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专利号: 2018101445759
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于性态双谱的多模态性能化抗震设计方法,其特征在于,包括如下步骤,S1.设定一组不同的性态双谱假定结构顶层的性能位移角ρobj-m(d),建立性态双谱的单自由度弹塑性结构体系,以及性态双谱的单自由度体系的位移性能水准;

S2.按照抗震设计场地地震环境特征,选出一组地震动记录,输入到性态双谱的单自由度弹塑性微分方程中,得到地震动记录加速度峰值的最小值、均值和最大值,以及性态双谱的单自由度弹塑性结构体系的地震响应绝对加速度峰值的最小值、均值和最大值;

S3.相同的结构周期下,设定一组不同的双折线弹塑性模型第二刚度,重复步骤S2;

S4.根据抗震规范,结合实际需要设定所设计结构的抗震性能水准,包括抗震性能水准位移角 结构的高度S5.根据所设计结构,计算不同模态振型下结构周期、模态振型和模态参与系数;

S6.对于任意反应量,计算不同模态振型的贡献系数,设定贡献阈值ε,求解需要模态振型的个数;

S7.设定第一结构周期为标准单自由度弹塑性结构体系,以标准单自由度弹塑性结构体系为基础合成结构抗震响应效应;

S8.令结构抗震响应效应等于设定结构的抗震性能水准,得到标准单自由度弹塑性结构体系下的抗震性能水准;

S9.对所设计结构实施Pushover推覆,将结构Pushover曲线转化为对应标准单自由度弹塑性结构体系加速度-位移关系曲线;

S10.令标准单自由度弹塑性结构体系等同性态双谱的单自由度弹塑性结构体系,根据第一结构周期,直接从性态双谱的单自由度弹塑性结构体系中得到地震动记录加速度峰值的最小值、均值和最大值,以及标准单自由度弹塑性结构体系的地震响应绝对加速度峰值的最小值、均值和最大值;

S11.根据标准单自由度弹塑性结构体系的地震响应绝对加速度峰值的最小值、均值和最大值,计算抗震性能水准下结构抗震响应效应的最小值rmin、均值rave和最大值rmax。

2.根据权利要求1所述的基于性态双谱的多模态性能化抗震设计方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述性态双谱的单自由度体系的位移性能水准的计算公式为:其中,H为结构假定的高度, χ和Cr为经验系数,由经验公式得到;Dobj-m为性态双谱的结构的顶点位移性能值, 假定结构地震反应振型控制,振型形状向量与高度成正比例关系,即 hi为第i层的层间高

度度;Hi是第i层的结构高度,mi为第i层的质量。

3.根据权利要求1所述的基于性态双谱的多模态性能化抗震设计方法,其特征在于,所述步骤S2中,地震环境特征包括地震震级、断层机制、断层距和场地条件。

4.根据权利要求2所述的基于性态双谱的多模态性能化抗震设计方法,其特征在于,所述步骤S2中,将选出的地震动记录输入到性态双谱的单自由度弹塑性微分方程中,反复调整地震动记录的大小,使得性态双谱的单自由度弹塑性体系的位移反应峰值达到性态双谱的单自由体系的抗震性能水准,得到地震动记录加速度峰值的最小值、均值和最大值,以及性态双谱的单自由度弹塑性结构体系的地震响应绝对加速度峰值的最小值、均值和最大值。

5.根据权利要求3所述的基于性态双谱的多模态性能化抗震设计方法,其特征在于,在所述步骤S5中,采用动力特征方程对设计结构进行动力特征分析,动力特征方程为,其中,k为结构本身的刚度矩阵, 为第n阶模态振型的振型,ωn为第n阶模态振型的结构频率,则第n阶模态振型的结构周期 第n阶模态振型的振型参与系数其中N为结构模态振型总阶数,也为模态振型的总数;mj为结构第j层的质量; 为结构第j层的模态振型。

6.根据权利要求5所述的基于性态双谱的多模态性能化抗震设计方法,其特征在于,在所述步骤S7中,采用平方和开平方法或者完全二次组合法,合成结构抗震响应效应。

7.根据权利要求6所述的基于性态双谱的多模态性能化抗震设计方法,其特征在于,在所述步骤S10中,若标准单自由度弹塑性结构体系下的抗震性能水准与性态双谱的单自由度体系的性能水准不一致,可在相近的两个性态双谱单自由度体系的性能水准之间,采用插值法确定;若标准单自由度弹塑性结构体系第二刚度系数与性态双谱的单自由度弹塑性结构体系的双折线弹塑性模型第二刚度系数不一致,可在相近的两个性态双谱单自由度体系的性能水准之间,采用插值法确定。

8.根据权利要求7所述的基于性态双谱的多模态性能化抗震设计方法,其特征在于,在所述步骤S11中,采用平方和开平方法或完全二次组合法计算抗震性能水准下结构抗震响应效应的最小值rmin、均值rave和最大值rmax。