我国强地震动记录特征综述*

温瑞智

1) 中国哈尔滨150080中国地震局地震工程与工程振动重点实验室2) 中国哈尔滨150080中国地震局工程力学研究所



我国强地震动记录特征综述*

温瑞智1,2),*

1) 中国哈尔滨150080中国地震局地震工程与工程振动重点实验室2) 中国哈尔滨150080中国地震局工程力学研究所

本文概述了我国强地震动台网的发展历程，总结了唐山地震的强地震动记录特征和2007年以来我国数字台网获取的强地震动记录特征，重点分析了近年来发生的几次典型破坏性地震的强地震动记录特征．结果表明：我国近场地震动记录体现了近场的方向性效应、上/下盘效应、速度脉冲、局部场地效应等多样性特征，可以进一步服务于地震工程领域的科学研究与工程应用．

唐山地震 强地震动记录 近场特征 工程应用

引言

强地震动记录可以用来分析峰值、持时和频谱特征，因此研究地震的震源机制、地震波的传播路径、局部场地条件等对地震动的影响，可以为地震动参数区划图和行业抗震设计规范的编制与修订提供依据．1933年3月10日美国长滩MW6.4地震共有3个强震台站被触发(Trifunac，2008)，其中长滩台站的垂向最大加速度记录峰值达到279 cm/s2，处理后的速度和位移分别为29.5 cm/s和26.4 cm．长滩记录被认为是地震工程领域的第一条真正意义上的强地震动加速度记录，虽然此次地震获得的强地震动记录不能用来反演震源特征，但因其观测点位于建筑结构内，因而具有十分重要的工程应用价值．

从1976年7月28日唐山MS7.8地震及其余震序列中，我国华北强地震动台网获得了一批模拟强地震动记录，这些记录为我国早期强地震动数据的处理分析、强地震动台网的规划、抗震设计等提供了基础数据，其影响深远(郭玉学等，1981；谢礼立，于双久，1982；刘恢先，1986)．经过40年的发展，我国强地震动台网规模和仪器系统等均有了巨大的发展(高光伊等，2001；周雍年，2001；李山有等，2003；Lietal，2008；卢大伟，李小军，2008)．

本文拟结合我国强地震动台网的发展历程，重新分析唐山地震中获得的模拟强地震动记录，并总结我国数字强地震动台网自2007年运行以来近10年的强震动记录特征，为强地震动记录的进一步应用提供基础信息．

1 模拟强地震动记录

1.1 模拟强地震动台网

刘恢先(1958)将“强地震记录的积累”作为“地震力理论”研究的首要基础工作，为我国开展强地震动观测指明了方向．1959年广东省新丰江大坝附近发生了系列地震，中国科学院土木建筑研究所(中国地震局工程力学研究所的前身)在该大坝坝体布设强地震动观测仪器，于1962年获得了我国首条强地震动记录．1966年3月8日邢台MS6.8地震后，中国科学院土木建筑研究所开创了我国强地震动流动观测工作．至1971年底，国家地震局提出强地震动观测也要为震源机制等研究服务，并着手编制相应的强震观测技术规程．1973年建成南京长江大桥强地震动监测台阵，并在1979年8月溧阳MS6.0地震中取得了完整的强地震动记录．20世纪90年代，通过中美强地震动观测合作计划，我国建设了唐山实验台阵、八宝山存放台阵、滇西试验场台阵、康定鲜水河断裂台阵等(周雍年，2011)．

“八五”期间，国家地震局对全国强地震动台网的布局予以调整，观测对象由自由场地扩展到水工结构、高层结构等重大工程，同时也重点开展了局部场地条件对地震动影响的观测，注重数字磁带记录强震仪的研发和数字强地震动观测数据的管理．“九五”期间，中国地震局开始进行“中国数字地震观测”系统的数字强地震动台网建设，改造全国强地震动观测台网，并推进“首都圈防震减灾示范区”系统工程、固态强震仪的研制与开发、“地震强度(烈度)监测速报”系统研制、响堂局部场地条件台阵扩建等工作．至2000年底，我国共建成了283个强地震动台站，布设了366台强地震动仪器，台站主要分布在华北的首都圈地区、西南的川滇地区和西北的新甘青地区以及东南沿海经济发达地区(高光伊等，2001)．在此期间，模拟观测仪器主要为光记录式、模拟磁带式、数字磁带式和极少数量的固态存储式．

1.2 模拟强地震动记录特征

图1 截至2002年我国模拟强地震动台网时期的单分量强地震动记录数量(修改自高光伊等，2001和Tao et al，2005)

模拟记录是对强地震动仪记录胶片等介质进行数字化处理而形成的加速度记录．从1976年唐山MS7.8地震中，华北强地震动台网获得了一批主震及余震的强地震动记录，中国科学院工程力学研究所(中国地震局工程力学研究所的前身)启用强地震动记录数字化处理设备，于1978年公布了第一批数字化的强地震动记录(中国科学院工程力学研究所，1978)；此后，《中国强震记录汇报》陆续出版．截至2002年，我国共累积了3255条单分量强地震动记录，绝大多数为模拟记录，其中自由场地记录2143条，结构台阵记录1112条，水平向最大峰值地面加速度(peak ground acceleration，简写为PGA)为541.7 cm/s2，垂向最大PGA为528.2 cm/s2，单分量PGA与记录数量之间的关系如图1所示．

