强烈地震，使这座城市剧烈震颤，数百万洛杉矶人在睡梦中被强烈的震感惊醒。紧接着，许多建筑物倒塌，火光冲天，人喊车鸣，乱作一团……这场灾难使当地人民生命和财产受到巨大损失，引起了国际地震学界的普遍关注。具体信息如下：发震时间1994年格林尼治时间12时31分；洛杉矶时间4时31分；北京时间20时31分震级加州理工学院和美国地质调查局测定为里氏6.5级；美国国家地震信息中心测定为里氏6.6级；南加州台网测定Ms6.6,Mw6.7；中国地震台网测定为7.0级。震中位置美国国家地震中心测定在加州圣费尔南多西南30m处（34°13’N，118°32’W）地震深度美国地质调查局测定约18km地震矩1.28×1019N.m余震截止到1994年3月20日，该地区已发生5000多次余震，其中一次强余震为5.5级，发生在17日当地时间15时30分，格林尼治时间21时30分。台站信息CederHillsNursery台站在加利福尼亚州的Tarzana市里，SantaMonica山的侧面。离震中大约6km，台站处于山上的岩层上，但此次地震依然给出了1.78g的加速度记录。2地震记录特点在三个方向的地震动记录中，EW方向与UD方向的记录有超越1g的峰值加速度记载。运用matlab程序可以读入记录并画出地震记录图。程序摘录如下：%***********读入地震记录***********fid=fopen('****.txt');%打开文件，本次记录需要打开“90a.txt”和“upa.txt”两个文件分别分析[Accelerate,count]=fscanf(fid,'%g');%count%读入的记录的量Accelerate=10*Accelerate';%单位统一为mm和stime=0:0.02:(count-1)*0.02;%单位sfigure%绘制地震记录图plot(time(:),Accelerate(:))title('PEERSTRONGMOTIONDATABASERECORD')xlabel('time(s)')ylabel('acceleration(mm/s^2)')grid图像分别如下：•2•土木工程学报2008年EW方向UD方向可以发现此次地震震动集中发生在前二十秒以内，而加速度峰值出现在8s左右，ES方向加速度峰值为17444mm/s2，而UD方向加速度峰值为10290mm/s2。对两个地震动记录做傅里叶变换得到以下结果：EW方向UD方向我们可以发现在EW方向1~4Hz内的震动成分大一些，卓越频率为3Hz。UD方向4~9Hz内震动成分大一些，卓越频率为4.5Hz。3反应谱分析本文运用线加速度法编程计算反应谱。EW方向：规范化绝对加速度反应谱发现自振周期从零开始结构反应加速度峰值一直增大，而后稍有降低，在Tn=0.4s时达到最大——标准化加速度比值达到2.5。而后随着自振周期变大一直降低。最后趋于零。第28卷第1期排版格式与论文书写要求•3•速度反应谱自振周期从零开始，结构反应速度峰值一直在增大，在Tn=0.6s时达到最大值2550mm/s，而后速度反应一直减小，最后趋于1250mm/s。位移反应谱自振周期从零开始，结构位移反应峰值在不断增大在Tn=2.2s时产生峰值415mm，而后随着Tn增大位移反应峰值减小一段后再次变大。UD方向：规范化绝对加速度反应谱发现自振周期从零开始结构反应加速度峰值一直增大，在Tn=0.25s时达到最大——标准化加速度比值达到3.5。而后随着自振周期变大一直降低。最后趋于零。速度反应谱自振周期从零开始，结构反应速度峰值一直在增大，在Tn=0.25s时达到最大值1560mm/s，而后速度反应一直减小，最后趋于700mm/s。位移反应谱•2•土木工程学报2008年自振周期从零开始，结构位移反应峰值在不断增大。4结论（1）通过对两条强地震动的分析，可以发现同一次地震在不同方向上的地震动完全不同，那么对结构的影响也会有差异，在分析结构破坏时一定要考虑这一效应。（2）通过已分析的六个反应谱图像，可以进一步确认地震反应谱的特征：对于加速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期急剧增大，大于某个值时，快速下降；对于速度反应谱，当结构周期小于某个值时幅值随周期增大，随后趋于常数；对于位移反应谱，幅值随周期增大。5展望北岭地震发生后，其周围不同的测震台站记录下了不同的数据，而此次分析的数据出现了罕见的加速度远大于1g的记录。这究竟仅仅是因为北岭地震过于剧烈，还是有台站所处位置特殊的原因。这需要进一步探究。参考文献(References)：[1]W.H.Lee,R.A.White,D.H.Harlow,J.A.Rogers,PaulSpudich,andD.A.Dodge。U.S.GeologicalSurvey。1994.DigitalseismogramsofselectedaftershocksoftheNorthridgeearthquakerecordedbyadenseseismicarrayonFebruary11,1994atCedarHillNurseryinTarzana,California[2]张洪由，李怀英。国家地震局地球物理研究所，北京，100081.1994年1月17日美国加州北岭地震概况综述