[發(fā)明專利]博物館展柜陳列浮放文物的地震滑移與搖擺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110494868.1
• 申請(qǐng)日: 2021-05-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113191056A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉佩;楊維國(guó);葛家琪;鄒曉光;王萌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種浮放文物的地震滑移與搖擺風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述評(píng)估方法包括以下步驟：

1)建立文物-展柜-博物館系統(tǒng)非線性有限元模型；

2)評(píng)估浮放文物的地震滑移和搖擺易損性、展柜的地震傾覆易損性和博物館結(jié)構(gòu)的地震倒塌易損性：

i.分別將浮放文物的最大滑移量和最大搖擺角作為工程需求參數(shù)，將浮放文物的地震滑移失效和地震搖擺失效分別劃分為三個(gè)層次，并定義浮放文物地震滑移失效和地震搖擺失效的三個(gè)層次的性能目標(biāo)，以及定義浮放文物地震滑移失效和地震搖擺失效分別在三個(gè)層次下對(duì)應(yīng)的極限狀態(tài)；

ii.依據(jù)博物館所處場(chǎng)地條件，選擇多條地震波作為博物館結(jié)構(gòu)的輸入激勵(lì)，并且保證各條地震波的均值反應(yīng)譜與場(chǎng)地的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜相符；

iii.基于文物-展柜-博物館系統(tǒng)非線性有限元模型，以峰值地面加速度作為地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)，分別以浮放文物的最大滑移量和最大搖擺角作為工程需求參數(shù)，開(kāi)展增量動(dòng)力分析，建立浮放文物的地震滑移增量動(dòng)力分析曲線和地震搖擺增量動(dòng)力分析曲線；

iv.設(shè)定浮放文物的最大滑移量服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，建立浮放文物的地震滑移易損性函數(shù)；基于浮放文物的地震滑移增量動(dòng)力分析曲線，通過(guò)線性回歸方法，確定地震滑移易損性函數(shù)的中位值及標(biāo)準(zhǔn)差，分別建立對(duì)應(yīng)三個(gè)層次的性能目標(biāo)的浮放文物的地震滑移易損性曲線；

v.設(shè)定浮放文物的最大搖擺角服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，建立浮放文物的地震搖擺易損性函數(shù)；基于浮放文物的地震搖擺增量動(dòng)力分析曲線，通過(guò)非線性回歸方法，確定地震搖擺易損性函數(shù)的中位值及標(biāo)準(zhǔn)差，分別建立對(duì)應(yīng)三個(gè)層次的性能目標(biāo)的浮放文物的地震搖擺易損性曲線；

vi.若展柜浮放，則以峰值地面加速度作為地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)，以展柜的最大搖擺角作為工程需求參數(shù)，開(kāi)展增量動(dòng)力分析，建立展柜的地震搖擺增量動(dòng)力分析曲線；通過(guò)非線性回歸方法，確定地震搖擺易損性函數(shù)的中位值及標(biāo)準(zhǔn)差，建立展柜的地震傾覆易損性曲線；若展柜固定，則不考慮展柜的地震傾覆易損性；

vii.以峰值地面加速度作為地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)，以博物館結(jié)構(gòu)的最大層間位移角作為工程需求參數(shù)，開(kāi)展增量動(dòng)力分析，建立博物館結(jié)構(gòu)的增量動(dòng)力分析曲線；設(shè)定博物館結(jié)構(gòu)的最大層間位移角服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，建立博物館結(jié)構(gòu)的地震倒塌易損性函數(shù)；基于博物館結(jié)構(gòu)的增量動(dòng)力分析曲線，通過(guò)線性回歸技術(shù)，確定地震倒塌易損性函數(shù)的中位值及標(biāo)準(zhǔn)差，建立博物館結(jié)構(gòu)的地震倒塌易損性曲線；

3)評(píng)估考慮三類風(fēng)險(xiǎn)因子的浮放文物的地震滑移和搖擺風(fēng)險(xiǎn)的概率估計(jì)值：

i.定義影響浮放文物地震滑移和搖擺風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)值的三類風(fēng)險(xiǎn)因子：

