[發明專利]地下結構抗震倒塌能力的分析方法及系統

有效

• 申請號: 201710843771.0
• 申請日: 2017-09-19
• 公開（公告）號: CN107577890B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 董正方;康帥;李運華;李鳳麗;王麗萍;蔡寶占;王琮皓
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發明涉及安全監測技術領域，特別是一種地下結構抗震倒塌能力的分析方法及系統，本發明方法包括：確定地震強度參數IM；構建一維土體自由場等效線性化模型；構建土?結構相互作用模型；構建框架結構構件截面模型，計算截面彎矩?曲率，得到地下結構塑性鉸參數；構建含有塑性鉸的土?結構相互作用平面模型，計算地震動下的地下結構性能參數DM。本發明采用的反應加速度法是擬靜力抗震計算方法，用靜力的方法分析動力的問題，成功解決了地下結構考慮動力邊界的土?結構相互作用模型一次計算大量耗費機時問題，計算效率高；土體非線性采用等效線性化模型，避免土體不同非線性本構模型帶來的影響。

技術領域

本發明涉及安全監測技術領域，特別是一種地下結構抗震倒塌能力的分析方法及系統。

背景技術

動力增量分析法(Incremental Dynamic Analysis，IDA)是將地震動的加速度分別乘以一系列比例系數，使之成為一組不同強度的地震動，結構在這組地震動荷載作用下，分別進行非線性動力時程分析，得到地震動強度與結構性能參數的曲線，即IDA曲線，來研究結構在地震荷載作用下損傷破壞的全過程。該方法最早由Bertero提出，Vamvatsikos&Comell則進行了系統的總結和闡述，并被FEMA35，FEMA351采用，作為分析結構整體倒塌能力的方法。IDA分析方法的重點是選取合適的地震動強度IM和結構性能參數DM，并且為使計算結果達到精度的同時減少運算量，要選取合適的調幅準則。

IDA分析方法的基本步驟為：

1.選擇代表性結構，建立結構的彈塑性分析模型；

2.選擇代表結構所處場地的地震動記錄；

3.選擇地震動強度參數IM和結構性能參數DM；

4.對某一條地震動記錄進行單調調幅，得到調幅后的一系列地震動記錄；

5.單條IDA曲線分析；

6.變換原始地震動記錄，重復步驟4-5，得到多條IDA曲線；

7.多條IDA曲線數據處理；

8.用IDA結果評估結構的抗震性能。

地下結構土-結構相互作用模型由于要考慮動力邊界，規模較大，一次計算就要耗費大量機時。土體在地震中會進入強烈非線性狀態，并且土體非線性本構模型眾多。綜上所述，如果地下結構進行IDA分析，會耗費大量機時，甚至不可行，因此要進行修正。

發明內容

鑒于此，本發明提供一種地下結構抗震倒塌能力的分析方法及系統，采用的反應加速度法是擬靜力抗震計算方法，用靜力的方法分析動力的問題，成功解決了地下結構考慮動力邊界的土-結構相互作用模型一次計算大量耗費機時問題，計算效率高；土體非線性結構采用等效線性化模型，避免土體不同非線性本構模型帶來的影響。

為了達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明提供一種地下結構抗震倒塌能力的分析方法，包括：

根據地下結構所處場地的地震動記錄，確定地震強度參數IM；

構建一維土體自由場等效線性化模型，分別計算地下結構頂部、底部所處土層相對位移最大時刻的各土層加速度、等效剪切模量和彈性模量；

構建土-結構相互作用模型，計算地下結構在重力作用下的單元內力；

構建框架結構構件截面模型，計算截面彎矩-曲率，得到地下結構塑性鉸參數；

構建含有塑性鉸的土-結構相互作用平面模型，計算地震動作用下的地下結構性能參數DM。

進一步地，確定地震強度參數IM，包括：選取地震動記錄中的地震動峰值加速度作為地震強度參數IM。