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基于规范反应谱编制的matlab选波程序

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基于规范反应谱编制的matlab选波程序

一、选波程序简介

本程序采用Newmark-beta法求解单自由度弹性体系运动方程，地震波库来源于PEER强

震数据库（旧版），目前共收集约3600多条地震动数据。

从实际工程应用出发，编制该matlab程序主要目的是依据规范反应谱来选波，力求能够

从强震数据库中选出满足规范要求的地震动。在《抗规》第5.1.2条中提到，进行时程分析所

使用的地震动主要满足以下两点：（1）与规范应谱所采用的地震影响系数曲线在统计意义上

相符；（2）结构基底剪力要求。而本程序主要是满足第（1）点要求。

因此，由本程序选出的地震动并不一定能满足规范对结构基底剪力的要求。但通过本程

序能够初步筛选出一批符合规范在统计意义上要求的地震动，减少盲目选波耗费时间。

如有需要选波，可通过邮件提供相关参数（详第三点），本人会尽快回复相应筛选结果。

邮箱：185541812@qq.com。同时也希望大家能反馈选波是否有效，以便进一步改善程序。

另注：本程序仅提供选波数据，对这些地震波应用于实际工程分析的结果并不负责，烦

请各位自行判断结果合理性和正确性。

二、选波原则

目前主要提供以下两种选波方式：

（1）根据《抗规》要求，在结构主要周期点上，控制规范反应谱与地震动反应谱值相差

不超过一定误差范围（如10%~20%的差异），如图1所示；

（2）根据杨溥和李英民提出的双频段控制方式选波。具体详《结构时程分析法输入地震

波的选择控制指标》一文，如图2所示。

图1 选波方式一（主周期控制） 图2 选波方式二（双频段控制）

平台段控制

T1段控制 三、选波需提供输入参数

主要提供以下参数：①结构第一、二周期T1，T2；②结构阻尼比ζ；③场地特征周期Tg；

④水平地震影响系数最大值αmax；⑤时程分析地震动的峰值加速度；⑥规范反应谱与地震动

反应谱在结构第一、二周期点上的误差控制（建议取10%~20%）。

四、输出结果

主要提供以下三个数据文件（以excel文件给出）：

（1）筛选出的地震动反应谱数据（图3）

蓝色框中数据依次是地震动编号、在T1和T2周期点上规范反应谱与地震动反应谱的误

差；绿色框中数据是该地震动编号对应的反应谱（即水平地震影响系数α），该列数据是根据

地震动的峰值加速度进行调幅后的结果；红色框中数据是该地震动反应谱，与水平地震影响

系数α值相对应的周期（s）。

图3 程序选出的地震动反应谱数据 （2）筛选出地震动的原加速度时程（图4）

蓝色框中数据是地震动编号；绿色框中数据是该地震动编号对应的加速度，单位为cm/s2，

该加速度数据是原波数据，并未调幅；红色框中数据是与加速度对应的时间，单位为s秒。

图4 程序选出的地震动反应谱数据 （3）地震动编号对应信息（图5）

图5 地震动编号对应信息

五、反应谱计算验证

通过与seismosignal计算对比，验证本程序求解单自由度弹性体系运动方程的正确性。

图6 加速度谱对比 图7 速度谱对比

012345650100150200250300350

加速度 (cm/s/s)

周期 (s) SeismoSignal matlab

0123456050100150200

速度 (cm/s)

周期 (s) SeismoSignal

matlab 图8 位移谱对比

0123456050100150200

位移 (cm)

周期 (s) SeismoSignal matlab

合集下载

地震波位移、速度和加速度反应谱绘制

地震波位移、速度和加速度反应谱绘制

地震波位移、速度和加速度反应谱绘制

问题：绘制EI-Centro-NS地震波位移、速度和加速度的反应谱

答：读取EI-Centro-NS地震波的加速度数据，使用Matlab进行编程，利用Matlab内部函数lsim求解，绘制出4种不同阻尼比的情况下的反应谱图，4种阻尼比分别为0、0.02、0.05、1。

Matlab程序如下：

%%%%%%画出加速度时程曲线%%%%%%

clear

format compact

t=xlsread('C:\Users\shaoqun123\Desktop\el-centro地震波南北向数据.xlsx','Sheet1','A1:A2675');

data=xlsread('C:\Users\shaoqun123\Desktop\el-centro地震波南北向数据.xlsx','Sheet1','B1:B2675');

%% 计算反应谱

kesi=[ 0 0.02 0.05 0.1];

T=0.1:0.1:5;

Sd=zeros(4,length(T));

Sv=zeros(4,length(T));

Sa=zeros(4,length(T));

for i=1:length(kesi)

for j=1:length(T)

w=2*pi./T(j);

A=[0 1;-w^2 -2*kesi(i)*w];

B=[0;1];

C=[1 0; 0 1];

D=[0 ;0];

[y,Z]=lsim(A,B,C,D,data,t);

d=Z(:,1);

v=Z(:,2);

a=-2*kesi(i)*w*v-w^2*d;

Sd (i,j)=max(abs(d));

