全球主要開源數(shù)據(jù)庫強(qiáng)震動(dòng)記錄的基本分布特征

摘要：強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)是地震工程和工程地震領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)，為了便于高效選取強(qiáng)震動(dòng)記錄，基于以下全球強(qiáng)震動(dòng)開源數(shù)據(jù)庫：美國USGS、歐洲ESM、日本K-NET和KiK-net、墨西哥RAII-UNAM和新西蘭GeoNet，收集整理5.0級以上地震的強(qiáng)震動(dòng)記錄40余萬組，約150萬條，通過震級、臺(tái)站分布、場地條件、反應(yīng)譜譜型等強(qiáng)震動(dòng)基本信息對強(qiáng)震動(dòng)記錄進(jìn)行篩選并分類，采用兩套標(biāo)準(zhǔn)對場地進(jìn)行了分類，對絕對加速度反應(yīng)譜進(jìn)行歸一化，對比分析5個(gè)國家和地區(qū)的平均反應(yīng)譜譜型的相似性與特殊性，結(jié)果表明：①美國強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站集中分布在西海岸與阿拉斯加地區(qū)，較硬的場地占比較高；②日本強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站分布密度最高，較軟的場地占比較高；③給出了中、美兩套規(guī)范下的強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站場地分類；④從震中距方面考慮，美國為近場強(qiáng)震動(dòng)記錄最為集中和豐富的國家；⑤不同國家和地區(qū)相同周期段絕對加速度反應(yīng)譜具有明顯的區(qū)域性差異。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)震動(dòng)記錄；開源數(shù)據(jù)庫；絕對加速度反應(yīng)譜；場地分類

中圖分類號：P315.914文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000-0666（2024）04-0553-10

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2024.0054

0引言

近年來，隨著地震觀測數(shù)據(jù)的數(shù)字化普及和信息技術(shù)的快速發(fā)展，全球范圍內(nèi)的強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)快速增加。這一發(fā)展趨勢伴隨著強(qiáng)震臺(tái)站的快速發(fā)展，全球主要地震多發(fā)國家加大了對強(qiáng)震觀測臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)投入，布設(shè)的儀器數(shù)量顯著增加。因此，獲取的強(qiáng)震動(dòng)記錄日益豐富，數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用也越來越受到重視。強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)庫為研究人員提供了大量的地震動(dòng)元數(shù)據(jù)和臺(tái)站元數(shù)據(jù)，這些強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)是用來預(yù)測地震動(dòng)強(qiáng)度和進(jìn)行地震反應(yīng)分析的主要信息源。這些數(shù)據(jù)不僅加深了人們對于抗震客觀規(guī)律的認(rèn)識，而且成為了推動(dòng)地震工程研究發(fā)展的重要手段。因此，對強(qiáng)震動(dòng)記錄進(jìn)行整理和研究也成為了地震工程領(lǐng)域的重點(diǎn)方向（溫瑞智等，2017；解全才等，2017）。

強(qiáng)震動(dòng)觀測的目的就是針對各類場地和工程結(jié)構(gòu)布設(shè)強(qiáng)震動(dòng)觀測臺(tái)網(wǎng)，對強(qiáng)地震動(dòng)的特性（幅值、頻譜、持續(xù)時(shí)間）及各種工程結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)進(jìn)行觀測，獲取真實(shí)可靠的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)記錄和工程結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為研究強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的特性和工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法與技術(shù)、編制地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖和各類建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范提供了重要的基礎(chǔ)資料，以達(dá)到減輕地震災(zāi)害的最終目標(biāo)。由于儀器性能的不斷改進(jìn)和監(jiān)測技術(shù)的快速更新，全球強(qiáng)震動(dòng)記錄的數(shù)量增長迅速，一些新的基本認(rèn)識需要更新和總結(jié)。

