<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Built Environ.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Built Environment</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Built Environ.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2297-3362</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1598751</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fbuil.2025.1598751</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Built Environment</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Pseudo-input signal generation for smart structural control and fast seismic response analysis</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Akehashi and Wang</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fbuil.2025.1598751">10.3389/fbuil.2025.1598751</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Akehashi</surname>
<given-names>Hiroki</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/514610/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/visualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/validation/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Bohan</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/3042035/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>
<institution>Research and Development Institute</institution>, <institution>Takenaka Corporation</institution>, <addr-line>Inzai</addr-line>, <country>Japan</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2575949/overview">Jia Guo</ext-link>, Kyoto University, Japan</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1961828/overview">Rodolfo Labernarda</ext-link>, University of Calabria, Italy</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/3019962/overview">Y&#x131;ld&#x131;r&#x131;m Serhat Erdo&#x11f;an</ext-link>, Y&#x131;ld&#x131;z Technical University, T&#xfc;rkiye</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Hiroki Akehashi, <email>akehashi.hiroki@takenaka.co.jp</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>28</day>
<month>04</month>
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2025</year>
</pub-date>
<volume>11</volume>
<elocation-id>1598751</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>23</day>
<month>03</month>
<year>2025</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>15</day>
<month>04</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2025 Akehashi and Wang.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Akehashi and Wang</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>A pseudo-input signal generation method that realizes the pre-specified structural responses is proposed for fast and accurate analysis. The proposed generation method is based on the singular value decomposition and unit impulse responses in a discrete time system. When the given conditions cannot be fully satisfied, the proposed method provides approximate signals. One of the most effective uses of the proposed method is the replacement of the leading part of the original input ground motion by the generated input ground motion with the smaller time steps. This leads to an efficient and accurate analysis of the structural responses because the responses under the leading part of the original motion are accurately simulated by the generated motion. Furthermore, the proposed method is applicable not only to a single-point input ground motion but also to multiple-point input ground motions. The effectiveness of the proposed method is demonstrated through numerical examples. Moreover, it is explained that the proposed method can be applied to the characterization of pulse-like ground motions, the generation of finite impulse ground motions, and the down-sampling of input signals.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>unit impulse response</kwd>
<kwd>singular value decomposition</kwd>
<kwd>inverse problem</kwd>
<kwd>computational efficiency</kwd>
<kwd>multiple-point input ground motion</kwd>
<kwd>earthquake response analysis</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Earthquake Engineering</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>With recent improvements in computer performance, optimization methods have been actively incorporated into the structural design process. From the viewpoint of seismic resistant design, time-history response analysis is essential for the accurate evaluation of the nonlinear structural responses. However, the iterative analysis of large-scale structural models for optimization requires much computational load and time. To address this, some researchers proposed reduction methods of the total number of time-steps of input ground motion data (<xref ref-type="bibr" rid="B25">Reyes et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B12">He et al., 2023</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B17">Majidi et al., 2023</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B1">Akehashi and Fujita, 2025</xref>). These studies primarily focus on the trimming and down-sampling techniques. Most of these methods do not compensate the effect of the trimmed acceleration data. In addition, these methods require advanced technique such as FFT or wavelet transform for down-sampling. In contrast, <xref ref-type="bibr" rid="B1">Akehashi and Fujita (2025)</xref> proposed a method that adds single impulse input as a correction process after trimming of the leading part of the ground motion and the effectiveness is demonstrated through numerical examples for a full-scale elastic-plastic high-rise building model. Although this is a simple and effective approach, it may overestimate the maximum floor acceleration of short-period structures. In addition, <xref ref-type="bibr" rid="B1">Akehashi and Fujita (2025)</xref> proposed an in-time domain down-sampling method, which needs just weighting sum of acceleration data. Note that all these studies deal with single-point input ground motion, and none address multiple-point input ground motions or horizontal load.</p>
<p>In relation to the above, methods for estimating input signals from system responses have been previously proposed (<xref ref-type="bibr" rid="B34">Verhaegen, 1994</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B26">Reynders, 2012</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Suzuki, 2019</xref>). <xref ref-type="bibr" rid="B34">Verhaegen (1994)</xref> developed two identification methods for a multiple-input, multiple-output state space model perturbed input-output data. <xref ref-type="bibr" rid="B26">Reynders (2012)</xref> reviewed operational modal analysis approaches and related system identification methods. <xref ref-type="bibr" rid="B30">Suzuki (2019)</xref> proposed an iterative in time-domain inversion method based on numerical sensitivity. In general, a low-pass filter is often applied when the obserbed input signals contain noisy high-frequency components, however the selection of filter is empirical. While the time-history response analysis is a deductive procedure, the process of back-calculating input signals from system responses can be considered a type of inverse problem (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Porter, 1970</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B10">Gladwell, 1986</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B8">Enokida et al., 2014</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Suzuki, 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Akehashi and Takewaki, 2022a</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Akehashi et al., 2025</xref>). In civil engineering, while this approach is often applied to structural health monitoring (<xref ref-type="bibr" rid="B6">Chang et al., 2003</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B28">Sohn et al., 2003</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B9">Farrar and Worden, 2007</xref>), it is rarely linked to response analysis and structural design. If input signal generation as a back-calculation procedure can be successfully incorporated into deductive processes such as time-history response analysis and structural design, this integration will lead to more efficient and accurate implementation of these processes.</p>
