AlgoShake2D - 二维局部地震响应分析软件

AlgoShake2D 是一款用于一维和二维环境下局部地震响应分析的行业软件，基于有限元方法（Finite Element Method, FEM）求解地震波传播问题。该软件能够处理复杂几何构型和地下非均匀性，为地震带设计、三级地震微区划（Microzonation Level III）及相关研究提供物理基础一致的分析结果。

软件集成了并行动态有限元求解器、内置网格生成器、CAD环境建模工具，以及从 Rexel-Web 导入加速度图的功能。分析结果可导出为标准 MS3 格式，支持生成符合 NTC18（意大利通用技术规范）和欧洲规范 8 的响应谱，并自动生成详细分析报告。

软件特点

1. 一维与二维分析能力

• RSL 1D：分析沿地层柱状剖面的一维局部地震响应

• RSL 2D：支持复杂截面的二维模拟，包括存在空腔的情况

2. 快捷建模与计算

• 内置网格生成器，自动生成计算网格

• 并行动态有限元求解器，显著缩短计算时间（优化后减少约10%~20%）

• 支持 CAD 指令（复制、移动、旋转、镜像、切割/延伸、布尔运算）及 DXF 导入

• 自动检查用户误引入的连接问题

• 支持从 DEM TINITALY 自动导入地形剖面，沿剖面线提取高程

• 自动生成沿地形剖面的控制点分布（用户可设定步长）

3. 地震输入与输出

• 从 Rexel-Web、SCALCONA 等导入加速度图

• 输出控制点的加速度、速度和位移时程

• 输出伪加速度、伪速度和伪位移响应谱（线性和对数尺度）

• 计算用户定义周期区间内的放大因子（加速度、速度、位移），支持算术、几何或对数平均

• 自动生成 .DOCX 格式分析报告，报告经重组以提高可读性和紧凑性

4. 规范兼容性

• 实施 2018 年 4 月 24 日第 55 号条例提出的频谱正则化程序

• 支持 NTC18 和欧洲规范 8 的频谱参数化（Newmark & Hall 1982, Romeo 2007, Liberatore & Pagliaroli 2014）

5. 进阶分析功能

• Newmark 伪动力学分析：定义滑动曲面（圆形或多边形），输入临界加速度 Kc，计算地震动条件下块体位移

• 液化分析（PWP 模块）：基于总应力 RSL 分析，将地震需求与 CSR-NL 循环阻力曲线比较，估算孔隙水压比 ru（Seed 等 1975）

• 自由场边界：实现 Cundall 等（1980）的自由场边界，减少模型边缘人工反射

• 频域分析：与时域分析并行，便于方法对比和结果验证

• 导出一维模型到 STRATA：支持自动导出兼容 STRATA 格式的一维地层模型

功能介绍

1. 地层建模与网格生成

• 使用 CAD 或 DXF 导入定义地层界面，支持栅格文件导入定制岩性纹理

• 定义地层力学特性（密度、剪切波速、阻尼比等）

• 内置网格生成器自动生成有限元网格

• 支持导入图像作为二维剖面背景，辅助地层界面引入

2. 地震动输入与管理

• 导入兼容频谱的加速度图（支持 Rexel-Web、SCALCONA）

• 支持多个加速度图并行计算处理

3. 动态分析与结果解读

• 动态有限元求解器执行等效线性分析，输出更新后的 G/Gmax 和阻尼比

• 结果可视化：色彩图、运动学和机械量蕞大值截面（“截面切割”）

• 每个分析的平均响应谱计算（线性和对数尺度）

• 正则化响应谱：为每个控制点提供可通过 NTC18 经典参数重建的正则化谱

4. 微区划与设计应用

• 直接计算三级地震微区划（MS3）所需的放大因子和 Hsm 参数（符合《受 V.2.0 放大影响区域土地管理指南》）

• 支持按标准格式导出，直接上传到平台

• 生成结构设计中响应谱和地震参数

5. 报告与导出

• 自动生成 DOCX 分析报告，包含特殊表格（按边界状态区分）

• 报告段落可选激活/停用，调整细节程度

• 导出一维模型到 STRATA

应用领域

• 地震微区划（三级）：评估局部效应及放大因子，生成 Hsm 参数

• 结构设计：生成响应谱和地震参数，符合 NTC18 和欧洲规范 8

• Newmark 位移分析：评估地震诱发滑坡位移

• 液化评估：基于孔隙水压比（ru）的液化潜力分析

• 场地效应研究：研究地形、空腔、非均匀土层对地震波传播的影响

• 教育与科研：提供频域与时域对比、自由场边界等高阶功能，适用于地震工程教学与科学研究

英文介绍

AlgoShake2D is a finite element method (FEM) software for one-dimensional and two-dimensional local seismic response analysis. It enables modeling of complex geological geometries and subsurface heterogeneities, providing physically consistent results for seismic design and microzonation studies (Level III).

Key Features:

• 1D (RSL1D) and 2D (RSL2D) analysis, including cavities

• Built-in mesh generator and CAD environment with DXF import

• Parallel dynamic FEM solver for reduced computation time

• Import accelerograms from Rexel-Web, SCALCONA

• Export to MS3 standard format and STRATA

• Newmark pseudo-dynamic analysis for sliding block displacement

• Liquefaction analysis (PWP module) based on CSR-NL curves and ru ratio

• Free-field boundaries (Cundall et al. 1980) and frequency-domain analysis

• Automatic generation of .DOCX reports with response spectra, amplification factors, and regularized spectra according to Italian NTC18 (DPCM 24/04/2018)

Applications: Seismic microzonation, structural design, landslide displacement assessment, liquefaction evaluation, site effect studies.