[發明專利]基于性能水準的全概率性能評估方法

有效

• 申請號: 201910266413.7
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN110119531B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 劉文鋒
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13
• 代理公司: 青島匯智海納知識產權代理有限公司 37335
• 代理人: 王皎

1.基于性能水準的全概率性能評估方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

S1、確定研究對象、結構方案與構件尺寸，計算主要結構周期和振型，分析地震環境參數，確定規范反應譜，擇適合場地的地面運動備選集；

S2、采用數理統計的方法，研究設定不同性能水準的概率模型、概率特征和演化規律，將抗震規范的層間位移角作為性能水準，計算設定性能水準的設定超越概率；

S3、根據抗震規范設定性能水準的層間位移角，模態PUSHOVER方法分析獲得層間位移與頂點位移的關系，將設定性能水準的層間位移角轉換為結構性能水準；

S4、分工況1、工況2兩種工況將結構性能水準轉化為單自由度體系性能水準；

工況1：只需考慮第一振型，基于第一階振型參與系數，將結構性能水準轉化為單自由度體系性能水準；

工況2：需要考慮高階振型，按照振型質量參與系數之和大于90％的原則進行模態截斷，判定主要振型；

S5、建立單自由度體系的二階微分動力方程，基于已建立的地震運動備選集，反復調整不同地面運動的峰值加速度，使之達到單自由度體系的性能水準，提取達到性能水準的地面運動峰值加速度和地震動譜強度；

S6、基于不同性能水準下的地面運動峰值加速度和譜加速度，建立概率模型，提取概率密度、概率分布和變化區間；

S7、基于不同性能水準下的地面運動峰值加速度，進行多自由度結構體系的動力時程分析，獲得地震反應，確定達到性能水準的結構動力響應的概率特征、分布模型；

S8、建立場地超越概率與地表地震動譜強度的關系，使地震動譜強度等于不同性能水準的地震動譜強度概率密度的分位值，得到不同性能水準下的場地地震發生年超越概率和重現期；

S9、按照設定性能水準下的場地地震發生年超越概率，獲得地面運動峰值加速度，計算結構動力響應的概率特征和分布模型，基于結構地震反應的馬爾可夫鏈模型，采用全概率原理，建立達到不同性能水準的全概率性能評估公式，并進行評估分析。

2.根據權利要求1所述的基于性能水準的全概率性能評估方法，其特征在于，所述步驟S2中性能水準的獲得方法為：收集國內外已有的結構抗震實驗，通過實驗、各國抗震規范和實際震害，研究不同性能水準的參數取值，將抗震規范的層間位移角作為性能水準。

3.根據權利要求1所述的基于性能水準的全概率性能評估方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

S41、基于模態PUSHOVER方法分析，利用彈塑性反應譜，獲取主要振型的譜強度，計算主要振型的地震作用；

S42、基于模態PUSHOVER方法分析，根據主要振型的地震作用獲得主要振型下的位移，采用平方和開平方法或者完全二次組合法求得應考慮振型的總位移，第一振型位移除以總位移得到第一振型位移參與系數，第一振型位移參與系數與結構性能水準相乘，得到考慮高階振型影響的等價結構性能水準；

S43、采用與工況1相同的方法，確定單自由度體系的性能水準。

4.根據權利要求3所述的基于性能水準的全概率性能評估方法，其特征在于，所述步驟S41中彈塑性反應譜是通過地面運動輸入單自由度體系運動方程得到，或采用R-μ-T關系，基于步驟S1中的規范反應譜得到。

5.根據權利要求1所述的基于性能水準的全概率性能評估方法，其特征在于，所述步驟S5中單自由度體系的獲取方法為：

基于模態PUSHOVER方法推覆曲線，利用結構坐標系與單自由度體系坐標轉換關系，獲取單自由度體系的模態PUSHOVER方法推覆曲線，轉化為單自由度體系雙折線彈塑性模型，將多自由度結構體系映射為單自由度體系。

6.根據權利要求1所述的基于性能水準的全概率性能評估方法，其特征在于，所述步驟S8中地表地震動譜強度的分析方法為：根據場地區域地震活動時空分布，采用地震危險性概率分析方法，建立場地超越概率水準下的基巖地面運動峰值加速度和基巖地震動反應譜譜強度的關系，完成場地土層對地震動影響的計算分析。

7.根據權利要求1所述的基于性能水準的全概率性能評估方法，其特征在于，所述步驟S9中達到不同性能水準的全概率性能評估公式如下：

v_E(w_n)表示在設定性能水準的地震發生年超越概率的情況下，結構反應大于設定性能水準或規定值的概率；是表示結構動力響應超過設定性能水準或規定值的累積概率，是表示基于性能水準的地震發生年超越概率情況下，結構動力響應的概率密度函數，dλ_IM(x)表示設定性能水準的地震發生年超越概率。