1.1 强震记录数据库中筛选地震记录——以PEER数据库为例

1.1.1 方法

在强震记录数据库这一研究领域，美国、日本等传统地震多发国走在世界前列。美国地质调查局、美国国家地球物理数据中心、美国垦务局等部门已建立较为完备的强震记录数据库系统，并通过互联网向用户提供强震记录数据服务。而在日本，土木研究所、港湾技术研究所、国家防灾研究中心强震观测委员会等机构都具有自己的强震记录数据发布系统。而在我国，中国地震台网的CENC数据库也正为地震系统内专业用户提供强震数据服务。

而PEER-NGA数据库为太平洋地震中心(PEER)，美国国家地质勘探局，南加州地震中心联合开发的下一代地动衰减模型(Next Generation Attenuation of Ground Motions Project， NGA)所用的数据库(Pacific Earthquake Engineering Research Center，2005)。数据库来源于加州地质勘探局强震观测项目(CGS-CSMIP)和美国国家地质勘探局的可靠观测资料，并包含一些其他国家和地区的地震记录。包括了173次地震，涉及1456个地震台，共3551套3个方向的地震波加速度时程。是一款较为先进的强震记录数据库系统(崔臻等，2012)。

其中的DGML(Design Ground Motion Library)是一个动态交互式地震波选择系统(王刚，2010)。DGML 能够根据用户的各种准则，搜索相应的地震记录。包括(1)设定的地震特性； (2)地震波的反应谱与设计地震反应谱的对比； (3)是否包含近场地震速度脉冲，是否对波幅进行比例缩放等其他选项。

在DGML系统中，地震波选择与修改的基本步骤为：

1.1.1.1 设定目标工程的反应谱

在DGML系统中，可以通过3种方式来设定反应谱：系统内嵌了一些北美主流规范的设计反应谱，如NEHRP(BSSC2003)，ASCE/SEI7-05(ASCE 2006)等； 系统还内嵌了NGA计划的重要成果——PEER-NGA反应谱； 此外用户还可以自行输入自定义反应谱。

考虑到北美的设计反应谱以及PEER-NGA反应谱均可能不适用于我国。因此我国用户需在系统中输入适用于我国规范的周期和反应谱值的列表，以便构造自定义谱，用以进行搜索。

1.1.1.2 设定搜索地震记录的限制条件和准则

DGML 最基本的准则是所选地震波反应谱的形状应同目标反应谱在设定的周期范围内“匹配”。为了使记录的反应谱在总体上与目标反应谱的形状相似，在某些情况下，需要对现有的地震时程记录进行适当的修改，即对波幅进行比例放大或者缩小，以便更好地匹配目标反应谱。系统内采用均方差来量化地震记录的反应谱与目标反应谱的“匹配”程度。

1.1.1.3 搜索，选择，并评估地震记录

DGML系统中可以设定搜索参数及搜索限制条件，如地震震级、断层类型、距离等。用户根据具体工程的地震危险性评价报告填写相关参数，并查看、评估各个地震记录，并进一步调整，然后“接受”或“拒绝”某个地震记录，并存储搜索结果和加速度时程文件。

1.1.2 工程实例

此处将以白鹤滩水电工程地下洞室群为例，演示采用基于设计反应谱选取合理的实测地震波。

中水顾问集团华东勘测设计研究院于2003年8月，委托中国地震局分析预报中心针对工程预可研阶段的设计要求，在近场区地震地质补充调查研究等工作的基础上，结合近年来该地区地震安全评价工作新的研究成果，核定白鹤滩坝址的设计地震动参数。得到结果如下。

加速度反应谱β(T)表达式：

式中，T1、T2为反应谱拐点周期，当取50a超越概率5%(P50a=5%)作为设计地震动时，按照地震安全评价成果分别确定为0.11s和0.4s； βmax 为动力放大系数，按照水工建筑物抗震设计规范(DL5073-2000/SL203-97)中相关规定，对于地下洞室群这样的地下工程； βmax 取2.25。c为衰减系数，按照地震安全评价成果确定为0.9。

由式(1)得其反应谱曲线 (图2)：

图2 白鹤滩地下厂房设计反应谱(P50a=5%)Fig. 2 Design response spectrum of Baihetan site(P50a=5%)

在DGML系统中根据地震安全评价报告填写场地地震地质参数和设定搜索地震记录的限制条件后，得到搜索结果 (图3 中的细线)，另给出了各选取的地震波谱值的平均值与目标谱的对比 (图3 中的粗线)。从图中可见选取的实测地震波频谱特性与设计谱吻合非常好，说明按本方法选取的实测地震波较好地反映了白鹤滩场址的地震地质特征。

图3 在PEER-NGA数据库中优选的10条最优地震波的反应谱与设计反应谱的对比Fig. 3 Response spectrum of selected ground motions vs the design response spectrum

文章来源：《地震地质》 网址: http://www.dzdzzz.cn/qikandaodu/2021/0429/363.html