本发明专利技术涉及一种基于结构非线性全过程的标准地震作用确定方法，其包括对结构进行n阶振型推覆分析，获取结构在弹性阶段的参数；计算获取结构初始振型组合侧向力分布模式；基于预先构建的更新阶段k，获取结构在第k更新阶段加载结束后的结构顶点位移；获取第k更新阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式；基于各阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式，通过计算确定结构能力谱曲线，结合弹塑性需求谱曲线，获取结构目标位移；基于第k更新阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式和结构目标位移，通过计算确定结构标准地震作用。其考虑了结构在地震作用时的非线性全过程，提高了非线性静力分析方法预估结构在地震作用下地震需求的准确性。方法预估结构在地震作用下地震需求的准确性。方法预估结构在地震作用下地震需求的准确性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于结构非线性全过程的标准地震作用确定方法
[0001]本专利技术涉及建筑结构抗震
，尤其涉及一种基于结构非线性全过程的标准地震作用确定方法。
技术介绍
[0002]结构在地震作用下进行地震需求分析时，结构所受地震作用能够通过输入的地震波对结构产生惯性力的来表示。常用的方法有：
①
基于时程分析方法求解多自由度体系由地震波产生的地面运动作用下的运动方程，确定结构内力、变形等地震需求。
②
非线性静力分析将多自由度体系运动方程中互相耦联的各振型进行分解，转化为求解各振型下各质点的最大地震作用，即结构地震作用通过以结构施加各振型下与反应谱相结合的侧向力分布模式代表结构惯性力的方式进行表示，最终各振型的地震需求采用“平方和开方”(SRSS)法确定结构地震需求。
[0003]使用时程分析方法确定结构地震作用以及地震需求，由于计算量庞大，所以存在使用不方便的问题；而传统非线性分析方法确定的地震作用及地震需求确定方法分析过程相对简单且计算量小，但准确率较低。
[0004]传统非线性静力分析方法中侧向力加载模式主要采用不变侧向力分布模式，如均匀、倒三角以及各阶振型等分布模式。常用的传统非线性静力分析方法包括：模态推覆分析方法和自适应推覆分析方法，自适应推覆分析方法考虑了结构进入非线性状态时内力重分布，不断调整结构振型参数以考虑结构进入非线性状态时构件刚度退化。
[0005]传统非线性静力分析方法存在以下几个方面问题：
[0006](1)目前常用的非线性静力分析方法如模态推覆分析方法采用不变侧向力分布模式，考虑不够全面，存在地震需求预测不准确的问题；
[0007](2)自适应推覆分析方法考虑了结构进入非线性状态时结构内力重分布，但该侧向力加载方式为各加载子步均进行更新，存在计算量大问题，甚至计算量几乎与非线性动力时程分析方法计算量相当，计算困难；
[0008](3)模态推覆分析方法、自适应推覆分析方法等非线性静力分析方法确定结构总响应通过SRSS或CQC组合方式，这种组合方式不够全面，导致结构地震需求确定不准确。
技术实现思路
[0009](一)要解决的技术问题
[0010]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种基于结构非线性全过程的标准地震作用确定方法，其考虑了结构在地震作用时的非线性全过程，提高了非线性静力分析方法预估结构在地震作用下地震需求的准确性的技术问题。
[0011](二)技术方案
[0012]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括以下步骤：
[0013]101、对结构进行n阶振型推覆分析，获取所述结构在弹性阶段的参数；
[0014]102、对所述获取的弹性阶段参数进行计算，获取所述结构初始振型组合侧向力分布模式
[0015]103、基于预先构建的结构侧向力分布模式更新阶段k，获取结构在第k更新阶段加载结束后的结构顶点位移
[0016]依据获取的所述结构顶点位移获取第k更新阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式
[0017]104、将所述结构顶点位移与极限位移u
max
进行比较：
[0018]若所述结构顶点位移大于极限位移u
max
，执行步骤105；
[0019]否则，更新阶段k＝k+1，执行步骤103；
[0020]105、基于所述获取的第k更新阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式计算确定结构能力谱曲线，获取结构目标位移u
j
；
[0021]106、基于所述第k更新阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式和所述结构目标位移u
j
，通过计算确定结构标准地震作用F
j
。
[0022]可选地，所述标准地震作用确定方法，还包括：
[0023]基于所述计算确定的结构标准地震作用F
j
，获取所述结构在标准地震作用F
j
作用时的结构地震需求包络值。
[0024]可选地，所述步骤101之前，还包括：
[0025]依据结构振型质量累积参与系数，确定n阶振型的振型数量n；
[0026]所述结构振型质量累积参与系数超过90％；
[0027]所述步骤101中，获取的弹性阶段参数包括：