國內(nèi)學(xué)者也多次在這方面進(jìn)行過研究（樊圓等，2018），但采集的數(shù)據(jù)量并不充足，同時(shí)對地震動(dòng)的劃分不夠精準(zhǔn)，本文針對歐洲工程強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)庫（ESM）、美國工程強(qiáng)震數(shù)據(jù)中心（CESMD）、日本K-NET（Kyoshin Network）和KiK-net（Kiban Kyoshin網(wǎng)絡(luò)）數(shù)據(jù)庫、墨西哥IIUNAM強(qiáng)震網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫（RAII-UNAM）、新西蘭GeoNet數(shù)據(jù)中心5個(gè)地震多發(fā)國家或區(qū)域建立的常用強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)庫，收集整理了各數(shù)據(jù)庫自建庫以來至2021年12月5.0級以上的40余萬組（約150萬條）記錄，并按照震級、場地、震中距等需求對其進(jìn)行篩選分類處理，建立數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)計(jì)算了不同震級區(qū)間下，歐洲、日本、美國、墨西哥、新西蘭5個(gè)國家和地區(qū)在震源信息、臺(tái)站分布、場地分類、反應(yīng)譜譜型等方面的強(qiáng)震動(dòng)基本信息，并對比了各個(gè)國家和地區(qū)的特點(diǎn)與差異性。

地震研究47卷第4期肖裴淵等：全球主要開源數(shù)據(jù)庫強(qiáng)震動(dòng)記錄的基本分布特征1強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)收集

1.1數(shù)據(jù)庫及強(qiáng)震動(dòng)分布基本介紹

美國工程強(qiáng)震數(shù)據(jù)中心（Centre for Engineering Strong Motion Data，簡稱為CESMD）是一個(gè)由美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）和加州地質(zhì)調(diào)查局（CGS）共同建立的數(shù)據(jù)中心，它整合了來自USGS國家強(qiáng)震項(xiàng)目、CGS加州強(qiáng)震儀器項(xiàng)目和ANSS獲取的強(qiáng)震動(dòng)觀測數(shù)據(jù)，可為地震工程研究提供原始的和經(jīng)預(yù)處理過的強(qiáng)震動(dòng)記錄（Cosmos Center for Engineering Strong Motion Data，2023）。本文統(tǒng)計(jì)處理了1954年至2021年12月CESMD數(shù)據(jù)庫中收錄的地震事件共150個(gè)，符合預(yù)期的強(qiáng)震動(dòng)記錄共15 558條，劃分不同場地類別的臺(tái)站1 622個(gè)。

歐洲的工程強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)庫（Engineering Strong Motion，簡稱為ESM）提供了一套工具來搜索、選擇、下載和分析地面運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和相關(guān)的元數(shù)據(jù)。ESM中包含的波形與4.0級以上地震相關(guān)，主要記錄在歐洲—地中海地區(qū)和中東地區(qū)發(fā)生的地震事件（ESM-DB，2023）。本文共統(tǒng)計(jì)處理1969年至2021年12月ESM數(shù)據(jù)庫收錄的1 778個(gè)地震事件，符合預(yù)期的強(qiáng)震動(dòng)記錄共32 634條，劃分不同場地類別的臺(tái)站652個(gè)。

日本K-NET（Kiban-Kyoshin Net）是一個(gè)全國性的強(qiáng)震動(dòng)觀測臺(tái)網(wǎng)，由1 000多個(gè)觀測站組成，平均密度為20臺(tái)/km，均勻覆蓋日本。每個(gè)K-NET臺(tái)站都在地面上安裝了一臺(tái)配備標(biāo)準(zhǔn)化觀測設(shè)施的強(qiáng)震儀用以記錄強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)。KiK-net是由安裝在鉆孔井上/井下的一對強(qiáng)震儀與高靈敏度地震儀一起組成三維觀測系統(tǒng)，在日本共部署約700個(gè)地點(diǎn)。日本國家地球科學(xué)與災(zāi)害防御研究所（NIED）數(shù)據(jù)管理中心接收由K-NET和KiK-net記錄的強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)并通過其網(wǎng)站發(fā)布（Kyoshin，2023）。本文統(tǒng)計(jì)處理1996至2021年12月日本K-NET和KiK-net收錄的地震事件共1 777個(gè)，符合預(yù)期的強(qiáng)震動(dòng)記錄共1 349 832條，劃分不同場地類別的臺(tái)站1 744個(gè)。

