[发明专利]智慧城市震灾推演快速动力时程分析方法

说明书

本发明涉及一种地震分析方法，本发明的智慧城市震灾推演快速动力时程分析方法，包括如下步骤：建立智慧城市需要监控的建筑信息模型，将数据导入平台；计算各阶振动周期；获得不同振型下基底剪力与结构顶点位移的关系；选取振型数，获得不同模态下顶点位移与基底剪力曲线；计算第一振型的折减系数；计算单自由度动力体系弹塑性微分方程；计算多振型下结构的顶点位移；合成的多模态位移响应，确定不同楼层多模态位移响应比例，按照多模态位移响应比例，分配各楼层的位移响应；将各楼层的位移响应，实时动态加载建立的平台，实现智慧城市震灾的快速推演。本发明提高了计算精度和速度，满足智慧城市地震后震害快速推演的需求。

技术领域

本发明涉及一种地震分析方法，尤其涉及一种地震动推演分析方法。

背景技术

地震是危及人类生命财产安全的突发式自然灾害，是对人类威胁最严重的自然灾害。全球每年会发生500多万次地震，地震几乎时时刻刻都有发生，不可避免。近一个世纪以来，世界范围内有20多座城市遭到地震灾害的毁灭性破坏，著名的地震包括日本关东(1923)、智利(1960)、阿拉斯加(1957、1964、1965)、唐山(1976)、墨西哥(1985)、中国台湾集集(1999)等大地震。近年来，世界各地地壳运动活跃，地震发生频繁，全球地震活动以2004年12月26日苏门答腊9.0级、2008年5月12日汶川9.0级、2011年3月11日日本宫城县9.0级、2018年8月19日斐济群岛等系列地震为标志，已经进入了8级地震活动的高发期，到目前为止共发生8级以上地震15次，9级以上地震2次，呈现了类似20 世纪前半叶全球大地震多发的状态，因此，研发防灾减灾关键技术对智慧城市的建设具有重大意义。

智慧城市在地震后能快速进行震害的推演，做出震灾研判和救灾部署，是智慧城市防灾减灾的重要内容，是智慧城市御震韧性的重要体现。基于时程动力分析的震害推演方法，主要有东京大学的区域建筑震害模拟方法Integrated Earthquake Simulation(2008)、清华大学的Lu方法(2014)和Xiong方法(2016)，前二种方法基于多自由度剪切层模型，进行动力弹塑性时程分析，第三种方法考虑弯曲-剪切耦合变形，基于剪切/弯曲模型进行动力弹塑性时程分析。

以上三种方法存在以下问题：(1)结构自振周期是按经验公式预估出来，对计算结果影响大，计算准确性有待完善；(2)剪切或剪切/弯曲模型的动力弹塑性时程分析，计算时间长、计算效率差，难以满足地震后快速分析震害的需求；(3)剪切或剪切/弯曲模型难以充分考虑高振型的影响，计算精度差。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出了一种智慧城市震灾推演快速动力时程分析方法，该方法满足智慧城市地震后震害快速推演的需求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：包括如下步骤：

步骤1，建立智慧城市需要监控的建筑信息模型BIM，将数据导入智慧城市 GIS平台；

步骤2，计算步骤1中需要监控的建筑各阶振动周期；

步骤3，采用PUSHOVER推覆方法，获得不同振型下基底剪力与结构顶点位移的关系，指定不同动力状态，计算不同动力状态下基底剪力；

步骤4，选取振型数，获得不同模态下顶点位移与基底剪力曲线；

步骤5，根据步骤3确定的不同动力状态的基底剪力，乘以不同模态剪力调整系数ζ_j＝Η_j/Η₁,其中Η₁为第一阶振型参与系数，Η_j为第一阶至最大阶振型数的振型参与系数，j＝1,2,3,……，r，r为最大振型数；