日本9.0级地震强地震动初步研究

耿冠世 俞言祥

（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

采用2011年3月11日发生在日本东海岸的9.0级地震中K-net和KiK-net记录的强震数据，计算20s的绝对加速度反应谱Sa，阻尼系数设定为0.05。采用USGS的有限断层模型（破裂面走向194.4°，倾角10°），计算断层距Rrup，依据Rrup将台站分成了三组，分别为35 km之内，35～120 km以及120 km以上，以分析反应谱随距离的变化规律；同时对加速度水平分量进行平行断层走向方向和垂直断层走向方向的分解，以便更好的观察震源机制对不同方向地震动反应谱的影响。

通过以上研究，发现这次地震的强震动有如下特征：

（1） Sa/PGA： ① 两个水平分量的Sa/PGA的值在T＜8 s的周期段相当接近，在T＞8 s的周期段，垂直断层走向的分量（VE）的Sa/PGA的值开始高于平行断层走向的分量（PA）；② T＜0.1 s，竖向分量（此后用UD代替）的Sa/PGA的值高于水平分量；0.1～1 s，UD分量的值低于水平分量；1～4 s，UD分量的值与水平分量接近；4～20 s，UD分量的值高于水平分量。

（2） Sa/PGA随Rrup的变化：①在T＞4 s的长周期部分，Rrup 在35～120 km和120 km以上的VE分量两条谱，数值相当接近并大于Rrup小于35 km的谱；说明远场的长周期成分多于近场；② PA分量VE分量有相似的性质；③ UD分量在整体上与水平分量比较相似，但是在7～10 s的周期范围有些异常，Rrup大于120 km的谱值比35～120 km的谱值小了很多。

（3） 反应谱比值PA/VE、UD/PA、UD/VE：① PA/VE的图形显示，在中高频部分（0～7 s），两个水平分量几乎相同；在低频部分（7～20 s），VE分量要大于PA分量；②UD/PA,UD/VE的值在图像上有随周期增大急剧下降又缓慢上升的趋势；在极高频和低频的部分UD分量与水平分量的比值大于1。

（4） 反应谱比值PA/VE，UD/PA，UD/VE随Rrup的变化：① 在5～12 s之内，随着Rrup的增大，PA/VE的比值有增加的趋势，说明在这个周期范围内，VE分量的衰减速率要大于PA；而在12～20 s的周期范围，随Rrup的增大，PA/VE的比值有减小的趋势，尽管这种趋势在Rrup超过35 km以后并不明显，这说明在这个周期范围内，VE分量的衰减速率小于PA分量；② 在5～13 s的周期范围，UD/PA的比值随着Rrup的增加有减小的趋势；在15～20 s周期范围，UD/PA的值有随着Rrup的增加而增大的趋势；这说明在5-13s周期范围内，PA分量的衰减速率要比UD分量小，而在13～20 s的周期范围，PA分量的反应谱衰减速率要比UD分量大；③ 在15～20 s的周期范围，UD/VE的比值都有随着Rrup的增加而减小的趋势，这说明在15～20 s的范围内，VE分量反应谱衰减的速率要小于UD分量；但是不同的周期范围，比值随距离的减小程度是不同的。