[发明专利]一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法

说明书

本发明提供了一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，包括：选取地震动记录；建立结构的非线性有限元分析模型；选取多个典型地震动强度参数作为基本地震动强度参数，计算地震动记录的地震动强度；选取多个典型结构损伤参数作为基本结构损伤参数，计算结构损伤；通过典型相关分析，使得典型地震动强度变量和典型结构损伤变量的相关性最大；以典型地震动强度变量作为描述多元地震破坏势的参数，评估基本地震动强度参数对多元地震破坏势的相对贡献率，确定地震破坏势的重要地震动强度参数。本发明考虑了多个地震动强度参数的影响，因此可以更加准确地预测地震破坏势的大小，更加合理地评估结构在不同地震动作用下的损伤程度大小。

技术领域

本发明属于地震工程及防灾减灾工程技术领域，尤其涉及一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法。

背景技术

在地震工程研究中，由于地震动记录的随机性和结构破坏状态的复杂机理，去评估由地震动引起结构的破坏成为国内外抗震研究的一个重要的问题。国内外学者提出一些宏观地震烈度去评估地震动破坏势，其主要通过人为主观去衡量地震破坏力大小，但不能定量地评估由地震引起结构的破坏。直到地震监测仪器出现，根据仪器记录结果，研究者提出各种仪器烈度，开始从定性的宏观烈度，逐步过渡到仪器测量烈度来表征地震动破坏势，最后选取地震动强度参数作为烈度的物理衡量标准。地震烈度是地震发生时一定范围内地面震动强弱程度的平均水平，并且衡量烈度的物理标准比较复杂，人们总是通过与宏观烈度的统计相关性来找到某些物理量。

如何量化和预测不同地震动激励对不同结构的损伤程度是地震工程领域的难题。地震动破坏势是在地震作用下结构破坏的大小，其核心是研究地震动强度参数和结构损伤参数这两者之间的关系。单独的地震动强度参数不能很好地描述地震动的特性，无法全面、准确地评估地震动破坏势。并且由于地面结构的复杂和多样性，建筑材料、建筑功能、结构形式、结构场地等其他原因，单独的结构损伤参数也不能真实反映结构的破坏状态。

鉴于此，一方面有必要综合考虑多个地震动强度参数，另一方面还要综合考虑多个结构损伤参数，包括结构和非结构损伤，以此来全面评估地震动破坏势。因此，亟需一种能够全面评估地震破坏势的评估方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，通过多元统计学中的典型相关分析方法构造典型变量，进行多元地震动强度参数和结构损伤参数的相关性分析，通过地震动多元破坏势指标准确地描述地震动作用下结构的损伤程度。

本发明提供了一种基于典型相关分析的多元地震破坏势评估方法，包括如下步骤：

步骤1，基于强震数据库选取地震动记录；

步骤2，建立结构的非线性有限元分析模型，并以选取的地震动记录为输入，对结构进行非线性动力分析；

步骤3，选取多个典型地震动强度参数作为基本地震动强度参数，计算选取的地震动记录的地震动强度；选取多个典型结构损伤参数作为基本结构损伤参数，根据结构非线性动力分析结果，计算结构在输入地震动作用下的结构损伤；

步骤4，将基本地震动强度参数的线性组合作为典型地震动强度变量，将基本结构损伤参数的线性组合作为典型结构损伤变量，通过典型相关分析，使得典型地震动强度变量和典型结构损伤变量的相关性最大；

步骤5，以典型地震动强度变量作为描述多元地震破坏势的参数，评估基本地震动强度参数对多元地震破坏势的相对贡献率，确定地震破坏势的重要地震动强度参数。

进一步地，步骤1中，地震动记录基于使震级和震中距均匀分布的原则进行选取。

进一步地，步骤2具体包括：

基于OpenSEES有限元平台，基于目标建筑结构，建立结构的非线性有限元分析模型；

将选取的地震动记录输入非线性有限元分析模型中，对结构进行非线性动力分析，获得结构损伤参数。