一种快速获得结构抗震能力曲线的方法技术

本发明专利技术提出了一种快速获得结构抗震能力曲线的方法，属于建筑抗震能力评估技术领域。所述方法包括步骤一、选择若干条实际地震动，将所述地震动调幅至待分析结构所在场地对应的罕遇地震动水平；计算每条地震动的等强度非弹性位移反应谱，将所有地震动的等强度非弹性位移反应谱进行平均，得到平均谱；步骤二、构造等效地震动；步骤三、利用步骤二中构造的等效地震动进行结构地震反应分析，绘制结构抗震能力曲线；步骤四、重复步骤二和步骤三，获得另外两条等效地震动对应的结构抗震能力曲线，平均后得到最终的结构抗震能力曲线。所述方法具有精度高，计算量小等特点。

A Fast Method for Obtaining Seismic Capability Curve of Structures

The invention provides a method for quickly obtaining the seismic capacity curve of a structure, which belongs to the technical field of building seismic capacity evaluation. The method includes steps 1. Selecting several actual ground motions, adjusting the amplitude of the ground motions to the corresponding rare ground motions at the site where the structure is to be analyzed, calculating the equivalent intensity inelastic displacement response spectrum of each ground motion, averaging the equivalent intensity inelastic displacement response spectrum of all ground motions, and obtaining the average spectrum; step 2, constructing equivalent ground motions; step 3, benefit. The seismic response of the structure is analyzed by the equivalent ground motion in step 2, and the seismic capacity curve of the structure is drawn. Step 4, repeat step 2 and step 3, the seismic capacity curve of the structure corresponding to the other two equivalent ground motions is obtained, and the final seismic capacity curve is obtained after averaging. The method has the characteristics of high accuracy and small calculation.

