CN109753738B - 一种结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，首先通过定性和定量分析来选取结构柱的损伤评估参数，再建立不同破坏模式下对应的损伤评估指标计算模型，并量化形成统一的损伤评估等级界限，然后以损伤评估参数为横纵坐标，拟合绘制损伤评估等级界限处的等值线作为损伤评估曲线，最后根据损伤评估参数组合点与损伤评估曲线的位置关系评估结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度。本发明适用于所有类型结构柱，具有简便通用、快速精确、易于推广等特点，可为结构抗冲击设计和防连续倒塌设计提供有力依据。

Description

一种结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法

技术领域

本发明属于结构工程防灾减灾技术领域，具体涉及一种结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法的设计。

背景技术

结构柱作为建筑物的重要承重构件，在正常使用阶段除了要承受上部结构传来的竖向荷载，往往还会受到侧向冲击荷载的威胁，比如汽车撞击底层建筑结构柱、飞行物撞击高层建筑结构柱、高铁列车/火车撞击站房结构柱、滚石撞击临山建筑结构柱等，此类事故/灾害一旦发生，结构柱将会受到不同程度的损伤甚至破坏失效，这将严重危害人们的生命和财产安全，同时产生恶劣的社会舆论。为了提高建筑结构的抗冲击性能，在设计前首先需要明确结构柱在遭遇冲击荷载后的损伤程度，然后才可以有依据地进行抗冲击设计和防连续倒塌设计。由此可见，建立一种能够快速判定冲击荷载作用下结构柱损伤程度的方法对确保建筑结构的安全可靠尤为重要。

目前有关结构柱的损伤评估方法多集中于地震和爆炸领域，而在冲击领域中对结构柱损伤评估的研究还比较薄弱。在机理层面，主要是对结构柱遭遇冲击后的损伤演化规律和累积损伤程度进行研究；在理论层面，一般是通过分析不同参数下结构柱的冲击动力响应来定性描述损伤程度；在试验层面，通过对冲击体和结构柱的简化模型进行冲击试验来真实反映冲击过程和损伤情况。这些研究虽然促进或形成了相应的损伤评估方法，但也存在一些不足：(1)现有损伤评估方法仅适用于单一类型的结构柱(如钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱、钢结构柱等)，没有形成通用的损伤评估方法；(2)有关损伤评估参数的选取，通常是根据结构柱的动力响应进行确定，各冲击参数对结构柱损伤程度的影响缺乏数理论证；(3)损伤评估准则通常是根据单一破坏模式建立，损伤评估指标难以代表不同破坏模式下的损伤程度，并且没有形成统一的损伤评估等级。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中没有通用的损伤评估方法，各冲击参数对结构柱的损伤程度缺乏数理论证，并且没有建立通用的损伤评估准则以及没有形成统一的损伤评估等级的问题，提出了一种结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法。

本发明的技术方案为：一种结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，包括以下步骤：

S1、在静力设计的基础上通过定性分析得到符合实际冲击工况的影响参数。

S2、通过敏感性分析定量选取对结构柱损伤程度影响最大的两个影响参数p和q作为损伤评估参数。

S3、根据不同的结构柱破坏模式，建立对应的损伤评估指标计算模型，并量化形成统一的损伤评估等级界限。

S4、将损伤评估参数p和q分别作为横纵坐标，拟合绘制损伤评估等级界限处的等值线，得到损伤评估曲线。

S5、根据损伤评估参数p和q具体取值组合点与损伤评估曲线的位置关系，判定结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度是否达标，若是则结束评估，否则重新进行静力设计后返回步骤S1。

进一步地，步骤S2包括以下分步骤：

S21、对特定结构柱赋予一个典型冲击工况作为基准工况，计算得到该结构柱的最大挠度，并将其作为基准挠度δ_s。

S22、针对步骤S1定性分析得到的影响参数，依次令各参数在基准工况的基础上按-ta％,-(t-1)a％,...,-a％,a％,...,(t-1)a％,ta％的变化幅度变化，并保持其他参数不变，通过LS-DYNA有限元程序计算得到结构柱的最大挠度δ_max；其中a为单位变化幅度，t为变化频次。

