[发明专利]一种钢结构纤维模型损伤评价方法

权利要求书

1.一种钢结构纤维模型损伤评价方法，包括根据下述(I)和(II)式计算的梁_n和柱(斜撑)_n：

式中，E为弹性模量；I为截面惯性矩；ε_u为钢材极限塑性应变；f_y为材料屈服强度；μ_a为构件在应变强化区段的塑性转角与屈服转角的比值；γ为截面的形状系数；Wn为弹性截面模量；h₁为截面边缘纤维到中性轴的距离；

采用网格划分形成钢结构纤维模型，其特征在于将钢结构纤维模型进行加载求解后对构件的损坏情况进行评判，并根据整体结构的动力响应情况判断结构的安全性，具体评判按下述步骤进行：

步骤一：根据FEMA-356标准确定构件塑性转角达到IO、LS和CP三个阶段的数值；

步骤二：查阅FEMA-356标准，分别确定对应上述三阶段水准时的延性系数μIO、μLS和μCP，并根据下述(XII)和(XIII)式，分别计算对应上述三阶段水准时的延性系数μ_IO、μ_LS和μ_CP，以及塑性转角段边缘纤维塑性应变ε_IO、ε_LS和ε_CP：

梁：

柱、斜撑：

步骤三：读取有限元分析后的结果信息，得到边缘纤维塑性应变云图，根据塑性转角段边缘纤维塑性应变ε_lp确定构件塑性转角达到哪一阶段：若ε_IO≤ε_lp＜ε_LS，则构件塑性转角达到IO阶段；若ε_LS≤ε_lp＜ε_CP，则构件塑性转角达到LS阶段；若ε_lp≥ε_CP，则构件塑性转角达到CP阶段；由此可判定构件的受弯损伤程度，根据构件除塑性转角段部分的塑性变形和判断构件的拉、压损伤情况，可对整体结构的安全进行评价；所述网格按下述划分形成钢结构纤维模型：

第一步：首先对钢结构中所有梁、柱、斜撑构件的两端设定长度为lp的塑性转角段，并根据构件类型、截面参数、材料类型、材料极限塑性应变和FEMA构件极限强度变形，确定构件长度l与lp的比值n；第二步：统计所有构件的n值，确定n的取值范围，并通过有限元分析验证该取值范围内对构件受力、变形、失效影响较小的n值，若影响较大，则需对有限元模型的网格划分进行调整；第三步：采用有效的网格划分形成有限元模型定义纤维截面，确保所有构件的塑性转角段内只有一个纤维单元，随后进行加载求解。