我国在强地震动观测早期主要注重结构台阵的建设，2002年前的强地震动记录中结构台阵记录所占比例较大(约32%)，约75%的PGA<50 cm/s2，而且能够获得较多强地震动记录的地震数量也十分有限，难以满足工程和科学研究的需要．鉴于我国强地震动台网密度不高，不能覆盖所有的地震区，所以流动观测成为模拟时期获取强地震动记录的重要手段，一些典型的记录均是由流动观测所获取的．

2 唐山地震的强地震动记录

1966年3月8日河北邢台发生MS6.8地震，该地震造成了重大的经济损失．此后，我国开始重视华北地区强地震动观测台网的建设，至1976年7月28日唐山MS7.8地震前，华北地区共建有强地震动观测台站23个．在唐山主震中，布设于北京饭店、呼家楼、三里河、密云水库、官厅水库、冯村桥和红山的强地震动台站(阵)被触发并获得了58条单分量有效记录. 除红山台站为自由场地台站外，其余台站均为结构台站(刘恢先，1986)．为弥补唐山地震近场强地震动台站的不足，在主震震中附近增设了5个流动台站，与固定台站共同组成了观测台网(图2)．1976年7月28日18时45分滦县MS7.1余震中，有5个强震台站被触发并获得了45条单分量记录；1976年11月15日宁和MS6.9余震中，有9个强震台站被触发并获得了72条单分量记录．截至1976年10月1日，共有16个强震台站获得163条单分量强地震动记录，共记录到134次余震，其中M5.0—5.9余震19次，M4.0—4.9余震87次，M3.0—3.9余震28次．

图2 唐山地震序列附近的强地震动观测台网和地震分布(余震截至1976年10月1日)

图3 唐山地震序列的强地震动记录 结构台阵的PGA选用的是地表强地震动台站记录值

从唐山地震序列中获取的强地震动记录虽然较少，尤其是近场强地震动记录，但仍体现了地震动的一些基本特征．强地震动记录水平向PGA随震级及震中距Δ的变化如图3所示. 可以看出，相同震中距的震级变化对PGA的影响并不明显，这可能与较为粗糙的震级分档有关，相近震级的PGA随震中距增大有减小的趋势．对唐山地震序列而言，局部场地条件对地震动幅值的影响显著，例如，土层覆盖的冯村桥台与基岩地面上的红山台的主震记录相比，前者水平向PGA为后者的2.4倍，垂向为2.2倍，反映了局部场地对地震动的放大效应．局部场地条件对强地震动记录的频谱特性也有显著影响，强地震动记录的卓越频率随场地覆盖土层变软而降低，例如，1976年8月8日唐山ML5.5余震中位于石灰岩上的唐山机场强地震动台站获得的记录与覆盖土层上的唐山水泥厂强地震动台站的记录相比，前者的卓越频率明显高于后者．另外，北京饭店强地震动观测台阵获得的唐山MS7.8主震记录的加速度反应谱与其获得的1978年11月15日宁河MS6.9地震的加速度反应谱的对比显示，前者的长周期段幅值低于后者，这体现了不同震源机制对地震动特征的影响(郭玉学等，1981)．

模拟时期的强地震动记录为我国抗震规范的制定与修编提供了基础资料，并为结构动力反应分析提供了可选用的地震动输入．迁安滦河桥流动基岩台站获得的1976年8月31日迁安ML5.8余震强地震动记录(简称为“迁安记录”，图4a)和布设于软土场地的天津医院强地震动台站获得的1976年11月15日宁河MS6.9余震强地震动记录(简称为“宁河记录”，图4b)被广泛用于结构动力反应分析和振动台试验中．然而，从目前地震动的认知水平来看，以上两组强地震动记录不建议作为结构动力反应分析的典型输入波形．迁安记录的地震震级为ML5.8，距离震中13.5 km，包含近场的高频成分，受限于中小地震的破裂范围，其长周期成分缺失，且由于模拟仪器的触发特点，处理后的记录显示出了“丢头现象”．宁河记录的两个水平分量的加速度时程均有长周期大脉冲，水平分量的加速度反应谱在长周期(大约1.0 s)有明显的峰值，且显著高于垂向分量的加速度反应谱，这是由于软土场地对长周期记录的显著放大作用所致．应该注意到，获取宁河记录的强地震动传感器安装在一座7层装配式钢筋混凝土框架结构的一层地面上，按现行的有关强地震动台站建设的要求来看，该记录受到土-结构相互作用的影响，不宜作为自由场地的典型记录．

图4 迁安记录(a)和宁河记录(b)的加速度时程(上)及其相应的加速度反应谱(下)

