如何选波-地震选波教程，Peer选波、生成人工波等，吐血整理

2024-06-20 0

1波浪选择概述-波浪选择思考

11时程分析波长选择指南

地震子波选择，简单地说，就是选择符合场地特征的地震波进行时程分析。结构位置的特征有很多，其中目标反应谱是一个比较综合的特征，与结构设计关系最为密切。因此，当前选波可以狭义地理解为选择与目标反应谱一致的地震波。当然，这不是唯一的，但却是最重要的。下面简单讨论一下正常情况下的选波过程以及与选波相关的一些话题。

基本波选择过程波选择过程主要涉及5个步骤：

(1)确定结构的基本参数

(2)确定设防烈度、地震分组、现场人员类别等主要参数。

(3)确定需要匹配的目标响应谱

(4)确定其他需要控制的参数

(5)筛选与目标反应谱匹配且与控制参数一致的地震波

就这样，波浪选择就完成了。

基本结构参数

与小波选择相关的最重要的基本结构参数是结构的前三阶周期，其中一阶周期最为重要。由于整个范围的地震波反应谱很难与目标反应谱相匹配，因此一般检查结构主周期范围内的地震波反应谱与预期的反应谱相差不大。。

确定区域设防强度、地震分组、土类等主要参数。

这些参数的顺序主要与目标反应谱的确定有关。

确定目标响应谱

以中国规范为例，反应谱的确定与设防烈度、位置类别和地震分组有关，如果选用其他国家的反应谱，则应按其他国家的规范规定。对于中国的反应谱，可以下载GMTools地震波处理软件来生成规范反应谱。

提取码cv10

确定需要控制的其他参数

确定目标光谱后，还必须根据具体的使用目的来确定其他辅助控制参数。

(1)故障距离和速度脉冲

选择近场和远场地震波时，需要控制地震波的脉冲和断层距离，因为一般来说，近断层的地震波具有脉冲特征，而远场波一般不具有脉冲特征。因此，缺陷控制要求可能会增加。一般的地震波数据库，例如PEER地震运动数据库，都会给出该地震波的断裂距离。若采用PEER选波，可增加误差距离控制参数。另外，PEER数据库直接提供了地震波是否有脉冲的参数，也可以进行检查。一般来说，如果不是为了脉搏分析，那么就不要选择脉搏波。否则，计算出的响应可能太大。

(2)土层等效剪切波速

控制场地特征的另一个相对简单的参数是场地的剪切波速度。美国采用V30，中国采用V20，为上覆层20m计算深度范围内的等效剪切波速。如果是按照中国标准，一般需要转换V20和V30参数。一般的地震波数据库，比如PEER的地震数据库，都会给出这个参数，但是PER给出的是V30。一般情况下，V30在510m/s以上的国家对应中国标准的一类国家，V30在510m/s至260m/s之间的国家对应中国标准的三类国家，V30在150m/s以下的国家对应四类国家在中国标准中。

（三）地震事件

一般来说，当选取的波数不是很多时，一般要求对同一地震事件选取不超过2组波。当然，如果你选择了很多天然波浪，就可以放宽这一点，主要是避免选择属性相同的波浪。

12什么是响应谱与目标响应谱的匹配？

我国《抗规则》和《高规则》中对符合性的定义是：所选结构主周期点处的平均地震波反应谱与目标反应谱相差不超过20%。美国标准ASCE7-10规定，在02T-15T范围内，地震波的反应谱与目标反应谱相对一致，其中T为结构的基本周期。其实大体概念是一样的，即结构主周期反应谱的大小直接影响结构的地震力大小，因此主要控制结构主周期内反应谱的匹配。结构主周期的范围。

显示与目标反应谱匹配且与控制参数一致的地震波

有很多方法可以实现这一点。如果波选择是基于PEER，则直接输入目标响应谱，然后指定参数，然后单击搜索。如果手动执行波浪的选择和匹配，则必须执行以下步骤：

(1)下载地震波

(2)计算地震波反应谱地震波反应谱计算工具可以使用GMTools地震波处理软件进行计算。

(3)将响应谱与目标响应谱进行比较。

PEER地震子波选择和PGA峰值加速度的调整要求

与波形选择相关的另一个参数是PGA控制。这根据国家标准《抗力规程》和《高新技术规程》进行时程分析时，均要求对地震波的PGA进行调整，如下表所示。该参数与地震波的匹配有关，即选择波时，必须先将地震波匹配到这个PGA上，然后再进行匹配。美国标准不控制PGA，即在选择波时，不控制PGA，而是调整地震波的响应谱，使其与目标谱尽可能匹配，以获得一个比例因子。然后将该比例因子乘以实际地震波以获得最终的时程分析地震波。因此，如果采用PEER直接选波，一般不能满足我国规范的要求。地震波峰值平差也需要进行上述扫描，也可以使用GMTools软件进行平差。

13下载地震波网站

PEER地震数据库：

KNET日语数据库：

2、波选方法——以Peer网站波选为例

PEER是太平洋地震工程研究中心（PacificEarthquakeEngineeringResearchCenter）的缩写，成立于美国加州大学伯克利分校（UniversityofCalifornia,Berkeley）。其运营的PEERGroundotion数据库（PEEREarthquakeDatabase）提供了大量来自世界各地的地震数据，可以免费下载。该网站提供多种查询方法，可以根据距离、位置、震源类型等条件选择地震数据。它还提供了一种基于目标响应谱进行选择的方法。