墨西哥RALL-IIUNAM強(qiáng)震網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫提供了1964—2018年6 893次地震的18 806個(gè)三分量加速度計(jì)波形的公共目錄。該系統(tǒng)允許用戶通過查詢地震目錄或通過與加速度臺(tái)站、發(fā)生日期、記錄的加速度或徑向距離相關(guān)的參數(shù)組合，能夠顯示加速度記錄并且以ASCII 標(biāo)準(zhǔn)格式下載包含時(shí)程的文件（UNAM Institute of Engineering，2023）。本文統(tǒng)計(jì)處理1961年至2021年12月墨西哥RAII-UNAM數(shù)據(jù)庫收錄的地震事件共558個(gè)，符合預(yù)期的強(qiáng)震動(dòng)記錄共18 678條，劃分不同場地類別的臺(tái)站209個(gè)。

新西蘭GeoNet數(shù)據(jù)中心支持監(jiān)控和研究，主要負(fù)責(zé)捕獲所有來自現(xiàn)場儀器或第三方來源的地球物理數(shù)據(jù)流，原始數(shù)據(jù)的基本處理以及安全檔案的維護(hù)。它允許檢索基本數(shù)據(jù)集，如GPS Rinex文件、地震震源和儀器波形數(shù)據(jù)（GeoNet，2023）。本文統(tǒng)計(jì)處理自2001年GeoNet成立以來數(shù)據(jù)庫中的地震事件共933個(gè)，符合預(yù)期的強(qiáng)震動(dòng)記錄共54 915條，劃分不同場地類別的臺(tái)站2 349個(gè)。

從以上5個(gè)國家和地區(qū)開源數(shù)據(jù)庫共收集了自建庫以來記錄到的5.0級以上地震事件共5 196個(gè)，總計(jì)超40萬組、150萬余條強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)，采集到強(qiáng)震動(dòng)信息的臺(tái)站6 250個(gè)（圖1）。從圖1可見，震中與強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站主要分布于環(huán)太平洋地震帶，這個(gè)地震帶集中了世界上80%的地震，包括大量的淺源地震、90%的中源地震、幾乎所有的深源地震和全球大部分特大地震。

1.2數(shù)據(jù)篩選與統(tǒng)計(jì)

考慮到部分?jǐn)?shù)據(jù)庫有收錄非本地區(qū)強(qiáng)震動(dòng)記錄的情況，如歐洲ESM數(shù)據(jù)庫收錄了我國臺(tái)灣省臺(tái)站采集到的強(qiáng)震信息。為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)可靠度及未來參考可行性，刪除該數(shù)據(jù)庫中不屬于該地區(qū)的數(shù)據(jù)。最終共統(tǒng)計(jì)得到5個(gè)國家和地區(qū)強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)庫自建庫以來的5.0級以上地震事件5 196個(gè)，按照震級劃分，5.0～5.4級地震事件3 109個(gè)，5.5～5.9級地震事件1 176個(gè)，6.0～6.4級地震事件536個(gè)，6.5～6.9級地震事件219個(gè)，7.0級以上地震事件156個(gè)（表1）。

針對上述5個(gè)國家和地區(qū)的強(qiáng)震動(dòng)記錄數(shù)據(jù)庫，本次數(shù)據(jù)篩選基本原則如下：①保證同一組數(shù)據(jù)3個(gè)分量齊全，其中2個(gè)水平分量觀測方向相互垂直；②篩除結(jié)構(gòu)臺(tái)站獲取的強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)，僅保留地面或井下強(qiáng)震動(dòng)儀獲取的數(shù)據(jù)；③篩除震中經(jīng)緯度、震源深度等基本信息不完整的強(qiáng)震動(dòng)記錄；④保留日本KiK-net臺(tái)站井上及井下同一組記錄的6條數(shù)據(jù)。本文最終篩選統(tǒng)計(jì)的強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)記錄如圖2所示，圖中標(biāo)注的1994年數(shù)據(jù)為1994年之前5個(gè)國家和地區(qū)的全部數(shù)據(jù)數(shù)量，其他年份為每年新獲取的數(shù)據(jù)數(shù)量。從圖2可以發(fā)現(xiàn)，雖受到地震發(fā)生不確定性的影響，但隨時(shí)間的推進(jìn)，收集到的強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)增長速度仍然有加快的趨勢。