3 数字强地震动记录

3.1 国家数字台网

“十五”期间我国完成了新一代“中国数字地震观测网络工程”项目中的数字强地震动台网系统的建设，主要包括固定强地震动台网、大城市地震动强度(烈度)速报台网、强地震动专用台阵、强地震动流动观测台网、国家强震动台网中心及区域强震动台网中心，共建有1 154个固定强地震动观测台站、310个烈度速报台站、5个速报中心、10个强地震动专用台阵和5个强地震动存放台阵(卢大伟，李小军，2008)．台站主要布设在21个全国地震重点监视防御区，大幅度提高了防御区内固定强地震动观测台网的密度及获取近场强地震动记录的能力，加快了我国强地震动观测记录的积累．

“十一五”期间，在现有的国家数字强地震动观测台网系统的基础上，依据全国地震重点监视防御区的判定结果，实施了地震背景场项目，增设了一批强地震动观测台站以加强对地震重点监视防御区的观测，并在首都圈和兰州地区分别建设80个预警强地震动台站，形成东部和西部预警强地震动台网，为“强地震动预警网络系统示范”工程的建设提供试验平台．目前我国数字强地震动台网中自由场地强地震动台站的分布如图5所示．

图5 我国数字强地震动台网(修改自Li et al, 2008；周雍年，2011；Wen et al，2014)

除了国家数字台网作为我国强地震动观测的骨干台网，地方政府、相关行业、企业也开始重视区域强地震动台网(阵)的建设．《中华人民共和国防震减灾法》第十九条规定: “水库、油田、核电站等重大建设工程的建设单位，应当按照国家有关规定，建设专用地震监测台网或者强震动监测设施”(中华人民共和国第十一届全国人民代表大会常务委员会，2009)，至此区域性台网也逐步成为我国数字强地震动台网的必要补充部分，促进了强地震动记录的积累．

3.2 数字强地震动记录特征

我国强地震动观测进入数字时期不过10年，但其记录数量已经远远超过我国30余年的模拟记录数量，且数据质量明显提高．依据《中国强震记录汇报》系列资料，自2007到2014年底，我国数字强地震动台网共获得三分量记录6500余组，其中结构台阵记录30余组(中国地震局震害防御司，2009，2012，2014)．这些强地震动记录来源于约1000次的M2.0—8.0地震，其中2008年汶川MS8.0地震和2013年芦山MS7.0地震的记录占较大比例．芦山地震中，距震中10 km的宝兴地办台(051BXD)记录到的东西分量PGA高达1005.3 cm/s2，这是我国首次获得的超过1000 cm/s2的强地震动记录．

我国强地震动记录数量较大(图6a)，记录的震中距分布范围广泛，且大多来自于南北地震带和天山地震带，东部地区获得的记录较少．震中距Δ>200 km的记录较多；中小震级(M<6.0)的记录数量远超过较大震级(M≥6.0)；PGA<10 cm/s2的记录所占的比例较高，PGA>100 cm/s2的记录则相对较少；Δ<10 km的近场记录且PGA>100 cm/s2的记录较少. 由于数字观测仪器的分辨率大幅提高，有效记录分布范围扩大，中小地震及远震

图6 强地震动记录PGA与震中距Δ的关系(上)以及震级档数量的分布(下)(a) 中国2007—2014年记录；(b) 美国下一代地震动衰减关系数据库(NGA-West1)记录

地震动均可获得有效的记录，促进了记录数量的快速积累，如汶川地震记录中最远的震中距Δ>1000 km，芦山地震记录最远的震中距接近800 km．为体现我国强地震动记录的特点，将其与美国下一代地震动衰减关系数据库(NGA-West1)记录(图6b)进行对比, 可以看出：我国强地震动记录多来源于中小震，PGA值较小，且震中距分布范围较广；而NGA数据库的强地震动记录多来源于破坏性地震，且强地震动记录经过广泛选取和统一处理后，记录的PGA值普遍较大，多数记录的震中距Δ<200 km．另外，NGA数据库的强地震动记录覆盖了世界上多个地区的地震，具有很好的区域代表性，其更适用于工程应用．

4 典型地震动特征分析

近年来，我国发生了数次破坏性大地震，包括2008年5月12日汶川MS8.0，2013年4月20日芦山MS7.0，2014年8月3日鲁甸MS6.5，2014年10月7日景谷MS6.6等地震. 在这些地震及其余震中，我国数字台网均获得了一批有研究价值的强地震动记录，为研究地震动特征提供了基础数据．

4.1 2008年5月12日汶川MS8.0地震台阵(图7)．汶川主震中，台站触发范围广，甚至触发了位于江苏省和山东省的部分台站，龙门山断裂带附近的50多个台站均获得了PGA>100 cm/s2的加速度记录，其中46组记录的断层距在100 km以内(Wenetal，2014)．2008年5月12日—9月12日的余震观测中，共有383次余震触发了固定台站，并获得了2 026组三分量加速度记录，正式发布了其中PGA>10 cm/s2的701组记录．与唐山地震类似，汶川主震发生后中国地震局开展了强地震动流动观测，在2008年5月13日—10月10日的949次余震中共捕获了3250组三分量加速度记录，正式发布了其中的2739组记录(Wenetal，2014)．

