一种针对于型钢混凝土组合结构的震后损伤等级评估方法技术

本发明专利技术涉及一种针对于型钢混凝土组合结构的震后损伤等级评估方法，其中包括以下步骤：计算震后结构实测楼层加速度数据的小波包节点能量；取得结构在完好状态下的地震作用及实测楼层加速度数据；对各频段的能量变化率进行比较分析，得到楼层损伤评分；对楼层损伤进行模糊评价；对结构整体损伤水平进行评价，按总分5分制对结构整体损伤进行评分。本发明专利技术的积极效果是：基于目前国内外专家给出了许多建筑物的破坏等级划分方法和标准，但这些方法和标准有些相近，有些相差较大，未形成统一的标准，本发明专利技术提出一种型钢混凝土结构震后损伤等级评估方法，研究成果可作为型钢混凝土框架结构的地震损伤评估及其加固设计的参考依据。

A method for evaluating post earthquake damage grade of SRC composite structures

The present invention relates to a post earthquake damage assessment method for steel reinforced concrete composite structures, which includes the following steps: calculating the energy of the wavelet packet node of the measured floor acceleration data of the post earthquake structure, obtaining the seismic action of the structure under the perfect state and the measured floor adding velocity data, and the energy change for each frequency band. The rate is compared and analyzed, the floor damage score is obtained; the floor damage is evaluated by fuzzy evaluation; the overall damage level of the structure is evaluated, and the total structure damage is graded according to the total score of 5 points. The positive effect of the invention is: Based on the current experts at home and abroad, the classification method and standard of many buildings are given, but these methods and standards are somewhat similar. Some of them are quite different and do not form a unified standard. The invention puts forward a method for evaluating the post earthquake damage grade of a type steel concrete structure, and the research results can be obtained. As a reference for seismic damage assessment and reinforcement design of SRC frame structures.