<p>In this paper, a pseudo-input signal generation method that realizes the pre-specified structural responses is proposed for fast and accurate analysis. In <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, the overview of the proposed method is presented. It is also explained that the proposed method enables an efficient and accurate analysis of the structural responses because the responses under the trimmed part of the original motion are accurately simulated by the generated motion. In <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, the input signal generation methods for single-point input ground motions and multiple-point input ground motions are derived. In addition, the relation between the phase angle of the target response, the duration and amplitude of the generated input ground motion is discussed. In <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref>, the effectiveness of the proposed method is investigated through numerical examples. In the Appendix section, the applicability of the proposed method to the characterization of pulse-like ground motions, the generation of finite impulse ground motions, and the down-sampling of input signals is explained.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 Overview of proposed method</title>
<p>The proposed method is a pseudo-input signal generation method that realizes the pre-specified structural responses and is based on the singular value decomposition and unit impulse responses in a discrete time system. The proposed method can be considered a type of inverse problem (<xref ref-type="bibr" rid="B23">Porter, 1970</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B10">Gladwell, 1986</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B8">Enokida et al., 2014</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B30">Suzuki, 2019</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B2">Akehashi and Takewaki, 2022a</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B4">Akehashi et al., 2025</xref>) while the time-history response analysis is deductive. Although the proposed method has multiple possible uses, one of the most effective uses of the proposed method is the replacement of the leading part of the original input ground motion by the generated input ground motion with the smaller time steps (<xref ref-type="fig" rid="F1">Figures 1a,b</xref>). The procedure is described below:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>Step 1: Trim the weak leading part of the original input ground motion (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Akehashi and Fujita, 2025</xref>).</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Step 2: Select several lower eigenmodes and create corresponding SDOF models.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Step 3: Perform the time-history response analysis for the SDOF models under the trimmed leading part of the ground motion. Then record the responses at the final time step of the trimming range.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Step 4: Generate an input ground motion with shorter duration that achieves the same responses as the recorded ones.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>Step 5: Connect the generated input ground motion to the remaining ground motion.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>Overview of proposed method, <bold>(a)</bold> schematic diagram, <bold>(b)</bold> procedure, <bold>(c)</bold> input signal generation.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fbuil-11-1598751-g001.tif"/>
</fig>
<p>The proposed generation method is based on the singular value decomposition and unit impulse responses in a discrete time system. The matrix consisting of the unit impulse response at each time step is decomposed and the substitute ground motion with shorter duration is generated. The details of the generation method are explained in <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>. The response under the original ground motion and that under the finally obtained ground motion almost correspond after the end time of the trimming range. This is because linear elastic models are treated, and the superposition principle holds for the responses under the trimmed and remaining parts of ground motion. When the maximum responses occur after the trimming end time, the maximum responses can be evaluated accurately and efficiently. Furthermore, when the trimming range is short enough, the responses of elastic-plastic models under those ground motions almost correspond since the models will remain elastic under the leading part of the ground motion. The trimming range is rationally determined through ground acceleration and velocity power, which measure intensity of a ground motion (<xref ref-type="bibr" rid="B33">Takewaki, 2004</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B1">Akehashi and Fujita, 2025</xref>). Note that the selection of SDOF models should be changed depending on the targeted structural model. How many eigenmodes should be chosen for generating ground motion can be determined based on the effective modal mass.</p>
<p>It should be noted that the proposed method can be applied to the characterization and simplification of pulse-like ground motions (<xref ref-type="bibr" rid="B5">Baker, 2007</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B11">He and Agrawal, 2008</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B36">Zhai et al., 2013</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B35">Yang and Zhou, 2015</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B16">Li et al., 2017</xref>), the generation of finite impulse ground motions (<xref ref-type="bibr" rid="B14">Kojima and Takewaki, 2015</xref>), the active response control (<xref ref-type="bibr" rid="B32">Symans and Constantinou, 1999</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B29">Spencer and Nagarajaiah, 2003</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B31">Symans et al., 2008</xref>), and the down-sampling of input signals (<xref ref-type="bibr" rid="B24">Rabiner and Gold, 1975</xref>). The applicability to these uses is explained in the Appendix section.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 Pseudo-input signal generation method</title>
<p>In this section, the input signal generation methods for single-point input ground motions and multiple-point input ground motions are derived. In addition, the relation between the phase angle of the target response, the duration and amplitude of the generated input ground motion is discussed.</p>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Single-point input ground motion</title>
<p>Consider <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> sets of SDOF building models for covering a broad frequency range. Let <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denote the natural circular frequencies and the damping ratios, respectively. The ground acceleration <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined in a discrete time system with time step <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Note that <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the effective duration of the generated ground motion and <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are set to 0. The displacement and velocity responses <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are expressed as<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e2">
<mml:math display="block" id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mfenced close=")" open="(" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced close=")" open="(" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e3">
<mml:math display="block" id="m11">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
<inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the displacement and velocity responses after <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> seconds for the SDOF model with natural circular frequency <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and damping ratio <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> under the triangular wave, which has a unit acceleration only at <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and zero acceleration at all other time (<xref ref-type="bibr" rid="B3">Akehashi and Takewaki, 2022b</xref>). When <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is multiplied by the acceleration amplitude and the operation <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is taken, the triangular wave becomes equivalent to the impulsive ground motion <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be also regarded as the unit impulse response in the discrete time system. Note that <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> dimensional matrix. The singular value decomposition of <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is expressed as<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">U</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">V</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">U</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are matrices composed of the left-singular vectors and right-singular vectors, and <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> diagonal matrix composed of the singular values, and <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are orthogonal to each other, and <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are also orthogonal to each other. The substitution of <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> and the pre-multiplication of <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">U</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> leads to<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">U</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">V</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It should be pointed out that <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="bold">V</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the projection matrix into the subspace composed by <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then, <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be obtained as<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a residual vector and it is composed of the orthogonal vectors to <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">v</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is usually set to <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mn mathvariant="bold">0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. When <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the responses under <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> correspond to <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. When <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> provides an approximation.</p>
<p>Note that the acceleration responses <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> do not have to be taken into the formulation because <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are derived by solving the equation of motion.</p>
<p>It is also noted that the proposed method works as a response-based filter, and the response and the obtained signals satisfy the equation of motion for every time step. In relation to this, the application to down-sampling of input signals is explained in <xref ref-type="sec" rid="s12">Supplementary Appendix SC</xref>.</p>
<p>Let us consider a simple example for obtaining <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from the target responses <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of an undamped SDOF model. In this example, <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> illustrates the target responses <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in complex plane. Another part of the complex conjugate solutions is not illustrated here. The red lines correspond to <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the lines rotate counterclockwise with the model&#x2019;s natural circular frequency. <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be interpreted as the component responses and the weighting coefficients because the target responses satisfy <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In other words, when the target responses <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are geometrically expressed in the two-dimensional complex plane, <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> correspond to the component vectors.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>In-complex plane display of target and component responses.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fbuil-11-1598751-g002.tif"/>
</fig>
<p>Next, the relation between the phase angle of the target response, the duration and amplitude of the generated input ground motion is investigated.</p>
<p>Consider an SDOF building model with mass <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, natural circular frequency <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and damping ratio <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Let <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denote the duration of the generated ground motions, the target displacement and velocity responses, where <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the phase angle of <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>). When <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the duration is equal to the natural period of the SDOF model. It should be noted that the difference between the phase angles of <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> since <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. It should also be pointed out that the mechanical energy at <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, regardless of <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Explanation of <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fbuil-11-1598751-g003.tif"/>
</fig>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F4">Figures 4</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F5">5</xref> show the relationship between <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the peak ground acceleration (PGA). It can be observed that when <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is constant, PGA decreases almost monotonically as <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, namely, as the duration becomes longer. On the other hand, when <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is constant, PGA varies almost periodically with respect to <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. However, in the range where <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> hardly influences PGA. From these results, to reduce PGA of the generated ground motion, it is recommended to set the duration longer than half the natural period of the building model.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Relationship between <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and PGA <bold>(a)</bold> filled contour plot, <bold>(b)</bold> a three-dimensional surface plot, <bold>(c)</bold> Relationship between <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and PGA for <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fbuil-11-1598751-g004.tif"/>
</fig>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Generated input ground motion, <bold>(a)</bold> <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(b)</bold> <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(c)</bold> <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(d)</bold> <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fbuil-11-1598751-g005.tif"/>
</fig>
<p>Note that the setting <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is just for explanation. This discussion is extended to any combination of <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to arrange <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>arctan</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the difference between the phase angles of <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Multiple-point input ground motion</title>
<p>The formulations presented in <xref ref-type="sec" rid="s3-1">Section 3.1</xref> are extended to multiple-point input ground motions. Specifically, the input ground motion is expressed in terms of the ground velocity and displacement rather than the ground acceleration.</p>
<p>The equation of motion for an SDOF model with natural circular frequency <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and damping ratio <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> excited by a ground motion is expressed by<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denote the absolute and relative displacement responses, and the ground velocity and displacement. Following the manner of <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">Equation 9</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> can be rewritten as<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">PP</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e11">
