《強震動觀測及其工程應用》專輯序言

任葉飛　謝俊舉　李平　溫衛平

早在1958年，我國地震工程學的奠基人劉恢先教授于《土木工程學報》發表的《論地震力》一文中將“強地震記錄的積累”作為“地震力理論”研究的首要基礎工作，把強震動觀測比喻為支撐地震工程學科這個摩天大廈的四大支柱之一。正是在他的大力提倡下我國自1959起逐步開展強震動觀測工作，是世界上最早開展這項業務的國家之一。實踐證明，強震動觀測的產出——強震動記錄在抗震設計譜的標定與完善、結構地震反應輸入、地震動衰減關系的建立上發揮了至關重要的作用。

近二十年，由于儀器性能的不斷改進和監測技術的快速更新，強震動觀測已由模擬時代進入數字時代，產出記錄的數據質量、有效頻帶有了大幅提升，能較真實地體現局部場地效應并且蘊含豐富的近場震源信息，因而強震動記錄已不局限于地震工程領域的傳統應用范疇，在揭示近斷層地震動工程特性（例如：方向性效應、上/盤效應）、反演下覆蓋土層速度結構、發現局部場地地形的地震動傳播規律、反演震源機制以及大震復雜斷層破裂過程等方面發揮了巨大促進作用。

據不完全統計，截至目前全球各國臺網已累積獲取超過12萬組（三分量為1組）的強震動記錄，其中我國積累了超過1?000組的模擬記錄和超過12?000組的數字記錄，可以預見這些強震動記錄將作為科學研究和工程應用的重要基礎數據在地震工程、地震學等多個領域充分發揮作用。為促進強震動觀測學科發展、推動強震動記錄的有效應用，本刊特出版這期專輯，介紹和反映近年來有關強震動觀測數據在地震工程領域應用取得的豐碩研究成果，同時為促進學科間的交叉融合，也吸納了其他與強地震動有關的部分優秀成果。

本專輯共包括23篇文章，大部分都以強震動記錄作為基礎研究數據，主要涵蓋5個研究方向：強震引起地表破裂、地震動傳播數值解析與模擬、地震動場地效應、地震動抗震設計應用、地震動特征及其他，下面簡要介紹各文章取得的主要成果，以饗讀者，先睹為快：

（1）強震引起地表破裂方面共2篇文章，是薄景山和張建毅等學者就地表破裂相關問題開展的系列研究。關于地表破裂評估方法，文章提出了主干斷裂強震地表破裂危險性及主干斷裂建筑物避讓距離危險性分析方法及公式，通過對比分析認為危險性分析評估方法可取代宏觀定性評估方法;就地表破裂避讓距離問題采用數值模擬方法研究了考慮貫通地表的基巖位錯和強震動效應，應用地震動參數分析確定了避讓距離，研究成果為如何在工程建設的場址選擇中避開活斷層提供了參考。

（2）地震動傳播數值解析與模擬方面共7篇文章，其中涉及地震動傳播數值解析方面的有2篇。巴振寧等以層狀半空間中半圓形橫觀各向同性飽和沉積谷地為例，采用間接邊界元方法在頻域內求解了qP1波入射時的動力響應，重點討論了橫觀各向同性介質參數的影響，為精確模擬沉積谷地對平面qP1波的散射提供了有力的理論支持;唐暉和李小軍對比了4種用以消除求解散射問題中多次透射邊界漂移失穩的措施，評價其消飄效果和對計算精度的影響，為多次透射人工邊界在工程中的合理應用提供有益的參考;

關于地震動模擬的文章有5篇。其中，鐘菊芳等和蘭景巖等都利用隨機有限斷層方法模擬地震動，前者給出了汶川地震震中區域的水平向加速度時程，總結持時的空間分布規律，對隨機有限斷層模型參數的選取具有參考意義;后者利用鉆孔資料研究目標區的場地放大系數，模擬重現了唐山地震震中區域的加速度場、速度場和位移場，對于唐山市重大工程建設和制定防災減災規劃工作具有重要參考價值。其余3篇文章都研究人工合成地震動的方法，謝皓宇等提出了利用復連續小波變換擾動天然地震動生成人工地震動的方法;馬完君等給出了考慮等效群速度模型的非平穩地震動合成方法，都具有一定的工程應用價值;賈路等對地震動高頻和低頻成份分別進行人工合成，建議了一種參數化的近斷層脈沖型地震動人工合成方法，可以為近斷層地區工程結構抗震分析提供地震動輸入。