汶川地震中19个省、市、自治区的455个台站获得了主震加速度记录，其中420个台站获得了震相完整的记录，包括402个固定自由场地台站、1个地形影响台阵和2个结构

图7 汶川主震触发的强地震动台站(三角形)分布图

汶川地震的震源破裂过程复杂，包括5个主要的能量释放阶段. 震后14—34 s，第二次释放能量约占全部地震释放能量的60%；震后43—58 s，第四次释放能量约占总能量的17%．这种多次集中破裂的震源过程清晰地反映在强地震动记录中，从汶川卧龙台(051WCW)记录(图8)可以看出，加速度时程存在两个明显的波包，且后一个波包的加速度峰值小于前者，两者之间相差25 s左右，体现了这两次主要破裂．

汶川地震为典型的单侧破裂，由震源向NE方向破裂，近场地震动的峰值、反应谱和持时均表现出明显的破裂方向性特征(Lietal，2008；胡进军，谢礼立，2011)；该地震的宏观地震烈度图中的等震线呈纺锤状，长轴沿NE方向，极震区主要位于震中的NE方向，震中NE方向等值线面积远大于SW方向，这在地震高烈度区尤为明显．

图8 汶川卧龙台(051WCW)记录的汶川主震加速度时程

汶川地震中近断层地震动的峰值、频谱和持时也表现出明显的上/下盘效应(Liu，Li，2009)．近断层地震动PGA的上/下盘效应显著，上盘PGA明显高于PGA的统计均值，约放大0.8—1.2倍. 上/下盘效应对峰值地面速度(peak ground velocity，简写为PGV)和峰值地面位移(peak ground displacement，简写为PGD)的影响并不明显, 其对反应谱的影响主要体现在短周期段(T<0.5 s)，且随着周期增大有减弱的趋势. 上盘加速度记录三个分量的持时明显小于持时的统计均值(王栋，2010)．

图9 汶川地震中场地反应非线性程度指数DNL 与PGA的线性回归曲线，虚线为DNL 临界值(引自任叶飞，2014)

汶川地震中局部场地条件对地震动特征的影响显著．远离震中的渭河盆地为典型的远震烈度异常区，沿渭河盆地边缘形成的Ⅶ度烈度异常区与盆地边缘效应密切相关；盆地中覆盖土层对地震动也有显著的放大效应(王海云，2011)．位于Ⅵ度区域内远离震中的汉源县城在汶川地震中遭受到了严重破坏，薄景山等(2009)的研究表明背后山滑坡的复活、特殊土层结构的放大等场地条件的影响是引起烈度异常的主要原因．汶川地震中部分台站的场地反应出现了显著的非线性现象，任叶飞(2014)利用非线性程度指数(degree of nonlinearity，简写为DNL)描述了场地在强震下的非线性程度，并统计了该指数与PGA的相关性，结果显示其回归相关系数R=0.65，如图9所示，因此，汶川地震中场地反应的非线性程度指数阈值可定为8.0．

汶川强地震动记录成为我国数字强地震动观测时期的标志性记录，汶川强地震动特征的研究成果已在地震领域相关期刊上陆续出版，其中Klinger等(2010)文章介绍了美国地震学会会刊专辑的主要研究内容．

4.2 2013年4月20日芦山MS7.0地震

芦山主震获得的三分量自由场地强地震动记录共114组，其中四川省83组、云南省21组、陕西省8组和甘肃省2组，云南省地震局减灾大楼获得了结构台阵记录，成都市地震烈度速报网络也获得了63组记录，其中断层距不超过100 km的记录达79组(温瑞智等，2013a)．芦山主震过后，其余震活动十分频繁，截至2013年7月6日累计获得的余震记录共有1100余组．

任叶飞等(2014)的统计结果表明，芦山地震记录的PGA与中国西南地区地震动预测方程所给出的预测值较为一致，但高于四川盆地和青藏地区地震动预测方程给出的预测值．芦山地震记录的显著持时大于全球预测模型和美国加州地区预测模型给出的预测值；同样括弧持时也大于全球预测模型给出的预测值，且衰减速度相对较慢．

虽然芦山地震的近场记录相对汶川地震较少，但也表现出明显的上/下盘效应. 上盘水平和垂直分量的PGA均明显高于近场区域PGA的统计均值，仅有垂直分量的PGV明显高于近场区域PGV的统计均值；上盘短周期加速度反应谱相对其平均水平放大趋势十分明显，而中长周期的加速度反应谱并未出现明显的放大，仅略高于或接近其平均水平，故芦山记录的上/下盘效应比汶川地震显著(王栋，2010; Wen，Ren，2014)．