2強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站分布特征

2.1強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站場地類別確定

本文參考王大任等（2021）對臺(tái)站的選取及基本數(shù)據(jù)信息獲取的流程，主要利用等效剪切波速VSe、覆蓋土層厚度H和地表以下30 m內(nèi)介質(zhì)的平均剪切波速VS30作為參考依據(jù)，分別確定了各臺(tái)站在建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011—2010）和美國抗震規(guī)范（ASCE7-16）下的場地類別，具體流程如圖3所示。

方法1：對于可收集到的通過鉆孔數(shù)據(jù)獲取到VS與H的臺(tái)站場地，依照這兩個(gè)指標(biāo)直接確定場地類別。

方法2：對于深度不足20 m的鉆孔，則依據(jù)Boore（2011）的外推方法估計(jì)場地VS30值，其中c₀、c₁、c₂為不同深度的參數(shù)：

logV_S30=c₀δ_E+c₀+c₁logV_Sz+c₂（logV_Sz）² （1）

方法3：對于無鉆孔數(shù)據(jù)的臺(tái)站場地，盡可能采取或參考已有文獻(xiàn)提供的V_S30值（Zhu et al，2021）。

方法4：對于以上皆不適用的場地，則選用Heath等（2020）給出的地形坡度相關(guān)關(guān)系估計(jì)場地的VS30值。

基于方法2～4，再依據(jù)V_S30與場地類別的對應(yīng)關(guān)系可確定臺(tái)站的場地類別（Xie et al，2023）。本文得出在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）下，5個(gè)國家和地區(qū)的場地類別分布特征（圖4）。從圖4a可以看出，美國臺(tái)站布設(shè)的空間分布合理科學(xué)，所采集到的地震事件的強(qiáng)震數(shù)據(jù)優(yōu)質(zhì)高效，強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站場地條件表現(xiàn)出Ⅰ、Ⅱ類較硬場地占比較高的特點(diǎn)。如圖4b所示，歐洲臺(tái)站主要分布在地中海以北一帶，場地類別以Ⅰ、Ⅱ類為主交錯(cuò)分布，Ⅲ類場地較少，而Ⅳ類較軟場地占比極低，由于歐洲多個(gè)國家都有自己的強(qiáng)震動(dòng)研究與建設(shè)機(jī)構(gòu)，所以臺(tái)站分布整體較為均勻，但與美國不同，沒有出現(xiàn)區(qū)域性集中的情況；與美國場地相比，歐洲的Ⅰ類場地占比較高。由

于日本地處環(huán)太平洋地震帶區(qū)域，K-NET和KiK-net臺(tái)網(wǎng)架構(gòu)較為完善，強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)與臺(tái)站數(shù)量都明顯高于其他國家或地區(qū)。如圖4c所示，日本場地以Ⅱ、Ⅲ類場地居多，同時(shí)有多處集中的Ⅳ類場地，而Ⅰ類場地極少。新西蘭地理?xiàng)l件與日本相似，同樣地處環(huán)太平洋地震帶，屬于地震頻發(fā)地段，新西蘭海域強(qiáng)震數(shù)量較多，為海嘯地震的研究提供了重要依據(jù)。新西蘭臺(tái)站數(shù)量雖不及日本K-NET和KiK-net，但整體臺(tái)站密度高于除日本外的其余3個(gè)國家或地區(qū)，除Ⅳ類場地偏少外，其余場地類別分布都較為均勻（圖4d）。墨西哥同為地震頻發(fā)的沿海國家，與日本、新西蘭的臺(tái)站分布對比可以看出，墨西哥的臺(tái)站分布密度明顯低于這兩個(gè)國家，而場地類別上也缺少Ⅳ類場地，Ⅲ類場地?cái)?shù)量占比也較少，說明墨西哥整體場地條件偏硬；除（16°N，100°S）區(qū)域附近臺(tái)站較為密集外，其他區(qū)域較為分散，并沒有出現(xiàn)如日本或新西蘭那樣強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站分布集中的現(xiàn)象（圖4e）。2.2臺(tái)站場地類別占比分析

