[發(fā)明專利]基于性能水準(zhǔn)的全概率性能評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910266413.7
• 申請(qǐng)日: 2019-04-03
• 公開（公告）號(hào): CN110119531B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉文鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/13
• 代理公司: 青島匯智海納知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37335
• 代理人: 王皎

本發(fā)明涉及抗震設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于性能水準(zhǔn)的全概率性能評(píng)估方法。該評(píng)估方法將設(shè)定性能水準(zhǔn)的層間位移角轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)；分工況1、工況2兩種工況將結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為單自由度體系性能水準(zhǔn)；基于不同性能水準(zhǔn)下的地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度和譜加速度，建立概率模型，確定達(dá)到性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)(EDP)的概率特征、分布模型；得到不同性能水準(zhǔn)下的場地地震發(fā)生年超越概率和重現(xiàn)期；采用全概率原理，建立達(dá)到不同性能水準(zhǔn)的全概率性能評(píng)估公式，并進(jìn)行評(píng)估分析。本方案與“基于性能的抗震設(shè)計(jì)”的原始初衷完全一致。形成從“基于性能”出發(fā)的抗震位移評(píng)估。克服了設(shè)防地震動(dòng)參數(shù)驅(qū)動(dòng)抗震位移評(píng)估，不確定性大的技術(shù)難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及抗震設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于性能水準(zhǔn)的全概率性能評(píng)估方法。

技術(shù)背景

抗震設(shè)計(jì)包括性能化設(shè)計(jì)，目前均是采用了設(shè)防地震動(dòng)參數(shù)(烈度)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)策略，即基于規(guī)定設(shè)防地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行承載力的驗(yàn)算，并判定位移計(jì)算結(jié)果是否滿足規(guī)定要求或性能目標(biāo)要求。這種設(shè)計(jì)評(píng)估方法存在以下問題：①設(shè)防地震動(dòng)參數(shù)驅(qū)動(dòng)抗震設(shè)計(jì)，這與“基于性能的抗震設(shè)計(jì)(Perfornanc-based Seismic Design)”原始初衷不完全一致。從“基于性能”出發(fā)，是從最終結(jié)果把握抗震設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)的主控性、目標(biāo)性明顯增強(qiáng)。目前，“基于性能的抗震設(shè)計(jì)”只是抗震設(shè)防地震動(dòng)參數(shù)(烈度)進(jìn)行驗(yàn)算，未形成從“基于性能”出發(fā)的抗震位移評(píng)估。②設(shè)防地震動(dòng)參數(shù)本身就是一個(gè)十分不確定的工程參數(shù)，因此，設(shè)防地震動(dòng)參數(shù)驅(qū)動(dòng)抗震位移評(píng)估，不確定性大。③目前，抗震規(guī)范的位移驗(yàn)算是采用的是確定性計(jì)算方法，未形成概率的評(píng)估方法。

技術(shù)方案

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是從性能水準(zhǔn)出發(fā)，未采用抗震設(shè)防地震動(dòng)參數(shù)(烈度)，而是采用性能水準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)抗震位移評(píng)估，并提出了基于性能水準(zhǔn)的全概率性能評(píng)估方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

基于性能水準(zhǔn)的全概率性能評(píng)估方法，具體包括如下步驟：

S1、確定研究對(duì)象、結(jié)構(gòu)方案與構(gòu)件尺寸，計(jì)算主要結(jié)構(gòu)周期和振型，其中，主要結(jié)構(gòu)周期為按照振型質(zhì)量參與系數(shù)之和大于90％的原則進(jìn)行模態(tài)截?cái)嗨鶎?duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)自振周期，分析地震環(huán)境參數(shù)，確定規(guī)范反應(yīng)譜，選擇適合場地的地面運(yùn)動(dòng)備選集；

S2、采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，研究設(shè)定不同性能水準(zhǔn)的概率模型、概率特征和演化規(guī)律，將抗震規(guī)范的層間位移角作為性能水準(zhǔn)，計(jì)算設(shè)定性能水準(zhǔn)的設(shè)定超越概率；

S3、根據(jù)抗震規(guī)范設(shè)定性能水準(zhǔn)的層間位移角，模態(tài)PUSHOVER方法分析獲得層間位移與頂點(diǎn)位移的關(guān)系，將設(shè)定性能水準(zhǔn)的層間位移角轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)；

S4、分工況1、工況2兩種工況將結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為單自由度體系性能水準(zhǔn)；

工況1：只需考慮第一振型，基于第一階振型參與系數(shù)，將結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為單自由度體系性能水準(zhǔn)；

工況2：需要考慮高階振型，按照振型質(zhì)量參與系數(shù)之和大于90％的原則進(jìn)行模態(tài)截?cái)啵卸ㄖ饕裥停?/p>

S5、建立單自由度體系的二階微分動(dòng)力方程，基于已建立的地震運(yùn)動(dòng)備選集，反復(fù)調(diào)整不同地面運(yùn)動(dòng)的峰值加速度，使之達(dá)到單自由度體系的性能水準(zhǔn)，提取達(dá)到性能水準(zhǔn)的地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度和地震動(dòng)譜強(qiáng)度；

S6、基于不同性能水準(zhǔn)下的地面運(yùn)動(dòng)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(qū)間；

S7、基于不同性能水準(zhǔn)下的地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度，進(jìn)行多自由度結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力時(shí)程分析，獲得地震反應(yīng)，確定達(dá)到性能水準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)(EDP)的概率特征、分布模型；

S8、建立場地超越概率與地表地震動(dòng)譜強(qiáng)度的關(guān)系，使地震動(dòng)譜強(qiáng)度等于不同性能水準(zhǔn)的地震動(dòng)譜強(qiáng)度概率密度的分位值，得到不同性能水準(zhǔn)下的場地地震發(fā)生年超越概率和重現(xiàn)期；