設(shè)定三類風(fēng)險(xiǎn)因子，第一風(fēng)險(xiǎn)因子代表博物館結(jié)構(gòu)的地震倒塌風(fēng)險(xiǎn)，第二風(fēng)險(xiǎn)因子代表展柜的地震傾覆風(fēng)險(xiǎn)，第三風(fēng)險(xiǎn)因子包括浮放文物的地震滑移風(fēng)險(xiǎn)和浮放文物的地震搖擺風(fēng)險(xiǎn)，浮放文物的地震滑移風(fēng)險(xiǎn)代表在博物館結(jié)構(gòu)未倒塌且展柜未傾覆的情況下浮放文物的地震滑移風(fēng)險(xiǎn)，浮放文物的地震搖擺風(fēng)險(xiǎn)代表在博物館結(jié)構(gòu)未倒塌且展柜未傾覆的情況下浮放文物的地震搖擺風(fēng)險(xiǎn)；

ii.計(jì)算第一和第二風(fēng)險(xiǎn)因子的概率估計(jì)值：

根據(jù)博物館所處場(chǎng)地條件及中國(guó)地震動(dòng)區(qū)劃參數(shù)圖，獲得博物館所處場(chǎng)地發(fā)生不同強(qiáng)度地震的年均超越概率，即場(chǎng)地危險(xiǎn)性曲線；

通過(guò)將場(chǎng)地危險(xiǎn)性曲線與博物館結(jié)構(gòu)的地震倒塌易損性曲線進(jìn)行卷積，得到第一風(fēng)險(xiǎn)因子的年均失效概率P₁，進(jìn)而獲得在博物館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，博物館結(jié)構(gòu)的地震倒塌風(fēng)險(xiǎn)的概率估計(jì)值P_SC：

P_SC＝1-exp(-P₁×tL)

其中，tL為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限；

若展柜浮放，則通過(guò)將場(chǎng)地危險(xiǎn)性曲線與展柜的地震傾覆易損性曲線進(jìn)行卷積，得到第二風(fēng)險(xiǎn)因子的年均失效概率P₂，進(jìn)而獲得在博物館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，博物館結(jié)構(gòu)未發(fā)生地震倒塌的情況下，浮放展柜的地震傾覆風(fēng)險(xiǎn)的概率估計(jì)值P_SO：

P_SO＝(1-P_SC)×[1-exp(-P₂×tL)]；

若展柜固定，則展柜的地震傾覆風(fēng)險(xiǎn)的概率估計(jì)值P_SO＝0；

iii.計(jì)算第三風(fēng)險(xiǎn)因子的概率估計(jì)值：

針對(duì)三個(gè)層次的性能目標(biāo)，通過(guò)將場(chǎng)地危險(xiǎn)性曲線分別與三個(gè)層次的性能目標(biāo)的浮放文物的地震滑移易損性曲線進(jìn)行卷積，分別計(jì)算第三風(fēng)險(xiǎn)因子的滑移年均失效概率和進(jìn)而獲得在博物館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，博物館結(jié)構(gòu)未發(fā)生倒塌且展柜未發(fā)生傾覆的情況下，對(duì)應(yīng)三個(gè)層次的性能目標(biāo)的浮放文物地震滑移風(fēng)險(xiǎn)的概率估計(jì)值：

其中，和分別為對(duì)應(yīng)三個(gè)層次的性能目標(biāo)的浮放文物地震滑移風(fēng)險(xiǎn)的概率估計(jì)值；

針對(duì)三個(gè)層次的性能目標(biāo)，通過(guò)將場(chǎng)地危險(xiǎn)性曲線分別與三個(gè)層次的性能目標(biāo)的浮放文物的地震搖擺易損性曲線進(jìn)行卷積，分別計(jì)算第三風(fēng)險(xiǎn)因子的搖擺年均失效概率和進(jìn)而獲得在博物館結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，博物館結(jié)構(gòu)未發(fā)生倒塌且展柜未發(fā)生傾覆的情況下，對(duì)應(yīng)三個(gè)層次的性能目標(biāo)的浮放文物地震搖擺風(fēng)險(xiǎn)的概率估計(jì)值：

其中，和分別為對(duì)應(yīng)三個(gè)層次的性能目標(biāo)的浮放文物地震搖擺風(fēng)險(xiǎn)的概率估計(jì)值；

iv.計(jì)算考慮三類風(fēng)險(xiǎn)因子的浮放文物地震風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)值：

針對(duì)三個(gè)層次的性能目標(biāo)，分別計(jì)算考慮三類風(fēng)險(xiǎn)因子的浮放文物地震滑移風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)值：

其中，和分別為對(duì)應(yīng)三個(gè)層次的性能目標(biāo)的考慮三類風(fēng)險(xiǎn)因子的浮放文物地震滑移風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)值；

針對(duì)三個(gè)層次的性能目標(biāo)，分別計(jì)算考慮三類風(fēng)險(xiǎn)因子的浮放文物地震搖擺風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)值：

其中，和分別為對(duì)應(yīng)三個(gè)層次的性能目標(biāo)的考慮三類風(fēng)險(xiǎn)因子的浮放文物地震搖擺風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)值；

4)對(duì)浮放文物的地震滑移和搖擺風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)級(jí)。