<mml:math display="block" id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e12">
<mml:math display="block" id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi mathvariant="bold">d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x2062;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
<inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the absolute displacement and velocity responses after <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> seconds for the SDOF model with natural circular frequency <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and damping ratio <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> excited by the triangular lateral load, which has a unit amplitude only at <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and zero amplitude at all other time. Note that <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">PP</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> dimensional matrices. <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> dimensional matrix which operates time integration. When the trapezoidal rule is adopted, <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is expressed as<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd/>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="bold">O</mml:mi>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
<mml:mtd/>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ee;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22f1;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd/>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>&#x22ef;</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
<inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is obtained through the singular value decomposition of <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold">G</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">PP</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and then <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2d9;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are obtained through multiplying <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold">P</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="bold">PP</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#xa8;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>When dealing with multiple-point input ground motions, the above procedure is repeated for each input point. Moreover, the proposed method can be extended to lateral wind loads in a similar manner.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Numerical examples</title>
<p>In this section, the effectiveness of the proposed method is investigated through numerical examples for single and multiple-point input ground motions. In addition, the applicability to a full-scale elastic-plastic high-rise building model is also investigated.</p>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Single-point input ground motion</title>
<p>An artificial ground motion OS1 is treated. OS1 is often used in Japan as a representative of long-duration, long-period ground motions. The duration is about 650 s, and the trimming range is set to <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> s. Four SDOF models with natural periods <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> s, and damping ratios <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are adopted for generating an input ground motion with a duration of 8s. Consequently, the total reduced time is 52s and it corresponds to about 10% of the duration of the original motion. The ground acceleration of the original and generated motions is shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F6">Figures 6a,b</xref> show the displacement responses of the four SDOF models under the original and generated motions. <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6c</xref> shows the generated ground motion. It can be observed that the displacement responses under the generated motions closely match those under the original motion in the range of <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> s.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Time-history displacement responses under original and generated motions, <bold>(a)</bold> displacement responses, <bold>(b)</bold> enlarged view of displacement responses for SDOF with <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>s</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(c)</bold> generated ground motion.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fbuil-11-1598751-g006.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 Multiple-point input ground motion</title>
<p>An 8-story, 20-bay planar steel moment frame is treated (<xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>). The common story height is 4 m, and the common span length is 8 m. The total mass of each floor is 1280 t. A mass of 32 t is allocated to the top nodes of the corner columns, and a mass of 64 t is allocated to the top nodes of the interior columns. The cross-sections dimensions, moment of inertia and cross-sectional area of the frame are listed in <xref ref-type="table" rid="T1">Tables 1</xref>, <xref ref-type="table" rid="T2">2</xref>. H-shape sections are applied to beam sections except for the footing beams, and square box sections are applied to column sections and the footing beams. The cross-sections of columns and beams are common within each story. The moment of inertia and cross-sectional area of the columns and beams are also shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>. Young&#x2019;s modulus is set to <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:mn>2.05</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> N/mm<sup>2</sup>. The damping ratio of the fundamental eigenmode is 0.02 (stiffness-proportional type). The dynamic parameters of the frame are listed in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Planar moment-resisting frame and parameters of cross-sections.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fbuil-11-1598751-g007.tif"/>
</fig>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Cross-sections dimensions, moment of inertia and cross-sectional area of beams.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Story number</th>
<th align="center">Height [mm]</th>
<th align="center">Width [mm]</th>
<th align="center">Web thickness [mm]</th>
<th align="center">Flange thickness [mm]</th>
<th align="center">Moment of inertia [<inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> mm<sup>4</sup>]</th>
<th align="center">Cross-sectional area [<inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> mm<sup>2</sup>]</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Footing</td>
<td align="center">850</td>
<td align="center">850</td>
<td align="center">50</td>
<td align="center">-</td>
<td align="center">14.8</td>
<td align="center">14.7</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">1</td>
<td align="center">800</td>
<td align="center">350</td>
<td align="center">16</td>
<td align="center">28</td>
<td align="center">3.51</td>
<td align="center">3.18</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">2</td>
<td align="center">800</td>
<td align="center">400</td>
<td align="center">19</td>
<td align="center">36</td>
<td align="center">4.85</td>
<td align="center">4.29</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">3</td>
<td align="center">800</td>
<td align="center">350</td>
<td align="center">19</td>
<td align="center">36</td>
<td align="center">4.33</td>
<td align="center">3.93</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">4</td>
<td align="center">800</td>
<td align="center">350</td>
<td align="center">19</td>
<td align="center">32</td>
<td align="center">3.97</td>
<td align="center">3.67</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">5</td>
<td align="center">750</td>
<td align="center">350</td>
<td align="center">16</td>
<td align="center">32</td>
<td align="center">3.35</td>
<td align="center">3.37</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">6</td>
<td align="center">700</td>
<td align="center">350</td>
<td align="center">16</td>
<td align="center">28</td>
<td align="center">2.60</td>
<td align="center">3.02</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">7</td>
<td align="center">700</td>
<td align="center">250</td>
<td align="center">14</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">1.77</td>
