正交水平地面运动分量用于指定的地震和场地特征的模拟
总结
提出了一种用于生成具有用于指定地震和场地特征的相关参数的正交水平地面运动分量的集合的方法。该方法采用了参数化随机模型，该模型基于时间调制的滤波白噪声过程滤波器具有时变特性。而输入白噪声激励描述了随机性地面运动的性质，调制函数和滤波器的形式及其参数表征地面运动的进化强度和非平稳频率内容。该随机模型适用于记录的水平地面运动分量对的数据库旋转到它们的主轴，一组正交轴，组件在统计上沿着这些轴不相关的。为数据库中的每个地面运动组件识别模型参数。运用这些数据，根据地震和场地的模型参数开发预测方程估计两个分量的参数之间的特征和相关系数。特定根据地震和场地特征指定的设计方案，本研究的结果允许一个用于生成相关模型参数的实现，并将其与模拟白噪声一起使用沿主轴生成合成水平地面运动分量对的过程。所提出的模拟方法不需要任何种子记录的地面运动并且是理想的使用在基于性能的地震工程中。版权@ 2011 John Wiley＆Sons，Ltd。
2010年10月10日收到; 2011年3月8日修订; 2011年3月21日接受
关键词：相关成分; 地震动; 多组件模拟;NGA数据库; 基于性能的地震工程; 主轴; 随机模型。
介绍
过去十年地震工程研究与实践的重大进展之一一直是基于性能的地震概念和方法的发展工程（PBEE）[1]。 与传统的建筑设计规范不同，它只是规定性的为确保最低安全性和适用性要求，PBEE考虑了整个地震范围危险和结构响应的总体目标是最大限度地降低风险和生命周期成本。结果，各种水平的结构行为，从线性到非常非线性，以及各种各样必须考虑地面震动的水平，从频繁和中等到稀有和强烈在这种方法。 由于这些要求，非线性响应 - 历史动态分析，这需要输入地面运动时间序列的知识，正在迅速普及结构工程实践。 当然，预测结构响应的有效性取决于关于输入地面运动的有效性。因此，在潜在的未来地震中代表真实地面震动的地面运动时间序列的发展是关键的一步PBEE。在当前的PBEE实践中，输入时间序列是从地面数据库中选择的在过去的地震中记录的运动。这种方法受到记录的稀缺性的影响运动。由于这个缺点，通常从其他位置选择记录的运动比感兴趣的区域必须在时域中缩放或在频率中修改域匹配强度或频率内容的规范[2]。地面运动缩放和近年来，修改方法引起了人们的关注，因为它们可能很容易引起运动具有不切实际的特征[3,4]。使用模拟的地面运动来取代或补充如果采用合成运动，记录的PBEE分析运动是一种有吸引力的选择准确地捕捉那些重要的真实地震地面运动的特征确定结构响应。
过去已经开发了许多地面运动模拟模型。有些是基于物理的，并采用地震学原理来模拟地震源和传播地震波通过地面介质，例如[5]这些模型通常需要广泛的计算和对源，波路和站点特征的全面了解 - 设计工程师通常无法获得的信息。还有参数化随机地面运动模型，适合记录的地面运动（例如[10]存在旧模型的正式评论）。这些模型中的大多数产生合成地面运动基于单个种子记录，例如，在感兴趣的地点记录的地面运动。这些合成物倾向于低估真实地震地面运动中存在的变化。最近，通过经验拟合大量记录的地面开发了随机模型动议（例如[16 ]）。然而，这些研究限制了他们对模拟单一的注意力地面运动的组成部分。在这项研究中，我们采用[10]中开发的随机模型和[16]中开发的模拟方法，以制定一种新的同步方法特定地震和地震动的水平正交分量的数值模拟场地特色。
- 中的随机模型基于具有时变的滤波白噪声过程参数，与地面运动的物理特征有关，包括演变的强度，持续时间和非平稳频率内容。通过拟合来识别模型参数随机模型的统计特征与记录的加速时间序列的统计特征。在[16]中，这个随机模型适用于大量记录的运动和预测关于地震和场地特征的模型参数方程很容易开发了一个设计工程师可用的。随机模型和预测方程允许人们为设计地震生成一套合成地面运动根据断层类型，地震震级，震源距离和目标位置的剪切波速度来确定。因为地震的随机性地面运动和模型参数的可变性被适当考虑，并且因为模型被校准对于记录的运动的数据库，在合成物中观察到的可变性是一致的具有在实际记录的地面运动中观察到的可变性。这种现实的表现形式地面运动的可变性对于确定结构响应的可变性至关重要对PBEE感兴趣。 [10,16]和这项工作中使用的随机模型的另一个优点因为它可以直接用于PBEE中地震需求的概率评估非线性随机振动分析[19]。
地震地面运动是多维的。尽管存在大量现有的地面运动仿真模型，只有少数涉及模拟多个组件。对于三维结构系统的地震响应分析，如桥梁，水坝，核电植物，管道系统，或简单地用于不对称结构的2D分析，这一点非常重要模拟地面运动的一致分量。要获得现实的合成，差异必须仔细建模地面运动部件之间的相似性。考虑到地震动成分来自同一地震源和地震波
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