[发明专利]基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法

说明书

本发明涉及抗震设计技术领域,本发明的基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法，包括：以结构最大层间位移角设定不同性能水准，计算不同性能水准的结构顶点位移；根据第一振型质量参与系数和不同性能水准的结构顶点位移，确定第一振型位移；根据第一振型位移，获得等效单自由度体系的位移；选择适合场地的地面运动，得到不同性能水准的第一振型地震影响系数；基于不同性能水准的多条地面运动的峰值加速度平均值，根据抗震规范规定的设计反应谱，获得地震影响系数；合成多个振型下不同性能水准的结构地震作用；进行承载力的计算。基于性能水准，进行结构构件抗震承载力计算，抗震设计方法更为科学。

技术领域

本发明涉及抗震设计技术领域,具体涉及一种结构构件抗震承载力的计算方法。

背景技术

中国抗震规范(GB 50011－2016)规定，50年超越概率为10％、63％和2％的地震烈度分别是多遇、基本和罕遇烈度，抗震承载能力是基于设防多遇烈度弹性地震反应谱，采用振型分解法或底部剪力法计算地震作用，进行地震作用效应组合，实现构件抗震承载力计算的。美国ASCE7，IBC基于两水准转换，将最大应考虑地震(对应中国规范中的“罕遇烈度”)的2/3转换为设计地震(对应中国规范中的“基本烈度”)，基于设计反应谱采用静力设计的底部剪力法(等效侧向力法)和振型分解法，通过结构调整系数考虑不同结构类型的结构反应修正，将设计地震作用折算为弹性范围，进行地震作用效应组合，完成抗震承载力计算的。欧洲抗规与美国类似，设计地震作用折算是通过性能系数，折算成相应的弹性地震作用，进行地震作用效应组合，完成抗震承载力计算的。以上表明，各国抗震规范都是基于设防烈度或地震动参数，完成结构构件的抗震承载力计算的。

中国抗震规范(GB 50011－2016)在附录M---实现抗震性能设计目标的参考设计方法中，给出了实现抗震性能设计目标的构件抗震承载力计算方法，但仍然是基于烈度，在设防地震动、设防烈度地震动和罕遇地震动下，完成构件抗震承载力计算。从本质上，基于性能的抗震设计应从性能水准(非烈度出发)，进行构件抗震承载力计算，但是，现有方法没有基于性能水准的结构构件抗震承载力设计方法。

发明内容

本发明提出了一种基于性能水准的结构构件抗震承载力计算方法，即将中国抗震规范(GB 50011－2016)附录M---实现抗震性能设计目标的参考设计方法，由基于烈度出发，改为基于性能出发，从本质上实现了基于性能的抗震设计的初衷。

为实现上述技术效果，本发明采用如下技术方案：包括如下步骤：

S1、以结构最大层间位移角设定不同性能水准，计算不同性能水准的结构顶点位移；

S2、根据第一振型质量参与系数和不同性能水准的结构顶点位移，确定不同性能水准的第一振型位移；

S3、根据不同性能水准下的第一振型位移，基于结构与等效单自由度体系的映射关系，获得不同性能水准下的第一振型等效单自由度体系的位移

S4、选择适合场地的地面运动(即地面运动尽可能满足断层机制、断层距、场地类别等场地地震环境特征要求；地面运动的反应谱尽可能与抗震规范规定的场地反应谱相匹配。)，根据第一振型等效单自由度体系的弹塑性动力非线性方程，不断调整地面运动峰值加速度的大小，使得位移响应与不同性能水准的第一振型等效单自由度体系的位移相同，获得不同性能水准下达到第一振型等效单自由度体系的位移时，不同性能水准的多条地面运动的峰值加速度平均值A_max(n)和对应的第一振型地震影响系数α₁(n)；

S5、基于不同性能水准的多条地面运动的峰值加速度平均值，根据抗震规范规定的设计反应谱，获得不同性能水准、不同振型下的地震影响系数，不包括第一振型；

S6、采用平方和开平方法或者完全二次组合法，合成多个振型下不同性能水准的结构地震作用；