<td align="center">2.19</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">8</td>
<td align="center">600</td>
<td align="center">200</td>
<td align="center">12</td>
<td align="center">16</td>
<td align="center">0.741</td>
<td align="center">1.34</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Cross-sections dimensions, moment of inertia and cross-sectional area of columns.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Story number</th>
<th align="center">Height [mm]</th>
<th align="center">Width [mm]</th>
<th align="center">Web thickness [mm]</th>
<th align="center">Moment of inertia [<inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>9</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> mm<sup>4</sup>]</th>
<th align="center">Cross-sectional area [<inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> mm<sup>2</sup>]</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">1</td>
<td align="center">800</td>
<td align="center">800</td>
<td align="center">40</td>
<td align="center">10.4</td>
<td align="center">11.3</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">2</td>
<td align="center">800</td>
<td align="center">800</td>
<td align="center">40</td>
<td align="center">10.4</td>
<td align="center">11.3</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">3</td>
<td align="center">800</td>
<td align="center">800</td>
<td align="center">36</td>
<td align="center">9.66</td>
<td align="center">10.3</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">4</td>
<td align="center">750</td>
<td align="center">750</td>
<td align="center">40</td>
<td align="center">8.42</td>
<td align="center">10.5</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">5</td>
<td align="center">750</td>
<td align="center">750</td>
<td align="center">32</td>
<td align="center">7.17</td>
<td align="center">8.66</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">6</td>
<td align="center">700</td>
<td align="center">700</td>
<td align="center">32</td>
<td align="center">5.73</td>
<td align="center">8.02</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">7</td>
<td align="center">700</td>
<td align="center">700</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">4.74</td>
<td align="center">6.43</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">8</td>
<td align="center">600</td>
<td align="center">600</td>
<td align="center">25</td>
<td align="center">2.88</td>
<td align="center">5.43</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>Dynamic parameters of 8-story, 20-bay planar steel moment frame under assumption where horizontal displacements of nodes in same floor are identical.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Mode number</th>
<th align="center">Natural circular frequency [rad/s]</th>
<th align="center">Damping ratio</th>
<th align="center">Effective modal mass ratio</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">1</td>
<td align="center">6.01</td>
<td align="center">0.0200</td>
<td align="center">0.775</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">2</td>
<td align="center">16.0</td>
<td align="center">0.0531</td>
<td align="center">0.120</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">3</td>
<td align="center">28.6</td>
<td align="center">0.0950</td>
<td align="center">0.0471</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">4</td>
<td align="center">44.6</td>
<td align="center">0.148</td>
<td align="center">0.0246</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">5</td>
<td align="center">64.5</td>
<td align="center">0.215</td>
<td align="center">0.0147</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">6</td>
<td align="center">87.1</td>
<td align="center">0.290</td>
<td align="center">0.00942</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The input ground motion is explained. The ground motion is specified at the engineering bedrock with S-wave velocity <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>400</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> based on the design response spectrum (<xref ref-type="bibr" rid="B21">Ministry of Construction, 2000</xref>). The signal phase of Hachinohe EW component during the 1968 Tokachi-oki Earthquake is employed. Note that Hachinohe EW component contains low-frequency components. The ground consists of a single sandy soil layer with S-wave velocity <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>200</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, density of 1.73 g/cm<sup>3</sup>, and thickness of 30 m. The nonlinear characteristics of the soil layer is considered by the equivalent linearization technique (<xref ref-type="bibr" rid="B27">Schnabel et al., 1972</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B15">Koyamada et al., 2005</xref>). The time phase difference of ground motion inputs at both ends of the frame is set to 0.5s.</p>
<p>The duration of the ground motion at each input point is 120 s, and the time-history response analysis is performed in the range of <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>120.5</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The trimming range is set to <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>17</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">s</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the duration of the generated motion is 2 s. Consequently, the total reduced time is 15s, corresponding to about 12.5% of the duration of the original motion. Note that the time range of trimming is common for all the input points. <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> shows the ground displacement and the displacement, velocity, and acceleration response spectrums <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>D</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Input ground motion and response spectrums.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fbuil-11-1598751-g008.tif"/>
</fig>
<p>When the horizontal displacements of nodes in the same floor are assumed to be identical, the 1-6 th natural circular frequencies and damping ratios are <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.01</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>16.0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>28.6</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>44.6</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>64.5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>87.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.02</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2026;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. These parameters are adopted to create SDOF models, which are then used to generate ground motions. It should be pointed out that this assumption is not considered in the time-history response analysis. Note that the sum of 1-6th effective modal mass is larger than 99% of the total mass of the frame.</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref> shows the generated ground displacement, the 5th floor and top acceleration responses of the moment frame under the original and generated motions. The reference nodes are also illustrated. It can be observed that the displacement responses under the generated motions closely match those under the original motion in the range of <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>17</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> s.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Top and 5th floor acceleration responses under original and generated ground motions and generated ground displacement.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fbuil-11-1598751-g009.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>4.3 Full-scale elastic-plastic high-rise building</title>
