地震工程学反应谱和地震时程波的相互转化matlab编程.docx
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地震工程学反应谱和地震时程波的相互转化matlab编程
地震工程学作业
课程名称:
地震工程学
*******
**********
学号:
*******
一、地震波生成反应谱
1所取的地震波为Elcentro地震波加速度曲线,如图1所示。
400
系列1
图1Elcentro地震波加速度曲线
2所调用的Matlab程序为:
ElCentro;
Accelerate=EICentro(:
1)*9.8067;%单位统一为m和s
N=length(Accelerate);%N读入的记录的量
time=0:
0.005:
(N-1)*0.005;%单位s
颊始化各储存向量
Displace=zeros(1,N);%相对位移
Velocity=zeros(1,N);%相对速度
AbsAcce=zeros(1,N);%绝对加速度
Damp=0.02;%阻尼比0.02
TA=0.0:
0.05:
6;%TA=0.000001:
0.02:
6;%结构周期
Dt=0.005;%地震记录的步长
%己录计算得到的反应,MaxD为某阻尼时最大相对位移,MaxV为某阻尼最大相对速度,MaxA某阻尼时最大
绝对加速度,用于画图
MaxD=zeros(3,length(TA));
MaxV=zeros(3,length(TA));
MaxA=zeros(3,length(TA));
t=1;
forT=0.0:
0.05:
6
NatualFrequency=2*pi/T;%结构自振频率
DampFrequency=NatualFrequency*sqrt(1-Damp*Damp);%计算公式化简
e_t=exp(-Damp*NatualFrequency*Dt);
s=sin(DampFrequency*Dt);
c=cos(DampFrequency*Dt);
A=zeros(2,2);
A(1,1)=e_t*(s*Damp/sqrt(1-Damp*Damp)+c);
A(1,2)=e_t*s/DampFrequency;
A(2,1)=-NatualFrequency*e_t*s/sqrt(1-Damp*Damp);
A(2,2)=e_t*(-s*Damp/sqrt(1-Damp*Damp)+c);
d_f=(2*DampA2-1)/(NatualFrequencyA2*Dt);
d_3t=Damp/(NatualFrequencyA3*Dt);
B=zeros(2,2);
B(1,1)=e_t*((d_f+Damp/NatualFrequency)*s/DampFrequency+(2*d_3t+1/NatualFrequencyA2)*c)-2*d_3t;
B(1,2)=-e_t*(d_f*s/DampFrequency+2*d_3t*c)-1/NatualFrequencyA2+2*d_3t;
B(2,1)=e_t*((d_f+Damp/NatualFrequency)*(c-Damp/sqrt(1-DampA2)*s)-(2*d_3t+1/NatualFrequencyA2)*(DampFrequency*s+Damp*NatualFrequency*c))+1/(NatualFrequencyA2*Dt);
B(2,2)=e_t*(1/(NatualFrequencyA2*Dt)*c+s*Damp/(NatualFrequency*DampFrequency*Dt))-1/(NatualFrequencyA2*Dt);
fori=1:
(N-1)%根据地震记录,计算不同的反应
Displace(i+1)=A(1,1)*Displace(i)+A(1,2)*Velocity(i)+B(1,1)*Accelerate(i)+B(1,2)*Accelerate(i
+1);
Velocity(i+1)=A(2,1)*Displace(i)+A(2,2)*Velocity(i)+B(2,1)*Accelerate(i)+B(2,2)*Accelerate(i
+1);
AbsAcce(i+1)=-2*Damp*NatualFrequency*Velocity(i+1)-NatualFrequencyA2*Displace(i+1);
end
MaxD(1,t)=max(abs(Displace));
MaxV(1,t)=max(abs(Velocity));
ifT==0.0
MaxA(1,t)=max(abs(Accelerate));
else
MaxA(1,t)=max(abs(AbsAcce));
end
Displace=zeros(1,N);%初始化各储存向量,避免下次不同周期计算时引用到前一个周期的结果
Velocity=zeros(1,N);
AbsAcce=zeros(1,N);
t=t+1;
End
closeall
figure%绘制地震记录图
plot(time(:
),Accelerate(:
))
title('PEERSTRONGMOTIONDATABASERECORD')
xlabel('time(s)')
ylabel('acceleration(g)')
grid
figure%绘制位移反应谱
plot(TA,MaxD(1,:
),'-.b',TA,MaxD(2,:
),'-r',TA,MaxD(3,:
),':
k')
title('Displacement')
xlabel('Tn(s)')
