[发明专利]基于性能水准的全概率性能评估方法

说明书

本发明涉及抗震设计技术领域，具体涉及基于性能水准的全概率性能评估方法。该评估方法将设定性能水准的层间位移角转换为结构性能水准；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；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，确定达到性能水准的结构动力响应(EDP)的概率特征、分布模型；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；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。本方案与“基于性能的抗震设计”的原始初衷完全一致。形成从“基于性能”出发的抗震位移评估。克服了设防地震动参数驱动抗震位移评估，不确定性大的技术难题。

技术领域

本发明涉及抗震设计技术领域，具体涉及基于性能水准的全概率性能评估方法。

技术背景

抗震设计包括性能化设计，目前均是采用了设防地震动参数(烈度)驱动的设计策略，即基于规定设防地震动参数进行承载力的验算，并判定位移计算结果是否满足规定要求或性能目标要求。这种设计评估方法存在以下问题：①设防地震动参数驱动抗震设计，这与“基于性能的抗震设计(Perfornanc-based Seismic Design)”原始初衷不完全一致。从“基于性能”出发，是从最终结果把握抗震设计，抗震设计的主控性、目标性明显增强。目前，“基于性能的抗震设计”只是抗震设防地震动参数(烈度)进行验算，未形成从“基于性能”出发的抗震位移评估。②设防地震动参数本身就是一个十分不确定的工程参数，因此，设防地震动参数驱动抗震位移评估，不确定性大。③目前，抗震规范的位移验算是采用的是确定性计算方法，未形成概率的评估方法。

技术方案

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是从性能水准出发，未采用抗震设防地震动参数(烈度)，而是采用性能水准驱动抗震位移评估，并提出了基于性能水准的全概率性能评估方法。

本发明采用的技术方案为：

基于性能水准的全概率性能评估方法，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，其中，主要结构周期为按照振型质量参与系数之和大于90％的原则进行模态截断所对应的结构自振周期，分析地震环境参数，确定规范反应谱，选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(EDP)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；