[发明专利]一种基于增量静力方法的非迭代砌体结构易损性分析方法

权利要求书

1.一种基于增量静力方法的非迭代砌体结构易损性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、确定砌体结构特性和地震动特性参数及其概率分布模型，采用蒙特卡罗法生成地震-结构样本库；

步骤S2、分析砌体结构概率抗震能力，根据抗震措施类别砌体结构的性能水平，确定结构最大层间位移角能力限值θ_c及变异系数β_c；

步骤S3、分析砌体结构概率抗震需求，采用非迭代静力计算方法确定结构最大层间位移角需求均值及变异系数β_d；

步骤S4、通过结构概率抗震能力和概率抗震需求计算地震反应需求的超越概率，确定砌体结构的易损性曲线；

所述生成的地震-结构样本库还包括如下步骤：

步骤S1-1、确定结构和地震动的随机变量，包括材料强度、几何尺寸、重力荷载、地震动强度、特征周期，并确定其概率分布模型和变异系数；

步骤S1-2、根据各参数的概率分布模型，采用蒙特卡罗法生成随机的地震-结构样本库；

根据所述的抗震措施类别将砌体结构分为五类：

A类措施，按现行标准要求设置圈梁，但未设置构造柱；

B类措施，除按现行标准要求设置圈梁外，在下列部位设置构造柱：外墙四角及对应转角，错层部位横墙与外纵墙交接处，大房间内外墙交接处，较大洞口两侧，楼、电梯间四角，楼梯斜梯段上下端对应墙体处；

C类措施，除符合B类措施要求外，还在下列部位设置构造柱：楼梯间对应的另一侧内横墙与外纵墙交接处，隔12～15m或单元横墙与外纵墙交接处；

D类措施，除符合B类措施要求外，还在下列部位设置构造柱：隔开间横墙轴线与外墙交接处，山墙与内纵墙交接处；

E类措施，除符合B类措施要求外，还在下列部位设置构造柱：内墙轴线与外墙交接处，内纵墙与横墙轴线交接处，内墙的局部较小墙垛处；

计算所述砌体结构的最大层间位移角需求还包括如下步骤：

步骤S3-1、根据多层砌体结构剪切性薄弱层破坏机制计算各楼层屈服强度系数ξ_i，由楼层屈服强度系数最小值确定结构薄弱层，计算结构薄弱层的抗力折减系数R＝1/ξ_i,min；

步骤S3-2、根据结构基本周期T_0,e，计算等效单自由度体系结构的有效弹性周期T_eff和有效阻尼比ζ_eff；

步骤S3-3、根据有效弹性周期T_eff和有效阻尼比ζ_eff，计算结构位移的阻尼折减系数B和弹塑性位移增大系数C；

步骤S3-4、根据上述得到的阻尼折减系数B和弹塑性位移增大系数C，计算等效单自由度体系的屈服谱位移S_dy和弹塑性谱位移S_dp；

步骤S3-5、根据第一阵型确定结构阵型高度系数，计算结构最大层间位移角需求θ_max；

步骤S3-6、重复步骤S3-1至步骤S3-5，计算所有地震-结构样本的最大弹塑性层间位移角需求，得到最大层间位移角需求均值及变异系数β_d；

所述步骤S3-1中各楼层屈服强度系数ξ_i的计算过程为：

其中，ξ_i为i层的楼层屈服强度系数，n为结构总层数，α为罕遇或设防烈度地震的地震影响系数，ρ_i为i层计算方向的墙率，即楼层高度1/2处该方向墙体面积与单层建筑面积之比，与计算方向直交方向的墙率为ρ’_i，λ_g为单位面积重力荷载代表值的换算系数，即以0.012N/mm²为基准，λ_g＝g_E/0.012，f_2,i为i层砌筑砂浆强度，i为砌体结构建筑的楼层数；

所述步骤S3-2中结构基本周期T_0,e、有效弹性周期T_eff和有效阻尼比ζ_eff的计算公式分别为：

T_0,e＝0.02(H+1.2)

其中，H为房屋高度(m)，T_g为场地卓越周期，ζ₀为结构弹性粘滞阻尼系数；

所述步骤S3-3中所述阻尼折减系数B和所述弹塑性位移增大系数C的计算公式分别为：

所述步骤S3-4中所述屈服谱位移S_dy和所述弹塑性谱位移S_dp计算公式分别为：

其中，g为重力加速度；

所述步骤S3-5中，所述结构最大层间位移角需求θ_max的计算过程为：

结构薄弱层屈服位移需求为

其中，h为薄弱层层高，Γ_h为振型高度系数，

对于不规则的多层砌体结构，假定其整体结构的塑性位移完全由薄弱层产生，薄弱层的弹塑性位移需求为

δ_p＝δ_y+(S_dp-S_dy)

对于较规则的多层砌体结构，假定整体结构的塑性位移大部分由薄弱层产生，小部分由薄弱层相邻层产生，薄弱层的弹塑性位移需求为

结构最大层间位移角需求θ_max为

所述步骤S4中，通过所述结构概率抗震能力和所述概率抗震需求计算所述地震反应需求的超越概率的计算过程为：

结构抗震能力θ_c和地震响应需求θ_max均服从对数正态分布，超越概率为

式中，LS_i为对应于结构性能水平的量化指标限值。