（3）地震動場地效應相關研究共5篇文章，其中4篇文章都采用了HVSR（水平與豎向譜比）方法。林國良等通過開展地脈動觀測，基于HVSR方法研究了魯甸6.5級地震中龍頭山鎮局部場地條件對震害的影響，揭示了洪積扇和河流階地不同的地震響應特征以及造成的震害差異;張照鵬等基于日本KiK-net臺網觀測強震動記錄探討了HVSR方法中的基本假定的合理性，觀測數據分析表明基巖場地水平/豎向譜比不一定為1，僅在一定頻率范圍內可作為常數;羅桂純等結合汶川地震主、余震記錄和地脈沖觀測記錄，基于傅里葉譜HVSR方法和速度反應譜HVSR方法研究了汶川地震中場地反應的非線性特征;張鶴翔和李紅光利用汶川地震主震觀測記錄對比分析了不同波動成分的HVSR差異，探討了不同波動成分HVSR差異的原因。

另1篇關于地震動場地效應的文章是劉詩堯基于Monte?Carlo模擬方法探討了剪切波速、覆蓋土層厚度和密度等土層參數的隨機性對場地放大作用的影響，結果發現剪切波速的隨機性對放大因子和特征頻率的影響最大，而密度的隨機性對場地方法作用的影響最小。

（4）地震動抗震設計應用共5篇文章，其中3篇文章是關于設計地震動的。吳應雄等利用實際觀測記錄，綜合考慮斷層距、PGA、PGV/PGA和平均周期指標，歸納了近場脈沖、遠場類諧和這兩類特殊長周期地震動與近、遠場普通地震動的界定標準，為長周期地震動的工程選取提供了依據;程紹革和孫魁基于地震危險性理論分析框架，研究了各類震源對地震動參數分布的影響，基于等超越概率原則，給出了場地設計地震動參數的計算方法;李琳等基于當前抗震設計規范對于強地震動選取規定較為寬泛而匹配結果又難以達成的問題，提出了基于有效峰值加速度的均值目標譜進行地震動選取的思路，提高了匹配程度和挑選效率。

另2篇文章主要是利用已有觀測記錄來研究結構的延性需求。來慶輝等從PEER強震數據庫中選取了5?500條地震動記錄，分析了斷層距、震級、PGV、EPA以及持時對等強度延性譜的影響，發現了一些有價值的規律;盧智成等評估了近場脈沖型主余震作用下單自由度體系的延性需求，分析了周期標準化對延性系數譜的影響程度，考慮了余震相對強度和滯回模型的影響，量化了余震對延性系數的影響大小。這些工作將為我國工程抗震設計方法的合理改進提供理論依據。

（5）地震動特征及其他研究方向共4篇文章。其中分析地震動特征的文章有2篇，徐欽等針對吉林省松原市MS5.7和MS5.1地震中獲取的24組地表強震動記錄，對比分析了2次地震儀器烈度與調查烈度以及加速度幅值衰減和反應譜特性。王文才等針對云南通海縣2018年2次5.0級地震獲得的加速度記錄，研究了地震動的幅值特征、衰減特性和反應譜特征并識別了場地非線性反應特征。

另2篇文章是利用強震動記錄進行地震預警方法和破裂過程反演相關的研究，是強震動記錄在地震學領域的應用延伸。劉辰等針對傳統的PGV-Pd統計關系進行地震預警時會低估大地震PGV的問題，提出利用Pd估測PGV的改進方法;尹得余等用汶川地震中方位角覆蓋較均勻的43個近場加速度記錄，通過基線校正、積分和濾波處理，采用非負最小二乘法和多時間視窗技術，反演了2008年汶川地震破裂過程。

衷心感謝各位作者為本專輯撰寫稿件，也非常感謝審稿專家認真負責地評審稿件并給出了富有建設性的修改意見，確保了本專輯的順利出版。