5個(gè)國家和地區(qū)臺(tái)站場地類別占比情況如表2、3所示。為避免重復(fù)，本節(jié)僅闡述在美國抗震規(guī)范（ASCE7-16）下，5個(gè)國家和地區(qū)的分布情況。由表3可見，美國、歐洲的臺(tái)站場地類別豐富，A類、E類場地的臺(tái)站占比之和約占總數(shù)1.5%，其余3類場地的臺(tái)站占主導(dǎo)；墨西哥的臺(tái)站場地類別主要集中在C類和D類，且無A類、E類；新西蘭的臺(tái)站場地類別較為均勻，除E類場地較少外，B類、C類、D類場地?cái)?shù)量呈遞增趨勢；日本的臺(tái)站場地類別與新西蘭近似，僅有3個(gè)A類場地，B類、C類、D類、E類呈現(xiàn)兩頭小中間大的分布?？傮w上，除歐洲外，其他地區(qū)A、B類場地占比很小，而所有地區(qū)E類場地占比都很小，大體可以看出偏硬與偏軟的場地都數(shù)量不多，主要原因是強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站選址著重考慮人口活動(dòng)頻繁的地區(qū)，也就是地形相對平坦的平原地區(qū)，場地條件以C、D類為主。

2.3臺(tái)站震中距分布

5個(gè)國家和地區(qū)開源數(shù)據(jù)庫所有強(qiáng)震動(dòng)記錄對應(yīng)的震級、震中距與記錄數(shù)量的關(guān)系情況如圖5a所示，從震中距和記錄數(shù)量的關(guān)系可以看出，震中距大于400 km的記錄數(shù)量分布較為分散，呈穩(wěn)定遞減趨勢；震中距大部分分布在300 km范圍內(nèi)，集中分布在200 km范圍內(nèi)，說明數(shù)據(jù)庫整體以近場強(qiáng)震動(dòng)記錄為主。如圖5b所示，與數(shù)據(jù)庫整體相比不同的是，在美國強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)中，僅有5%的記錄的震中距大于336 km，有67.6%的記錄分布在震中距200 km以內(nèi)，震中距為0～50 km的記錄數(shù)量最多；而在震中距超過450 km的記錄數(shù)量大幅度減少，占比僅約1%，說明美國CESMD數(shù)據(jù)庫相比數(shù)據(jù)庫整體，臺(tái)站震中距分布更為集中，近場臺(tái)站數(shù)量所占比例更多，近場臺(tái)站記錄更豐富。

3加速度反應(yīng)譜譜型對比

強(qiáng)震動(dòng)記錄是工程結(jié)構(gòu)抗震分析的激勵(lì)輸入，為評價(jià)國外記錄在我國工程應(yīng)用中的的適用性，有必要對本文收集的5個(gè)國家和地區(qū)主要開源數(shù)據(jù)庫中的記錄開展反應(yīng)譜譜型的區(qū)域性對比研究。對強(qiáng)震動(dòng)記錄進(jìn)行基線校正處理后（溫瑞智等，2021；張穎楚，2018），計(jì)算了其阻尼比為5%、周期范圍為0.01～10 s的絕對加速度反應(yīng)譜，兩水平方向取幾何平均值。限于篇幅原因，本文僅篩選出MW6.0～6.5、震源深度50 km以內(nèi)、震中距150～200 km、場地條件為C類的水平方向強(qiáng)震動(dòng)記錄作為示例進(jìn)行加速度反應(yīng)譜譜型的對比分析，最終共篩選出美國160條、墨西哥104條、歐洲地區(qū)216條、新西蘭122條、日本1 296條強(qiáng)震動(dòng)記錄的絕對加速度反應(yīng)譜。為直接體現(xiàn)出相同條件下不同國家和地區(qū)的區(qū)域性差異，對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，并計(jì)算對數(shù)平均反應(yīng)譜與對數(shù)平均反應(yīng)譜±1倍對數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差，如圖6所示。同時(shí)給出了這5個(gè)國家和地區(qū)的平均反應(yīng)譜對比情況，如圖7所示。

