一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法技术

本发明专利技术提供了一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，包括：选取地震动记录；建立结构的非线性有限元分析模型；选取多个典型地震动强度参数作为基本地震动强度参数，计算地震动记录的地震动强度；选取多个典型结构损伤参数作为基本结构损伤参数，计算结构损伤；通过典型相关分析，使得典型地震动强度变量和典型结构损伤变量的相关性最大；以典型地震动强度变量作为描述多元地震破坏势的参数，评估基本地震动强度参数对多元地震破坏势的相对贡献率，确定地震破坏势的重要地震动强度参数。本发明专利技术考虑了多个地震动强度参数的影响，因此可以更加准确地预测地震破坏势的大小，更加合理地评估结构在不同地震动作用下的损伤程度大小。 1

A multivariate seismic damage potential assessment method based on canonical correlation analysis

The invention provides a multiple seismic failure potential evaluation method based on canonical correlation analysis, including selecting ground motion records, establishing a nonlinear finite element analysis model of the structure, selecting several typical ground motion intensity parameters as basic ground motion intensity parameters, calculating the ground motion intensity of seismic dynamic records, selecting a number of multiple seismic records. The typical structural damage parameters are used as the basic structural damage parameters to calculate the structural damage. Through canonical correlation analysis, the correlation between the typical ground motion intensity variables and the typical structural damage variables is maximum, and the typical ground motion intensity variables are used to describe the parameters of the multiple earthquake damage potential and evaluate the parameters of the basic ground motion intensity. The relative contribution rate of multiple earthquake damage potential is determined, and the important intensity parameters of earthquake ground motion are determined. The invention takes into account the influence of several ground motion intensity parameters, so it can predict the magnitude of the earthquake damage more accurately and more reasonably evaluate the damage degree of the structure under the action of different ground motions. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法
本专利技术属于地震工程及防灾减灾工程
，尤其涉及一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法。
技术介绍
在地震工程研究中，由于地震动记录的随机性和结构破坏状态的复杂机理，去评估由地震动引起结构的破坏成为国内外抗震研究的一个重要的问题。国内外学者提出一些宏观地震烈度去评估地震动破坏势，其主要通过人为主观去衡量地震破坏力大小，但不能定量地评估由地震引起结构的破坏。直到地震监测仪器出现，根据仪器记录结果，研究者提出各种仪器烈度，开始从定性的宏观烈度，逐步过渡到仪器测量烈度来表征地震动破坏势，最后选取地震动强度参数作为烈度的物理衡量标准。地震烈度是地震发生时一定范围内地面震动强弱程度的平均水平，并且衡量烈度的物理标准比较复杂，人们总是通过与宏观烈度的统计相关性来找到某些物理量。如何量化和预测不同地震动激励对不同结构的损伤程度是地震工程领域的难题。地震动破坏势是在地震作用下结构破坏的大小，其核心是研究地震动强度参数和结构损伤参数这两者之间的关系。单独的地震动强度参数不能很好地描述地震动的特性，无法全面、准确地评估地震动破坏势。并且由于地面结构的复杂和多样性，建筑材料、建筑功能、结构形式、结构场地等其他原因，单独的结构损伤参数也不能真实反映结构的破坏状态。鉴于此，一方面有必要综合考虑多个地震动强度参数，另一方面还要综合考虑多个结构损伤参数，包括结构和非结构损伤，以此来全面评估地震动破坏势。因此，亟需一种能够全面评估地震破坏势的评估方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，通过多元统计学中的典型相关分析方法构造典型变量，进行多元地震动强度参数和结构损伤参数的相关性分析，通过地震动多元破坏势指标准确地描述地震动作用下结构的损伤程度。