芦山地震中部分记录受局部场地条件的影响显著．《地震台站建设规范----强震动台站》中明确规定“固定台站宜布设在自由场地上，台站应避开局部地形起伏变化大的地点”(中国地震局，2006)．宝兴地办台的观测环境如图10所示，该台站位于坡度较大的陡坎上，特殊的选址造成了局部地形影响．温瑞智等(2013b)通过现场背景噪声的测试与分析以及震害考察，验证了地形效应是导致该台站记录PGA>1000 cm/s2的原因．

图10 宝兴地办台(051BXD)观测环境示意图，1，2，3为脉动测试点

芦山主震震源破裂过程及余震的精确定位均表明芦山主震震源无明显的破裂方向性(张勇等，2013)，但2013年4月20日11时34分、2013年4月21日4时53分以及2013年4月21日17时5分的3次芦山MS5.4余震均表现出显著的方向性效应(Wenetal, 2015)．基于这3次余震观测记录的PGA和PGV值反演了3次余震的震源破裂参数，结果显示4月20日11时34分和4月21日4时53分的两次余震震源主要沿SE侧破裂，而4月21日17时5分的余震震源的破裂略偏向NE侧，近似为均匀破裂，表明中小震震源的破裂也存在显著的方向性(Wenetal，2015)．

4.3 2014年8月3日鲁甸MS6.5地震

鲁甸地震共获得三分量自由场地强地震动记录70组，包括四川省28组和云南省42组，云南省地震局减灾大楼获得了结构台阵记录．震中附近触发的台站分布较为稀疏，震中距50 km内仅捕获7组主震记录．此次地震中最大的PGA记录由震中距不足10 km的龙头山镇台(053LLT)所获得，该记录EW，NS和UD分量的PGA分别为949.1，705.9和504.4 cm/s2，与芦山地震中宝兴地办台记录的PGA相近，但龙头山镇台记录的低频成分更明显，卓越频率为2.5 Hz左右，远低于宝兴地办台记录的卓越频率(约为10 Hz)(冀昆等，2014)．采用Shahi和Baker (2014)提出的脉冲地震动判断方法识别脉冲记录，两个水平分量的脉冲指标均为1.0，表明龙头山镇台的水平分量记录为典型的脉冲地震动. 利用小波变换法提取速度时程中的长周期脉冲信号，如图11所示，由此推断速度脉冲是造成台站周围建筑物损毁严重的重要原因之一．

图11 龙头山镇台(053LLT)记录的速度时程及提取的速度脉冲(红线)

4.4 2014年10月7日景谷MS6.6地震

景谷地震共获得三分量自由场地强地震动记录39组，其中震中附近的景谷永平台(053JYP)获得了PGA>600 cm/s2的记录．景谷地震和鲁甸地震均为走滑破裂且震级相近，但两次地震震中附近的破坏程度差异显著：鲁甸地震震中(龙头山镇)房屋损毁严重，房屋局部倒塌现象普遍，基本无法修复，宏观烈度为Ⅸ度；景谷地震震中破坏也较严重，但房屋倒塌现象较少，大部分房屋修理后可继续使用，宏观烈度为Ⅷ度．

图12 景谷地震与鲁甸地震记录的阿里亚斯(Arias)强度IA对比

图12为景谷、鲁甸两次地震记录的阿里亚斯(Arias)强度IA的对比. 可以看出，以Travasarou等(2003)统计的B类场地IA衰减关系作为参考，除近场区域部分台站高于预测中位值外，其余均低于预测中位值，鲁甸地震远场记录的IA低于-1倍标准差的中位值，这与两次地震震害均集中于近场区域的实际调查结果是一致的(冀昆等，2014)．景谷地震中景谷永平台的震中距约为10 km，与鲁甸地震中龙头山镇台的震中距相近，但相应的强地震动记录的IA却分别为171.73 cm/s和619.54 cm/s，相差近4倍；景谷地震中震中距约20 km的益智台(053JYZ)和铅厂台(053QQC)记录的IA分别为11.66 cm/s和26.38 cm/s，相差一倍多，震害调查也表明鲁甸地震近场区域的破坏要比景谷地震严重．

5 讨论与结论

本文结合地震实例，总结了我国地震动特征研究的新进展．“十五”期间国家数字强地震动台网的建成提高了我国强地震动观测水平，近十年来获得的高质量强地震动记录正在逐步改善基础观测资料匮乏的现状．通过数据共享方式，利用汶川地震、芦山地震、鲁甸地震及景谷地震中的强地震动记录深入研究了近场强地震动特征、探讨震源机理及解释震害等．研究结果表明，我国近场地震动记录体现了近场的方向性效应、上/下盘效应、速度脉冲、局部场地效应等特征，可以进一步服务于地震工程领域的科学研究与工程应用．

震源、地震波传播路径及局部场地条件仍是认识地震动特征的重要环节，应对每一次地震的强地震动记录进行深入分析，以进一步研究近场地震动特性、地震动与震害相关性、地震致灾机理等．例如，芦山地震余震表现出的方向性效应，揭示了中小地震震源不均匀的破裂过程，这对利用点源表示中小地震震源的可行性提出了新的研究课题．

