[发明专利]基于性能水准的全概率性能评估方法

权利要求书

1.基于性能水准的全概率性能评估方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1、确定研究对象、结构方案与构件尺寸，计算主要结构周期和振型，分析地震环境参数，确定规范反应谱，择适合场地的地面运动备选集；

S2、采用数理统计的方法，研究设定不同性能水准的概率模型、概率特征和演化规律，将抗震规范的层间位移角作为性能水准，计算设定性能水准的设定超越概率；

S3、根据抗震规范设定性能水准的层间位移角，模态PUSHOVER方法分析获得层间位移与顶点位移的关系，将设定性能水准的层间位移角转换为结构性能水准；

S4、分工况1、工况2两种工况将结构性能水准转化为单自由度体系性能水准；

工况1：只需考虑第一振型，基于第一阶振型参与系数，将结构性能水准转化为单自由度体系性能水准；

工况2：需要考虑高阶振型，按照振型质量参与系数之和大于90％的原则进行模态截断，判定主要振型；

S5、建立单自由度体系的二阶微分动力方程，基于已建立的地震运动备选集，反复调整不同地面运动的峰值加速度，使之达到单自由度体系的性能水准，提取达到性能水准的地面运动峰值加速度和地震动谱强度；

S6、基于不同性能水准下的地面运动峰值加速度和谱加速度，建立概率模型，提取概率密度、概率分布和变化区间；

S7、基于不同性能水准下的地面运动峰值加速度，进行多自由度结构体系的动力时程分析，获得地震反应，确定达到性能水准的结构动力响应的概率特征、分布模型；

S8、建立场地超越概率与地表地震动谱强度的关系，使地震动谱强度等于不同性能水准的地震动谱强度概率密度的分位值，得到不同性能水准下的场地地震发生年超越概率和重现期；

S9、按照设定性能水准下的场地地震发生年超越概率，获得地面运动峰值加速度，计算结构动力响应的概率特征和分布模型，基于结构地震反应的马尔可夫链模型，采用全概率原理，建立达到不同性能水准的全概率性能评估公式，并进行评估分析。

2.根据权利要求1所述的基于性能水准的全概率性能评估方法，其特征在于，所述步骤S2中性能水准的获得方法为：收集国内外已有的结构抗震实验，通过实验、各国抗震规范和实际震害，研究不同性能水准的参数取值，将抗震规范的层间位移角作为性能水准。

3.根据权利要求1所述的基于性能水准的全概率性能评估方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

S41、基于模态PUSHOVER方法分析，利用弹塑性反应谱，获取主要振型的谱强度，计算主要振型的地震作用；

S42、基于模态PUSHOVER方法分析，根据主要振型的地震作用获得主要振型下的位移，采用平方和开平方法或者完全二次组合法求得应考虑振型的总位移，第一振型位移除以总位移得到第一振型位移参与系数，第一振型位移参与系数与结构性能水准相乘，得到考虑高阶振型影响的等价结构性能水准；

S43、采用与工况1相同的方法，确定单自由度体系的性能水准。

4.根据权利要求3所述的基于性能水准的全概率性能评估方法，其特征在于，所述步骤S41中弹塑性反应谱是通过地面运动输入单自由度体系运动方程得到，或采用R-μ-T关系，基于步骤S1中的规范反应谱得到。

5.根据权利要求1所述的基于性能水准的全概率性能评估方法，其特征在于，所述步骤S5中单自由度体系的获取方法为：

基于模态PUSHOVER方法推覆曲线，利用结构坐标系与单自由度体系坐标转换关系，获取单自由度体系的模态PUSHOVER方法推覆曲线，转化为单自由度体系双折线弹塑性模型，将多自由度结构体系映射为单自由度体系。

6.根据权利要求1所述的基于性能水准的全概率性能评估方法，其特征在于，所述步骤S8中地表地震动谱强度的分析方法为：根据场地区域地震活动时空分布，采用地震危险性概率分析方法，建立场地超越概率水准下的基岩地面运动峰值加速度和基岩地震动反应谱谱强度的关系，完成场地土层对地震动影响的计算分析。

7.根据权利要求1所述的基于性能水准的全概率性能评估方法，其特征在于，所述步骤S9中达到不同性能水准的全概率性能评估公式如下：

v_E(w_n)表示在设定性能水准的地震发生年超越概率的情况下，结构反应大于设定性能水准或规定值的概率；是表示结构动力响应超过设定性能水准或规定值的累积概率，是表示基于性能水准的地震发生年超越概率情况下，结构动力响应的概率密度函数，dλ_IM(x)表示设定性能水准的地震发生年超越概率。