<p>A full-scale 35-story elastic-plastic building model with a strong back core frame is treated to compare the proposed method with the previous paper (<xref ref-type="bibr" rid="B1">Akehashi and Fujita, 2025</xref>). The building model and the ground motion OS1 treated in the previous paper are also used in this paper. The main frame is a reinforced-concrete moment-resisting frame and the subframe is a reinforced-concrete shear-wall structure (<xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10a</xref>). The details of the model are explained in the previous papers (<xref ref-type="bibr" rid="B13">Kawai et al., 2021</xref>; <xref ref-type="bibr" rid="B1">Akehashi and Fujita, 2025</xref>). PGA of OS1 is set to 2 m/s<sup>2</sup>. The ranges where the ground acceleration power is below 1% or exceeds 96% of the total are trimmed. Although the previous paper adds single impulse input as a correction process after trimming of the leading part of the ground motion, a generated ground motion whose duration is equal to the fundamental natural period is connected in this paper. The natural eigenmodes are selected in descending order of the effective modal mass until the cumulative mass is larger than 90% of the total mass of the frame. <xref ref-type="table" rid="T1">Table 4</xref> shows the natural circular frequencies, the damping ratios and the effective modal mass ratios for x-directional ground motion.</p>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Overview of building model and maximum interstory drift angle and maximum floor accelerations under OS1, <bold>(a)</bold> plan and section, <bold>(b)</bold> maximum interstory drift angle and maximum floor accelerations.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fbuil-11-1598751-g010.tif"/>
</fig>
<table-wrap id="T4" position="float">
<label>TABLE 4</label>
<caption>
<p>Dynamic parameters of full-scale 35-story building model (in descending order of the effective modal mass).</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Mode number</th>
<th align="center">Natural circular frequency [rad/s]</th>
<th align="center">Damping ratio</th>
<th align="center">Effective modal mass ratio</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">1</td>
<td align="center">2.32</td>
<td align="center">0.0300</td>
<td align="center">0.662</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">6</td>
<td align="center">8.89</td>
<td align="center">0.115</td>
<td align="center">0.129</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">5</td>
<td align="center">7.25</td>
<td align="center">0.0938</td>
<td align="center">0.056</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">10</td>
<td align="center">16.7</td>
<td align="center">0.2159</td>
<td align="center">0.035</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">16</td>
<td align="center">24.5</td>
<td align="center">0.3168</td>
<td align="center">0.025</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">18</td>
<td align="center">28.8</td>
<td align="center">0.3724</td>
<td align="center">0.004</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10b</xref> presents the maximum interstory drift angle and the maximum floor accelerations. It can be observed that the maximum interstory drift angle and the maximum floor accelerations evaluated by the proposed method show better correspondence with the results for the original motion compared to those evaluated by the previous method. It should be pointed out that the generated ground motion accurately evaluates the higher-mode responses, although the impulse input at the initial time step strongly excites the higher-mode response. Note that it took 75484 s for the analysis under the original motion, and it took 23623, 24084 s for the evaluation by the previous and proposed method.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s5">
<title>5 Conclusion</title>
<p>In this paper, a pseudo-input signal generation method that realizes the pre-specified structural responses was proposed. The main conclusions can be summarized as follows.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(1) The proposed input signal generation method is based on the singular value decomposition and unit impulse responses in a discrete time system. The proposed method is applicable not only to a single-point input ground motion but also to multiple-point input ground motions.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(2) One of the most effective uses of the proposed method is the replacement of the leading part of the original input ground motion by the generated input ground motion with the smaller time steps. This leads to an efficient and accurate analysis of the structural responses under not only to a single-point input ground motion but also to multiple-point input ground motions.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(3) The amplitude of the generated signal depends on both the duration of the generated signal and the phase angle of the target response. The amplitude decreases almost monotonically as the duration becomes longer. Additionally, the amplitude varies almost periodically with respect to the phase angle of the target response. However, the phase angle hardly influences the amplitudes when the duration is sufficiently long.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(4) It was demonstrated through the numerical examples for SDOF models, a planar moment-resisting frame, and a full-sacle elastic-plastic high-rise building model under multiple input ground motions that the proposed method accurately and efficiently evaluates the structural responses.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s6">
<title>Data availability statement</title>
<p>The raw data supporting the conclusions of this article will be made available by the authors, without undue reservation.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s7">
<title>Author contributions</title>
<p>HA: Conceptualization, Writing &#x2013; original draft, Supervision, Methodology, Visualization, Writing &#x2013; review and editing, Validation. BW: Methodology, Supervision, Writing &#x2013; original draft, Writing &#x2013; review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s8">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that no financial support was received for the research and/or publication of this article.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s9">
<title>Conflict of interest</title>
<p>Authors HA and BW were employed by Takenaka Corporation.</p>
</sec>
<sec sec-type="ai-statement" id="s10">
<title>Generative AI statement</title>
<p>The author(s) declare that no Generative AI was used in the creation of this manuscript.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s11">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<sec id="s12">
<title>Supplementary material</title>
<p>The Supplementary Material for this article can be found online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbuil.2025.1598751/full#supplementary-material">https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbuil.2025.1598751/full&#x23;supplementary-material</ext-link>
</p>
<supplementary-material xlink:href="Presentation1.pdf" id="SM1" mimetype="application/pdf" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Akehashi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fujita</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2025</year>). <article-title>A new processing method of ground acceleration data for fast and accurate evaluation of maximum seismic structural response</article-title>. <source>Jpn. Archit. Rev.</source> <volume>8</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>e70008</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/2475-8876.70008</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Akehashi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Takewaki</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022a</year>). <article-title>Inverse optimal damper placement via shear model for elastic&#x2013;plastic moment-resisting frames under large-amplitude ground motions</article-title>. <source>Eng. Struct.</source> <volume>250</volume>, <fpage>113457</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engstruct.2021.113457</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Akehashi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Takewaki</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022b</year>). <article-title>Bounding of earthquake response via critical double impulse for efficient optimal design of viscous dampers for elastic-plastic moment frames</article-title>. <source>Jpn. Archit. Rev.</source> <volume>5</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>131</fpage>&#x2013;<lpage>149</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/2475-8876.12262</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Akehashi</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Watai</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kamoshita</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2025</year>). <article-title>Inverse eigenmode modeling and multi-scale seismic analysis of irregular frame structure by shear spring-multi floor mass system</article-title>. <source>Struct. Des. Tall. Spec. Build.</source> <volume>34</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>e2215</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/tal.2215</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Baker</surname>
