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 SeismoSignal是处理强震动数据的一种简便而有效的工具,能帮助我们获得我们想要的地震动参数,总结一些简单常用的使用方法如下:

一,定义加速度时程函数Defining an acceleration time-history

 打开SeismoSigna,选择File > Open… 或者相应工具按钮

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,找到地震波函数存储位置,选中需要打开的地震波记录文件,点击打开,弹出如下界面:

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根据地震波记录,确定各个参数设置。

First Line:读取数据开始的行数,本例为6

Last Line:读取数据的最后一行,可以自己确定读取数据结束行数,亦可默认。

Time Step dt:地震波记录的时间间隔,一般0.01或0.02,本例0.01。

Scaling Factor:比例系数,用来对地震波记录数据的整体放大,默认为1。

Single Acceleration value per line: 地震动记录每行只有一个数据。

Time & Acceleration value per line:每行两个数据:时间&加速度数据

Multiple Acceleration value per line:每行有多个数据

SMC Format:SMC格式保存的加速度图,用户不需要指定任何额外的输入文件参数,程序可以自动检测到。注意:如果不想加载整个加速度图,可以通过改变First Line和/或Last Line数、缩放系数、频率和Initial Values Skipped来进行适当的修改。

PEER NGA Format:同SMC Format 程序会自动检测。

SHAKE Format:同SMC Format程序会自动检测。

   一旦定义了加速度图,分别对时间一次和二次积分得到的相应速度和位移时程,自动计算(使用梯形法则)并绘制在时间序列程序窗口中。

二,基线校正和滤波Baseline Correction and Filtering

    在这个模块下,我们可以通过点选复选框来选择是否通过基线校正和/或频率滤波来“校正”加载的加速度图。此外,还可以选择在Time Series 和Fourier and Power Spectra 模块上同时看到原来的“未校正的”输入地震动记录及其他处理过的输出,按下Refresh按钮,所有选择生效。如下图所示:

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1.Apply Baseline Correction:运用基线校正

    Baseline Correction polynomial type:基线校正多项式类型 

       (i)constant:常数(y=a0)

       (ii) linear:线性(y=a0+a1*x)(建议选这个)

       (iii)Quadratic:二次(y=a0+a1*x+a2*x^2) 

       (iiii)Cubic:三次(y=a0+a1*x *x^2+a3*x^3)

2.Apply Filtering:运用滤波。取出给定地震动记录中不需要的频率部分。

   Filter type滤波器类型有以下三种经典的无限脉冲响应滤波器类型:

      (i)Butterworth巴特沃斯(建议大多数用户选这个)  :通频带内的频率响应曲线最大限度平坦,没有起伏,而在阻频带则逐渐下降为零。衰减陡度比相同阶数的切比雪夫滤波器小

      (ii)Chebyshev:切比雪夫    衰减陡度最大,但是可以增大阶数来减小陡度。它在SeismoSignal中的实现是通带波纹模式,比阻带波纹模式具有更快的降噪速度,显然是以更大的通带一致性偏离为代价的

      (iii) Besse:贝塞尔:具有最慢的频率衰减,并且需要最高阶才能满足衰减特征

    他们不同之处主要在截止频率附近特性的差异,截止频率附近的衰减区域的衰减陡度由滤波器的阶数(Order)来决定。

    Filter Configuration:滤波器配置有以下四种类型:

   (i) lowpass    滤波抑制高于用户自定义截止频率的频率 (Freq1),

   (ii) highpass 滤波允许高于截止频率(Freq1)的频率通过 

   (iii) bandpass 滤波允许给定频率范围(Freq1~Freq2)带宽内的信号通过 (一般选这个)

   (iv) bandstop 滤波抑制给定频率范围(Freq1~Freq2)内的信号通过

     注意,Freq2不能高于地震动记录的时间步频率的1/2。

Order & Frequency 可以自定义阶数(默认为4)和频率范围(默认为Freq1=0.10 Hz, Freq2=25 Hz)。注意为了提高精度,值可以由用户直接输入。

3.Show Uncorrected Results(grey line):显示为校正结果(灰线),点选可以对比校正前后区别。

三,傅立叶和功率谱Fourier and Power Spectra

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    傅里叶振幅谱显示了地面震动的振幅相对于频率(或周期)如何分布的,可以确定给定加速度图的主要频率部分。

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先点中傅立叶谱振幅谱图,点击1处Plot Options,弹出Editing crtFFT对话框,在左侧Chrat下选中Axis,然后分别在Left Axis和Bottom Axis对应右侧的复选框Logarithmic,去掉勾选,则坐标均由对数改为常数。此时能清楚的看出来地震动主要分布频率范围,从而可以判断截断频率。

四 ,Elastic and Inelastic Response Spectra

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Elastic spectrum:弹性谱

Constant-ductility inelastic spectra :等延性非弹性谱

refresh:刷新

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 period range and step:周期范围和周期步长

Numerical integration parameters:数值积分参数,Newmark积分需要定义两个参数;(β)和(γ)。当β≥0.25(γ+ 0.5)时,与时间步长无关,无条件稳定。此如果采用γ= 0.5,就是为众所周知的无耗散梯形规则,无需振幅数值阻尼,这很有优势,默认β = 0.25 and γ = 0.5。

  默认最大积分步长maximum dt/T = 0.02).

post-yield hardening ratio屈服后硬化比(默认0.02)

Ductility Convergence Tolerance:延性收敛容差足够小确保精度,增大可以加快运行速度

Out-of-balance Force Tolerance':平衡力容差足够小确保精度,增大可以加快运行速度

五,Ground Motion Parameters 

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Peak ground values of acceleration (PGA),峰值地震动加速度

Peak ground values of  velocity (PGV) 峰值地震动速度 

Peak ground values of  displacement (PGD)峰值地震动位移

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Peak velocity and acceleration ratio (vmax/amax)地面峰值速度与加速度比

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Root-mean-square (RMS) of acceleration, velocity and displacement加速度、速度、 位移的均方根

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Arias Intensity (Ia):Arias 强度

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Characteristic Intensity (Ic):特征强度

Specific Energy Density (SED):比能量密度

Cumulative Absolute Velocity (CAV):累计绝对速度

Acceleration Spectrum Intensity (ASI):加速度谱强度

 Velocity  Spectrum Intensity(VSI):速度谱强度

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Housner Intensity (HI)

Effective Design Acceleration (EDA):有效设计加速度

Predominant Perio(TP):卓越周期
 (Tp)是在5%阻尼下计算的加速度响应谱中出现最大谱加速度的周期。

Mean Period (Tm) 
Husid plot 

Energy Flux plot

Bracketed duration

The total time elapsed between the first and the last excursions of a specified level of acceleration (default is 5% of PGA).

Uniform duration
The total time during which the acceleration is larger than a given threshold value (default is 5% of PGA).

Significant duration
The interval of time over which a proportion (percentage) of the total Arias Intensity is accumulated (default is the interval between the 5% and 95% thresholds).

Effective duration
It is based on the significant duration concept but both the start and end of the strong shaking phase are identified by absolute criteria.

Number of Effective Cycles
The Number of Effective cycles is calculated as the summation of the

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六,程序设置 

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另外,崔JD博士编著的地震动参数计算软件GMP是不错的选择,这个可以参看他本人的博客。

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