S23、根据基准挠度δ_s和最大挠度δ_max计算得到结构柱的挠度变化率ω，计算公式为：

ω＝(δ_max-δ_s)/δ_s

S24、将所有影响参数的挠度变化率整合为矩阵形式，得到挠度变化率矩阵[ω]：

其中挠度变化率矩阵[ω]中的元素ω_i,j表示影响参数j在变化幅度i下的挠度变化率，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n，m为变化幅度总数，且m＝2t，n为影响参数总数。

S25、根据参数的变化幅度对挠度变化率矩阵[ω]进行调幅处理，得到敏感性系数矩阵[K]＝[A]·[ω]，其中[A]为调幅矩阵，表示为：

S26、计算得到敏感性系数矩阵[K]的列向量中各元素的最值Δ_j＝Max{|K_1j|,|K_2j|,|K_3j|,…,|K_mj}，并将其作为各影响参数的敏感性系数。

S27、选取敏感性系数最大的两个影响参数作为损伤评估参数p和q。

进一步地，步骤S3中的结构柱破坏模式包括弯型破坏模式、剪型破坏模式和弯剪破坏模式。

进一步地，弯型破坏模式下的损伤评估指标计算模型为：

其中D表示损伤评估指标，δ₁为初始挠度，δ_c为失效挠度，Δδ为挠度安全储备。

进一步地，剪型破坏模式下的损伤评估指标计算模型为：

其中D表示损伤评估指标，S₁为开裂面积，S为结构柱的截面面积，S′为结构柱的有效面积。

进一步地，弯剪破坏模式下的损伤评估指标计算模型为：

其中D表示损伤评估指标，N为初始承载力，N₀为预加轴力，N′为剩余承载力。

进一步地，步骤S3中的损伤评估等级界限分别为损伤评估指标D＝0.2、D＝0.5以及D＝0.8；当损伤评估指标D的取值范围为0<D≤0.2时，表明结构柱轻度损伤；当损伤评估指标D的取值范围为0.2<D≤0.5时，表明结构柱中度损伤；当损伤评估指标D的取值范围为0.5<D≤0.8时，表明结构柱重度损伤；当损伤评估指标D的取值范围为0.8<D≤1.0时，表明结构柱破坏失效。

进一步地，步骤S4包括以下分步骤：

S41、以损伤评估参数p为横坐标，以损伤评估参数q为纵坐标，构建二维直角坐标系。

S42、根据结构柱的破坏模式选取对应的损伤评估指标计算模型，对结构柱任意施加一组损伤评估参数(p,q)组合，并通过LS-DYNA有限元程序计算得到结构柱的动力响应。

S43、将结构柱的动力响应输入损伤评估指标计算模型，得到该组(p,q)组合对应的损伤评估指标D值，并绘制于坐标系中。

S44、重复步骤S41～S43，得到D＝0.2、D＝0.5以及D＝0.8附近的若干个(p,q)组合点，并将其拟合得到三条等值线，即损伤评估曲线。

进一步地，步骤S5包括以下分步骤：

S51、将任意冲击工况下的损伤评估参数p和q绘制于坐标系中，形成组合点(p,q)。

S52、判断组合点(p,q)是否在损伤评估曲线图的标准范围内，若是则结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度达标，结束评估；否则结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度不达标，重新进行静力设计后返回步骤S1。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过定性和定量分析来选取结构柱的损伤评估参数，通过定性分析可以得到符合实际冲击工况的影响参数，结合定量分析可将敏感性最大的参数作为损伤评估参数，形成一套通用的选取方法，避免了凭经验主观选取评估参数带来的不利影响，从而使损伤评估结果更加精准。

(2)本发明建立了通用的损伤评估模型，针对不同的破坏模式定义基于多变量的损伤评估指标计算模型，并量化形成了统一的损伤评估等级，所建立的损伤评估方法适用于各种类型结构柱，如钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱、钢结构柱等，解决了现有损伤评估方法普适性不足的问题。

