1.一种基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、以结构最大层间位移角设定不同性能水准,计算不同性能水准的结构顶点位移;
S2、根据第一振型质量参与系数和不同性能水准的结构顶点位移,确定不同性能水准的第一振型位移;
S3、根据不同性能水准下的第一振型位移,基于结构与等效单自由度体系的映射关系,获得不同性能水准下的第一振型等效单自由度体系的位移 n表示不同性能水准数;
S4、选择适合场地的地面运动,根据第一振型等效单自由度体系的弹塑性动力非线性方程,不断调整地面运动峰值加速度的大小,使得位移响应与不同性能水准的第一振型等效单自由度体系的位移相同,获得不同性能水准下达到第一振型等效单自由度体系的位移时,不同性能水准的多条地面运动的峰值加速度平均值Amax(n)和对应的第一振型地震影响系数α1(n);
S5、基于不同性能水准的多条地面运动的峰值加速度平均值,根据抗震规范规定的设计反应谱,获得不同性能水准、不同振型下的地震影响系数,不包括第一振型;
S6、采用平方和开平方法或者完全二次组合法,合成多个振型下不同性能水准的结构地震作用;
S7、对于到达屈服前的各性能水准,按考虑地震效应调整设计值的地震作用效应的基本组合,进行承载力的计算;
S8、对于到达屈服后,发生不严重破坏前的各性能水准,进行承载力的计算;
S9、对于发生不严重破坏后,直到倒塌的各性能水准,按照构件极限承载力值的地震作用效应的标准组合,进行承载力的计算。
2.根据权利要求1所述的基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法,其特征在于,步骤S1包括:(S1-1)结构最大层间位移角表征结构不同的性能水准,抗震规范规定不同的性能水准对应的钢筋混凝土框架结构的最大层间位移角不同;
(S1-2)采用PUSHOVER推覆结构,获得最大层间位移角与结构顶点位移的关系,将不同性能水准映射于结构顶点位移Xtop(n),n表示不同的性能水准。
3.根据权利要求2所述的基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法,其特征在于,步骤(S1-1)抗震规范规定不同的性能水准对应的钢筋混凝土框架结构的最大层间位移角如下表所示。
4.根据权利要求2或3所述的基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法,其特征在于,步骤S2包括如下步骤:(S2-1)计算振型参与系数
第j阶振型参与系数
其中,φi,j—第i质点第j阶振型,Gi—第i质点重力荷载代表值;N—某方向的振型数;
(S2-2)振型质量参与系数
第j阶振型质量参与系数
振型个数取值应使振型质量参与系数之和大于90%;
(S2-3)不同性能水准的第一振型位移
—第一振型结构顶点位移;η1—第1阶振型质量参与系数。
5.根据权利要求4所述的基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法,其特征在于,步骤S3中不同性能水准下的第一振型等效单自由度体系的位移 的计算方法为:或计算方法为:
其中hi—第i层高度,H—建筑的总高度, —第一简化调整系数,取0.80-0.95。
6.根据权利要求5所述的基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法,其特征在于,步骤S5包括:(S5-1)计算不同性能水准下的地面运动峰值调整系数
Acode(n)—规范与Amax(n)最接近的地面运动峰值加速度,其近似等同有效峰值加速度;
(S5-2)计算不同性能水准下、不同振型下的地震影响系数αj(n)=β(n)*αj-code(n)j=1,...,m每个性能水准下取m个振型,在每个性能水准下分别计算第j个振型的地震影响系数,j从1取到m;αj-code(n)—与第j振型对应的规范给出的地震影响系数。
7.根据权利要求6所述的基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法,其特征在于,步骤S7中承载力的计算如下:γGSGE+γESEK(Pn,λ,ζ)≤R/γRE
其中,γG—重力荷载分项系数;SGE—重力荷载代表值;γE—地震作用分项系数;SEK(Pn,λ,ζ)—性能水准下地震作用标准值效应,Pn代表屈服前的各性能水准,λ按非抗震性能设计考虑抗震等级的地震效应调整系数,ζ考虑部分次要构件进入塑性的刚度降低或消能减震结构附件的阻尼影响;R—结构构件承载力设计值;γRE—承载力抗震调整系数。
8.根据权利要求7所述的基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法,其特征在于,步骤S8中对于到达屈服后,发生不严重破坏前的各性能水准,按照不考虑地震效应调整设计值的地震作用效应的基本组合进行承载力的计算,公式如下:γGSGE+γESEK(Pn,ζ)≤R/γRE,
其中,SEK(Pn,ζ)—性能水准下地震作用标准值效应,Pn代表屈服后不严重破坏前的各性能水准,屈服后计算SEK(Pn,ζ)时,地震影响系数应除以反应修正系数,以考虑塑性折减和结构超强因素影响。
9.根据权利要求7所述的基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法,其特征在于,步骤S8中对于到达屈服后,发生不严重破坏前的各性能水准,按照构件承载力标准值的地震作用效应的标准组合进行承载力的计算,公式如下:SGE+SEK(Pn,ζ)≤Rk,
其中,Rk—按材料强度标准值计算的承载力,SEK(Pn,ζ)—性能水准下地震作用标准值效应,Pn代表屈服后不严重破坏前的各性能水准,屈服后计算SEK(Pn,ζ)时,地震影响系数应除以反应修正系数,以考虑塑性折减和结构超强因素影响。
10.根据权利要求7所述的基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法,其特征在于,步骤S9对于发生不严重破坏后,直到倒塌的各性能水准,按照构件极限承载力值的地震作用效应的标准组合,进行承载力的计算,公式如下:其中,Ru—按材料最小极限强度值计算的承载力; —承载力降低系数,取0.85-1;SEK(Pn,ζ)—性能水准下地震作用标准值效应,Pn代表屈服后不严重破坏前的各性能水准,屈服后计算SEK(Pn,ζ)时,地震影响系数应除以反应修正系数,以考虑塑性折减和结构超强因素影响。