[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于增量靜力方法的非迭代砌體結(jié)構(gòu)易損性分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911358414.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111143931B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永群;蔣利學(xué);王卓琳;許清風(fēng);高潤(rùn)東;陳玲珠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海市建筑科學(xué)研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/13
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 王一琦;季申清

1.一種基于增量靜力方法的非迭代砌體結(jié)構(gòu)易損性分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、確定砌體結(jié)構(gòu)特性和地震動(dòng)特性參數(shù)及其概率分布模型，采用蒙特卡羅法生成地震-結(jié)構(gòu)樣本庫(kù)；

步驟S2、分析砌體結(jié)構(gòu)概率抗震能力，根據(jù)抗震措施類(lèi)別砌體結(jié)構(gòu)的性能水平，確定結(jié)構(gòu)最大層間位移角能力限值θ_c及變異系數(shù)β_c；

步驟S3、分析砌體結(jié)構(gòu)概率抗震需求，采用非迭代靜力計(jì)算方法確定結(jié)構(gòu)最大層間位移角需求均值及變異系數(shù)β_d；

步驟S4、通過(guò)結(jié)構(gòu)概率抗震能力和概率抗震需求計(jì)算地震反應(yīng)需求的超越概率，確定砌體結(jié)構(gòu)的易損性曲線；

所述生成的地震-結(jié)構(gòu)樣本庫(kù)還包括如下步驟：

步驟S1-1、確定結(jié)構(gòu)和地震動(dòng)的隨機(jī)變量，包括材料強(qiáng)度、幾何尺寸、重力荷載、地震動(dòng)強(qiáng)度、特征周期，并確定其概率分布模型和變異系數(shù)；

步驟S1-2、根據(jù)各參數(shù)的概率分布模型，采用蒙特卡羅法生成隨機(jī)的地震-結(jié)構(gòu)樣本庫(kù)；

根據(jù)所述的抗震措施類(lèi)別將砌體結(jié)構(gòu)分為五類(lèi)：

A類(lèi)措施，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置圈梁，但未設(shè)置構(gòu)造柱；

B類(lèi)措施，除按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置圈梁外，在下列部位設(shè)置構(gòu)造柱：外墻四角及對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角，錯(cuò)層部位橫墻與外縱墻交接處，大房間內(nèi)外墻交接處，較大洞口兩側(cè)，樓、電梯間四角，樓梯斜梯段上下端對(duì)應(yīng)墻體處；

C類(lèi)措施，除符合B類(lèi)措施要求外，還在下列部位設(shè)置構(gòu)造柱：樓梯間對(duì)應(yīng)的另一側(cè)內(nèi)橫墻與外縱墻交接處，隔12～15m或單元橫墻與外縱墻交接處；

D類(lèi)措施，除符合B類(lèi)措施要求外，還在下列部位設(shè)置構(gòu)造柱：隔開(kāi)間橫墻軸線與外墻交接處，山墻與內(nèi)縱墻交接處；

E類(lèi)措施，除符合B類(lèi)措施要求外，還在下列部位設(shè)置構(gòu)造柱：內(nèi)墻軸線與外墻交接處，內(nèi)縱墻與橫墻軸線交接處，內(nèi)墻的局部較小墻垛處；

計(jì)算所述砌體結(jié)構(gòu)的最大層間位移角需求還包括如下步驟：

步驟S3-1、根據(jù)多層砌體結(jié)構(gòu)剪切性薄弱層破壞機(jī)制計(jì)算各樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)ξ_i，由樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)最小值確定結(jié)構(gòu)薄弱層，計(jì)算結(jié)構(gòu)薄弱層的抗力折減系數(shù)R＝1/ξ_i,min；

步驟S3-2、根據(jù)結(jié)構(gòu)基本周期T_0,e，計(jì)算等效單自由度體系結(jié)構(gòu)的有效彈性周期T_eff和有效阻尼比ζ_eff；

步驟S3-3、根據(jù)有效彈性周期T_eff和有效阻尼比ζ_eff，計(jì)算結(jié)構(gòu)位移的阻尼折減系數(shù)B和彈塑性位移增大系數(shù)C；

步驟S3-4、根據(jù)上述得到的阻尼折減系數(shù)B和彈塑性位移增大系數(shù)C，計(jì)算等效單自由度體系的屈服譜位移S_dy和彈塑性譜位移S_dp；

步驟S3-5、根據(jù)第一陣型確定結(jié)構(gòu)陣型高度系數(shù)，計(jì)算結(jié)構(gòu)最大層間位移角需求θ_max；

步驟S3-6、重復(fù)步驟S3-1至步驟S3-5，計(jì)算所有地震-結(jié)構(gòu)樣本的最大彈塑性層間位移角需求，得到最大層間位移角需求均值及變異系數(shù)β_d；

所述步驟S3-1中各樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)ξ_i的計(jì)算過(guò)程為：

其中，ξ_i為i層的樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)，n為結(jié)構(gòu)總層數(shù)，α為罕遇或設(shè)防烈度地震的地震影響系數(shù)，ρ_i為i層計(jì)算方向的墻率，即樓層高度1/2處該方向墻體面積與單層建筑面積之比，與計(jì)算方向直交方向的墻率為ρ’_i，λ_g為單位面積重力荷載代表值的換算系數(shù)，即以0.012N/mm²為基準(zhǔn)，λ_g＝g_E/0.012，f_2,i為i層砌筑砂漿強(qiáng)度，i為砌體結(jié)構(gòu)建筑的樓層數(shù)；

所述步驟S3-2中結(jié)構(gòu)基本周期T_0,e、有效彈性周期T_eff和有效阻尼比ζ_eff的計(jì)算公式分別為：

T_0,e＝0.02(H+1.2)

其中，H為房屋高度(m)，T_g為場(chǎng)地卓越周期，ζ₀為結(jié)構(gòu)彈性粘滯阻尼系數(shù)；

所述步驟S3-3中所述阻尼折減系數(shù)B和所述彈塑性位移增大系數(shù)C的計(jì)算公式分別為：

所述步驟S3-4中所述屈服譜位移S_dy和所述彈塑性譜位移S_dp計(jì)算公式分別為：

其中，g為重力加速度；

所述步驟S3-5中，所述結(jié)構(gòu)最大層間位移角需求θ_max的計(jì)算過(guò)程為：

結(jié)構(gòu)薄弱層屈服位移需求為

其中，h為薄弱層層高，Γ_h為振型高度系數(shù)，

對(duì)于不規(guī)則的多層砌體結(jié)構(gòu)，假定其整體結(jié)構(gòu)的塑性位移完全由薄弱層產(chǎn)生，薄弱層的彈塑性位移需求為

δ_p＝δ_y+(S_dp-S_dy)

對(duì)于較規(guī)則的多層砌體結(jié)構(gòu)，假定整體結(jié)構(gòu)的塑性位移大部分由薄弱層產(chǎn)生，小部分由薄弱層相鄰層產(chǎn)生，薄弱層的彈塑性位移需求為

結(jié)構(gòu)最大層間位移角需求θ_max為

所述步驟S4中，通過(guò)所述結(jié)構(gòu)概率抗震能力和所述概率抗震需求計(jì)算所述地震反應(yīng)需求的超越概率的計(jì)算過(guò)程為：

結(jié)構(gòu)抗震能力θ_c和地震響應(yīng)需求θ_max均服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，超越概率為

式中，LS_i為對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)性能水平的量化指標(biāo)限值。