[发明专利]一种减隔震结构选波及设计方法

说明书

本发明公开了一种减隔震结构选波及设计方法。所述系统包括：地震波数据库建立；初步布置减隔震方案，计算减隔震结构周期延长或附加阻尼比；确定某场地规范设计谱；根据多频段控制法在地震波数据库优选地震波；系统计算规范设计谱与地震波反应谱拟合度；结合设防与罕遇地震设计反应谱，系统多指标评价减隔震方案效果；根据评价结果修改方案，至满足系统评价要求；开展有限元软件减隔震分析验证；完成减隔震设计。本发明实现了一种高效率的减隔震设计方法，并综合设计分析评价系统，实现一体化操作流程，大幅提高了计算分析效率，减少减隔震设计过程中反复迭代次数，并适用于各地区高效减隔震设计推广应用。

技术领域

本发明涉及一种减隔震结构选波及设计方法，属于土木工程领域中的减隔震结构设计领域。

背景技术

减隔震设计时，时程分析是必不可少的环节，而合理的、适合所在场地条件的地震动输入是开展结构时程分析的前提条件。各国学者均对时程分析的地震动选取开展研究、提出各类选波方法，我国在地震动选取时，现行《建筑抗震设计规范》根据弹性时程分析和振型分解反应谱法得到的结构底部剪力计算结果，并结合地震影响系数曲线，判断地震动的适用程度。该计算方法计算量较大，特别是超高层结构和复杂结构，并且对于减隔震结构，在设计后结构周期的改变，抗震结构所得到的地震动将不适用于减隔震设计后的地震动。同时，FEMA P695 即《Quantification of Building Seismic Performance Factors》，建筑抗震性能化量化因素，采用方差控制，考虑场地地震环境特征要素进行地震波的选取，可以根据结构多阶振型周期实施方差控制，得到所需的地震波，但由于控制限制小，导致地震波反应谱与规范设计谱拟合度较低，降低选波效率。

另一方面，现行《建筑抗震设计规范》规定，一般情况下宜采用时程分析法进行计算设计，在进行隔震设计时，应满足隔震层布置要求，满足设防地震作用下目标减震系数要求，在罕遇地震作用下，还需验证支座拉压应力和隔震层位移等指标。因此，在设防地震验算和罕遇地震验算时，只要有一个指标不满足要求，即需重新调整隔震布置方案，进行反复迭代验算，当模型较大时，计算时间长，大幅降低了隔震设计效率。

因此，现有的规范规定的地震动选取方法，以及减隔震设计分析方法均存在改进之处，同时传统的减隔震设计方法计算时间长，迭代次数多，导致减隔震设计计算效率低等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种减隔震结构选波及设计方法，一方面，基于所建立的地震波数据库，高效准确地选取适用于减隔震结构的地震波，解决目前选波不准确和耗时长等问题，另一方面，基于设防地震和罕遇地震规范设计谱，开展谱减震系数评价和谱隔震层位移评价等多指标评价，高效地确定减隔震设计方案，解决时程分析过程中的反复迭代次数，提高减隔震设计，二者综合形成高效设计方法及系统，实现一体化操作流程，并适用于各地区高效减隔震设计推广应用。

本发明提供了如下的技术方案：

一种减隔震结构选波及设计方法，包括如下步骤：

（1）地震波数据库建立；

（2）初步布置减隔震方案，计算减隔震结构周期延长和附加阻尼比；

（3）根据现行国家抗震规范，确定特定地区场地规范设计谱；

（4）根据多频段控制法在地震波数据库优选地震波；

（5）根据周期点，系统计算规范设计谱与地震波反应谱拟合度；

（6）结合设防与罕遇地震设计反应谱，系统多指标评价减隔震方案效果；

（7）根据评价结果修改方案，至满足系统评价要求；

（8）开展有限元软件减隔震分析验证，完成减隔震设计。

优选的，所述步骤（1）地震波数据库适合于各个地区的特定场地地震波备选。