[發明專利]一種復雜結構抗震易損性輸入地震波的選擇方法

有效

• 申請號: 202011219886.0
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112214825B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 謝皓宇;鄭萬山;劉懷林;高文軍;劉海明
• 申請（專利權）人: 招商局重慶交通科研設計院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 郭澤培

本發明公開了一種復雜結構抗震易損性輸入地震波的選擇方法，包括對目標結構進行模態分析；將目標結構等效為二自由度模型，并計算兩個雙折線滯回結構模型對應的初始剛度；確定折減剛度和屈服位移；計算最大位移響應的概率密度分布情況以及計算地震波對應的信息熵E_i，利用地震波集合響應概率密度分布的信息熵，能夠快速地對輸入地震波的集合的多樣性和離散型做出評估，進而選擇合適的地震波作為分析計算復雜結構抗震易損性的輸入地震波集合，填補了復雜結構抗震易損性輸入地震波確定規則的空白，為使用時程動力分析計算結構抗震易損性的輸入地震波的選擇提供可靠的依據。

技術領域

本發明涉及地震波選擇技術領域，具體公開了一種復雜結構抗震易損性輸入地震波的選擇方法。

背景技術

地震對包括關鍵建筑物、橋梁等結構物造成的損害不僅會造成巨大的經濟損失，還會對震后救援與重建帶來困難。為了對新建以及即有的結構物的抗震性能有一個準確的評估，抗震易損性的概念通常被選用為最常見的手段。抗震易損性的方法使用大量的輸入地震波對結構的有限元模型進行激勵，定義損傷的標準，計算出響應超出損傷標準的概率，用以表征結構物的抗震性能。然而，無論是易損性中的增量動力法、條帶法還是云圖法，都對輸入地震波的選擇沒做要求或是合理的規定。在對一個復雜結構的非線性的有限元模型進行時程動力分析要求極高的時間成本，再加上易損性分析通常是輸入成百上千條的地震波，如果輸入地震波彼此之間性質類似，那么易損性分析的結果的價值則會被認為降低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種復雜結構抗震易損性輸入地震波的選擇方法，以解決現有抗震易損性分析過程中，由于輸入地震波的性質類似而造成的分析結果的價值降低的問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種復雜結構抗震易損性輸入地震波的選擇方法，具體包括以下步驟：

S1：對目標結構進行模態分析；

S2：將目標結構的等效為二自由度模型，每一自由度對應一個雙折線滯回結構模型，計算雙折線滯回模型對應的初始剛度；

S3：確定所述雙折線滯回結構模型的折減剛度和屈服位移；

S4：對雙折線滯回結構模型施加若干組地震波，計算結構響應并劃分位移區間，得到每組地震波對應的最大位移概率密度分布情況；

S5:根據概率密度分布情況分別計算各組地震波的信息熵E_i，取信息熵E_i最小的一組地震波作為分析復雜結構抗震易損性的輸入地震波，所述信息熵E_i的計算公式為：

其中：R表示第i組地震波對應的最大位移區間的個數，P_ij表示第i組地震波對應的第j最大位移區間的響應發生概率。

進一步的，所述步驟S1對目標結構進行模態分析具體包括以下步驟：

S101：建立目標結構的有限元模型；

S102：通過有限元分析軟件對目標結構的有限元模型進行模態分析，得到所述目標結構有限元模型前兩階的模態圓頻率ω₁和ω₂。

進一步的，所述步驟S2將目標結構的等效為二自由度模型，每一自由度對應一個雙折線滯回結構模型，計算對應雙折線滯回模型的初始剛度具體包括以下步驟：

S201：建立目標結構的二質點二自由度體系，每一自由度對應一個雙折線滯回結構模型；

S202：求解兩個雙折線滯回模型自由振動的運動方程，得到所述二質點二自由度體系的自振頻率；