[发明专利]地震动合成方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及核工程抗震设计领域，尤其涉及一种拟合峰值位移与多阻尼反应谱的人工地震动合成方法及系统。

背景技术

能源与环境问题是国民经济发展所面临的关键问题。大力发展核电，对于优化能源结构，保护能源安全，积极应对气候变化和保护环境具有重要意义。目前我国正在大力开展核电站的建设，而确保核工程结构的地震安全是核电建设面临的关键问题之一。

核工程的抗震设计需要合成满足给定条件的人工地震动时程，作为结构系统的输入。为了确保核工程的地震安全，所合成的人工地震动的工程特性应尽可能地模拟天然地震动。地震动反应谱是描述地震动工程特性的重要参数，它是线性单自由度体系在输入地面运动作用下动力反应最大绝对值与体系自振周期(或自振频率)之间的函数，体系的阻尼比是控制该函数的重要参数。核工程的抗震设计通常需要合成满足多阻尼目标反应谱的人工地震动时程，多阻尼目标反应谱是指与多个阻尼比相对应的多个目标反应谱曲线。但是，反应谱仅反映了复杂地震动的部分工程特性，地震动其他特性也会对核工程结构地震反应产生较大影响，其中，地震动的峰值位移是除反应谱之外控制其工程特性的一个重要因素，它是指地震地面运动位移时间过程的最大值。因此，美国原子能委员会在1973年颁布的“Regulatory Guide1.60”中，除了规定用于核工程抗震设计的多阻尼标准反应谱(即RG1.60谱)之外，还规定了与之相应的地面运动的峰值位移。

现有的精度较高、应用较广的方法均采用在时域内叠加校正时程的方法，合成出满足多阻尼目标谱的人工地震动，已成功应用于核工程的抗震设计工作。但是，在合成人工地震动时，现有方法均未考虑对地震动峰值位移的拟合。

发明内容

本发明的目的是提供一种地震动合成方法及系统，该方法及系统合成同时满足地震动峰值位移和多阻尼地震动加速度反应谱的人工地震动时程，能够保证核工程结构抗震设计的输入人工地震动更加完备地模拟天然地震动的工程特性，从而确保核工程能够安全地抗御未来可能发生的地震作用，以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种实施方式提供的地震动合成方法，该方法包括步骤：

S1.确定多阻尼目标加速度反应谱和目标峰值位移；

S2.获得初始地震动时程；

S3.通过叠加窄带时程对所述初始时程进行调整，使其多阻尼加速度反应谱和峰值位移分别逼近所述多阻尼目标加速度反应谱和所述目标峰值位移，获得目标地震动时程；

S4.若所述目标地震动时程满足设定的精度要求，则所述目标地震动时程即为要获得的最终地震动时程，否则返回步骤S3。

其中，所述多阻尼目标加速度反应谱和目标峰值位移通过地震安全性评价工作计算得出，或通过抗震设计规范的规定确定。

其中，步骤S2中，基于功率谱与反应谱之间的转换关系，利用三角级数叠加法获得所述初始地震动时程。

其中，步骤S3进一步包括步骤：

S3.1通过叠加窄带时程对初始加速度时程进行调整，使其加速度反应谱逼近所述多阻尼目标加速度反应谱；

S3.2通过叠加窄带时程对所述调整后的初始时程进行再调整，使其峰值位移等于所述目标峰值位移。

其中，步骤S3.1进一步包括：

S3.11构造线性单自由度振子，输入地震动加速度；

S3.12构造增量窄带时程；

S3.13根据所述增量窄带时程，在频域内确定需要叠加在输入地震动上的增量校正时程；

S3.14将所述增量校正时程叠加在加速度时程上，得到调整后的加速度时程。

其中，步骤S3.2进一步包括：

S3.21构造增量窄带位移时程；

S3.22根据所述增量窄带位移时程，确定需要叠加在所述调整后的加速度时程上的增量校正时程；

S3.23将所述增量校正时程叠加在所述调整后的加速度时程上，得到再调整后的加速度时程，从而得到再调整后的峰值位移。

其中，所述调整后的加速度时程计算公式如下：