(3)本发明所提出的损伤评估方法相比于试验研究更加经济、便捷；相比于理论推演更加直观、实用，在进行损伤评估时，仅需判断损伤评估参数组合点与损伤评估曲线的位置关系即点与面的位置关系即可得到结构柱的损伤程度，具有简便通用、快速精确、易于推广等特点。

(4)本发明所提出的损伤评估方法对结构柱进行损伤评估，为结构抗冲击设计和防连续倒塌设计提供有力支撑，对保障建筑结构的安全可靠发挥重要作用，可带来出巨大的实际应用价值。

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的一种结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法流程图。

图2所示为本发明实施例提供的损伤评估曲线及损伤等级判定示意图。

图3所示为本发明实施例提供的以冲击体质量m和冲击速度v作为横纵坐标的损伤评估曲线实例图。

具体实施方式

现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。

本发明实施例提供了一种结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，如图1所示，包括以下步骤S1～S5：

S1、在静力设计的基础上通过定性分析得到符合实际冲击工况的影响参数。

损伤评估的目的是对特定构件在外部作用下的破坏程度进行定量分析，因此应从作用的角度选取损伤评估参数，施加在结构柱上的外部作用包括：

(1)直接作用：上部静力荷载(轴力)；

(2)偶然作用：冲击力(影响因素：冲击体质量m、冲击速度v、冲击体刚度k、接触面积s以及冲击位置距底部支座的距离x)。

因此应对比分析轴压比μ、冲击体质量m、冲击速度v、冲击体刚度k、接触面积s以及冲击位置距底部支座的距离x等参数对结构柱损伤程度的影响，并首先根据冲击体类型、建筑物类型、冲击事件发生条件进行定性分析和初步选取，排除对结构柱损伤程度影响不大的参数。

S2、通过敏感性分析定量选取对结构柱损伤程度影响最大的两个影响参数p和q作为损伤评估参数。

步骤S2包括以下分步骤：

S21、对特定结构柱赋予一个典型冲击工况作为基准工况，计算得到该结构柱的最大挠度，并将其作为基准挠度δ_s。

S22、针对步骤S1定性分析得到的影响参数，依次令各参数在基准工况的基础上按-ta％,-(t-1)a％,...,-a％,a％,...,(t-1)a％,ta％的变化幅度变化，并保持其他参数不变，通过LS-DYNA有限元程序计算得到结构柱的最大挠度δ_max；其中a为单位变化幅度，t为变化频次。

S23、根据基准挠度δ_s和最大挠度δ_max计算得到结构柱的挠度变化率ω，计算公式为：

ω＝(δ_max-δ_s)/δ_s

S24、将所有影响参数的挠度变化率整合为矩阵形式，得到挠度变化率矩阵[ω]：

其中挠度变化率矩阵[ω]中的元素ω_i,j表示影响参数j在变化幅度i下的挠度变化率，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n，m为变化幅度总数，且m＝2t，n为影响参数总数。

S25、根据参数的变化幅度对挠度变化率矩阵[ω]进行调幅处理，得到敏感性系数矩阵[K]＝[A]·[ω]，其中[A]为调幅矩阵，表示为：

S26、计算得到敏感性系数矩阵[K]的列向量中各元素的最值Δ_j＝Max{|K_1j|,|K_2j|,|K_3j|,…,|K_mj|}，并将其作为各影响参数的敏感性系数。

S27、选取敏感性系数最大的两个影响参数作为损伤评估参数p和q。

本发明实施例中，通过定性分析可以得到符合实际冲击工况的影响参数，结合定量分析(敏感性分析)可以得到对损伤程度影响最大的损伤评估参数，由此形成一套通用的选取方法，使损伤评估结果更加精准。