【技术实现步骤摘要】
一种快速获得结构抗震能力曲线的方法
本专利技术涉及一种快速获得结构抗震能力曲线的方法，属于建筑抗震能力评估

技术介绍
结构的抗震能力曲线指结构在地震动作用下的某个反应量的最大值(一般可用于衡量结构的破坏程度)与地震动强度之间的关系曲线，如地面峰值加速度(PeakGroundAcceleration，PGA)和结构层间位移角之间的关系曲线。结构抗震能力曲线反映了结构在各级地震动强度下的结构最大反应，因此提供了评价结构抗震性能的重要信息。目前，获得结构的抗震能力曲线的主要方法为增量动力分析法(IncrementalDynamicAnalysis，IDA)。IDA方法准确性较高，但是存在计算量巨大的问题。例如，一般使用的地震动应不少于10条，如果计算时调幅10次，则需要对结构进行10×10＝100次的时程反应分析，再对得到的10条结构抗震能力曲线进行平均，然后才能得到具有统计意义的结构抗震能力曲线。对于复杂结构，每进行一次时程反应分析都可能花费数天时间，因此计算量问题严重阻碍了该方法在实际工程中的应用。所以，提出一种可以快速获得结构抗震能力曲线的方法具有重要的实用意义。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有使用IDA方法获得结构抗震能力曲线存在的计算量巨大的问题，提出了一种快速获得结构抗震能力曲线的方法，使用该等效地震动，精度较高，接近使用IDA方法获得的结构抗震能力曲线，但获得结构抗震能力曲线花费的计算量大幅减小，因此可以实现快速获得结构抗震能力曲线。所述快速获得结构抗震能力曲线的方法所采取的技术方案如下：一种快速获得结构抗震能力曲线的方法，所述快速获得结构抗震能力曲线的方法包括：步骤一、选择若干条实际地震动，利用所述地震动进行结构的地震反应分析，将所述地震动调幅至待分析结构所在场地对应的罕遇地震动水平；计算每条地震动的等强度非弹性位移反应谱，将所有地震动的等强度非弹性位移反应谱进行平均，得到平均谱；步骤二、构造等效地震动，构造的等效地震动的形状为幅值渐进增加的一条加速度时程曲线，所述曲线满足在0至任意t时刻内的时程曲线所对应的等强度非弹性位移反应谱与步骤一中得到的平均谱成比例关系；在t取10s时，使用0-10s之间时程曲线得到的等强度非弹性位移反应谱与使用步骤一中选择的实际地震动得到的平均谱相同；构造的等效地震动持时取30s；步骤三、利用步骤二中构造的等效地震动进行地震反应分析，绘制结构抗震能力曲线；步骤四、为避免单一一条构造的等效地震动带来的不确定性，重复步骤二，构造另外两条等效地震动，然后重复步骤三，获得另外两条等效地震动对应的结构抗震能力曲线；将三条结构抗震能力曲线进行平均，得到最终的结构抗震能力曲线。进一步地，步骤一所述实际地震动的数量为400条。进一步地，步骤一所述罕遇地震动水平为PGA＝0.4g的震动水平。进一步地，步骤一所述等强度非弹性位移反应谱为屈服强度系数取1、2、3、4、5和6的共6条反应谱。进一步地，步骤二所述比例关系为正比例。进一步地，步骤三所述结构抗震能力曲线的绘制方法包括：横轴为PGA，纵轴为结构某个反应量的最大值；曲线上的点取0至t时刻中的最大PGA和反应量的最大值，t的取值范围为地震动持时长度0-30s。进一步地，步骤三所述结构抗震能力曲线的绘制方法包括：横轴为PGA，纵轴为结构最大层间位移角(Inter-StoryDriftRatio，ISDR)，曲线上的点取0至t时刻中的最大PGA和ISDR，t的取值范围为地震动持时长度0-30s。本专利技术有益效果：本专利技术提出的快速获得结构抗震能力曲线的方法精度较高，其精度等同于或者接近使用IDA方法获得的结构抗震能力曲线，获得结构抗震能力曲线花费的计算量大幅减小，有效提高了结构抗震能力曲线的效率，实现了快速获得结构抗震能力曲线的可能。附图说明图1为本专利技术的等效地震动的示意图；图2为本专利技术实例中构造的3条等效地震动，其中，图2a-2c分别为第1、2、3条构造的等效地震动；图3为本专利技术实例中使用本专利技术方法与IDA方法计算一个4层框架结构的抗震能力曲线对比其中，图3a-3d分别为第1、2、3、4层的抗震能力曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不受实施例的限制。实施例1：一种快速获得结构抗震能力曲线的方法，所述快速获得结构抗震能力曲线的方法包括：步骤一、选择若干条实际地震动，利用所述地震动进行结构的地震反应分析，将所述地震动调幅至待分析结构所在场地对应的罕遇地震动水平；计算每条地震动的等强度非弹性位移反应谱，将所有地震动的等强度非弹性位移反应谱进行平均，得到平均谱；步骤二、构造等效地震动，构造的等效地震动的形状为幅值渐进增加的一条加速度时程曲线，如图1所示，所述曲线满足在0至任意t时刻内的时程曲线所对应的等强度非弹性位移反应谱与步骤一中得到的平均谱成正比例关系；在t取10s时，使用0-10s之间时程曲线得到的等强度非弹性位移反应谱与使用步骤一中选择的实际地震动得到的平均谱相同；构造的等效地震动持时取30s；步骤三、利用步骤二中构造的等效地震动进行地震反应分析，绘制结构抗震能力曲线；结构抗震能力曲线的绘制采用如下方法：横轴为PGA，纵轴为结构某个反应量的最大值。曲线上的点取0至t时刻中的最大PGA和反应量的最大值，t的取值范围为地震动持时长度0-30s。步骤四、为避免单一一条构造的等效地震动带来的不确定性，重复步骤二，构造另外两条等效地震动，然后重复步骤三，获得另外两条等效地震动对应的结构抗震能力曲线；将三条结构抗震能力曲线进行平均，得到最终的结构抗震能力曲线。实施例2一种快速获得结构抗震能力曲线的方法，所述快速获得结构抗震能力曲线的方法包括：步骤1：选择400条实际地震动，这些地震动被用于进行一个4层框架结构的地震反应分析，将这些地震动调幅至待分析结构所在场地对应的罕遇地震动水平(PGA＝0.4g)。计算每条地震动的等强度非弹性位移反应谱(屈服强度系数取1、2、3、4、5、6，共6条反应谱)，将所有地震动的等强度非弹性位移反应谱进行平均，得到平均谱。其中，地震动的数量和罕遇地震动水平的数值可根据实际应用进行调整；步骤2：构造等效地震动，具体如下：构造的等效地震动的形状为幅值渐进增加的一条加速度时程曲线，该曲线满足在0至任意t时刻内的时程曲线所对应的等强度非弹性位移反应谱与步骤1中得到的平均谱成比例关系。在t取10s时，使用0-10s之间时程曲线得到的等强度非弹性位移反应谱与使用步骤1中选择的实际地震动得到的平均谱相同。构造的等效地震动持时取30s。(见图2a)步骤3：使用步骤2中构造的等效地震动进行结构地震反应分析。结构抗震能力曲线的绘制采用如下方法：横轴为PGA，纵轴为结构最大层间位移角(Inter-StoryDriftRatio，ISDR)。曲线上的点取0至t时刻中的最大PGA和ISDR，t的取值范围为地震动持时长度0-30s。步骤4：为避免单一一条构造的等效地震动可能带来的不确定性，重复步骤2，构造另外两条等效地震动，重复步骤3，获得另外两条结构抗震能力曲线(见图2b和图2c)。将三条结构抗震能力曲线进行平均，得到最终的结构抗震能力曲线。(见图3，结果表明本专利技术方法与IDA方法得到结果十分接近)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速获得结构抗震能力曲线的方法，其特征在于，所述快速获得结构抗震能力曲线的方法包括：步骤一、选择若干条实际地震动，利用所述地震动进行结构的地震反应分析，将所述地震动调幅至待分析结构所在场地对应的罕遇地震动水平；计算每条地震动的等强度非弹性位移反应谱，将所有地震动的等强度非弹性位移反应谱进行平均，得到平均谱；步骤二、构造等效地震动，构造的等效地震动的形状为幅值渐进增加的一条加速度时程曲线，所述曲线满足在0至任意t时刻内的时程曲线所对应的等强度非弹性位移反应谱与步骤一中得到的平均谱成比例关系；在t取10s时，使用0‑10s之间时程曲线得到的等强度非弹性位移反应谱与使用步骤一中选择的实际地震动得到的平均谱相同；构造的等效地震动持时取30s；步骤三、利用步骤二中构造的等效地震动进行地震反应分析，绘制结构抗震能力曲线；步骤四、重复步骤二，构造另外两条等效地震动，然后重复步骤三，获得另外两条等效地震动对应的结构抗震能力曲线；将三条结构抗震能力曲线进行平均，得到最终的结构抗震能力曲线。

