【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抗震设计，特别涉及一种基于傅里叶变换和s变换的反应谱匹配地震动生成方法、系统、终端及计算机可读存储介质。
技术介绍
1、根据抗震设计规范中的规范反应谱（目标反应谱）进行反应谱匹配从而得到在一定精度内与规范反应谱拟合的地震动，是抗震设计领域内的一个热点研究问题，现有的反应谱匹配技术主要可分为两部分：频域技术和时域技术。频域技术的缺点是容易破坏种子地震动的非平稳特性，尤其是地震动的强度非平稳特性。时域技术相较于频域技术，缺点是计算效率更低，耗时更久。
2、频域技术中，基于傅里叶变换的反应谱匹配算法容易破坏地震动的强度非平稳特性，这是由于调整某个频率成分的傅里叶系数是对整个地震动持时上的所有该频率成分的修改。s变换是一种与短时傅里叶变换类似的时频变换方法，基于s变换的反应谱匹配算法则根据结构自振周期下峰值响应发生的时间和反应谱与规范反应谱的比值，迭代调整s变换系数的幅值，利用s变换对种子地震动进行精良的时频局部化调整，能够更加精确地局部调整地震动，最大程度地保留种子地震动的非平稳特性，但这一算法的缺点则是在每次迭代调整s变换系数时都要对整个频域的频率点进行s变换以得到s变换系数，这极大地增加了计算时间和对算力的要求。s变换本质上是短时傅里叶变换和连续小波变换的结合，因此s变换可以视作是傅里叶变换在时域上的拓展，s变换和傅里叶变换在频域上的概念是一致的。
3、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种基于傅里
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种基于傅里叶变换和s变换的反应谱匹配地震动生成方法，所述基于傅里叶变换和s变换的反应谱匹配地震动生成方法包括：
3、获取种子地震动和目标反应谱，对所述种子地震动进行傅里叶变换，得到所述种子地震动的傅里叶系数，并计算所述种子地震动的实际反应谱；
4、根据所述目标反应谱和所述实际反应谱，计算得到s变换系数的幅值放缩函数，并根据所述幅值放缩函数判断是否需要对s变换系数进行幅值调整；
5、在需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震动进行s变换，得到所述种子地震动的s变换系数，利用所述幅值放缩函数对所述s变换系数进行幅值调整，将幅值调整后的s变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数；
6、对未进行幅值调整的傅里叶系数和幅值调整后的傅里叶系数进行逆傅里叶变换，得到中间地震动，并对所述中间地震动进行误差判断，将满足误差要求的中间地震动作为反应谱匹配后的目标地震动。
7、可选地，所述获取种子地震动和目标反应谱，对所述种子地震动进行傅里叶变换，得到所述种子地震动的傅里叶系数，并计算所述种子地震动的实际反应谱，具体包括：
8、将获取的种子地震动记为，将获取的目标反应谱记为，s =1,…,ns，其中，表示对应的采样间隔数，q=1,…n，n为离散种子地震动信号的长度；表示采样间隔，表示需要进行反应谱匹配的频率点，表示需要进行反应谱匹配的频率点的次序，表示阻尼比，ns表示需要进行反应谱匹配的频率点个数；
9、对所述种子地震动进行傅里叶变换，得到所述种子地震动的傅里叶系数，其中，表示对应的频率间隔数，p=-n/2+1,…,n/2；表示频率间隔，ft(·)表示傅里叶变换算子符号；
10、根据单自由度线性弹性系统的动力分析响应理论，计算所述种子地震动的实际反应谱，s = 1,…,ns，对于每个频率点，记录频率点对应的峰值响应发生的时间，其中，表示对应的频率间隔数，表示对应的采样间隔数。
11、可选地，所述根据所述目标反应谱和所述实际反应谱，计算得到s变换系数的幅值放缩函数，并根据所述幅值放缩函数判断是否需要对s变换系数进行幅值调整，具体包括：
12、根据所述目标反应谱和所述实际反应谱，计算得到比例因子：
13、，s = 1,…,ns；
14、根据所述比例因子，计算得到s变换系数的幅值放缩函数：
15、；
16、其中，放缩因子=
17、；
18、其中，表示频率，表示时间，和分别表示以和为中心的时频局部域，和为放缩的半带宽，和为控制放缩窗性状的参数，为比例因子；
19、对于每个频率点，若，说明实际反应谱在频率点处的值与目标反应谱在频率点处的值不相等，则频率点为需要进行幅值调整的频率点，将需要进行幅值调整的频率点记为，其中，为对应的频率间隔数，m为需要进行幅值调整的频率点个数。
20、可选地，所述在需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震动进行s变换，得到所述种子地震动的s变换系数，利用所述幅值放缩函数对所述s变换系数进行幅值调整，将幅值调整后的s变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数，具体包括：
21、在每个需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震动进行s变换，得到所述种子地震动的s变换系数：
22、；
23、其中，st(·)表示s变换算子符号，表示在频率点处的傅里叶系数，间隔数，i表示虚数符号；
24、利用所述幅值放缩函数对所述s变换系数进行幅值调整：
25、；
26、其中，表示幅值调整后的s变换系数；
27、将幅值调整后的s变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数：
28、。
29、可选地，所述将幅值调整后的s变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数，之后还包括：
