CN111400913B - 序列型地震作用下砌体结构位移响应评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种序列型地震作用下砌体结构位移响应评估方法，包括步骤：S1：根据多层砌体结构剪切性薄弱层破坏机制计算各楼层屈服强度系数，确定结构的抗力折减系数；S2：计算结构基本周期；S3：计算结构有效延性系数；S4：计算结构有效弹性周期；S5：计算结构位移的阻尼折减系数；S6：根据阻尼折减系数，计算等效单自由度体系的屈服谱位移和弹塑性谱位移；S7：根据第一阵型确定结构阵型高度系数，计算结构薄弱层弹塑性位移响应。本发明的一种序列型地震作用下砌体结构位移响应评估方法，考虑了余震作用对结构响应的影响，位移响应评估方法采用非迭代方法可高效、准确评定砌体结构在序列型地震作用下的位移响应。

Description

序列型地震作用下砌体结构位移响应评估方法

技术领域

本发明涉及抗震性能评估技术领域，尤其涉及一种序列型地震作用下砌体结构位移响应评估方法。

背景技术

历史震害表明，地震发生后往往伴随有强余震。由于主震和余震之间时间间隔比较短，经历主震后受损的结构在未经修复的情况下再次遭受余震作用，会导致结构的损伤进一步加深，甚至发生倒塌。然而，由于受到研究基础、经济考虑等方面的制约，我国现有的抗震设计规范乃至世界绝大多数抗震规范主要考虑单次主震的作用，未对主余震序列型地震对结构的危险性作出相应的规定，结构在序列型地震作用下的破坏机理还很不清楚，急需要科学的理论指导来提高工程结构的抗震性能。

砌体结构在我国应用广泛，尤其是新中国成立以来，我国大多数的民用与工业建构筑物采用该结构体系。进入新世纪后，中国的经济和技术不断的发展，城市建筑中砌体结构占比有所减少，但砌体结构绝对数量仍然很大。当前，砌体结构仍是既有建筑物的主要结构形式之一，而既有建筑中很大一部分建于上世纪80年代以前，由于不同时代建造的砌体结构的抗震措施完备程度不同，导致不同时代的砌体结构抗震性能差异较大，同时，材料强度退化等原因可能导致砌体强度降低，导致其抗震性能降低。研究表明，在地震作用下，砌体结构相对于其他形式结构的震害更为严重，而序列型地震作用使结构的损伤进一步加重甚至倒塌，因此，序列型地震作用下砌体结构的破坏与倒塌风险更为突出，需对序列型地震作用下砌体结构的响应进行评估。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种序列型地震作用下砌体结构位移响应评估方法，该方法考虑了余震对结构响应的影响，分析过程避免迭代，计算效率高且保证准确度。

为了实现上述目的，本发明提供一种序列型地震作用下砌体结构位移响应评估方法，包括步骤：

S1：根据多层砌体结构剪切性薄弱层破坏机制计算各楼层屈服强度系数ξ_i，确定结构的抗力折减系数R＝1/ξ_i,min；ξ_i,min表示所述屈服强度系数的最小值；

S2：计算结构基本周期T_0,e；

S3：确定余震相对强度γ，计算结构有效延性系数μ；

S4：根据所述结构有效延性系数μ和所述结构基本周期T_0,e，计算结构有效弹性周期T_eff；

S5：根据所述结构有效弹性周期T_eff，计算结构位移的阻尼折减系数B；

S6：根据所述阻尼折减系数B，计算等效单自由度体系的屈服谱位移S_dy和弹塑性谱位移S_dp；

S7：根据第一阵型确定结构阵型高度系数，计算结构薄弱层弹塑性位移响应δ_p。

优选地，所述S1步骤中，根据公式(1)计算所述屈服强度系数ξ_i：

其中，ξ_i为所述多层砌体结构第i层的楼层屈服强度系数，n为所述多层砌体结构总层数，α为罕遇或设防烈度地震的水平地震影响系数，ρ_i为第i层计算方向的抗震墙面积率，所述抗震墙面积率为楼层高度1/2处该方向墙体面积与单层建筑面积之比，与计算方向直交方向的抗震墙面积率为ρ′_i，λ_g为单位面积重力荷载代表值的换算系数，以0.012N/mm²为基准，λ_g＝gE/0.012，f_2,i为第i层砌筑砂浆强度。