【技术实现步骤摘要】
一种针对于型钢混凝土组合结构的震后损伤等级评估方法
本专利技术涉及一种震后损伤等级评估方法，特别地，涉及一种针对于型钢混凝土组合结构的震后损伤等级评估方法。
技术介绍
地震作用将会引起建筑作用的损伤，且其损伤随着循环次数的增加而逐渐积累，故建筑结构经受多次地震损伤后将对其后续服役期间的承载能力和剩余寿命产生重大影响。因此，寻求合理的方法来定量描述结构构件在地震作用下的损伤程度越来越受到了国内外学者的关注。5·12汶川地震中，大量建筑结构遭受地震损伤。从地震灾区调查结果来看，除少数地区的建筑坍塌和破坏严重外，受灾地区轻微或中度损伤的建筑占有相当高的比例，尤其是依据我国抗震规范进行抗震设计并正常施工和使用的建筑，即使烈度过大出现了不同程度的损坏，却依然能够做到“中震可修，大震不倒”。对于可以再修的建筑，无论从解决灾区群众安居问题的急迫性或是从灾后重建的经济性来看，“加固，修复”都要比“推倒重建”合理。从工作目的和加固前的基础条件分析，结构震后修复加固不同于结构抗震加固，抗震加固是对不满足抗震设防要求的建筑结构进行加固，提升其抗震能力；结构震后修复加固是在原结构受到损伤的前提下，通过对损伤进行修复达到恢复原抗震能力或提升其抗震能力的目的。因此，在震后修复加固中，如何评定建筑物的损坏程度，选择何种有效的加固方法，加固后结构达到怎样的抗震能力，加固方法在快速荷载下的力学性能和破坏形态均是土木工程领域震后加固工作中，需解决的科学问题。型钢混凝土结构作为一种极具魅力的组合结构形式，具有承载力高，刚度大及抗震性能好等优点，已广泛应用于大跨结构和地震区的高层建筑以及超高层建筑。目前《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)，《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116-2009)和《地震灾后建筑鉴定与加固技术指南》均未涉及型钢混凝土结构的抗震鉴定与加固问题，因此，研究型钢混凝土结构的抗震加固问题对于提高这类结构抗震能力和灾后恢复重建就显得尤为迫切和重要。目前国内外专家给出了许多建筑物的破坏等级划分方法和标准，但这些方法和标准有些相近，有些相差较大，未形成统一的标准，这就对震后地震现场震害调查，灾害损失评估，烈度评定，建筑物安全鉴定等工作带来不便，容易造成混乱。从大量参考文献来看，建(构)物破坏等级可分为3到7级不等，但目前大多数人习惯采用5级的划分，即基本完好(含完好)、轻微损坏、中等破坏、严重破坏、或毁坏(或倒塌)。国家标准《建(构)筑物地震破坏等级划分》(GB/T24335-2009)对所有建(构)物的破坏等级均划分为5个等级。破坏等级划分的基本原则：以承重构件的破坏程度为主，兼顾非承重结构构件的破坏程度，并考虑修复的难易和功能丧失程度的高低为划分原则。建(构)筑物的各构件，无论是承重构件还是飞承重构件都会发生破坏，甚至倒塌伤人，但承重构件破坏造成的危害最严重。为此，在评定破坏等级时，首先着眼于承重构件破坏的程度，在此基础上考虑非承重构件破坏的程度及结构使用功能的丧失程度。目前，建(构)筑物构件破坏程度的描述大都采用模糊词语来表述。主要原因是现有的水准还达不到给出明确数量化的程度；同时地震所产生的破坏相当复杂，很难用确切的量化词语来表述。因而，在实际应用中，由于很难准确掌握这些模糊词语的尺度，造成破坏等级评定时，评定结果与实际震害、不同评定人的评定结果存在较大的偏差。周娜(2011)从钢筋混凝土结构损伤破坏机理出发，通过改进结构地震损伤指数模型计算框架结构主要构件和结构整体损伤指数，定量描述钢筋混凝土结构和构件在地震作用下的损伤演化规律。朱树根(2012)针对目前震后钢筋混凝土框架结构的损伤程度多以定性评定为主的现状，借助pushover分析方法，结合现有的国内外规范，通过考虑结构的层间位移、塑性铰发展、频率降低等指标的变化，对结构在地震作用下可能出现的五种破坏状态“基本完好、轻微损坏、中等破坏、严重破坏、倒塌”进行定量划分。刘哲锋认为结构震害可分为位移首超破坏与累积损伤破坏两种模式，其根源均是某一瞬时段内结构能量耗储能力与地震耗储需求不匹配所造成的。基于对结构震害的这一认识，将结构地震损伤定义为结构在单向水平荷载作用下的耗散塑性应变能与存储弹性应变能能力的损失，并构建结构地震损伤量化模型。综上所述，从国内外发展现状来看，对震后型钢混凝土结构没有统一的破坏等级划分方法和标准，对震后灾害损失评估，建筑物安全鉴定带来不便，因此对于震后重建加固方面，本课题具有很重要的研究意义和价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷，提供针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种针对于型钢混凝土组合结构的震后损伤等级评估方法，以解决现有对震后型钢混凝土结构破坏程度的模糊评估，为型钢混凝土结构的震后加固提供依据。本专利技术是通过以下技术方案实现的，专利技术了一种针对于型钢混凝土组合结构的震后损伤等级评估方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：计算震后结构实测楼层加速度数据的小波包节点能量：(1)在结构楼层上安装加速度传感器；(2)采用适当的小波函数和分解层数计算楼层加速度数据的小波包节点能量。第二步：计算小波包节点能量变化率：(1)取得结构在完好状态下的地震作用及实测楼层加速度数据；(2)计算假定完好状态的小波包节点能量；(3)计算所考察震后结构与假定完好状态相比的小波包节点能量变化率。第三步：对各频段的能量变化率进行比较分析，得到楼层损伤评分:(1)对负变化率按大小分段，列表统计各传感器各频段出现负变化率的情况；(2)以变化率绝对值越大权值越高的原则对每段赋予不同的权重，并由对各楼层的损伤情况打分。第四步:对楼层损伤进行模糊评价:(1)以“完好、轻微、中度、严重”四级损伤程度作为决断集；(2)确定对应上述四种损伤状态隶属度为1的楼层分值；(3)计算第u个楼层对应四种损伤程度的隶属度，从而实现楼层损伤程度的评估。第五步:对结构整体损伤水平进行评价:(1)设定各楼层权重系数；(2)分别计算结构整体对应每种损伤状态的隶属度评价结果；(3)进行归一化计算，得到结构整体损伤状态的归一化隶属度评价结果。(4)对应“无损、轻微、中度、严重”分别设定分数为2,3,4,5分，按总分5分制对结构整体损伤进行评分。(5)得出结构整体损伤水平得分，从而可以直观地对结构整体损伤程度进行评判。进一步地，本专利技术提供了一种针对于型钢混凝土组合结构的震后损伤等级评估方法，特别地，对于类似形式的型钢混凝土结构，即使没有安装变形监测系统，也可直接利用有限元分析取得的剪重比变化率求得位移修正系数，并进行损伤评估。本专利技术的积极效果是：基于目前国内外专家给出了许多建筑物的破坏等级划分方法和标准，但这些方法和标准有些相近，有些相差较大，未形成统一的标准，本专利技术提出一种型钢混凝土结构震后损伤等级评估方法，研究成果可作为型钢混凝土框架结构的地震损伤评估及其加固设计的参考依据。具体实施方式本专利技术是一种针对于型钢混凝土组合结构的震后损伤等级评估方法，现具体实现过程如下：其中包括以下步骤：第一步：计算震后结构实测楼层加速度数据的小波包节点能量：(3)在结构楼层上安装加速度传感器；(4)采用适当的小波函数和分解层数计算楼层加速度数据的小波包节点能量。第二步：计算小波包节点能量变化率：(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对于型钢混凝土组合结构的震后损伤等级评估方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：计算震后结构实测楼层加速度数据的小波包节点能量；第二步：计算小波包节点能量变化率；第三步：对各频段的能量变化率进行比较分析，得到楼层损伤评分；第四步:对楼层损伤进行模糊评价；第五步:对结构整体损伤水平进行评价。

【技术特征摘要】
1.一种针对于型钢混凝土组合结构的震后损伤等级评估方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：计算震后结构实测楼层加速度数据的小波包节点能量；第二步：计算小波包节点能量变化率；第三步：对各频段的能量变化率进行比较分析，得到楼层损伤评分；第四步:对楼层损伤进行模...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛星，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42