S3、根据不同的结构柱破坏模式，建立对应的损伤评估指标计算模型，并量化形成统一的损伤评估等级界限。

当结构柱遭遇冲击荷载后，其破坏模式包括弯型破坏模式、剪型破坏模式和弯剪破坏模式，为了形成统一的损伤评估准则，本发明实施例建立通用的损伤模型来评估结构柱在冲击荷载作用下的损伤程度，对变量进行无量纲处理，针对不同的破坏模式定义基于多变量的损伤评估指标计算模型。

(1)弯型破坏模式(以弯型破坏为主的结构柱)。

当结构柱的剪跨比较大、轴压比较小时，此时弯矩起主导作用，结构柱在遭遇冲击荷载后的变形以弯曲变形为主并呈现出良好的延性和耗能能力，因此结构柱会产生较大的塑性变形，对于此类以弯型破坏为主的结构柱，用挠度来衡量结构柱的损伤程度。

结构柱在遭遇冲击荷载到发生开裂时的挠度增量称为挠度安全储备，为了测定挠度安全储备，首先通过LS-DYNA有限元程序模拟一次冲击过程，可以得到结构柱的初始挠度δ₁，重新启动LS-DYNA有限元程序继续给结构柱施加冲击荷载直至开裂失效，可以得到结构柱的失效挠度δ_c，两次冲击过程的挠度增量Δδ＝δ_c-δ₁即为结构柱的挠度安全储备，据此建立基于挠度的损伤评估指标计算模型为：

当Δδ取最大值δ_c时，损伤评估指标D＝0，表明结构柱的损伤程度最低；当Δδ＝0时，D＝1，表明结构柱已破坏失效。可见，挠度安全储备越大，D值越小，结构柱的损伤程度越轻；反之，挠度安全储备越小，D值越大，结构柱的损伤程度越严重。因此可以根据D值大小判定结构柱发生弯型破坏时的损伤程度。

(2)剪型破坏模式(以剪型破坏为主的结构柱)。

当结构柱所受的剪力起主导作用时，结构柱在遭遇冲击荷载后主要以剪切变形为主，其延性和耗能能力较差，将会产生明显的脆性开裂，对于此类以剪切破坏为主的结构柱，用开裂面积来衡量结构柱的损伤程度。

通过LS-DYNA有限元程序模拟一次冲击过程，对遭遇冲击后的结构柱进行分析，由于裂缝开展形态多变，开裂面积S₁不易求得，通常是以构件的未开裂面积(即有效面积S′)来代替，结构柱的截面面积为S，据此建立基于失效面积的损伤评估指标计算模型为：

当S′取最大值S时，损伤评估指标D＝0，表明结构柱的损伤程度最低；当S′＝0时，D＝1，表明结构柱已破坏失效。可见，有效面积越大，D值越小，结构柱的损伤程度越轻；反之，有效面积越小，D值越大，结构柱的损伤程度越严重。因此可以根据D值大小判定结构柱发生剪型破坏时的损伤程度。

(3)弯剪破坏模式(以弯剪破坏为主的结构柱)。

当结构柱在弯矩和剪力的共同作用下发生弯剪破坏时，其损伤程度呈现出多种形态，由于剩余承载力可同时反映结构柱的局部和整体损伤形态，不受失效模式的影响，在不同的冲击能量下，结构柱的承载力将会有不同程度的折减，因此对于以弯剪破坏为主的结构柱，用剩余承载力来衡量结构柱的损伤程度。

根据现有设计规范可以求得结构柱的初始承载力N，通过LS-DYNA有限元程序的重启动功能对遭遇冲击后的结构柱轴向线性加载直至失效，以此获取结构柱在冲击荷载作用之后的剩余承载力N′，为了反映结构柱承受上部荷载的实际受力情况，在损伤评估时需要考虑预加轴力N₀的影响，据此建立基于剩余承载力的损伤评估指标计算模型为：

当N′取最大值N时，损伤评估指标D＝0，表明结构柱的损伤程度最低；当N′＝N₀时，D＝1，表明结构柱已破坏失效。可见，剩余承载力越大，D值越小，结构柱的损伤程度越轻；反之，剩余承载力越小，D值越大，结构柱的损伤程度越严重。因此可以根据D值大小判定结构柱发生弯剪破坏时的损伤程度。

