[发明专利]基于层间位移的抗震鲁棒性方法

说明书

本发明涉及一种基于层间位移的抗震鲁棒性方法，将层作为柱相对于整体框架重要性系数的纽带，提出基于层间位移的柱的层重要性系数；该系数将传统的柱对框架整体的重要程度改变为量化到具体层，其数值反应了柱对该层的影响程度，尤其取值为负表示设置该柱对该层的抗震性能反而起消极作用；将该系数结合层易损性系数，确立评定框架结构抗震鲁棒性的具体指标和方法。基于本发明方法得到的结论可以真实地反映不同强度地震作用下实际工程的鲁棒性，并且能指出控制框架整体抗震鲁棒性的层和柱，对框架抗震鲁棒性的FRP加固设计起指导作用。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，特别是涉及一种基于层间位移的抗震鲁棒性方法。

背景技术

鲁棒性体现了结构对某一构件或某些构件失效而导致局部破坏的敏感性，其高于结构的安全性、适用性及耐久性基本要求，属于结构的高阶性能。随着城市密度逐渐增加，社会发展日益加快，极罕遇地震，爆炸等自然及人为灾害事件造成的结构倒塌给人们带来的损失尤为巨大，亟需对鲁棒性实质进行深入探索和考究，找出影响其关键因素，给出问题解决方案。

许多学者已对结构的鲁棒性提出了独创性和具有实际使用价值的理论和评估流程。Ribeiro F L A等通过数值模拟方法验证其所提鲁棒性评价方法的准确性；Baker运用风险概率理论确立了结构鲁棒性的量化方式；Starossek等基于结构受损情况，以能量耗散和刚度矩阵为指标确立了鲁棒性的计算方法；Kanno Y等定义了新的结构冗余度、鲁棒性概念，将结构冗余度进一步细化为强弱两个层次，并给出了上述三者之间的数学模型。Lu D G等提出用剩余储备强度指标定量描述结构抵抗竖向连续倒塌的鲁棒性评估方法，基于OpenSees软件建立了一个框架模型并验证了方法的可行性。Khandelwal K等根据加载方式的不同将Pushdown技术划分为3种类型，并对一10层钢框架进行pushdown非线性分析。结果显示，基于高危险性地震所设计框架的鲁棒性要远高于基于中等地震设计框架。高扬基于平面桁架算例，在考虑桁架外力作用及拓扑关系基础上量化了构件的重要程度。黄冀卓以钢结构为模型，提出了考虑构件失效影响面积的鲁棒性评价流程。此外，叶列平、吕大刚、陆新征、李国强、黄靓等人也都从鲁棒性的量化指标、量化方法、评估流程以及未来的发展趋势作了详细分析及讨论。

以上为基于竖向响应的鲁棒性分析，由地震作用所引起的抗水平连续倒塌鲁棒性的研究却非常少。吕大刚以承载力为指标基于Pushover分析方法对一5层3跨的框架结构进行抗震鲁棒性评价。杜永峰、包超等选取了不同地震动激励对框架结构进行鲁棒性分析，并提出了的鲁棒性系数量化了框架的鲁棒性。这些研究成果没有体现框架破坏时的特点，没有找到影响框架破坏的根源。框架(薄弱)层的层间位移过大、破坏是导致框架整体发生侧向连续倒塌的首要因素。以上方法仅仅从框架整体承载力的降低来评价其鲁棒性，没有找到影响框架鲁棒性的关键部位。且连续倒塌的表现形式是变形过大，即鲁棒性与变形直接相关与承载力变化情况并无直接关系，因此以承载力作为计算鲁棒性的指标缺乏科学依据。

发明内容

发明目的

本发明将框架层的地震响应作为柱与结构鲁棒性之间联系的纽带，提出了基于层间位移的鲁棒性评价方法，该方法得到的结论可以真实地反映不同强度地震作用下实际工程的鲁棒性，能指出控制框架整体抗震鲁棒性的层和柱，对框架抗震鲁棒性的(FRP)加固设计起指导作用。

技术方案

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种基于层间位移的抗震鲁棒性方法，其特征在于：首先将层作为柱相对于整体框架重要性系数的纽带，提出基于层间位移的柱的层重要性系数；该系数将传统的柱对框架整体的重要程度改变为量化到具体层，其数值反应了柱对该层的影响程度，尤其取值为负表示设置该柱对该层的抗震性能反而起消极作用；将该系数结合层易损性系数，确立评定框架结构抗震鲁棒性的具体指标和方法。

上述的基于层间位移的抗震鲁棒性方法，具体步骤如下：