30、根据实数信号傅里叶变换的频率共轭对称性，令负频率的傅里叶系数等于正频率的傅里叶系数的共轭：
31、；
32、其中，表示共轭运算。
33、可选地，所述对未进行幅值调整的傅里叶系数和幅值调整后的傅里叶系数进行逆傅里叶变换，得到中间地震动，并对所述中间地震动进行误差判断，将满足误差要求的中间地震动作为反应谱匹配后的目标地震动，具体包括：
34、对未进行幅值调整的傅里叶系数和幅值调整后的傅里叶系数进行逆傅里叶变换，得到中间地震动；
35、计算所述中间地震动的实际反应谱，并记录频率点对应的峰值响应发生的时间；
36、在所有需要进行反应谱匹配的频率点处，判断中间地震动的实际反应谱值与目标反应谱值的最大相对误差是否不大于设定的误差容许值；
37、若是，则将所述中间地震动作为反应谱匹配后的目标地震动；
38、若否，则将所述中间地震动作为种子地震动，重复计算获得新的中间地震动，直至中间地震动的实际反应谱值与目标反应谱值的最大相对误差不大于设定的误差容许值。
39、可选地，所述实际反应谱包括加速度反应谱；
40、所述根本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述获取种子地震动和目标反应谱，对所述种子地震动进行傅里叶变换，得到所述种子地震动的傅里叶系数，并计算所述种子地震动的实际反应谱，具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述根据所述目标反应谱和所述实际反应谱，计算得到S变换系数的幅值放缩函数，并根据所述幅值放缩函数判断是否需要对S变换系数进行幅值调整，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述在需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震动进行S变换，得到所述种子地震动的S变换系数，利用所述幅值放缩函数对所述S变换系数进行幅值调整，将幅值调整后的S变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于傅里叶变换和S变换的反应
6.根据权利要求5所述的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述对未进行幅值调整的傅里叶系数和幅值调整后的傅里叶系数进行逆傅里叶变换，得到中间地震动，并对所述中间地震动进行误差判断，将满足误差要求的中间地震动作为反应谱匹配后的目标地震动，具体包括：
7.根据权利要求2所述的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述实际反应谱为包括加速度反应谱；
8.一种基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成系统，其特征在于，所述基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成系统包括：
9.一种终端，其特征在于，所述终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序，所述基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序，所述基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于傅里叶变换和S变换的反应谱匹配地震动生成方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于傅里叶变换和s变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述基于傅里叶变换和s变换的反应谱匹配地震动生成方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于傅里叶变换和s变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述获取种子地震动和目标反应谱，对所述种子地震动进行傅里叶变换，得到所述种子地震动的傅里叶系数，并计算所述种子地震动的实际反应谱，具体包括：
3.根据权利要求2所述的基于傅里叶变换和s变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述根据所述目标反应谱和所述实际反应谱，计算得到s变换系数的幅值放缩函数，并根据所述幅值放缩函数判断是否需要对s变换系数进行幅值调整，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于傅里叶变换和s变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述在需要进行幅值调整的频率点处对所述种子地震动进行s变换，得到所述种子地震动的s变换系数，利用所述幅值放缩函数对所述s变换系数进行幅值调整，将幅值调整后的s变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数，具体包括：
5.根据权利要求4所述的基于傅里叶变换和s变换的反应谱匹配地震动生成方法，其特征在于，所述将幅值调整后的s变换系数在时域上积分得到幅值调整后的傅里叶系数，之后还包括：
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔夕忠，罗林茂，李美微，洪汉平，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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