优选地，所述S2步骤中，根据公式(2)计算所述结构基本周期T_0,e：

T_0,e＝0.02(H+1.2) (2)；

其中，H为房屋高度。

优选地，所述S3步骤中，根据公式(3)计算所述结构有效延性系数μ：

其中，γ为余震相对强度，是余震地震动峰值加速度与主震地震动峰值加速度的比值；a₀、a₁、a₂、a₃、a₄和a₅为拟合参数；

当场地类别为I类场地时，a₀＝9.68、a₁＝0.57、a₂＝0.86、a₃＝-0.79、a₄＝10.83、a₅＝0.02；

当场地类别为II类场地时，a₀＝9.97、a₁＝0.98、a₂＝0.71、a₃＝-0.84、a₄＝13.21、a₅＝0.01；

当场地类别为III类场地时，a₀＝11.49、a₁＝0.77、a₂＝1.03、a₃＝-0.95、a₄＝10.93、a₅＝0.04；

当场地类别为IV类场地时，a₀＝9.95、a₁＝0.55、a₂＝0.66、a₃＝-0.81、a₄＝13.25、a₅＝0.01。

优选地，所述S4步骤中，根据公式(4)计算所述结构有效弹性周期T_eff：

优选地，所述S5步骤中，根据公式(5)计算所述阻尼折减系数B：

其中，T_g为场地特征周期。

优选地，所述S6步骤中，根据公式(6)计算所述屈服谱位移S_dy，根据公式(7)计算所述弹塑性谱位移S_dp：

其中，g为重力加速度。

优选地，所述S7步骤中，根据公式(8)和公式(9)计算所述结构薄弱层弹塑性位移响应δ_p：

其中，δ_y为屈服位移，h为薄弱层层高，Γ_h为振型高度系数。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

本发明在基于最大位移点等效周期的非迭代等效线性化方法的基础上，考虑了余震作用对结构位移响应的影响，根据多层砌体结构薄弱层破坏的特点计算得到砌体结构在序列型地震作用下的位移响应，与现有技术相比，本发明的位移响应评估方法在计算方便、效率高的情况下，准确评定砌体结构的位移响应。

附图说明

图1为本发明实施例的序列型地震作用下砌体结构位移响应评估方法的流程图。

具体实施方式

下面根据附图1，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1，本发明实施例的一种序列型地震作用下砌体结构位移响应评估方法，包括步骤：

S1：根据多层砌体结构剪切性薄弱层破坏机制计算各楼层屈服强度系数ξ_i，确定结构的抗力折减系数R＝1/ξ_i,min；ξ_i,min表示屈服强度系数的最小值。

S1步骤中，根据公式(1)计算屈服强度系数ξ_i：

其中，ξ_i为多层砌体结构第i层的楼层屈服强度系数，n为多层砌体结构总层数，α为罕遇或设防烈度地震的水平地震影响系数，ρ_i为第i层计算方向的抗震墙面积率，抗震墙面积率为楼层高度1/2处该方向墙体面积与单层建筑面积之比，与计算方向直交方向的抗震墙面积率为ρ′_i，λ_g为单位面积重力荷载代表值的换算系数，以0.012N/mm²为基准，λ_g＝gE/0.012，f_2,i为第i层砌筑砂浆强度。

S2：计算结构基本周期T_0,e。

S2步骤中，根据公式(2)计算结构基本周期T_0,e：

T_0,e＝0.02(H+1.2) (2)；

其中，H为房屋高度(m)。

S3：确定余震相对强度γ，计算结构有效延性系数μ。

S3步骤中，根据公式(3)计算结构有效延性系数μ：

其中，γ为余震相对强度，是余震地震动峰值加速度与主震地震动峰值加速度的比值；a₀、a₁、a₂、a₃、a₄和a₅为拟合参数，与场地类别和地震作用类别有关，具体取值请参见表1。

表1参数a₀～a₅取值表

参数	a0	a1	a2	a3	a4	a5
							I类场地	9.68	0.57	0.86	-0.79	10.83	0.02
II类场地	9.97	0.98	0.71	-0.84	13.21	0.01
							III类场地	11.49	0.77	1.03	-0.95	10.93	0.04
IV类场地	9.95	0.55	0.66	-0.81	13.25	0.01

