[發明專利]一種考慮譜型相關性的豎向地震動的條件均值譜生成方法

在審

• 申請號: 202111440304.6
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114137612A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 王曉磊;趙紫旭;王浠銘;閻衛東
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 沈陽之華益專利事務所有限公司 21218
• 代理人: 韓凌宇

本發明公布了一種考慮譜型相關性的豎向地震動的條件均值譜生產方法。其方法主要有基于水平和豎向地震動譜型相關性，利用Copula函數和條件均值譜公式提出豎向地震動的條件均值譜生成方法。本發明進一步提出了豎向地震動條件均值譜理論和生成方法，生成的豎向地震動條件均值譜的是考慮水平和豎向地震動譜型相關性的聯合產生的影響，而現有研究中場地相關譜的設定都無法考慮水平和豎向地震動的聯合產生信息。

技術領域

本發明涉及地震動場地相關譜生成方法，尤其是涉及一種考慮譜型相關性的豎向地震動的條件均值譜生成方法。

背景技術

地震會引起地面的水平和豎向地震動。水平地震動是地震動的主要組成部分，對結構的抗震性有顯著影響。同時，豎向地震動對特定結構如大跨度橋梁、橋梁結構、隔震結構等甚至會導致更嚴重的建筑物破壞。譜型參數(epsilon,ε)是地震動光譜形狀的一個重要特征和指標。過去的研究表明，譜型參數會影響結構響應。所以有必要考慮豎向地震動的譜型參數對結構的影響。

豎向地震動的譜型參數與相關的水平地震動的譜型參數不同。然而，與其他地震特征類似，由于地震特征的某些共性，如場地條件、距離等，水平和豎向地面運動的譜型參數應該是相關的。鑒于此，可以根據水平地震動的譜型參數來預測豎向地震動的譜型參數。統一危險譜(The uniform hazard spectrum,UHS)是一種場地相關譜，在早期得到了廣泛的應用。然而，UHS的譜型形狀是保守的。國外學者Gülerce等人提出了一種基于V/H地震動預測模型的豎向條件均值譜生成方法。然而，V/H地震動預測模型的主要限制是豎向地震動在地震大小、震源-場地距離和場地條件方面可能與水平地震動不同。雖然原則上可以通過以這些解釋變量為條件的V/H模型捕獲這種差異，但存在一些實際困難。例如，距離衰減趨勢的差異可能與多個模型組件有關，包括虛構的深度項、幾何擴展項、非彈性衰減項和非線性站點響應項。在豎向地震動預測方程與水平地震動預測方程(Ground-motionprediction,GMPE)相關聯的V/H公式中，很難捕捉到所有這些影響。另一個困難是標準差項可能不同。為了克服這些困難，考慮到豎向地震動和相關水平地震動之間的譜型相關性，生成豎向地震動條件均值譜(conditional mean spectrum of vertical ground motions,CMS_V)可能是一個可行的選擇。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種考慮譜型相關性的豎向地震動的條件均值譜生成方法，本方法基于水平和豎向地震動譜型相關性，利用Copula函數和條件均值譜公式提出豎向地震動的條件均值譜生成方法。

為了解決現有技術存在的問題，本發明采用的技術方案是：

一種考慮譜型相關性的豎向地震動的條件均值譜生成方法，包括以下步驟：

(1)根據水平和豎向地震動記錄，計算每條水平和豎向地震動各個周期處的譜加速度SA和譜型參數ε；

(2)根據地震大小M和距離R，計算每條地震動響應譜的均值和標準差；

(3)計算每條水平地震動相應的豎向地震動的條件譜型參數均值；

(4)計算在整個周期內的每條豎向地震動的條件均值譜。

進一步地，根據譜型參數計算公式計計算每條水平和豎向地震動各個周期處的譜加速度SA和譜型參數ε；所述譜型參數計算公式為：

進一步地，根據地震動數據庫選取地震動預測方程，計算每條地震動響應譜的均值和標準差。

進一步地，所述條件譜型參數均值根據以下公式計算：

進一步地，當水平和豎向地震動譜型參數滿足雙變量正態分布時，所述條件譜型參數均值根據以下公式進行簡便計算：