地震动长周期成分缺失弥补的小波方法研究

【摘要】： 工程上常用的模拟强震仪记录受仪器特性限制,缺失长周期成分,无法满足日益增长的长周期结构抗震设计的需要。数字强震仪记录或宽频带(BB)和甚宽频带(VBB)记录具有良好低频特性,但数量不足,尤其缺乏大震资料记录。由于强地震的发生较为稀少,短时间内难以获得足够的具有良好低频特性的地震记录。本文采用Mallat算法,用二阶基数B—样条小波将模拟强震仪记录和数字强震仪记录分别分解为若干代表子频带特性的时域分量之和,用数字强震仪记录的良好低频部分弥补模拟强震仪记录长周期成分缺失或者说失真成分,探索出一条目前客观条件下弥补模拟强震仪记录长周期成分缺失的有效途径。 本文所做的主要工作如下: 1)对地震动记录的现状以及地震动长周期的研究现状和研究成果进行了系统总结,并对目前研究的制约因素和存在问题进行了归纳; 2)对小波方法弥补地震动长周期成分缺失的可行性和措施进行了研究。利用二阶样条小波将地震动分解为若干代表子频带特性的时域分量之和,用数字强震仪记录的有效长周期成分填补模拟强震仪记录的缺失或者说失真部分,为模拟强震仪记录作为长周期结构时程分析的地震输入奠定了基础。 3)对地震动长周期成分缺失弥补标准的小波方法实现进行研究。应用小波分析方法对最优双指标控制的相应频带进行频率成分和振幅的调整,算例证明,调整后的地震动不仅含有了有效的长周期成分,而且满足最优双指标选波的要求,证明了小波方法弥补地震动长周期成分缺失的有效性。 4)利用联合谱对最优双指标选波方案存在的问题进行了研究,提出最优双指标选波的联合谱评价方案。 研究结果表明,用小波方法弥补模拟地震动长周期成分缺失是行之有效的,并且此方法满足同一集系多次采样的要求,能够产生一系列的满足结构拟建场地条件要求的地震波,建立地震动输入的小样本库,丰富了地震动输入的资源库。