ylabel('Displacement(m)')
legend('Z=0.02')
Grid
figure%绘制速度反应谱
plot(TA,MaxV(1,:
),'-.b',TA,MaxV(2,:
),'-r',TA,MaxV(3,:
),':
k')title('Velocity')
xlabel('Tn(s)')
ylabel('velocity(m/s)')
legend('Z=0.02')
Grid
figure%绘制绝对加速度反应谱
plot(TA,MaxA(1,:
),'-.b',TA,MaxA(2,:
),'-r',TA,MaxA(3,:
),':
k')
title('AbsoluteAcceleration')
xlabel('Tn(s)')
ylabel('absoluteacceleration(m/sA2)')
legend('Z=0.02')
Grid
3运行的结果得到的反应谱
OOM
QS^tiL4i,YHn£
mg15-l^gu■盒—H-aa
图2位移反应谱
RnlaJEE-
一"UJ一ru'q:
I
.4
图3速度反应谱
丄4
图4加速度反应谱
、反应谱生成地震波
1所取的反应谱为上海市设计反应谱
设计反血[普
图5上海市设计反应谱
2反应谱取值程序为:
%规范反应谱取值程序参照01年抗震规范
functionrs_z=r_s_1(pl,zn,ld,cd,fz)%%%pl圆频率,zn阻尼比,ld烈度,cd场地类型,场地分组fz
%%%%度选择
ifld==6
arfmax=0.11;
end
ifld==7
arfmax=0.23;
end
ifld==8
arfmax=0.45;
end
ifld==9
arfmax=0.90;
end
%%%%地类别,设计地震分组选择
ifcd==1
iffz==1
Tg=0.25;
end
iffz==2
Tg=0.30;
end
iffz==3
Tg=0.35;
end
end
ifcd==2
iffz==1
Tg=0.35;
end
iffzE
Tguo.4c?
end=hfzs3
TgM0.45-
endendifoo-hhw
iffzMM」
TgM0.45-endiffzE
TgHO.55-end=hfzs3
Tg"0.65_
endendifcdMM4
iffzMM」
Tg"0.65_
end
iffzE
Tg"0.75_
end
=hfzs3
Tguo.9c?
end
end
%%%%%%%%%
ceis-Mzn-%%%% _2忒002+(005占毁5))00_ if3X0 -mMMO八 end _mR5巴+(005占包5))二006+」.7*ceis-)_ if_mR5A0.55 -mR5M0.55八 end sjzsMO.9+(oo5—ceis-)/(o.5+5*ceis-)八 %%%<^^wT」T2T3 Tgl T2MTF T3=5*Tg; T_jg=2*pi./pl; %%%第一段0〜T1 ifT_jg<=T1arf」g=0.45*arfmax+(lmt2*arfmax-0.45*arfmax)/0.1*T」g; end %%%第二段T1〜T2 ifT1 arf_jg=lmt2*arfmax; end %%%第三段T2~T3 ifT2 arf_jg=((Tg/T_jg)Asjzs)*lmt2*arfmax; end %%%第四段T3〜6.0 ifT3 arf_jg=(lmt2*0.2Asjzs-lmt1*(T_jg-5*Tg))*arfmax; end %%%第五段6.0〜 if6.0 arf」g=(lmt2*0.2Asjzs-lmt1*(6.0-5*Tg))*aifmax; end %%%%反应谱值拟加速度值 rs_z=arf_jg*9.8; end 3生成人造地震波主程序: %%主程序%%%% %%%确定需要控制的反应谱Sa(T)仃=T1,…,TM)的坐标点数M,反应谱控制容差rc Tyz=[0.04: 0.016: 0.1,0.15: 0.05: 3.0,3.2: 0.05: 5.0]; rc=0.06; nTyz=length(Tyz); ceita=0.035;%%%阻尼比: 0.035 fori=1: nTyz Syz(i)=r_s_1(2*pi/Tyz(i),ceita,8,2,1);%%%%8度,2类场地,第1地震分组 end %%%%%变换的频率差: 2*pi*0.005(可以保证长周期项5s附近有5项三角级数); %%%频率变化范围N1=30,30*0.005*2*pi;N2=3000,5000*0.005*2*pi plc=2*pi*0.005; pl=30*0.005*2*pi: 0.005*2*pi: 10000*0.005*2*pi; npl=length(pl); P=0.9;%%%保证率 %%%%人造地震动持续时间40s,时间间隔: 0.02s Td=40; dt=0.02; t=0: 0.02: 40; nt=length(t); %%%%%衰减包络函数 t1=8;%%%%t升段 t2=8+24;%%%%平稳段;下降段则为40-32=8s c=0.6;%%%瘵减段参数 fori=1: nt ift(i)v=t1 f(i)=(t(i)/t1F2; end ift(i)>t1&t(i) f(i)=1; end ift(i)>=t2 f(i)=exp(-c*(
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- 关 键 词:
- 地震 工程学 反应 时程波 相互 转化 matlab 编程