本专利技术提供了一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，包括如下步骤：步骤1，基于强震数据库选取地震动记录；步骤2，建立结构的非线性有限元分析模型，并以选取的地震动记录为输入，对结构进行非线性动力分析；步骤3，选取多个典型地震动强度参数作为基本地震动强度参数，计算选取的地震动记录的地震动强度；选取多个典型结构损伤参数作为基本结构损伤参数，根据结构非线性动力分析结果，计算结构在输入地震动作用下的结构损伤；步骤4，将基本地震动强度参数的线性组合作为典型地震动强度变量，将基本结构损伤参数的线性组合作为典型结构损伤变量，通过典型相关分析，使得典型地震动强度变量和典型结构损伤变量的相关性最大；步骤5，以典型地震动强度变量作为描述多元地震破坏势的参数，评估基本地震动强度参数对多元地震破坏势的相对贡献率，确定地震破坏势的重要地震动强度参数。进一步地，步骤1中，地震动记录基于使震级和震中距均匀分布的原则进行选取。进一步地，步骤2具体包括：基于OpenSEES有限元平台，基于目标建筑结构，建立结构的非线性有限元分析模型；将选取的地震动记录输入非线性有限元分析模型中，对结构进行非线性动力分析，获得结构损伤参数。进一步地，步骤2中，结构损伤参数包括：最大层间位移角、整体损伤指数及最大楼层加速度。进一步地，步骤3中，多个典型地震动强度参数根据不同地震动强度参数的物理意义，力求覆盖地震动幅值、频率和持时三要素特性的原则进行选取；多个典型结构损伤参数根据不同结构损伤参数的物理意义，力求覆盖结构构件损伤和非结构构件损伤，同时涵盖基于变形和基于耗能的结构损伤的原则进行选取。进一步地，步骤4中，典型地震动强度变量和典型结构损伤变量相关性的大小通过典型相关系数进行表述。进一步地，步骤5包括：将用于评估地震动多元破坏势的指标，与结构损伤参数进行相关性分析，并通过计算典型载荷和典型交叉载荷来衡量单个参数在地震动多元破坏势指标的相对贡献。借由上述方案，基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，考虑多个地震动参数对地震破坏势影响，基于多元统计学中的典型分析方法，将多个地震动参数的线性组合作为地震动强度的典型变量，将多个结构损伤参数的线性作何作为结构损伤的典型变量，使得地震动强度的典型变量与结构损伤的典型变量具有最大的相关性，能够全面评估地震破坏势，提升地震破坏势的预测精度。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法的流程图；图2是本专利技术挑选地震动的反应谱；图3是结构立面布置图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参图1所示，本实施例提供了一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，包括如下步骤：步骤S1，基于强震数据库选取地震动记录；步骤S2，建立结构的非线性有限元分析模型，并以选取的地震动记录为输入，对结构进行非线性动力分析；步骤S3，选取多个典型地震动强度参数作为基本地震动强度参数，计算选取的地震动记录的地震动强度；选取多个典型结构损伤参数作为基本结构损伤参数，根据结构非线性动力分析结果，计算结构在输入地震动作用下的结构损伤；步骤S4，将基本地震动强度参数的线性组合作为典型地震动强度变量，将基本结构损伤参数的线性组合作为典型结构损伤变量，通过典型相关分析，使得典型地震动强度变量和典型结构损伤变量的相关性最大；步骤S5，以典型地震动强度变量作为描述多元地震破坏势的参数(其包含了多个地震动参数的贡献)，评估基本地震动强度参数对多元地震破坏势的相对贡献率，确定地震破坏势的重要地震动强度参数。本实施例提供的地震破坏势评估方法，将多个地震动强度参数线性组合成为地震动强度的典型变量来表征多元地震破坏势，使得该地震动强度的典型变量与结构损伤之间具有最大的相关系数，由于考虑了多个地震动强度参数的影响，因此可以更加准确地预测地震破坏势的大小，更加合理地评估结构在不同地震动作用下的损伤程度大小。该方法的具体步骤为：1、基于国内外数据库的地震动选择。(1)选取地震动的根本原则是力求使震级Mw和震中距R分布均匀，分别给出在四个震级Mw-震中距R条带的取值范围为：SMLR：5.8<Mw<6.5，30<R<60km；LMLR：6.5<Mw<7.0，30<R<60km；SMSR：5.8<Mw<6.5，13<R<30km；LMSR：6.5<Mw<7.0，13<R<30km。通过上述挑选规则精选出100条地震动用于本专利的后续分析中。图2给出了这三个集合所对应地震动的反应谱。2、目标建筑结构的设计和建模。(1)采用PKPM软件，考虑结构高度和设防烈度进行荷载取值，设计满足我国规范的钢筋混凝土框架结构原模型，共计16个结构具体信息参见表1，图3分别给出3、5、8、10层结构的立面布置图。表1不同设防水准的模型(2)基于OpenSEES有限元平台，采用杆系模型和纤维模型来建立结构分析模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

【技术特征摘要】
1.一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，基于强震数据库选取地震动记录；步骤2，建立结构的非线性有限元分析模型，并以选取的地震动记录为输入，对结构进行非线性动力分析；步骤3，选取多个典型地震动强度参数作为基本地震动强度参数，计算选取的地震动记录的地震动强度；选取多个典型结构损伤参数作为基本结构损伤参数，根据结构非线性动力分析结果，计算结构在输入地震动作用下的结构损伤；步骤4，将基本地震动强度参数的线性组合作为典型地震动强度变量，将基本结构损伤参数的线性组合作为典型结构损伤变量，通过典型相关分析，使得典型地震动强度变量和典型结构损伤变量的相关性最大；步骤5，以典型地震动强度变量作为描述多元地震破坏势的参数，评估基本地震动强度参数对多元地震破坏势的相对贡献率，确定地震破坏势的重要地震动强度参数。2.根据权利要求1所述的一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，其特征在于，步骤1中，所述地震动记录基于使震级和震中距均匀分布的原则进行选取。3.根据权利要求2所述的一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：基于OpenSEES有限元平台，基于目标建筑结构，建...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕大刚，于晓辉，刘亭亭，代旷宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23