Sv(i,j)=max(abs(v));

matlab地震反应谱

matlab地震反应谱

matlab地震反应谱

摘要：

I.引言

- 介绍 Matlab 在地震工程领域的应用

- 介绍本文的主要内容

II.地震反应谱的计算方法

- 加载地震波数据

- 预处理地震波数据

- 计算地震波数据的频谱

- 计算地震反应谱

III.地震反应谱的分析方法

- 评估结构的地震响应特性

- 为地震工程设计提供依据

IV.结论

- 总结 Matlab 在地震反应谱计算中的应用

- 展望未来可能的研究方向

正文：

Matlab 是一种功能强大的数学软件，可以用于解决各种工程和科学问题。在地震工程领域，Matlab 可以用于计算地震反应谱，从而评估结构的地震响应。本文将介绍如何使用 Matlab 计算地震反应谱，以及如何根据反应谱分析结构的地震响应。 首先，我们需要加载地震波数据。可以使用 Matlab 内置的函数

fiducial() 从文件中读取地震波数据，也可以使用自定义函数从其他来源获取数据。

接下来，我们需要对地震波数据进行预处理，以去除噪声和异常值。可以使用 Matlab 内置的函数 removeoutliers() 对数据进行去噪处理。

然后，我们可以使用 Matlab 内置的函数 freqz() 计算地震波数据的频谱。通过频谱，我们可以了解地震波的频率分量以及振幅。

最后，我们可以使用 Matlab 内置的函数 responsespectrum() 计算地震反应谱。该函数可以根据结构的阻尼比和自振周期计算反应谱。通过反应谱，我们可以了解结构在不同地震波作用下的加速度响应。

综上所述，Matlab 可以用于计算地震反应谱，从而评估结构的地震响应。

基于MATLAB语言的地震波动力特性分析方法

基于MATLAB语言的地震波动力特性分析方法

№。１陕西科技大学学报Ｆｅｂ．２００９・１３０・ＪＯＵＲＮＡｌ。ＯＦＳＨＡＡＮＸＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥ８ＬＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶ０１．２７

。文章编号：１０００—５８１１（２００９１０１—０１３０－０５

基于ＭＡＴＬＡＢ语言的地震波动力特性分析方法

马乐为１，钟骁瑶１，谢异同１，张同亿２

（１．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安７１００５５；２．中元国际工程设计研究院，北京１０００８９）

摘要：地震波频谱组成的研究主要是利用Ｆｏｕｒｉｅｒ分析或小波理论，而地震波对建筑物动力

反应的研究则是通过拟加速度反应谱来进行．现行分析方法的数值化过程必须通过计算机编

程来实现，而采用常规的编程语言实现起来往往较为复杂。基于此，作者提出了基于ＭＡＴ—

ＬＡＢ平台的分析方法，可以大大提高地震波动力特性分析的效率，便于分析结果的图形化输

出，为工程结构抗震计算提供有益的参考．关键词：ＭＡＴＬＡＢ语言；地震波频谱组成；拟加速度反应谱；Ｆｏｕｒｉｅｒ分析；小波理论

中图分类号：Ｐ３１５．３＋１；ＴＰ３１２文献标识码：Ａ

０引言

地震波的动力特性是指其频谱组成以及对不同建筑物的动力反应特点，地震波的这些特性对建筑结

构抗震计算是非常重要的．一般而言，在地震波三要素振幅、持时和频率中以第三者最为复杂．目前，有关

地震波频谱特性分析或动力反应研究的理论主要包括时域或频域内的分析方法，即时程分析法、Ｆｏｕｒｉｅｒ

变换法、拉普拉斯变换法（Ｌａｐｌａｃｅｔｒａｎｓｆｅｒ）以及小波分析法等；而地震波对建筑物动力反应的研究则往

往是通过拟加速度反应谱来进行的．

结构地震作用计算中的反应谱理论是各国规范普遍采用的计算原则，其中以地震波的加速度反应谱

最为有效．绘制加速度反应谱曲线的常规方法是时域内的Ｄｕｈａｍｅｌ积分，其数值积分可利用线性加速度

法或Ｗｉｌｌｓｉｏｎ－Ｏ法等．上述分析方法的数值化过程必须通过计算机编程来实现，而采用常规的编程语言如

Ｆｏｒｔｒａｎ或Ｃ语言实现起来往往较为复杂．其实，动力方程的求解也可以通过拉普拉斯变换来实现，而且

八层框架的地震响应计算和人工波生成的matlab实现及所需曲线图的自动存储

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百度文库 - 让每个人平等地提升自我

1 一、 作业概况

结构基本参数：层间剪切型结构，采用Rayleigh阻尼，第一、第二阶阻尼比分别取3%、5%。

图1 结构基本形状

表1 各层集中质量 (105kg)

层号 1 2 3 4 5 6 7 8

质量

表2 各层层间刚度 (×108N/m)

层号 1 2 3 4 5 6 7 8

层间刚度

1m2m3m4m5m6m7m8m1k2k3k4k5k6k7k8k()gxtto百度文库 - 让每个人平等地提升自我

2 二、 频率及振型计算

根据层间模型的假定，可以建立结构的质量矩阵以及刚度矩阵如下。

12345678000000000000000000000000000000000000000000000000000000003.4000000003.4000000003.2000000003.20000 =00002.8000000002.8000000002.7000000002.6mmmmmmmmM510kg

11121314151617182122232425262728313233343536373841424344454647485152535455565758616263646566676871727374757677788182838485868788kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkK84200000023.81.80000001.83.61.80000001.83.61.8000 =10/0001.83.61.80000001.83.41.60000001.63.21.60000001.61.6Nm