S4：根据结构有效延性系数μ和结构基本周期T_0,e，计算结构有效弹性周期T_eff。

S4步骤中，根据公式(4)计算结构有效弹性周期T_eff：

S5：根据结构有效弹性周期T_eff，计算结构位移的阻尼折减系数B。

S5步骤中，根据公式(5)计算阻尼折减系数B：

其中，T_g为场地特征周期。

S6：根据阻尼折减系数B，计算等效单自由度体系的屈服谱位移S_dy和弹塑性谱位移S_dp。

S6步骤中，根据公式(6)计算屈服谱位移S_dy，根据公式(7)计算弹塑性谱位移S_dp：

其中，g为重力加速度。

S7：根据第一阵型确定结构阵型高度系数，计算结构薄弱层弹塑性位移响应δ_p。

S7步骤中，根据公式(8)和公式(9)计算结构薄弱层弹塑性位移响应δ_p：

其中，δ_y为屈服位移，h为薄弱层层高，Γ_h为振型高度系数。

竖向不规则包括侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种序列型地震作用下砌体结构位移响应评估方法，包括步骤：

S1：根据多层砌体结构剪切性薄弱层破坏机制计算各楼层屈服强度系数ξ_i，确定结构的抗力折减系数R＝1/ξ_i，min；ξ_i，min表示所述屈服强度系数的最小值；

S2：计算结构基本周期T_0，e；

S3：确定余震相对强度γ，计算结构有效延性系数μ；

S4：根据所述结构有效延性系数μ和所述结构基本周期T_0，e，计算结构有效弹性周期T_eff；

S5：根据所述结构有效弹性周期T_eff，计算结构位移的阻尼折减系数B；

S6：根据所述阻尼折减系数B，计算等效单自由度体系的屈服谱位移S_dy和弹塑性谱位移S_dp；

S7：根据第一阵型确定结构阵型高度系数，计算结构薄弱层弹塑性位移响应δ_p；

所述S1步骤中，根据公式(1)计算所述屈服强度系数ξ_i：

其中，ξ_i为所述多层砌体结构第i层的楼层屈服强度系数，n为所述多层砌体结构总层数，α为罕遇或设防烈度地震的水平地震影响系数，ρ_i为第i层计算方向的抗震墙面积率，所述抗震墙面积率为楼层高度1/2处该方向墙体面积与单层建筑面积之比，与计算方向直交方向的抗震墙面积率为ρ′_i，λ_g为单位面积重力荷载代表值的换算系数，以0.012N/mm²为基准，λ_g＝gE/0.012，f_2，i为第i层砌筑砂浆强度；

所述S2步骤中，根据公式(2)计算所述结构基本周期T_0，e：

T_0，e＝0.02(R+1.2) (2)；

其中，H为房屋高度；

所述S3步骤中，根据公式(3)计算所述结构有效延性系数μ：

其中，γ为余震相对强度，是余震地震动峰值加速度与主震地震动峰值加速度的比值；a₀、a₁、a₂、a₃、a₄和a₅为拟合参数；

当场地类别为I类场地时，a₀＝9.68、a₁＝0.57、a₂＝0.86、a₃＝-0.79、a₄＝10.83、a₅＝0.02；

当场地类别为II类场地时，a₀＝9.97、a₁＝0.98、a₂＝0.71、a₃＝-0.84、a₄＝13.21、a₅＝0.01；

当场地类别为III类场地时，a₀＝11.49、a₁＝0.77、a₂＝1.03、a₃＝-0.95、a₄＝10.93、a₅＝0.04；

当场地类别为IV类场地时，a₀＝9.95、a₁＝0.55、a₂＝0.66、a₃＝-0.81、a₄＝13.25、a₅＝0.01；

所述S4步骤中，根据公式(4)计算所述结构有效弹性周期T_eff：

所述S5步骤中，根据公式(5)计算所述阻尼折减系数B：

其中，T_g为场地特征周期；

所述S6步骤中，根据公式(6)计算所述屈服谱位移S_dy，根据公式(7)计算所述弹塑性谱位移S_dp：

其中，g为重力加速度；

所述S7步骤中，根据公式(8)和公式(9)计算所述结构薄弱层弹塑性位移响应δ_p：

其中，δ_y为屈服位移，h为薄弱层层高，Γ_h为振型高度系数。

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