【技术特征摘要】
1.一种快速获得结构抗震能力曲线的方法，其特征在于，所述快速获得结构抗震能力曲线的方法包括：步骤一、选择若干条实际地震动，利用所述地震动进行结构的地震反应分析，将所述地震动调幅至待分析结构所在场地对应的罕遇地震动水平；计算每条地震动的等强度非弹性位移反应谱，将所有地震动的等强度非弹性位移反应谱进行平均，得到平均谱；步骤二、构造等效地震动，构造的等效地震动的形状为幅值渐进增加的一条加速度时程曲线，所述曲线满足在0至任意t时刻内的时程曲线所对应的等强度非弹性位移反应谱与步骤一中得到的平均谱成比例关系；在t取10s时，使用0-10s之间时程曲线得到的等强度非弹性位移反应谱与使用步骤一中选择的实际地震动得到的平均谱相同；构造的等效地震动持时取30s；步骤三、利用步骤二中构造的等效地震动进行地震反应分析，绘制结构抗震能力曲线；步骤四、重复步骤二，构造另外两条等效地震动，然后重复步骤三，获得另外两条等效地震动对应的结构抗震能力曲线；将三条结构抗震能力曲线进行平均，得到最终的结构抗震能力曲线。2.根据权利要求1所述快速获得结...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爽，翟长海，
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