在建立损伤评估指标计算模型的基础上，对不同破坏模式下的损伤评估指标D进行量化，根据损伤评估精度的要求，确定损伤评估等级界限：D＝0.2、D＝0.5、D＝0.8，并相应地将损伤程度划分为4个等级，如表1所示。

表1结构柱的损伤等级与损伤评估指标对应关系

S4、将损伤评估参数p和q分别作为横纵坐标，拟合绘制损伤评估等级界限处的等值线，得到损伤评估曲线。

步骤S4包括以下分步骤：

S41、以损伤评估参数p为横坐标，以损伤评估参数q为纵坐标，构建二维直角坐标系。

S42、根据结构柱的破坏模式选取对应的损伤评估指标计算模型，对结构柱任意施加一组损伤评估参数(p,q)组合，并通过LS-DYNA有限元程序计算得到结构柱的动力响应(挠度安全储备Δδ、有效面积S′或剩余承载力N′)。

S43、将结构柱的动力响应输入损伤评估指标计算模型，得到该组(p,q)组合对应的损伤评估指标D值，并绘制于坐标系中。

S44、重复步骤S41～S43，得到D＝0.2、D＝0.5以及D＝0.8附近的若干个(p,q)组合点，并将其拟合得到三条等值线，即损伤评估曲线。

最终绘制得到的损伤评估曲线示意图如图2所示，三条损伤评估曲线将坐标平面划分成四个面域，分别代表结构柱在冲击参数p,q作用下发生轻度损伤、中度损伤、重度损伤或破坏失效。

S5、根据损伤评估参数p和q具体取值组合点与损伤评估曲线的位置关系，判定结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度是否达标，若是则结束评估，否则重新进行静力设计后返回步骤S1。

步骤S5包括以下分步骤：

S51、将任意冲击工况下的损伤评估参数p和q绘制于坐标系，形成组合点(p,q)。

S52、判断组合点(p,q)是否在损伤评估曲线图的标准范围内，若是则结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度达标，结束评估；否则结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度不达标，重新进行静力设计后返回步骤S1。

下面以一个具体实施例对本发明提供的一种结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法作进一步详细说明。

S1、在静力设计的基础上通过定性分析得到符合实际冲击工况的影响参数。

以某站房典型钢管混凝土结构柱遭遇列车脱轨撞击为例，列车脱轨撞击钢管混凝土结构柱，影响其损伤程度的因素包括：轴压比μ、冲击体质量m、冲击速度v、冲击体刚度k、接触面积s、冲击位置距底部支座的距离x。由于列车高度、轨道中心线标高及结构柱底部标高在铁路系统中均有严格的规定，所以列车发生脱轨撞击后对结构柱的冲击位置比较固定，因此冲击位置可作为次要影响因素；由于列车车体形状单一，且撞击角度仅在小范围内变化，所以列车发生脱轨撞击后与结构柱的接触面积相对固定，因此接触面积可作为次要影响因素。综上可得，经过定性分析后应重点分析轴压比μ、冲击体质量m、冲击速度v、冲击体刚度k对损伤程度的影响。

S2、通过敏感性分析定量选取对结构柱损伤程度影响最大的两个影响参数作为损伤评估参数。

钢管混凝土柱的设计参数为：柱高9.0m、钢管外径1.14m、钢管厚度2cm、两端固支。定义基准冲击工况：轴压比μ＝0.5，冲击体质量m＝100t、冲击速度v＝15m/s、冲击体刚度k＝0.5×10⁸N/m，通过LS-DYNA有限元程序计算得到基准冲击工况下钢管混凝土柱的最大挠度δ_s，然后依次令μ、m、v、k按-60％、-40％、-20％、20％、40％、60％的幅度改变，其余参数保持不变，通过LS-DYNA有限元程序计算钢管混凝土柱在24组冲击工况下的最大挠度δ_max，根据ω＝(δ_max-δ_s)/δ_s求得挠度变化率，并整合成矩阵形式如下：