从工程应用角度来看，诸多新型、重大工程的设计对强地震动记录的选取与应用提出了新的要求．合理有效地利用强地震动观测记录，采取适当的放缩方法以及制定合理的目标谱来满足结构抗震分析的需要，已成为工程地震领域和结构抗震分析领域亟需解决的问题，因此应建立记录质量评价方法体系，以抗震设计反应谱为目标给出满足一定抗震设防要求的记录选取方法，实现建筑物抗震设计要求．

强地震动数据的质量是保障开展地震动特征分析的前提．随着我国强地震动记录数量的迅速增加，其记录质量已成为目前系统运行中重点关注的问题(卢大伟，2015)，例如：近年来规范和统一了强地震动观测自由场地台站的方向性、极性等观测中的基本问题，保证了数据的一致性；在强地震动观测室内仪器墩面位置安装加速度传感器方位角的永久标志，方便方位角普查校正及维修更换设备时北方位的识别；重视台站基础资料的整理，通过台站的钻孔资料，地质、地貌数据以及台站记录的地震动反应谱等来描述场地特征，解决了场地资料匮乏的窘迫现状．这些措施有效地提高了我国强地震动记录的质量，推动了我国强地震动数据的工程应用．

中国地震局工程力学研究所谢礼立院士对本文撰写给予了指导，审稿专家对本文提出了修改意见，中国地震局工程力学研究所强震动台网中心提供了强震动观测数据，作者在此一并表示感谢．

薄景山，齐文浩，刘红帅，刘博，刘德东，孙有为. 2009. 汶川特大地震汉源烈度异常原因的初步分析[J]. 地震工程与工程震动，29(6): 53--64.

Bo J S，Qi W H，Liu H S，Liu B，Liu D D，Sun Y W. 2009. Abnormality of seismic intensity in Hanyuan during Wenchuan earthquake[J].JournalofEarthquakeEngineeringandEngineeringVibration，29(6): 53--64 (in Chinese).

高光伊，于海英，李山有. 2001. 中国大陆强震观测[J]. 世界地震工程，17(4): 13--18.

Gao G Y，Yu H Y，Li S Y. 2001. The strong-motion observation in mainland of China[J].WorldInformationonEarthquakeEngineering，17(4): 13--18 (in Chinese).

郭玉学，彭克中，于双久，李沙白，钱渠炕，胡成祥，宋阿增，于书勤，王铁华，吴维廉. 1981. 唐山地震的强震观测[J]. 地震工程与工程震动，1(1): 9--20.

Guo Y X，Peng K Z，Yu S J，Li S B，Qian Q K，Hu C X，Song A Z，Yu S Q，Wang T H，Wu W L. 1981. Strong-motion observation of the Tangshan earthquake[J].EarthquakeEngineeringandEngineeringVibration，1(1): 9--20 (in Chinese).

胡进军，谢礼立. 2011. 汶川地震近场加速度基本参数的方向性特征[J]. 地球物理学报，54(10): 2581--2589.

Hu J J，Xie L L. 2011. Directivity in the basic parameters of the near-field acceleration ground motions during the Wenchuan earthquake[J].ChineseJournalofGeophysics，54(10): 2581--2589 (in Chinese).

冀昆，温瑞智，崔建文，王宏伟，任叶飞. 2014. 鲁甸MS6.5级地震强震动记录及震害分析[J]. 震灾防御技术，9(3): 325--339.

Ji K，Wen R Z，Cui J W，Wang H W，Ren Y F. 2014. Observation of strong motion and damage investigation forMS6.5 Ludian earthquake[J].TechnologyforEarthquakeDisasterPrevention，9(3): 325--339 (in Chinese).

李山有，金星，刘启方，孔戈. 2003. 中国强震动观测展望[J]. 地震工程与工程振动，23(2): 1--7.

Li S Y，Jin X，Liu Q F，Kong G. 2003. Prospect of strong motion observation in China[J].EarthquakeEngineeringandEngineeringVibration，23(2): 1--7 (in Chinese).

刘恢先. 1958. 论地震力[J]. 土木工程学报，5(2): 86--106.

Liu H X. 1958. Seismic forces on structures[J].ChineseJournalofCivilEngineering，5(2): 86--106 (in Chinese).

刘恢先. 1986. 唐山大地震震害[M]. 北京: 地震出版社：339--404.

Liu H X. 1986.TheGreatTangshanEarthquakeof1976[M]. Beijing: Seismological Press：339--404 (in Chinese).

卢大伟，李小军. 2008. 我国强震动观测的现状与发展趋势[J]. 山西地震，48(3): 40--41.

Lu D W，Li X J. 2008. Present situation and developing trend of strong motion observation in China[J].EarthquakeResearchinShanxi，48(3): 40--41 (in Chinese).

卢大伟. 2015. 强震动台站观测环境对地震动的影响分析[D]. 北京: 中国地震局地球物理研究所：56--76.