<given-names>J. W.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>Quantitative classification of near-fault ground motions using wavelet analysis</article-title>. <source>Bullet. Seism. Soc. Am.</source> <volume>97</volume> (<issue>5</issue>), <fpage>1486</fpage>&#x2013;<lpage>1501</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1785/0120060255</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>P. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Flatau</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>S. C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). <article-title>Review paper: health monitoring of civil infrastructure</article-title>. <source>Struct. Health Monit.</source> <volume>2</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>257</fpage>&#x2013;<lpage>267</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1177/1475921703036169</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chioccarelli</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Iervolino</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2010</year>). <article-title>Near-source seismic demand and pulse-like records: a discussion for L&#x2019;Aquila earthquake</article-title>. <source>Earthq. Eng. Struct. Dyn.</source> <volume>39</volume> (<issue>9</issue>), <fpage>1039</fpage>&#x2013;<lpage>1062</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/eqe.987</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Enokida</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Takewaki</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stoten</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2014</year>). <article-title>A nonlinear signal-based control method and its applications to input identification for nonlinear SIMO problems</article-title>. <source>J. Sound. Vibr.</source> <volume>333</volume> (<issue>24</issue>), <fpage>6607</fpage>&#x2013;<lpage>6622</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jsv.2014.07.014</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Farrar</surname>
<given-names>C. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Worden</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2007</year>). <article-title>An introduction to structural health monitoring</article-title>. <source>Philosophical Trans. R. Soc. A Math. Phys. Eng. Sci.</source> <volume>365</volume> (<issue>1851</issue>), <fpage>303</fpage>&#x2013;<lpage>315</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1098/rsta.2006.1928</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gladwell</surname>
<given-names>G. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1986</year>). <article-title>Inverse problems in vibration</article-title>. <source>Appl. Mech. Rev.</source> <volume>39</volume>, <fpage>1013</fpage>&#x2013;<lpage>1018</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.3149517</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>W. L.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Agrawal</surname>
<given-names>A. K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Analytical model of ground motion pulses for the design and assessment of seismic protective systems</article-title>. <source>J. Struct. Eng.</source> <volume>134</volume> (<issue>7</issue>), <fpage>1177</fpage>&#x2013;<lpage>1188</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1061/(asce)0733-9445(2008)134:7(1177)</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>He</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wei</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>A novel strong ground motion duration to reduce computation time of structural time history analysis</article-title>. <source>Soil Dyn. Earthq. Eng.</source> <volume>164</volume>, <fpage>107641</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.soildyn.2022.107641</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kawai</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Maeda</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Takewaki</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Critical response of high-rise buildings with deformation-concentration seismic control system under double and multi impulses representing pulse-type and long-duration ground motions</article-title>. <source>Front. Built Environ.</source> <volume>7</volume>, <fpage>649224</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fbuil.2021.649224</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kojima</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Takewaki</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Critical earthquake response of elastic&#x2013;plastic structures under near-fault ground motions (Part 1: fling-step input)</article-title>. <source>Front. Built Environ.</source> <volume>1</volume>, <fpage>12</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fbuil.2015.00012</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Koyamada</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Miyamoto</surname>
<given-names>Y.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Miura</surname>
<given-names>K.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2005</year>). &#x201c;<article-title>Nonlinear property for surface strata from natural soil samples</article-title>,&#x201d; in <source>
<italic>Proc. Japan national conf. Geotech. Eng</italic>., volume JGS38, session ID 1039</source>, <fpage>2077</fpage>&#x2013;<lpage>2078</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>J. Q.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alam</surname>
<given-names>M. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Effects of near-fault motions and artificial pulse-type ground motions on super-span cable-stayed bridge systems</article-title>. <source>J. Bridge Eng.</source> <volume>22</volume> (<issue>3</issue>), <fpage>04016128</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1061/(asce)be.1943-5592.0001008</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Majidi</surname>
<given-names>N.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Riahi</surname>
<given-names>H. T.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zandi</surname>
<given-names>S. M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2023</year>). <article-title>Evaluating the performance of different mother wavelet functions for down-sampling of earthquake records</article-title>. <source>Structures</source> <volume>51</volume>, <fpage>846</fpage>&#x2013;<lpage>879</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.istruc.2023.03.032</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mazza</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Labernarda</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). &#x201c;<article-title>Concave surface base-isolation system against seismic pounding of irregular adjacent buildings</article-title>,&#x201d; in <source>14th world congress in computational mechanics (WCCM), ECCOMAS congress 2020</source>.</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mazza</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Labernarda</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022a</year>). <article-title>Internal pounding between structural parts of seismically isolated buildings</article-title>. <source>J. Earthq. Eng.</source> <volume>26</volume> (<issue>10</issue>), <fpage>5175</fpage>&#x2013;<lpage>5203</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/13632469.2020.1866122</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mazza</surname>
<given-names>F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Labernarda</surname>
<given-names>R.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2022b</year>). <article-title>Effects of near&#x2010;fault acceleration and non&#x2010;acceleration pulses on pounding between in&#x2010;plan irregular fixed&#x2010;base and base&#x2010;isolated buildings</article-title>. <source>Struct. Contr. Health Monit.</source> <volume>29</volume> (<issue>9</issue>), <fpage>e2992</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/stc.2992</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="other">