從圖6可見，平均意義上墨西哥與日本的強(qiáng)震動(dòng)記錄的反應(yīng)譜譜型在小于0.2 s短周期段整體較為貼合，與新西蘭強(qiáng)震動(dòng)記錄在短周期末端0.1～0.2 s周期段也趨于一致。在0.1～0.2 s周期段內(nèi)，日本與墨西哥的強(qiáng)震動(dòng)記錄的平均譜相關(guān)系數(shù)ρ0.1～0.2日本，墨西哥=0.995，為相關(guān)系數(shù)最高的兩組數(shù)據(jù)，新西蘭強(qiáng)震動(dòng)記錄的歸一化反應(yīng)譜略低于墨西哥與日本、而略高于美國和歐洲地區(qū)，區(qū)域差異性較為明顯。

在中周期段（0.2～0.5 s），所有強(qiáng)震動(dòng)記錄的反應(yīng)譜變化較為迅速，且相互之間差距不明顯。從相關(guān)系數(shù)來看，僅有日本與墨西哥的ρ0.2～0.3日本，墨西哥=0.989表現(xiàn)為強(qiáng)相關(guān)，其余該周期段的反應(yīng)譜的相關(guān)系數(shù)皆小于0.7，表現(xiàn)為相關(guān)性較弱，故在圖中顯示為相互交錯(cuò)無顯著差異。整體上，美國強(qiáng)震動(dòng)記錄的反應(yīng)譜略高于歐洲，但譜型變化趨勢基本一致，墨西哥與日本強(qiáng)震動(dòng)記錄的反應(yīng)譜在中周期段（0.2～0.3 s）幾乎重合，隨著周期的增加兩者逐漸分離，且墨西哥低于日本；新西蘭的反應(yīng)譜在此周期段初始為整體最高，而后被美國的反應(yīng)譜超越。

在中長周期段（0.5～1 s），所有強(qiáng)震動(dòng)記錄的反應(yīng)譜變化趨于穩(wěn)定，墨西哥強(qiáng)震動(dòng)記錄的反應(yīng)譜略低于歐洲地區(qū)，而此時(shí)墨西哥和歐洲地區(qū)強(qiáng)震動(dòng)記錄的反應(yīng)譜明顯低于其他3個(gè)國家，美國強(qiáng)震動(dòng)記錄的反應(yīng)譜也從該周期段的初期為最高，且與歐洲地區(qū)重合，之后開始下降，在末期低于新西蘭；歐洲地區(qū)除此階段前期與美國重合外，其余周期段遠(yuǎn)高于其他4個(gè)國家，同時(shí)其下降速度明顯低于其他4個(gè)國家；中長周期段歐洲地區(qū)與其他國家的相關(guān)系數(shù)分別ρ0.5～1歐洲，美國=0.882，ρ0.5～1歐洲，墨西哥=0.959，ρ0.5～1歐洲，新西蘭=0.957，ρ0.5～1歐洲，日本=0.925，而其他國家相互之間相關(guān)系數(shù)皆大于0.96，各個(gè)國家和地區(qū)的反應(yīng)譜顯示出明顯差異性特征。

在長周期段（1～10 s），美國與新西蘭的強(qiáng)震動(dòng)記錄反應(yīng)譜重合度較高，相關(guān)系數(shù)ρ1～10美國，新西蘭=0.995，歐洲地區(qū)與墨西哥強(qiáng)震動(dòng)記錄反應(yīng)譜表現(xiàn)出明顯的差異性。

在不考慮設(shè)防烈度的前提下，假設(shè)震級大小、震源深度、場地類別與震中距皆在相似條件下，美國、墨西哥、歐洲、新西蘭和日本5個(gè)國家和地區(qū)的反應(yīng)譜譜型表現(xiàn)出了顯著性差異，充分體現(xiàn)了相同條件下不同地區(qū)的反應(yīng)譜存在顯著的區(qū)域性差異。

4結(jié)論

基于全球5個(gè)國家和地區(qū)開源數(shù)據(jù)庫采集到的1954—2021年5.0級以上的強(qiáng)震動(dòng)記錄，以國家和地區(qū)為單位對震級、震源深度、臺(tái)站場地、震中距、反應(yīng)譜譜型等開展了分析研究，得到以下結(jié)論：

