[发明专利]建筑抗震支吊架的抗震优化设计方法

权利要求书

1.一种建筑抗震支吊架的抗震优化设计方法，其步骤包括：

步骤1、将拟安装抗震支吊架的建筑结构，建立建筑结构-抗震支吊架的三维空间分析模型；

步骤2、选取抗震支吊架的最大间距和斜撑的最小截面面积，采用振型叠加时程分析法计算抗震支吊架的最大加速度反应a1；

步骤3、采用振型叠加时程分析法计算建筑结构的楼面反应谱，并根据步骤2的抗震支吊架的最大加速度反应a1对楼面反应谱进行修正，得到适用于抗震支吊架地震作用计算的修正楼面反应谱；

步骤4、根据修正楼面反应谱建立抗震支吊架的最大加速度反应a与支吊架间距、斜撑截面面积之间的二次多项式回归模型；

步骤5、以抗震支吊架斜撑的用钢量最少为目标函数、以斜撑承载力为约束条件确定抗震支吊架间距和斜撑截面面积的优化设计值。

2.如权利要求1所述的一种建筑抗震支吊架的抗震优化设计方法，其特征在于，所述步骤1的具体步骤为：

步骤1.1、将拟安装抗震支吊架的建筑结构，按其实物结构尺寸建立三维空间分析模型；

步骤1.2、建立抗震支吊架的单质点计算模型，并且在楼层平面的中心处将建筑结构的三维空间分析模型与抗震支吊架的单质点计算模型耦合。

3.如权利要求2所述的一种建筑抗震支吊架的抗震优化设计方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤为：

步骤2.1、根据《建筑机电工程抗震设计规范》的规定确定抗震支吊架的最大间距，并根据管道的线质量密度计算抗震支吊架单质点计算模型的质量，单质点计算模型的侧移刚度根据抗震支吊架斜撑产品的最小截面面积计算；

步骤2.2、采用振型叠加时程分析法计算地震波输入时抗震支吊架的最大加速度反应a1，振型叠加时程分析法中振型数量的选取按照下述方法确定：按照《建筑抗震设计规范》规定的振型参与质量系数不小于90％确定振型数量m，按照抗震支吊架单质点计算模型计算基本自振周期T0，据此按照T0确定最低振型阶次及其对应的振型数量n，选取m和n两者的较大值，作为最终振型数量。

4.如权利要求3所述的一种建筑抗震支吊架的抗震优化设计方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤为：

步骤3.1、针对未安装抗震支吊架时的建筑结构的三维空间分析模型，采用振型叠加时程分析法计算地震波输入时楼层平面中心处的加速度时程反应；

步骤3.2、根据楼层平面中心处的加速度时程反应计算楼面反应谱；

步骤3.3、根据楼面反应谱和步骤2.2抗震支吊架单质点计算模型的基本自振周期T0得到抗震支吊架的最大加速度反应a2；

步骤3.4、根据最大加速度反应a2和步骤2.2得到的最大加速度反应a1，计算加速度调幅系数β＝a1/a2；

步骤3.5、将步骤3.2得到的楼面反应谱乘以加速度调幅系数β，得到适用于抗震支吊架地震作用计算的修正楼面反应谱。

5.如权利要求4所述的一种建筑抗震支吊架的抗震优化设计方法，其特征在于，所述步骤4的具体步骤为：

步骤4.1、确定抗震支吊架间距和斜撑截面面积的设计取值范围，采用均匀采样方法生成支吊架间距和斜撑截面面积的设计样本点；

步骤4.2、根据支吊架间距的设计样本点和管道的线质量密度计算抗震支吊架单质点质量的设计样本点；根据斜撑截面面积确定抗震支吊架侧移刚度的设计样本点；

步骤4.3、根据抗震支吊架单质点的质量和侧移刚度，计算单质点计算模型的基本自振周期，并根据步骤3.5获得的修正楼面反应谱计算相应支吊架的最大加速度反应a，对所有抗震支吊架单质点质量的设计样本点和侧移刚度的设计样本点进行计算，建立抗震支吊架的最大加速度反应a与支吊架间距、斜撑截面面积之间的二次多项式回归模型，回归模型参数由最小二乘法计算得到。

6.如权利要求5所述的一种建筑抗震支吊架的抗震优化设计方法，其特征在于，所述步骤5的具体步骤为：

步骤5.1、抗震支吊架的地震作用由最大加速度反应a、支吊架间距和管道的线质量密度计算得到，据此根据步骤4.3的二次多项式回归模型建立抗震支吊架的地震作用与支吊架间距、斜撑截面面积之间的二次多项式回归模型；

步骤5.2、抗震支吊架斜撑在地震作用下的轴向应力作为承载力参数，进而以抗震支吊架斜撑的用钢量最少为目标函数、以斜撑轴向应力小于钢材屈服强度为约束条件，采用非线性最小二乘算法确定抗震支吊架间距和斜撑截面面积的优化设计值。