[发明专利]一种复杂建筑结构非线性动力时程分析方法

权利要求书

1.一种复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，所述方法是一种用于外部动力荷载作用下复杂建筑结构非线性动力时程分析的固定迭代次数分析方法，其步骤如下：

第一步，对所述复杂建筑结构进行空间有限元离散，建立该建筑结构的有限元模型离散系统，梁柱采用纤维梁模型，剪力墙和楼板采用分层壳单元，并采用Rayleigh阻尼建立单元阻尼矩阵，由单元刚度矩阵、单元质量矩阵和单元阻尼矩阵集成整体刚度矩阵、整体质量矩阵和整体阻尼矩阵，并由Hamilton原理导出离散系统的运动方程组，建立离散系统的运动方程组：

其中，u，和分别为有限元模型各质点的位移，速度，加速度向量；M为质量矩阵，C为阻尼矩阵，F_S为非线性回复力，是位移向量的非线性函数；P为外部动力荷载，地震作用时，为建筑结构基底输入的地震动加速度；

第二步，选取参数和确定全局不变量：

1)选取γ、β，其中γ、β为Newmark法中位移、速度和加速度关系中的两个控制参数；

2)选取初始刚度矩阵K₀的放大系数σ；

3)选取时间步长Δt；

4)根据已知的初始位移u₀和初始速度确定初始加速度

5)计算等效刚度矩阵

其中，K₀为非线性回复力F_S(u)在u₀处雅可比矩阵，即初始刚度矩阵；

第三步，逐时间步计算，计算每个时间步结束时刻的位移、速度和加速度，对于第i个时间步，已知t_i时刻的位移u_i和速度v_i，由下式计算第i个时间步上t_i+1时刻的位移u_i+1、速度和加速度

1)选取迭代初始解：

2)总共进行n次非线性迭代，n≥2，其中第k次迭代如下：

3)将第n次迭代结果作为目标解

2.根据权利要求1所述的复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其特征在于，γ取值范围为γ≥0.5。

3.根据权利要求2所述的复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其特征在于，γ取为0.5。

4.根据权利要求1所述的复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其特征在于，β取值范围为β≥0.25。

5.根据权利要求4所述的复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其特征在于，β取为0.25。

6.根据权利要求1所述的复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其特征在于，σ取值范围为σ≥1。

7.根据权利要求6所述的复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其特征在于，σ取为1。

8.根据权利要求1-7任一项所述的复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其特征在于，时间步长Δt取为基底输入加速度记录的时间间隔的N倍，N为正整数。

9.根据权利要求1-7任一项所述的复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其特征在于，初始位移和初始速度均为0，即u₀＝0且初始加速度

10.根据权利要求1-7任一项所述的复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其特征在于，所述n次非线性迭代中n取2。