[0028]结构n阶振型向量结构质量m、结构振型参与系数结构谱加速度和振型组合系数
[0029]可选地，所述步骤102，具体包括：
[0030]102a、确定结构第n振型的初始侧向力分布模式；
[0031]102b、将多个所述结构第n振型初始侧向力分布模式，依据预先构建的组合方式进行组合，获取j个初始振型组合侧向力分布模式
[0032]可选地，所述步骤103，具体包括：
[0033]103a、确定结构第k更新阶段推覆至结构顶点位移时结构第一振型向量
[0034]103b、依据所述获取的结构第一振型向量获取结构第n振型在第k更新阶段参数；
[0035]103c、依据所述获取的第n振型在第k更新阶段参数，获取第k更新阶段时第n振型结构瞬时侧向力分布模式；
[0036]103d、依据所述第k更新阶段时第n振型结构瞬时侧向力分布模式，将多个所述第k
更新阶段时第n振型结构瞬时侧向力分布模式，依据预先构建的组合方式进行组合，获取j个第k更新阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式
[0037]可选地，所述第k更新阶段参数包括：第k更新阶段振型向量第k更新阶段参与系数第k更新阶段谱加速度和第k更新阶段振型组合系数
[0038]可选地，所述极限位移u
max
为结构最大层间位移角，所述结构最大层间位移角为2％。
[0039]可选地，所述步骤105，具体包括：
[0040]105a、基于所述获取的第k更新阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式，获取所述瞬时振型组合侧向力分布模式在第k更新阶段时的结构楼层变形和楼层剪力
[0041]105b、依据所述第k更新阶段结构楼层变形和楼层剪力获取等效单自由度体系能力谱曲线公式；
[0042]105c、依据所述结构顶点位移确定结构在第k更新阶段，所述瞬时振型组合侧向力分布模式对应的等效单自由度体系延性系数
[0043]105d、依据所述第k更新阶段时等效单自由度体系延性系数确定第k更新阶段等效单自由度体系弹塑性需求谱曲线公式；
[0044]105e、依据上述等效单自由度体系能力谱曲线公式和等效单自由度体系弹塑性需求谱曲线公式，确定所述瞬时振型组合侧向力分布模式相对应的等效单自由度体系目标谱位移S
dj
，基于所述等效单自由度体系目标谱位移S
dj
计算得出所述结构目标位移u
j
。
[0045]可选地，所述等效单自由度体系能力谱曲线公式为：
[0046][0047][0048]所述等效单自由度体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于结构非线性全过程的标准地震作用确定方法，其特征在于，包括以下步骤：101、对结构进行n阶振型推覆分析，获取所述结构在弹性阶段的参数；102、对所述获取的弹性阶段参数进行计算，获取所述结构初始振型组合侧向力分布模式103、基于预先构建的结构侧向力分布模式更新阶段k，获取结构在第k更新阶段加载结束后的结构顶点位移依据获取的所述结构顶点位移获取第k更新阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式104、将所述结构顶点位移与极限位移u
max
进行比较：若所述结构顶点位移大于极限位移u
max
，执行步骤105；否则，更新阶段k＝k+1，执行步骤103；105、基于所述获取的第k更新阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式计算确定结构能力谱曲线，获取结构目标位移u
j
；106、基于所述第k更新阶段结构瞬时振型组合侧向力分布模式和所述结构目标位移u
j
，通过计算确定结构标准地震作用F
j
。2.如权利要求1所述的标准地震作用确定方法，其特征在于，所述标准地震作用确定方法，还包括：基于所述计算确定的结构标准地震作用F
j
，获取所述结构在标准地震作用F
j
作用时的结构地震需求包络值。3.如权利要求1所述的标准地震作用确定方法，其特征在于，所述步骤101之前，还包括：依据结构振型质量累积参与系数，确定n阶振型的振型数量n；所述结构振型质量累积参与系数超过90％；所述步骤101中，获取的弹性阶段参数包括：结构n阶振型向量结构质量m、结构振型参与系数结构谱加速度和振型组合系数4.如权利要求1所述的标准地震作用确定方法，其特征在于，所述步骤102，具体包括：102a、确定结构第n振型的初始侧向力分布模式；102b、将多个所述结构第n振型初始侧向力分布模式，依据预先构建的组合方式进行组合，获取j个初始振型组合侧向力分布模式5.如权利要求1所述的标准地震作用确定方法，其特征在于，所述步骤103，具体包括：103a、确定结构第k更新阶段推覆至结构顶点位移时结构第一振型向量
103b、依据所述获取的结构第一振型向量获取结构第n振型在第k更新阶段参数；103c、依据所述获取的第n振型在第k更新阶段参数，获取第k更新阶段时第n振型结构瞬时侧向力分布模式；103d、依据所述第k更新阶段时第n振型结构瞬时侧向力分布模式，将多个所述第k更新阶段时第n振型结构瞬时侧向力分布模...
【专利技术属性】
技术研发人员：李祚华，齐一鹤，陈慧娟，舒志浩，滕军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：
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