（1）5個(gè)國家和地區(qū)開源數(shù)據(jù)庫記錄地震的震中主要分布于環(huán)太平洋地震帶，強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站分布也與之對應(yīng)。從臺(tái)站及場地方面考慮，美國強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站集中分布在西海岸與阿拉斯加地區(qū)，較硬場地占比例較高；而日本臺(tái)站分布密度最高，較軟場地占比例較高。從震中距方面考慮，美國為近地場記錄最為集中和豐富的國家。

（2）文本給出了中、美兩套規(guī)范下每個(gè)臺(tái)站的場地參數(shù)和類別，比較分析了5個(gè)國家和地區(qū)場地類別占比情況。5個(gè)國家和地區(qū)以C類和D類場地占主導(dǎo)；歐洲地區(qū)和新西蘭B類場地?cái)?shù)量較為可觀；日本是E類場地最為突出的國家。

（3）本文得出了在相同條件范圍內(nèi)，不同國家或地區(qū)的絕對加速度反應(yīng)譜歸一化后平均譜值與標(biāo)準(zhǔn)差的對比結(jié)果，充分驗(yàn)證了不同地區(qū)的反應(yīng)譜之間的區(qū)域性差異。

由于數(shù)據(jù)采集量龐大，本文僅研究了未處理的強(qiáng)震動(dòng)記錄在不同震級、臺(tái)站分布、場地條件、反應(yīng)譜譜型等基本條件下進(jìn)行的篩選并分類，后續(xù)將針對不同震級、震中距和場地條件的各自工況組合開展深入研究。

衷心感謝以下幾個(gè)數(shù)據(jù)庫對完成本文研究提供的巨大支持，包括：美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）、歐洲地震監(jiān)測站（ESM）、日本K-NET和KiK-net臺(tái)網(wǎng)、墨西哥RAII-UNAM和新西蘭GeoNet。

本文中涉及到國界的插圖均已送相關(guān)部門審查并通過。受理號：國審受字（2024）第00573號；審圖號：GS（2024）0753號。

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Preliminary Recognition of the Data Statistics of Strong Motion Records

from the Global Major Open-source Databases

XIAO Peiyuan1，2，REN Yefei1，2，WU Yujiao1，2，ZHOU Baofeng1，2，

ZHANG Yajun3，WU Huadeng4，WEN Ruizhi1，2

（1.Key Laboratory of Earthquake Engineering and Engineering Vibration，Institute of Engineering Mechanics，

China Earthquake Administration，Harbin 150000，Heilongjiang，China）

（2.Key Laboratory of Earthquake Disaster Mitigation，Ministry of Emergency Management，

Harbin 150000，Heilongjiang，China）

（3.Ningxia Communications Construction Co.，Ltd.，Yinchuan 750004，Ningxia，China）

（4.Guangdong Earthquake Agency，Guangzhou 510070，Guangdong，China）

Abstract

Strong motion records are the basis for the research in earthquake engineering and engineering seismology.In order to efficiently select strong motion records，we collect and collate more than 400000 sets of（approximately 1.5 million）strong motion records of earthquakes（M≥5.0）from the following global open-source strong motion databases：USGS in the United States，ESM in Europe，K-NET and KiK-net in Japan，RAII-UNAM in Mexico，and GeoNet in New Zealand.Then we screen and classify these strong motion records according to some basic information such as magnitude，station distribution，site conditions，response spectrum shape，etc.In the light of the Chinese standard and the American standard，we classify the sites.We normalize the absolute acceleration response spectra.We compared the average response spectrum shapes in the US，Europe，Japan，Mexico，and New Zealand.The conclusions are as follows：（1）Strong motion stations in the United States are concentrated along the west coast and in Alaska，with a high proportion of hard sites；（2）Japan has the highest density of strong stations，with a high proportion of soft sites；（3）The site classification of strong earthquake stations is obtained according to the Chinese standard and the American standard；（4）Near-field strong motion recordings are mostly centralized and most abundant in the United States；（5）In these countries or region，the absolute acceleration response spectra in the same period have obvious regional differences.

Keywords：strong motion records；global open-source databases；absolute acceleration response spectra；site classification