通过调幅矩阵[A]对[ω]进行调幅处理，可得敏感性系数矩阵如下：

通过Δ_j＝Max{|K_1j|,|K_2j|,|K_3j|,…,|K_mj|}求得敏感性系数矩阵[K]列向量中各元素的最值分别为：Δ₁＝0.90、Δ₂＝1.47、Δ₃＝1.75、Δ₄＝1.25，对钢管混凝土柱损伤程度的敏感性排序为：冲击速度>冲击体质量>冲击体刚度>轴压比，因此选择对钢管混凝土柱损伤程度影响最大的参数，即冲击速度v和冲击体质量m作为损伤评估参数。

S3、根据不同的结构柱破坏模式，建立对应的损伤评估指标计算模型，并量化形成统一的损伤评估等级界限。

钢管混凝土柱在近支座位置处遭遇列车脱轨撞击，主要以弯剪破坏为主，因此选择弯剪破坏模式下的损伤评估指标计算模型：

对于本发明实施例中的钢管混凝土柱，由“钢管混凝土统一理论”求得初始承载力N；由轴压比μ＝0.5可得预加轴力N₀；通过LS-DYNA有限元程序的重启动功能对遭遇冲击后的钢管混凝土柱轴向线性加载直至失效，以此获取剩余承载力N′。

对损伤评估指标D进行量化，确定损伤评估等级界限：D＝0.2、D＝0.5、D＝0.8，相应地，损伤程度被划分为4个等级，如表2所示。

表2钢管混凝土柱的损伤等级与损伤评估指标对应关系

S4、将冲击体质量m和冲击速度v分别作为横纵坐标，拟合绘制损伤评估等级界限D＝0.2、D＝0.5、D＝0.8处的等值线，得到损伤评估曲线。

对钢管混凝土柱输入一组(m,v)组合，通过LS-DYNA有限元程序的重启动功能可得剩余承载力N′，输入损伤评估指标计算模型可得对应的D值，如此，通过反推试算的方式可以求得D＝0.2、D＝0.5、D＝0.8附近的若干(m,v)组合点，将其拟合可得钢管混凝土柱的损伤评估曲线，如图3所示，三条损伤评估曲线将坐标平面划分成四个面域，分别代表钢管混凝土柱在不同冲击体质量m和冲击速度v的作用下发生轻度损伤、中度损伤、重度损伤或破坏失效。

S5、根据冲击体质量m和冲击速度v具体取值组合点与损伤评估曲线的位置关系，判定结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度是否达标，若是则结束评估，否则重新进行静力设计后返回步骤S1。

在进行损伤评估时，根据(m,v)组合在损伤评估曲线中的位置即可快速判定钢管混凝土柱的损伤程度。若(m,v)组合位于标准范围(本发明实施例中，标准范围为轻度损伤范围)内，说明损伤程度满足设计要求；若(m,v)组合超过标准范围，则需要修改静力设计参数，直至钢管混凝土柱的抗冲击性能满足要求。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在静力设计的基础上通过定性分析得到符合实际冲击工况的影响参数；

S2、通过敏感性分析定量选取对结构柱损伤程度影响最大的两个影响参数p和q作为损伤评估参数；

S3、根据不同的结构柱破坏模式，建立对应的损伤评估指标计算模型，并量化形成统一的损伤评估等级界限；

S4、将损伤评估参数p和q分别作为横纵坐标，拟合绘制损伤评估等级界限处的等值线，得到损伤评估曲线；

S5、根据损伤评估参数p和q具体取值组合点与损伤评估曲线的位置关系，判定结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度是否达标，若是则结束评估，否则重新进行静力设计后返回步骤S1；