Lu D W. 2015.EffectofObservationEnvironmentontheStrongMotion[D]. Beijing: Institute of Geophysics，China Earthquake Administration：56--76 (in Chinese).

任叶飞. 2014. 基于强震动记录的汶川地震场地效应研究[D]. 哈尔滨: 中国地震局工程力学研究所：89--118.

Ren Y F. 2014.StudyonSiteEffectintheWenchuanEarthquakeUsingStrong-MotionRecordings[D]. Harbin: Institute of Engineering Mechanics，China Earthquake Administration：89--118 (in Chinese).

任叶飞，温瑞智，周宝峰，黄旭涛. 2014. 2013年4月20日四川芦山地震强地面运动三要素特征分析[J]. 地球物理学报，57(6): 1836--1846.

Ren Y F，Wen R Z，Zhou B F，Huang X T. 2014. The characteristics of strong ground motion of Lushan earthquake on April 20，2013[J].ChineseJournalofGeophysics，57(6): 1836--1846 (in Chinese).

王栋. 2010. 近断层地震动的上/下盘效应研究[D]. 哈尔滨: 中国地震局工程力学研究所: 163--188.

Wang D. 2010.TheHangingWall/FootwallEffectsofNear-FaultGroundMotions[D]. Harbin: Institute of Engineering Mechanics，China Earthquake Administration: 163--188 (in Chinese).

王海云. 2011. 渭河盆地中土层场地对地震动的放大作用[J]. 地球物理学报，54(1): 137--150.

Wang H Y. 2011. Amplification effects of soil sites on ground motion in the Weihe basin[J].ChineseJournalofGeophysics，54(1): 137--150 (in Chinese).

温瑞智，任叶飞，黄旭涛，卢滔，齐文浩. 2013a. 芦山7.0级地震强震动记录及其震害相关性[J]. 地震工程与工程震动，33(4): 1--14.

Wen R Z，Ren Y F，Huang X T，Lu T，Qi W H. 2013a. Strong motion records and their engineering damage implications for Lushan earthquake on April 20，2013[J].EarthquakeEngineeringandEngineeringVibration，33(4): 1--14 (in Chinese).

温瑞智，任叶飞，齐文浩，卢滔，杨振宇，单振东，汪云龙. 2013b. 2013年4月20日芦山地震最大加速度记录分析[J]. 西南交通大学学报，48(5): 783--791.

Wen R Z，Ren Y F，Qi W H，Lu T，Yang Z Y，Shan Z D，Wang Y L. 2013b. Maximum acceleration recording from Lushan earthquake on April 20，2013[J].JournalofSouthwestJiaotongUniversity，48(5): 783--791 (in Chinese).

谢礼立，于双久. 1982. 强震观测与分析原理[M]. 北京: 地震出版社: 5--9.

Xie L L，Yu S J. 1982.StrongMotionObservationandAnalysisPrinciple[M]. Beijing: Seismological Press: 5--9 (in Chinese).

张勇，许力生，陈运泰. 2013. 芦山4·20地震破裂过程及其致灾特征初步分析[J]. 地球物理学报，56(4): 1408--1411.

Zhang Y，Xu L S，Chen Y T. 2013. Rupture process of the Lushan 4·20 earthquake and preliminary analysis on the disaster-causing mechanism[J].ChineseJournalofGeophysics，56(4): 1408--1411 (in Chinese).

中国地震局震害防御司. 2009. 中国强震动记录汇编[M]. 北京: 地震出版社: 1--17.

Division of Earthquake Prevention，China Earthquake Adminstriation. 2009.ReportonStrongMotionRecordsinChina[M]. Beijing: Seismological Press: 1--17 (in Chinese).

中国地震局震害防御司. 2012. 中国强震动记录汇编[M]. 北京: 地震出版社: 1--25.

Division of Earthquake Prevention，China Earthquake Adminstriation. 2012.ReportonStrongMotionRecordsinChina[M]. Beijing: Seismological Press: 1--25 (in Chinese).

中国地震局震害防御司. 2014. 中国强震动记录汇编[M]. 北京: 地震出版社: 1--20.

Division of Earthquake Prevention，China Earthquake Adminstriation. 2014.ReportonStrongMotionRecordsinChina[M]. Beijing: Seismological Press: 1--20 (in Chinese).

中国科学院工程力学研究所. 1978. 黄壁庄水库副坝地震观测报告[M]. 北京: 地震出版社：1--6.

Institute of Engineering Mechanics，Chinese Academy of Sciences. 1978.ReportonStrongMotionRecordsforHuangbizhuangSideDam[M]. Beijing: Seismological Press: 1--6 (in Chinese).

中华人民共和国第十一届全国人民代表大会常务委员会. 2009. 中华人民共和国防震减灾法[Z]. 北京：人民出版社: 4--5.

The Standing Committee of the Eleventh National People’s Congress of the People’s Republic of China. 2009.LawoftheEarthquakePreventionandDisasterReductionofthePeople’sRepublicofChina[Z]. Beijing: People Press: 4--5 (in Chinese).

