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软件Qsim | 地震动拟合实例(一)

软件Qsim | 地震动拟合实例(一)

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以实际地震记录作为初始地震动的拟合实例

QSim可以直接将从地震动数据库中选择的实际记录作为种子时程,经反应谱拟合后得到与目标反应谱匹配的人工地震动。采用这种方法得到的人工地震动能够最大限度地保留原始地震动的时-频特性。

如图1,在主面板中选择“种子时程”,点击“种子时程文件”,选择作为种子时程的地震动样本。设置好其他目标参数后,即可采用种子时程拟合目标反应谱。图中黑色“可选设置”部分所示,QSim中内置了两种小波用于反应谱拟合。Wang et al.小波更加稳定,且最终时程持时不会因小波调整发生变化,适用于绝大多数拟合情景。Hancock et al小波调整时程具有天然基线归零特性,不会破坏原有地震动的永久位移,适用于需要保留原始种子时程大脉冲或永久位移的拟合情景,但该小波可能会导致最终拟合时程比种子时程总持时更长。

图1 以实际记录作为种子时程

 以《建筑抗震设计标准》中设计地震分组第一组、设防烈度9度(0.4 g)、Ⅱ类场地、罕遇地震下的规范反应谱为目标(峰值加速度为620 gal)。采用QSim软件拟合人工地震动,计算中,按照区域地震地质环境选择实际记录作为初始地震动(种子时程),保留原始地震动频率非平稳特性。

* 从NGA数据库中按照震级7.0-8.0,Vs30范围400-500 m/s,范围0-20km选择一组地震动的三个分量作为种子时程拟合目标反应谱;

* 依据现行国家标准《工程场地地震安全性评价》(GB 17741-2025),确定0.02 s至6 s之间的83个自振周期控制点;

* 设定最终拟合反应谱与目标反应谱的最大相对误差不超过5%。

首先按照图2所示定义目标反应谱;然后按照图1所示,选择实际加速度记录,作为初始地震动时程。强度包线参数由种子时程确定,完成强度包线函数设置后,设置目标反应谱的控制点、时间步长、以及需要拟合地震动的数目,就可以进行满足不相关要求的多条地震动拟合。QSim地震动拟合方法采用时域调整方法,详细过程参见科技服务 |  设计地震动模拟(一)。

图2 目标反应谱设置

图3所示为以反应谱为目标,采用种子时程进行地震动拟合得到的加速度、速度和位移时程。可以看出,拟合得到的计算加速度反应谱(5%阻尼比)及PGA满足规范要求,加速度、速度、位移及主频率时程形状基本保持不变,基本保留了原始地震动的时-频特性。

水平分量1

水平分量2

竖向分量

图 3 采用种子时程进行反应谱拟合的结果

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联系方式

技术咨询:

俞瑞芳:博士,研究员,研究领域为地震动特性分析、地震动模拟方法及软件研发、结构抗震理论、城市精细地震动危险性分析等。

电话:010-68729358/13581728090

Email: yrfang126@126.com

软件咨询:

王铭锋 博士

电话:010-68729126

Email: wangmf@cea-igp.ac.cn

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撰稿 | 俞瑞芳 王少卿

排版 | 都燊

审核 | 潘华

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