所述步骤S2包括以下分步骤：

S21、对特定结构柱赋予一个典型冲击工况作为基准工况，计算得到该结构柱的最大挠度，并将其作为基准挠度δ_s；

S22、针对步骤S1定性分析得到的影响参数，依次令各参数在基准工况的基础上按-ta％,-(t-1)a％,...,-a％,a％,...,(t-1)a％,ta％的变化幅度变化，并保持其他参数不变，通过LS-DYNA有限元程序计算得到结构柱的最大挠度δ_max；其中a为单位变化幅度，t为变化频次；

S23、根据基准挠度δ_s和最大挠度δ_max计算得到结构柱的挠度变化率ω，计算公式为：

ω＝(δ_max-δ_s)/δ_s

S24、将所有影响参数的挠度变化率整合为矩阵形式，得到挠度变化率矩阵[ω]：

其中挠度变化率矩阵[ω]中的元素ω_i,j表示影响参数j在变化幅度i下的挠度变化率，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,n，m为变化幅度总数，且m＝2t，n为影响参数总数；

S25、根据参数的变化幅度对挠度变化率矩阵[ω]进行调幅处理，得到敏感性系数矩阵[K]＝[A]·[ω]，其中[A]为调幅矩阵，表示为：

S26、计算得到敏感性系数矩阵[K]的列向量中各元素的最值Δ_j＝Max{|K_1j|,|K_2j|,|K_3j|,…,|K_mj|}，并将其作为各影响参数的敏感性系数；

S27、选取敏感性系数最大的两个影响参数作为损伤评估参数p和q。

2.根据权利要求1所述的结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，其特征在于，所述步骤S3中的结构柱破坏模式包括弯型破坏模式、剪型破坏模式和弯剪破坏模式。

3.根据权利要求2所述的结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，其特征在于，所述弯型破坏模式下的损伤评估指标计算模型为：

其中D表示损伤评估指标，δ₁为初始挠度，δ_c为失效挠度，Δδ为挠度安全储备。

4.根据权利要求2所述的结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，其特征在于，所述剪型破坏模式下的损伤评估指标计算模型为：

其中D表示损伤评估指标，S₁为开裂面积，S为结构柱的截面面积，S′为结构柱的有效面积。

5.根据权利要求2所述的结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，其特征在于，所述弯剪破坏模式下的损伤评估指标计算模型为：

其中D表示损伤评估指标，N为初始承载力，N₀为预加轴力，N′为剩余承载力。

6.根据权利要求1所述的结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，其特征在于，所述步骤S3中的损伤评估等级界限分别为损伤评估指标D＝0.2、D＝0.5以及D＝0.8；

当损伤评估指标D的取值范围为0<D≤0.2时，表明结构柱轻度损伤；当损伤评估指标D的取值范围为0.2<D≤0.5时，表明结构柱中度损伤；当损伤评估指标D的取值范围为0.5<D≤0.8时，表明结构柱重度损伤；当损伤评估指标D的取值范围为0.8<D≤1.0时，表明结构柱破坏失效。

7.根据权利要求6所述的结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下分步骤：

S41、以损伤评估参数p为横坐标，以损伤评估参数q为纵坐标，构建二维直角坐标系；

S42、根据结构柱的破坏模式选取对应的损伤评估指标计算模型，对结构柱任意施加一组损伤评估参数(p,q)组合，并通过LS-DYNA有限元程序计算得到结构柱的动力响应；

S43、将结构柱的动力响应输入损伤评估指标计算模型，得到该组(p,q)组合对应的损伤评估指标D值，并绘制于坐标系中；

S44、重复步骤S41～S43，得到D＝0.2、D＝0.5以及D＝0.8附近的若干个(p,q)组合点，并将其拟合得到三条等值线，即损伤评估曲线。

8.根据权利要求1所述的结构柱遭遇冲击荷载后的损伤评估方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下分步骤：

S51、将任意冲击工况下的损伤评估参数p和q绘制于坐标系中，形成组合点(p,q)；

S52、判断组合点(p,q)是否在损伤评估曲线图的标准范围内，若是则结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度达标，结束评估；否则结构柱遭遇冲击荷载后的损伤程度不达标，重新进行静力设计后返回步骤S1。

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