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______ 指导老师:_______翟永梅_________ 姓    名:        史先飞________       学　  号:      1232627________ 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。 图1 Elcentro地震波加速度曲线 2 所调用的Matlab程序为： % ***********读入地震记录*********** ElCentro; Accelerate= ElCentro(:,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 %初始化各储存向量 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 % ***********A,B矩阵*********** 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 %记录计算得到的反应，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; for T=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*Damp^2-1)/(NatualFrequency^2*Dt); d_3t=Damp/(NatualFrequency^3*Dt); B=zeros(2,2); B(1,1)=e_t*((d_f+Damp/NatualFrequency)*s/DampFrequency+(2*d_3t+1/NatualFrequency^2)*c)-2*d_3t; B(1,2)=-e_t*(d_f*s/DampFrequency+2*d_3t*c)-1/NatualFrequency^2+2*d_3t; B(2,1)=e_t*((d_f+Damp/NatualFrequency)*(c-Damp/sqrt(1-Damp^2)*s)-(2*d_3t+1/NatualFrequency^2)*(DampFrequency*s+Damp*NatualFrequency*c))+1/(NatualFrequency^2*Dt); B(2,2)=e_t*(1/(NatualFrequency^2*Dt)*c+s*Damp/(NatualFrequency*DampFrequency*Dt))-1/(NatualFrequency^2*Dt); for i=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)-NatualFrequency^2*Displace(i+1); end MaxD(1,t)=max(abs(Displace)); MaxV(1,t)=max(abs(Velocity)); if T==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 % ***********PLOT*********** close all figure %绘制地震记录图 plot(time(:),Accelerate(:)) title('PEER STRONG MOTION DATABASE RECORD') 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('ζ=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('ζ=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('Absolute Acceleration') xlabel('Tn(s)') ylabel('absolute acceleration(m/s^2)') legend('ζ=0.02') Grid 3 运行的结果得到的反应谱 图2  位移反应谱 图3 速度反应谱 图4  加速度反应谱 一、 反应谱生成地震波 1 所取的反应谱为上海市反应谱 图5 上海市设计反应谱 2 反应谱取值程序为： %%反应谱取值程序 参照01年抗震规范 function rs_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 %%%%烈度选择 if ld==6 arfmax=0.11; end if ld==7 arfmax=0.23; end if ld==8 arfmax=0.45; end if ld==9 arfmax=0.90; end %%%%场地类别，设计地震分组选择 if cd==1 if fz==1 Tg=0.25; end if fz==2        Tg=0.30; end if fz==3 Tg=0.35; end end if cd==2 if fz==1 Tg=0.35; end if fz==2        Tg=0.40; end if fz==3 Tg=0.45; end end if cd==3 if fz==1 Tg=0.45; end if fz==2        Tg=0.55; end if fz==3 Tg=0.65; end end if cd==4 if fz==1 Tg=0.65; end if fz==2        Tg=0.75; end if fz==3 Tg=0.90; end end %%%%%%%%% ceita=zn; %%%%%阻尼比 lmt1=0.02+(0.05-ceita)/8; if lmt1<0 lmt1=0; end lmt2=1+(0.05-ceita)/(0.06+1.7*ceita); if lmt2<0.55 lmt2=0.55; end sjzs=0.9+(0.05-ceita)/(0.5+5*ceita); %%%%%分段位置 T1 T2 T3 T1=0.1; T2=Tg; T3=5*Tg; T_jg=2*pi./pl; %%%% 第一段 0～T1 if T_jg<=T1 arf_jg=0.45*arfmax+(lmt2*arfmax-0.45*arfmax)/0.1*T_jg; end %%%% 第二段 T1～T2 if T1参数

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