网站地址是：

主页面如下：

21生成中国规范的目标谱

如果要根据目标反应谱来选择地震波（如我国《建筑抗震设计规范》GB50011-2010的地震影响系数曲线、《隔震设计标准》GB/T51408-2021），应提前准备好响应谱数据文件。GMTools地震波处理软件提供了生成规范反应谱的功能，可用于生成与我国建筑抗震设计规范中定义的反应谱对应的数据文件。数据如下：

将响应谱的数字部分复制到Excel并将其保存为后缀为“csv”的文本文件。如下：

22利用PEER地震数据库获取地震数据

上述准备工作完成后，进入PEER地震数据库主页，注册并登录网站。点击地震波数据库，以“NGAWest2”为例。

然后选择①“UserDefinedSpectrum”，然后将csv文件上传到②，然后点击③“提交”。

选择①“线性”查看线性响应谱，然后单击②“搜索记录”

进入如下波形选择界面，点击①“搜索记录”。

搜索成功后会出现如下界面。

23地震波附加需求参数

注：如果对地震波有特殊要求，如震中距、是否有脉冲等，请在“搜索参数”中根据需要进行设置。同事官网上的帮助文档。

幅度——幅度

Rrup——距断层面的最近距离

Rx——缺陷部位与尖端之间的水平距离

Ry0——距缺陷底部的水平距离

Rjb——距断层面的Joyner-Boore距离

Ztor-距断层顶部的深度

宽度——断层面的宽度

DIP-断层倾角

Vs30——现场30米范围内的平均横波速度

Z10——水平剪切波速为10km/s时的深度

Z25——水平剪切波速为25km/s时的深度

Zyp——焦深

Epsilon-平均谱的标准偏差数

垂直断层参数图（Strikeslipfaulting）。

倾斜破坏上盘侧场地参数图

斜断层下盘侧场地参数图

3地震波的处理——从原始波到可用波

下载的地震波在使用前必须进行处理，否则一般会与响应谱不匹配。根据中国标准选择的地震波必须满足三个条件：统计显着性、截底要求和持续时间要求。基线截止要求主要取决于统计显着性。以下为规范原文：

31规范和优势

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第512条规定：采用时程分析方法时，应根据施工现场选用强震实际数据和人工模拟的加速度时程曲线。类别和地震设计分组地震数据数量不应少于总数的2/3。多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与模态分解反应谱法所用的地震影响系数曲线在统计上一致。弹性时程分析时，每条时程曲线计算出的结构端部剪力强度不应小于模态分解反应谱法计算结果的65%，且结构端部剪力的平均值由多次时程曲线计算得到的结构底部振动不应低于型式分解反应谱法计算结果的80%。从工程角度来看，这可以确保时程分析的结果满足最低的安全要求。但计算结果不宜过大，每次计算的地震波输入不应大于135%，平均值不宜大于120%。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第512条的解释，所谓“统计一致”是指多组时程波的平均抗震系数与模态分解响应谱与该方法所采用的地震影响系数曲线相比，结构主要振动模态对应的周期点相差不大于20%。《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定，来波地震加速度时程曲线的有效持续时间一般从第一次达到时程曲线最大最大值的10%时开始计算。如果是强震数据或模拟的人工波形，其有效持续时间一般比结构基本周期大（5~10）倍，达到最大值可达10%。

32地震波处理

使用GMTools软件进行处理。利用软件功能“格式转换-峰值调整-标准反应谱-反应谱计算-持续时间计算”，可以选择合适的天然地震波进行建筑结构的弹性及弹性时程分析-塑性，大大降低了成本建立结构分析的波选择时间。

321格式转换

首先将Peer格式的地震波转换为Common2格式的地震波，即两列地震波是共同的。然后导出处理后的地震波。

322峰值调整

按照规范填写目标峰值如果要将地震波峰值调整为011g，首先将目标峰值填写为011g，然后点击“导入原始地震波”。这里需要注意的是，导入的地震波格式必须是common2。然后导出处理后的地震波。

323典型响应谱

首先下拉选择“地震参数”，然后点击“1绘图”查看标准反应谱，然后在“时间”中填写周期兴趣点（一般为1到3阶的周期），然后点击对应计算提取感兴趣周期点处的典型响应谱的谱值。

324计算响应谱

首先输入结构的阻尼比（默认005），然后单击“导入原始地震波”。

首先选择“响应谱类别”为“Absaccelspectrum”（即默认），然后在“T”后面输入感兴趣的周期值（通常是1到3阶的周期），然后点击“计算谱值””。然后“计算频谱值”后，会自动计算地震波频谱的平均值；表中Sa(T)为感兴趣周期内各地震波的频谱值；另外，平均值“可用”选项后勾选“计算频谱值”后的频谱值地震波频谱平均值，因此可以通过“勾选/取消勾选”可用选项和单个地震波频谱来计算不同地震波频谱的平均值Sa(T)值不受影响。

其他工作需要对地震波进行比较和检查，通过将感兴趣点周期各地震波的Sa(T)谱值与标准谱值的误差进行比较，就可以一目了然地看出合适的地震波。如果不合适，可以选择“可用”选项，最后留下误差最小的地震波。分别比较一阶周期，选择合适的地震波一般情况下，一阶周期比二阶周期重要，二阶周期比三阶周期重要。

325计算持续时间

单击导入原始地震波。

导入地震波后，您可以拖动并选择“记录”来查看不同地震波的波形，然后填写“开始/结束截取峰值报告”。是从地震波第一次达到01*PGA到最后一次超过01*PGA，这里的截峰比为01，也可以根据需要改变。然后点击“开始计算”。