<collab>Ministry of Construction</collab> (<year>2000</year>). <comment>Notification No. 1461, Gazette (Extra No. 106)</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pant</surname>
<given-names>D. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wijeyewickrema</surname>
<given-names>A. C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Influence of near-fault ground motions on the response of base-isolated reinforced concrete buildings considering seismic pounding</article-title>. <source>Adv. Struct. Eng.</source> <volume>16</volume> (<issue>12</issue>), <fpage>1973</fpage>&#x2013;<lpage>1988</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1260/1369-4332.16.12.1973</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Porter</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1970</year>). <article-title>Synthesis of linear lumped-parameter vibrating systems by an inverse Holzer technique</article-title>. <source>J. Mech. Eng. Sci.</source> <volume>12</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>17</fpage>&#x2013;<lpage>19</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1243/jmes_jour_1970_012_005_02</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rabiner</surname>
<given-names>L. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gold</surname>
<given-names>B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1975</year>). <source>Theory and application of digital signal processing</source>. <publisher-loc>Englewood Cliffs</publisher-loc>: <publisher-name>Prentice-Hall</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Reyes</surname>
<given-names>J. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Avila</surname>
<given-names>W. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kalkan</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sierra</surname>
<given-names>A.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Reducing processing time of nonlinear analysis of symmetric-plan buildings</article-title>. <source>J. Struct. Eng.</source> <volume>147</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>04021073</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1061/(asce)st.1943-541x.0003000</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Reynders</surname>
<given-names>E.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2012</year>). <article-title>System identification methods for (operational) modal analysis: review and comparison</article-title>. <source>Arch. Comput. Meth. Eng.</source> <volume>19</volume>, <fpage>51</fpage>&#x2013;<lpage>124</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11831-012-9069-x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schnabel</surname>
<given-names>P. B.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lysmer</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Seed</surname>
<given-names>H. B.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1972</year>). &#x201c;<article-title>SHAKE: a computer program for earthquake response analysis of horizontally layered sites</article-title>,&#x201d; in <source>A computer program distributed by NISEE/Computer Applications</source>. <publisher-loc>Berkeley</publisher-loc>.</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sohn</surname>
<given-names>H.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Farrar</surname>
<given-names>C. R.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hemez</surname>
<given-names>F. M.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shunk</surname>
<given-names>D. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Stinemates</surname>
<given-names>D. W.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nadler</surname>
<given-names>B. R.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2003</year>). <source>A review of structural health monitoring literature: 1996&#x2013;2001</source>, <volume>1</volume>. <publisher-loc>USA</publisher-loc>: <publisher-name>Los Alamos National Laboratory</publisher-name>, <fpage>16</fpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Spencer</surname>
<given-names>Jr. B. F.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nagarajaiah</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2003</year>). <article-title>State of the art of structural control</article-title>. <source>J. Struct. Eng.</source> <volume>129</volume> (<issue>7</issue>), <fpage>845</fpage>&#x2013;<lpage>856</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1061/(asce)0733-9445(2003)129:7(845)</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Suzuki</surname>
<given-names>T.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Input motion inversion in elastoplastic soil model using modal iterative error correction method</article-title>. <source>Jpn. Archit. Rev.</source> <volume>2</volume>, <fpage>340</fpage>&#x2013;<lpage>348</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/2475-8876.12092</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Symans</surname>
<given-names>M. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Charney</surname>
<given-names>F. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Whittaker</surname>
<given-names>A. S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Constantinou</surname>
<given-names>M. C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kircher</surname>
<given-names>C. A.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Johnson</surname>
<given-names>M. W.</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> (<year>2008</year>). <article-title>Energy dissipation systems for seismic applications: current practice and recent developments</article-title>. <source>J. Struct. Eng.</source> <volume>134</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>3</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1061/(asce)0733-9445(2008)134:1(3)</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Symans</surname>
<given-names>M. D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Constantinou</surname>
<given-names>M. C.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1999</year>). <article-title>Semi-active control systems for seismic protection of structures: a state-of-the-art review</article-title>. <source>Eng. Struct.</source> <volume>21</volume> (<issue>6</issue>), <fpage>469</fpage>&#x2013;<lpage>487</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/s0141-0296(97)00225-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Takewaki</surname>
<given-names>I.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2004</year>). <article-title>Bound of earthquake input energy</article-title>. <source>J. Struct. Eng.</source> <volume>130</volume> (<issue>9</issue>), <fpage>1289</fpage>&#x2013;<lpage>1297</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1061/(asce)0733-9445(2004)130:9(1289)</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Verhaegen</surname>
<given-names>M.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>1994</year>). <article-title>Identification of the deterministic part of MIMO state space models given in innovations form from input-output data</article-title>. <source>Automatica</source> <volume>30</volume> (<issue>1</issue>), <fpage>61</fpage>&#x2013;<lpage>74</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0005-1098(94)90229-1</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>D.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhou</surname>
<given-names>J.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2015</year>). <article-title>A stochastic model and synthesis for near&#x2010;fault impulsive ground motions</article-title>. <source>Earthq. Eng. Struct. Dyn.</source> <volume>44</volume> (<issue>2</issue>), <fpage>243</fpage>&#x2013;<lpage>264</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/eqe.2468</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhai</surname>
<given-names>C.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>S.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Z.</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>L.</given-names>
</name>
</person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Quantitative identification of near&#x2010;fault pulse&#x2010;like ground motions based on energy</article-title>. <source>Bullet. Seism. Soc. Am.</source> <volume>103</volume> (<issue>5</issue>), <fpage>2591</fpage>&#x2013;<lpage>2603</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1785/0120120320</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>