基于小波分解的地震輸入能分析方法及汶川地震輸入能分析.pdf

1、地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)作用的本質(zhì)是一種能量的傳遞、轉(zhuǎn)化和吸收(耗散)的過(guò)程，當(dāng)結(jié)構(gòu)的耗能能力大于地震動(dòng)輸入給結(jié)構(gòu)的能量(輸入能)時(shí)，結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生破壞，反之結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到地震的破壞。由于基于能量概念的抗震分析和設(shè)計(jì)方法形式簡(jiǎn)單、概念明確，并且能夠包含多種設(shè)計(jì)因素(尤其是地震動(dòng)持續(xù)時(shí)間)的影響，具有明顯的優(yōu)越性，因此被認(rèn)為是今后結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)發(fā)展的方向。因此，地震動(dòng)輸入能的研究一直是能量分析方法甚至是結(jié)構(gòu)抗震研究的核心內(nèi)容之一。以往對(duì)地震動(dòng)能量的研究?jī)H

2、限在時(shí)域上，小波理論為我們?cè)跁r(shí)一頻域上進(jìn)一步研究地震動(dòng)的能量提供了基礎(chǔ)。本文應(yīng)用小波分解的方法，根據(jù)目前地震動(dòng)輸入能量的研究現(xiàn)狀，在已有研究成果的基礎(chǔ)上，從能量時(shí)程和能量譜兩個(gè)方面對(duì)單自由度結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了地震輸入能的研究分析。
　　 本文將小波模擬地震動(dòng)過(guò)程的解析表達(dá)式代入地震動(dòng)的能量平衡方程中，建立了地震動(dòng)輸入能量在頻域上小波分解的表達(dá)式，實(shí)現(xiàn)了地震動(dòng)輸入能的小波分解，得到了地震動(dòng)總輸入能可以表示成緊相鄰不同頻帶地震動(dòng)輸入能量

3、的近似疊加。因此，可以對(duì)每個(gè)地震波建立其總輸入能量和頻率之間的關(guān)系，從一個(gè)全新的角度來(lái)觀察分析它們的性態(tài)。
　　 將上述方法應(yīng)用于汶川M8 8.O級(jí)地震動(dòng)加速度記錄中。選擇了汶川臥龍、茂縣南新、陳倉(cāng)、隴縣、西安和草灘六個(gè)臺(tái)站的地震記錄作為研究對(duì)象，用小波的方法對(duì)其進(jìn)行能量分解，并計(jì)算分析其能量潛，觀察分析不同地震波的不同性態(tài)。
　　 通過(guò)輸入能量的小波分解，可以清楚的看到卓越周期所在分量對(duì)地震動(dòng)總輸入能量的作用，對(duì)不同的