基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法及装置，方法包括以下步骤：(1)基于墙体双向受力模型，建立燃爆事故中建筑墙体损伤评估方法；(2)对墙体进行抗爆性能评估，若抗爆性能不达标，则选择加固方法；(3)采用步骤(1)中评估方法的评估加固后的墙体，如不满足抗爆性能要求，则返回步骤(2)，进一步加固墙体，直至满足抗爆性能要求。本发明专利技术改变传统单向受力模型，采用更符合墙体实际情况的双向受力模型，采用解析方法建立加固性能评价方法，与传统的数值CAE三维有限元方法相比，显著降低了评估时间，可以对加固墙体进行快速响应评估，同时也能给石化抗爆领域中的抗爆涂层设计、纤维复合材料设计提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法及装置
本专利技术涉及建筑墙体性能评估领域，具体涉及到一种基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法及装置。
技术介绍
石化场所爆炸事故破坏极大，建筑物抗爆设计前，进行爆炸安全性风险评估是必要的技术措施。对于墙体抗爆性能不达标的情况，需要采取加固方法以调整墙体抗爆能力，因此如何评估加固后的墙体性能是石化建筑领域亟需解决的技术问题。在现有技术中，在评价墙体的性能时，一般可以采用解析方法或者数值模拟方法。但是数值模拟方法存在建模过程繁琐，求解速度慢的缺点。而现有技术中的解析方法多采用等效静荷载法，基于单向板受力模型建立评价模型。但是瞬态爆炸冲击结构动力计算不再适用静载荷法，且单向受力模型与墙体实际受力情况差异较大，造成了评价误差较大的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术根据采用解析方法，基于墙体双向受力模型，提供了一种基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法及装置。为达上述目的，本专利技术的一个实施例中提供了一种基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法，包括以下步骤：(1)基于墙体双向受力模型，建立燃爆事故中建筑墙体损伤评估方法；(2)对墙体进行抗爆性能评估，若抗爆性能不达标，则选择加固方法；(3)采用步骤(1)中评估方法的评估加固后的墙体，如不满足抗爆性能要求，则返回步骤(2)，进一步加固墙体，直至满足抗爆性能要求。进一步地，所述步骤(2)中的加固方法为抗爆涂层加固方法或纤维增强复合材料方法；进一步地，当选择抗爆涂层加固方法时，其墙体极限弯矩承载力计算式为：Mp＝(13.26α1+0.39tp+0.496)hfpb式中，Mp为极限弯矩承载力；α1为固定程度系数，当为四边简支双向受力模型时，α1＝0；当为四边固定双向受力模型固支时，α1＝1；tp为涂层厚度；h为墙体高度；b为墙体长边尺寸；fp为涂层抗拉强度；进一步地，当选择纤维增强复合材料方法时，其墙体极限弯矩承载力计算式为：式中，Mp为极限弯矩承载力；α2为砌体应力等效系数1；β2为砌体应力等效系数2；k为砌体与纤维增强复合材料应变比值系数；d为砌体墙厚度；fdm为砌体抗压强度；b为墙体长边尺寸；进一步地，所述步骤(2)中通过增加抗爆涂层或改变纤维增强复合材料排列方式来实现加固。一种基于双向受力模型的墙体加固性能评价装置，包括：第一评估模块；所述第一评估模块用于建立墙体双向受力模型条件下的燃爆事故中建筑墙体损伤评估方法；第二评估模块，所述第二评估模块用于对墙体进行抗爆性能评估，若抗爆性能不达标，则选择加固方法；第三加固模块，所述第三加固模块采用所述第一评估模块中的评估方法的评估加固后的墙体，如不满足抗爆性能要求，则返回所述第二评估模块，进一步加固墙体，直至满足抗爆性能要求。进一步地，所述第二评估模块包括抗爆涂层加固单元或纤维增强复合材料加固单元；进一步地，所述抗爆涂层加固单元通过增加抗爆涂层来增强加固性能。进一步地，所述纤维增强复合材料加固单元通过改变纤维增强复合材料排列方式来实现加固。综上所述，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供了一种基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法，本专利技术改变传统单向受力模型，采用更符合墙体实际情况的双向受力模型，采用解析方法建立加固性能评价方法，与传统的数值CAE三维有限元方法相比，显著降低了评估时间，可以对加固墙体进行快速响应评估。同时也能给石化抗爆领域中的抗爆涂层设计、纤维复合材料设计提供理论依据。