由于震源模式、地震波傳播方式、傳播介質等因素的復雜性，致使地震動具有不可精確預測性和不可重復性，因此地震輸入問題成為了結構抗震設計過程中最薄弱的環(huán)節(jié)。因此，用合理的模型及參數來表征真實的地震動特性，是并定量考察地震動輸入對結構響應的影響的難點問題，是保證結構抗震安全的關鍵問題。

由于地震動頻率非平穩(wěn)特性的規(guī)律十分復雜，前人的模型通常參數較多且缺乏參數統(tǒng)計研究，難以在工程實踐中應用。為了解決這一問題，本研究采用有統(tǒng)計參數的強度和頻率變化曲線，構建了能夠同時模擬目標地震動能量變化和頻率變化的地震動時-頻包線模型（如圖1所示）；并基于新的時-頻模型，建立了能夠同時匹配多個目標的全非平穩(wěn)人工地震動擬合方法（如圖2所示）。

圖1 地震動強度與頻率非平穩(wěn)特性的數值模型（a）加速度時程與強度包線;(b)小波幅值譜及主頻率

圖2 匹配多目標的全非平穩(wěn)人工地震動擬合

本研究提出的地震動時-頻包線模型及地震動，不僅模型參數簡單，而且參數統(tǒng)計研究成熟，十分便于工程應用。本研究實現了對地震動特性的近似定量控制，目前已成功應用于福建漳州核電廠、田灣核電站等多個核電項目、近斷層或跨斷層結構和高層結構的地震動模擬中，取得較好的經濟及社會效益，并具有廣泛的應用前景。

研究成果發(fā)表于學術期刊Earthquake Engineering and Structural Dynamics、Earthquake and Structures等。研究受國家自然科學基金項目（51878627和51478440)共同資助。

【相關文獻列表】

[1] Wang SQ, Yu RF, De Risi R, Li XJ. A new energy-compatible nonstationary stochastic ground-motion simulation method. Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 2021, 50：1864–1883.

[2] Wang SQ, Yu RF, Li XJ, Lv HS. Simulation method of ground motion matching for multiple targets and effects of fitting parameter variation on the distribution of PGD. Earthquakes and Structures. 2019, 16（5）： 563-573.

[3] Yu RF, Yuan MQ, Yu YX. Developed empirical model for simulation of time-varying frequency in earthquake ground motion. Earthquake and Structures. 2015,8(6):1463-1480.

【作者簡介】

俞瑞芳，研究員，博士生導師。主要從事結構抗震理論、地震動特性分析及模擬等方面的工作，系統(tǒng)建立了非比例阻尼線性系統(tǒng)的振型分解反應譜法。近年來專注于重要工程結構的地震動輸入、地震動時間-空間耦合特性、地震動特性對結構響應影響、以及城市精細化地震危險性分析等方面的研究，研究成果發(fā)表論文50余篇，獲得發(fā)明專利4項。承擔和完成國家級及省部級科研項目20多項,重要工程項目40多項，先后獲得北京市優(yōu)秀博士學位論文獎、第六屆李善邦優(yōu)秀青年地震科技論文獎、全國優(yōu)秀博士論文提名獎、第七屆Elio Matacena青年優(yōu)秀論文獎、恢先地震工程優(yōu)秀學術論文獎、全國水工抗震防災減災優(yōu)秀論文獎以及中國大壩工程學會科技進步獎。