周雍年. 2001. 强震观测的发展趋势和任务[J]. 世界地震工程，17(4): 19--26.

Zhou Y N. 2001. Developing trend and tasks of strong motion observation[J].WorldInformationonEarthquakeEngineering，17(4): 19--26 (in Chinese).

中国地震局. 2006. 地震台站建设规范：强震动台站(DB/T 17—2006)[S]. 北京: 地震出版社: 4--5.

China Earthquake Administration. 2006.SpecificationfortheConstructionofSeismicStation：StrongMotionStation(DB/T17--2006)[S]. Beijing: Seismological Press: 4--5 (in Chinese).

周雍年. 2011. 强震动观测技术[M]. 北京: 地震出版社: 1--10.

Zhou Y N. 2011.TechnologyforStrongMotionObservation[M]. Beijing: Seismological Press：1--10 (in Chinese).

Klinger Y，Ji C，Shen Z K，Bakun W H. 2010. Introduction to the special issue on the 2008 Wenchuan，China，earthquake[J].BullSeismolSocAm，100(5B): 2353--2356.

Li X J，Zhou Z H，Yu H Y，Wen R Z，Lu D W，Huang M，Zhou Y N，Cui J W. 2008. Strong motion observations and recordings from the great Wenchuan earthquake[J].EarthquakeEngineeringandEngineeringVibration，7(3): 235--246.

Liu Q F，Li X J. 2009. Preliminary analysis of the hanging wall effect and velocity pulse of the 5·12 Wenchuan earthquake[J].EarthquakeEngineeringandEngineeringVibration，8(2): 165--177.

Shahi S K，Baker J W. 2014. An effective algorithm to identify strong-velocity pulses in multicomponent ground motions[J].BullSeismolSocAm，104(5): 2456--2466.

Tao X X，Zhou Z H，Zhou Y N，Wang H Y. 2005. Observation and prediction of strong ground motions in China[C]∥ProceedingsoftheInternationalWorkshoponFutureDirectionsinInstrumentationforStrongMotionandEngineeringSeismology. Turkey: Kusadasi：241--254.

Travasarou T，Bray J D，Abrahamson N A. 2003. Empirical attenuation relationship for Arias intensity[J].EarthqEngStructDynam，32(7): 1133--1155.

Trifunac M D. 2008. Early history of the response spectrum method[J].SoilDynamEarthqEng，28(9): 676--685.

Wen R Z，Ren Y F. 2014. Strong-motion observation of the Lushan earthquake on 20 April 2013[J].SeismolResLett，85(5): 1043--1055.

A review on the characteristics of Chinese strong ground motion recordings

Wen Ruizhi1,2),*

1)KeyLaboratoryofEarthquakeEngineeringandEngineeringVibration，ChinaEarthquakeAdministration，Harbin150080，China2)InstituteofEngineeringMechanics，ChinaEarthquakeAdministration，Harbin150080，China

The strong ground motion recordings from theMS7.8 Tangshan earthquake on 28 July，1976 and its aftershocks started the process of Chinese analog strong motion recordings and its application to engineering in China. This paper reviewed the history of the Chinese strong ground motion network，and the general characteristics of strong ground motion recordings. Firstly，this paper revaluated the typical analog strong ground motion recordings from the Tang-shan earthquake sequence，and then summarized the characteristics of strong ground motion recordings from the digital strong motion observation network since 2007. And then this paper analyzed the basic characteristics of strong ground motion recordings from several destructive earthquakes occurred in recent years. The results show that the near-field ground motion recordings reflect the near-field characteristics of directivity effect，the hanging wall/footwall effect，the pulse-like effect，and local site effect. The variations of these strong ground motion recordings lead us to enhance the research，including the near-field strong motion characteristics，the relationship between ground motion and damage，in order to meet the requirement of the further scientific research and engineering application.

Tangshan earthquake; strong ground motion recordings; near-field characteristic; engineering application

10.11939/jass.2016.04.003.

综 述

地震行业科研专项(201508005)、黑龙江省科技基金项目(LC2015022)和国家科技与支撑计划课题(2014BAK03B01)共同资助.

2016-03-09收到初稿，2016-05-31决定采用修改稿.

10.11939/jass.2016.04.003

P315.9

A

Zhao D P, Hasegawa A, Horiuchi S. 1992. Tomographic imaging of P and S wave velocity structure beneath northeastern Japan[J].JGeophysRes, 97(B13): 19909--19928.

Zhao D P, Negishi H. 1998. The 1995 Kobe earthquake: Seismic image of the source zone and its implications for the rupture nucleation[J].JGeophysRes, 103(B5): 9967--9986.

温瑞智. 2016. 我国强地震动记录特征综述. 地震学报, 38(4): 550--563.

Wen R Z. 2016. A review on the characteristics of Chinese strong ground motion recordings.ActaSeismologicaSinica, 38(4): 550--563.doi:10.11939/jass.2016.04.003.

*通讯作者 e-mail: ruizhi@iem.ac.cn