8第八章-地震学基础-强地振动及其观测2VIP免费

强地震动对工程结构有显著影响乃至造成结构破坏的地震动称为强地震动。震害调查和研究表明强地震动是房屋和工程结构破坏的根本原因之一，也是工程结构地震反应分析的输入。基于强震观测资料，研究强地震动特性和强地震动预测是工程地震学或强震地震学的研究内容，是地震工程的重要内容。5.1强震观测强震观测是利用强震仪记录地震发生时的地面运动时间过程及工程结构的地震反应时间过程，为工程地震学、结构抗震研究和应用提供地震动与结构反应的观测数据。强震观测是地震工程学研究的基础，强震观测记录还可应用于烈度速报、地震预警、震害快速评估、地震应急及结构振动控制、结构健康诊断等领域。5.1.1强震仪强震仪是记录强地震动时间过程的专用仪器，其基本原理与地震仪相同，但记录的地震动物理量多为加速度（少数为速度），仪器的频带较宽、即可记录多个频率成分的地震动，其运行方式为待震触发。强震仪的结构强震仪由拾振器（传感器）和记录系统组成，一般采用互相正交的三分向拾振器，可记录两个水平方向和一个竖直方向的地震动。记录系统由记录装置、时标系统、传输系统和电源系统等组成。几乎所有的强震仪都具有自动触发控制功能，当地震动幅值达到设定的阈值时才开始记录，拾振器拾取的地震信号通过电路送给电流计（或磁带、存储器等）记录下来；时间系统为强震仪提供准确的发震时刻和时间标记。传输系统将地震动时程数据、时间等有关信息按照设定的方式向记录处理中心传输。强震仪的分类强震仪按记录方式分为：笔记录式强震仪电流计记录式强震仪光直记式强震仪模拟磁带强震仪数字磁带强震仪固态存储式数字强震仪按记录的物理量分为：强震加速度仪强震速度仪强震仪的主要性能指标•①灵敏度以单位加速度（或速度）的记录幅值表示。不同强震仪的灵敏度含义不同，电流计记录和光直记式强震仪灵敏度为mm/g，磁带记录式和数字式强震仪的灵敏度为V/g；mm为记录信号的幅值，V为记录信号的电压，g为重力加速度。•②量程强震仪可能达到的物理量测量的上、下极限值。现代强震仪能完整记录±0.0001~2g的加速度值，模数转换器的二进制位数（bit）为12位以上。•③频率响应强震仪对正弦信号的稳态响应特性。频率响应包括幅频特性和相频特性。在输入幅值不变的情况下，强震仪记录幅值随振动频率的变化称为幅频特性，幅频特性平直表示记录到的地震动放大倍数相同；记录的相位随振动频率的变化称为相频特性，表示记录相对原始地震动的相位差。仪器测量频率范围规定为强震仪幅频特性上、下限频率下降3dB的带宽。现代强震仪记录地震动的周期范围至少为0.04~20秒。•④动态范围仪器在容许的失真条件下，能记录到的地震动范围，与量程的含义类似，用分贝（dB）表示：dB=20*lg(测量的上限/测量的下限)5.1.1-1电流计记录式强震仪和光直记式强震仪的动态范围一般为40dB,模拟磁带强震仪的动态范围可达50dB，数字磁带强震仪的动态范围可大于100dB，固态存储式强震仪的动态范围在低采样率时可大于120dB。•⑤触发方式有机械触发、带通閾值触发、差值与比值触发、定时触发、手动触发等不同方式。•⑥记录介质主要有胶片、感光纸、磁带、存储器、U盘和硬盘。•⑦静态耗电强震仪等待地震时消耗的电流。•⑧采样率对拾振器输出电压每秒钟采样的次数，数字强震仪的采样率一般有50sps、100sps、200sps、400sps四档供选择，现代强震仪的采样间隔至少为0.01秒；•⑨时间精度强震仪内部时钟与世界标准时间的相对误差，现代强震仪的时标精度可达5×10-7秒。•⑩数据存储现代强震仪预存储时间可达5秒，防止“丢头”；有足够容量的电源，可自动充电；可自动传输数据。5.1.2强震台网和强震台阵自1933年美国在加州的长滩地震中取得了第一条地震加速度记录之后，强震观测迅速发展。日本于1951年底组建“强震加速度计委员会”，此后由气象厅、各大学研究机构和企业联合开展了全国的强震观测。目前世界上约有四十多个国家开展强震观测工作，设置了规模不等的观测台网，用于强震观测的仪器超过2万台。美国现设置有5000台强震仪，并正在实施一个布设6000台强震仪的新计划；美国加州规定所有超过6层的建筑物必须在地下...