[發(fā)明專利]一種基于設(shè)定反應(yīng)譜的多段天然地震動合成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710610606.0
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107589445A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉文鋒;侯紅梅
• 申請（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號: G01V1/28
• 分類號: G01V1/28;G01V1/30;G06F17/18
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37241
• 代理人: 史文樊,萬桂斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土木建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于設(shè)定反應(yīng)譜的多段天然地震動合成方法。

背景技術(shù)

時(shí)程分析方法是目前最為精準(zhǔn)的抗震分析方法，其分析結(jié)果的準(zhǔn)確性在很大程度上取決于輸入地震動的選取，合理選擇用來進(jìn)行時(shí)程分析的地震動至關(guān)重要。若在擬建場地上有實(shí)際的地震動記錄可供選用，是最理想的情況，但通常情況下擬建場地上并未得到所需地震動記錄。盡管世界范圍內(nèi)現(xiàn)有記錄到的實(shí)際地震動數(shù)量已大大增加，一些典型的強(qiáng)震記錄可以作為輸入地震動，但我國地震動記錄相對其它發(fā)達(dá)國家比較缺乏，且地震動記錄所處場地條件與擬建工程場地條件有很大差異，使得已有地震動記錄仍不能滿足抗震分析的要求，因此，在工程實(shí)際計(jì)算中，需使用人工模擬地震動進(jìn)行抗震分析補(bǔ)充。目前人工地震動是利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬合成地震動，常用模擬方法只考慮與抗震規(guī)范設(shè)計(jì)反應(yīng)譜符合較好(幅頻特性)，而忽視了天然地震動所具有的頻域非平穩(wěn)特性，所模擬的地震動與實(shí)際的天然地震動記錄差異較大。

各國建筑抗震規(guī)范對地震動的選取，需考慮地震動環(huán)境特性，中國抗震規(guī)范還需考慮與結(jié)構(gòu)基底剪力響應(yīng)統(tǒng)計(jì)規(guī)律的一致性，涉及設(shè)防烈度、場地特征和結(jié)構(gòu)周期等因素。選擇一條既符合設(shè)定反應(yīng)譜特征和場地環(huán)境特征，又具有天然地震動頻域非平穩(wěn)特征的地震動，是一個(gè)世界難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于設(shè)定反應(yīng)譜的多段天然地震動合成方法，該合成方法遵循地震動反應(yīng)譜與場地目標(biāo)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜近似一致的原則，且合成的地震動能保持天然地震動記錄所具有的頻域非平穩(wěn)特性，適用于相同設(shè)防烈度和場地條件的所有結(jié)構(gòu)形式的抗震分析。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于設(shè)定反應(yīng)譜的多段天然地震動合成方法，包括如下步驟，

S1.收集大量天然的原始地震動記錄；

S2.確定所有原始地震動記錄中的最大加速度值，將所有原始地震動記錄按照最大加速度值調(diào)幅統(tǒng)一，確定每條原始地震動記錄調(diào)幅后的加速度反應(yīng)譜，記為地震動記錄加速度反應(yīng)譜；

S3.依據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，確定目標(biāo)設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜；

S4.將目標(biāo)設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜和地震動記錄加速度反應(yīng)譜按照全周期分為多個(gè)連續(xù)區(qū)間，并在每個(gè)周期區(qū)間內(nèi)，求地震動記錄加速度反應(yīng)譜與目標(biāo)設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜的差值均方根，并找出各周期區(qū)間上差值均方根最小的一條地震動記錄，記為最小地震動記錄；

S5.采用逐次逼近的方法，確定最小地震動記錄的最短主控段，使得在規(guī)定周期區(qū)間內(nèi)，最小地震動記錄的最短主控段與原始地震動記錄加速度反應(yīng)譜的差值均方根最小；

S6.計(jì)算規(guī)定周期區(qū)間內(nèi)，每條最小地震動記錄的最短主控段與設(shè)定加速度反應(yīng)譜平均相對差值

T_m和T_n分別為規(guī)定周期區(qū)間起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，Sa^part(T_i)為最小地震動記錄的最短主控段在周期點(diǎn)T_i的譜值，Sa^set(T_i)為設(shè)定加速度反應(yīng)譜在周期點(diǎn)T_i的譜值，設(shè)定精度值，δ應(yīng)小于等于設(shè)定精度值，若δ不滿足，若δ不滿足設(shè)定精度要求，則計(jì)算最小地震動記錄的次最短主控段與設(shè)定加速度反應(yīng)譜平均相對差值，依次類推，直到選出滿足精度的最小地震動記錄加速度反應(yīng)譜時(shí)程；

S7.將步驟S6中選出的滿足精度的最小地震動記錄加速度反應(yīng)譜時(shí)程，按照反應(yīng)譜周期區(qū)間順序依次連接，組合成一條基于目標(biāo)設(shè)定反應(yīng)譜的多段天然地震動。

進(jìn)一步地，所述規(guī)定周期可以是反應(yīng)譜的全周期區(qū)間，也可以是反應(yīng)譜的分段周期區(qū)間。

進(jìn)一步地，所述步驟S6中設(shè)定加速度反應(yīng)譜可以是全周期區(qū)間的目標(biāo)設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜或原始地震動加速度反應(yīng)譜，也可以是分段周期區(qū)間的目標(biāo)設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜或原始地震動加速度反應(yīng)譜。

進(jìn)一步地，所述步驟S4的具體步驟如下：