[發明專利]博物館展柜陳列浮放文物的地震滑移與搖擺風險評估方法

在審

• 申請號: 202110494868.1
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113191056A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 劉佩;楊維國;葛家琪;鄒曉光;王萌
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

本發明公開了一種博物館展柜陳列浮放文物的地震滑移與搖擺風險評估方法。本發明考慮結構倒塌和展柜傾覆風險的影響，提出了浮放文物的地震滑移與搖擺風險評估方法，先建立文物?展柜?博物館系統非線性有限元模型，然后評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、結構的地震倒塌易損性，再評估浮放文物的地震滑移和搖擺風險、展柜的地震傾覆風險、結構的地震倒塌風險，進而計算考慮三類風險因子的浮放文物的地震滑移和搖擺風險的概率估計值，最后對浮放文物的地震滑移和搖擺風險進行評級；本發明為浮放文物的地震安全性判別提供了科學依據，用于指導浮放館藏文物防震預防性保護的科學實施。

技術領域

本發明涉及文物防震預防性保護技術領域，具體涉及一種基于文物-展柜-博物館系統的 浮放文物地震滑移與搖擺風險評估方法。

背景技術

文物是人類社會寶貴的文化遺產，是歷史文明信息的載體。根據統計數據顯示，約1.08 億件可移動文物主要存放于5300余家博物館中，其中超過70％的一級和二級博物館位于7 度及以上抗震設防高烈度區。由于文物的展陳需求，大量文物浮放于展柜臺面；此外，雖然 許多文物利用展具通過卡固、膠黏、綁扎等方法進行了固定，但是文物-展具組合體仍然浮放 于展柜臺面；另一方面，位于展廳中部的展柜由于布展主題的變化通常浮放于樓面。

國內外歷次強震震害調查顯示出“博物館結構倒塌”、“結構未倒塌但展柜傾覆”、“展柜 未傾覆但文物發生滑移量過大導致的掉落或碰撞破壞”、“展柜未傾覆但文物發生搖擺角過大 導致的碰撞或傾覆破壞”等文物主要震損成因。

開展館藏文物防震預防性保護，當前面臨“如何科學評價浮放文物的地震安全性”的需 求導向問題。

在基于性能的地震工程框架下，地震風險指在特定時間段內研究對象在各種可能的地震 下發生某種破壞的可能性。合理考慮地震風險有助于準確掌握研究對象的安全水平，地震風 險評估結果對開展科學的防災減災規劃具有重要意義。重要性等級較高的工程開展地震風險 評估需求尤為迫切，前期已針對核電站、古建筑、重大巖土工程、大壩等開展了相關研究。 但目前尚未開展浮放館藏文物的地震風險評估研究，缺乏科學評定浮放館藏文物地震風險等 級及采用合理防震措施的依據。

更為重要的是，地震波經博物館和展柜傳遞到文物，任何一個環節出現震害都將危及文 物安全，因此開展浮放文物地震風險評估必須考慮多風險因子的影響。針對浮放文物地震滑 移量與搖擺角超限兩種破壞模式，考慮結構倒塌和展柜傾覆風險影響的文物地震滑移與搖擺 風險評估方法尚屬空白。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種基于文物-展柜-博物館系統的浮放文 物地震滑移與搖擺風險評估方法。

本發明的浮放文物的地震滑移與搖擺風險評估方法，包括以下步驟：

1)建立文物-展柜-博物館系統非線性有限元模型；

2)評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構的地 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，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層次的性能目標，以及定義浮放文物地震滑移失效和地震搖擺失 效分別在三個層次下對應的極限狀態；

ii.依據博物館所處場地條件，選擇多條地震波作為博物館結構的輸入激勵，并且保證 各條地震波的均值反應譜與場地的設計反應譜相符；

iii.基于文物-展柜-博物館系統非線性有限元模型，以峰值地面加速度作為地震動強度 指標，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，開展增量動力分析，建立浮放文物的地震滑移增量動力分析曲線和地震搖擺增量動力分析曲線；