附图说明附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。图1为本申请的方法流程图；图2为砌体墙加固前后的位移曲线；具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。为了克服现有技术中上述的不足，本专利技术提供了一种燃爆事故中建筑墙体损伤评估方法，如图1所示，主要包括以下步骤：(1)基于墙体双向受力模型，建立燃爆事故中建筑墙体损伤评估方法；(2)对墙体进行抗爆性能评估，若抗爆性能不达标，则选择加固方法；(3)采用步骤(1)中评估方法的评估加固后的墙体，如不满足抗爆性能要求，则返回步骤(2)，进一步加固墙体，直至满足抗爆性能要求。需要说明的是，步骤(1)在建立双向受力模型时，基于等效单自由度法，建立爆炸荷载作用下墙体构件响应的运动方程。其中定义四个基本作用力：等效外载荷、等效抗力、惯性力、阻尼力。等效外载荷是来自爆炸作用的瞬时动态作用力，即Fe(t)。等效抗力来自于模型中弹簧单元的恢复力和结构势能，用Kex(t)表示。惯性力定义为模型中有效质量的惯性作用力，即是构件在x方向的加速度。阻尼力大小与构件速度成正比，方向与构件振动速度方向相反，用表示。则可得到爆炸荷载作用下结构响应的运动方程为式中：Me-构件等效质量；Ke-构件等效刚度；Ce-系统等效阻尼系数；Fe-等效荷载；-构件在x方向的加速度；-构件在x方向的速度；x(t)-构件的位移；定义等效质量系数KM与等效荷载系数KL：KM＝Me/MtMt-构件实际质量；Ft-实际荷载；K-构件刚度；C-系统阻尼系数；采用中心差分方法迭代求解运动方程，运动方程表达式为：根据构件自振周期T选取迭代求解时间间隔Δt，为保证求解精度，迭代求解时间间隔Δt取构件自振周期T的1/10，确定构件位移递推公式；对于前墙构件，t＝0时，构件速度为0，第一时刻位移：对于侧墙、屋顶及后墙构件，t＝0时，构件加速度为0，第一时刻位移：联立位移递推公式、运动方程求解位移，并绘制等效自由度系统的位移随时间的变化曲线，并根据变化曲线获取构件峰值位移xmax；根据构件峰值位移xmax，求取构件的支座转角θ，利用支座转角θ评估爆炸对构件的破坏效应；其中支座转角θ计算式为：式中：θ-构件的支座转角；b-构件的长边尺寸；xmax-构件的峰值位移。需要说明的是，在建立爆炸荷载作用下墙体构件响应的运动方程时，将运动方程进一步化解为：确定构件等效质量系数KM与等效荷载系数K本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法，包括以下步骤：/n(1)基于墙体双向受力模型，建立燃爆事故中建筑墙体损伤评估方法；/n(2)对墙体进行抗爆性能评估，若抗爆性能不达标，则选择加固方法；/n(3)采用步骤(1)中评估方法的评估加固后的墙体，如不满足抗爆性能要求，则返回步骤(2)，进一步加固墙体，直至满足抗爆性能要求。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法，包括以下步骤：
(1)基于墙体双向受力模型，建立燃爆事故中建筑墙体损伤评估方法；
(2)对墙体进行抗爆性能评估，若抗爆性能不达标，则选择加固方法；
(3)采用步骤(1)中评估方法的评估加固后的墙体，如不满足抗爆性能要求，则返回步骤(2)，进一步加固墙体，直至满足抗爆性能要求。


2.根据权利要求1所述的基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法，所述步骤(2)中的加固方法为抗爆涂层加固方法或纤维增强复合材料方法。


3.根据权利要求2所述的基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法，当选择抗爆涂层加固方法时，其墙体极限弯矩承载力计算式为：
Mp＝(13.26α1+0.39tp+0.496)hfpb
式中，Mp为极限弯矩承载力；
α1为固定程度系数，当为四边简支双向受力模型时，α1＝0；当为四边固定双向受力模型固支时，α1＝1；
tp为涂层厚度；
h为墙体高度；
b为墙体长边尺寸；
fp为涂层抗拉强度。


4.根据权利要求2所述的基于双向受力模型的墙体加固性能评价方法，当选择纤维增强复合材料方法时，其墙体极限弯矩承载力计算式为：



式中，Mp为极限弯矩承载力；
α2为砌体应力等效系数1；
β2为砌体应...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾蒙，王旱祥，王琼，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37