[发明专利]一种基于条件均值输入能量谱的地震波选择方法

说明书

本发明属于地震波信息处理技术领域，公开了一种基于条件均值输入能量谱的地震波选择方法，建立设定地震下的条件均值输入能谱：计算设定地震下平均输入能谱；建立输入能相关关系模型；确定自振周期T^*所对应的标准方差倍数参数ε(T^*)；计算其他周期下的地震输入能谱值，建立设定地震下的条件均值输入能谱；选择地震波：确定设定地震的数据，选出数据库中满足条件的记录；确定输入能谱标准方差倍数参数ε(T^*)的设定范围；对地震波进行调幅；按均方差值对地震波进行排序，选出前列的地震波。本发明能够很好的反应地震动幅值、频谱和持时的三要素，尤其是地震动持时对结构非弹性反应中产生的累积破坏得到了充分的考虑。

技术领域

本发明属于地震波信息处理技术领域，尤其涉及一种基于条件均值输入能量谱的地震波选择方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：我国GB50011-2010《建筑抗震设计规范》中要求对高度超限以及平面或者竖向不规则的建筑等进行弹塑性变形验算，检验其在罕遇地震作用下的层间位移角是否满足规范弹塑性层间位移角的限值要求。因此，需要对结构进行弹塑性时程分析。弹塑性时程分析是预测结构地震响应以及评估结构抗震性能较为有效的方法，已被多国相关设计规范中采用。其内容包括:结构弹塑性分析模型的建立、地震动输入和结构的弹塑性动力响应计算。在地震动输入时，需要对输入的地震波进行选择，我国GB50011-2010《建筑抗震设计规范》与JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中要求输入的多条地震加速度记录的平均反应谱与设计反应谱在统计意义上相符。《高层建筑混凝土结构技术规程》4.3.5条规定:进行结构时程分析时，应按照建筑场地类别和设计地震分组选用实际地震加速度时程记录和人工模拟的加速度时程曲线，其中实际地震记录的数量不应少于总数的2/3，多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。

目前专家一致认为，时程分析所选用的地震加速度记录应在震级、断层距离、震源机制、危险概率水准等特征方面与最大考虑地震的参数相符合。与所选地震波计算出的平均反应谱相匹配的地震影响系数曲线或设计反应谱都是由一致概率反应谱推导而来的。然而，一致概率反应谱中所有周期下危险性超越概率都是相同的，与实际记录地震波情况不相符，因此一致概率反应谱去直接作为目标谱选择地震波用于结构时程分析，其结果将过于保守。目前有采用条件均值加速度谱的选波方法进行选波，去解决这个问题，但是，该反应谱中的加速度参数是幅值参数，不能反应其结构的其他重要特征，如频率和地震波的时长等。因此，亟需一种选波方法来解决现有的技术问题。

综上所述，现有技术存在的问题是：

目前规范中采用的一致概率反应谱作为匹配的目标谱来进行地震波选择，是若干个设定地震反应谱的包络线，其反应谱各周期下危险性超越概率都是相同的，而非某一个实际未来可能遭遇的地面运动记录的反应谱。即，对于同一条地震波来说，不可能在所有的周期下都拥有一致较高的危险性超越概率。因此，如果用一致反应谱作为匹配目标谱去选择地震波，择出来的地震波用于结构的时程分析，其结果会偏大过于保守。

业内如何解决该问题的：采用条件均值加速度谱的选波方法进行选波，解决上述一致概率反应谱作为匹配目标反应谱的问题。反应谱中的加速度参数是幅值参数，其反应谱也反应频谱特征，但是不能反应其他重要特征，如持时特征。在结构工程领域，地震对结构破坏能力的大小主要与地震动的幅值、频谱特性和持时三大特征有关。加速度反应谱不能反应地震动的三大特征，由于三大特征对结构反应的影响较大，因此，其选出的地震波对结构进行结构分析时，计算出的破坏大小会有一定的偏差。

解决上述技术问题的难度：

在解决存在的选波问题时，主要涉及到交叉学科的应用，需要对两个方面进行认识，其一是地震学或地震工程，其二是结构工程。一般在解决问题时，只认识到了其中的一个方面，如何把两个方面的先进成果统一和结合起来去解决选波问题是一个难点。

解决上述技术问题的意义：