[发明专利]博物馆展柜陈列浮放文物的地震滑移与摇摆风险评估方法

权利要求书

1.一种浮放文物的地震滑移与摇摆风险评估方法，其特征在于，所述评估方法包括以下步骤：

1)建立文物-展柜-博物馆系统非线性有限元模型；

2)评估浮放文物的地震滑移和摇摆易损性、展柜的地震倾覆易损性和博物馆结构的地震倒塌易损性：

i.分别将浮放文物的最大滑移量和最大摇摆角作为工程需求参数，将浮放文物的地震滑移失效和地震摇摆失效分别划分为三个层次，并定义浮放文物地震滑移失效和地震摇摆失效的三个层次的性能目标，以及定义浮放文物地震滑移失效和地震摇摆失效分别在三个层次下对应的极限状态；

ii.依据博物馆所处场地条件，选择多条地震波作为博物馆结构的输入激励，并且保证各条地震波的均值反应谱与场地的设计反应谱相符；

iii.基于文物-展柜-博物馆系统非线性有限元模型，以峰值地面加速度作为地震动强度指标，分别以浮放文物的最大滑移量和最大摇摆角作为工程需求参数，开展增量动力分析，建立浮放文物的地震滑移增量动力分析曲线和地震摇摆增量动力分析曲线；

iv.设定浮放文物的最大滑移量服从对数正态分布，建立浮放文物的地震滑移易损性函数；基于浮放文物的地震滑移增量动力分析曲线，通过线性回归方法，确定地震滑移易损性函数的中位值及标准差，分别建立对应三个层次的性能目标的浮放文物的地震滑移易损性曲线；

v.设定浮放文物的最大摇摆角服从对数正态分布，建立浮放文物的地震摇摆易损性函数；基于浮放文物的地震摇摆增量动力分析曲线，通过非线性回归方法，确定地震摇摆易损性函数的中位值及标准差，分别建立对应三个层次的性能目标的浮放文物的地震摇摆易损性曲线；

vi.若展柜浮放，则以峰值地面加速度作为地震动强度指标，以展柜的最大摇摆角作为工程需求参数，开展增量动力分析，建立展柜的地震摇摆增量动力分析曲线；通过非线性回归方法，确定地震摇摆易损性函数的中位值及标准差，建立展柜的地震倾覆易损性曲线；若展柜固定，则不考虑展柜的地震倾覆易损性；

vii.以峰值地面加速度作为地震动强度指标，以博物馆结构的最大层间位移角作为工程需求参数，开展增量动力分析，建立博物馆结构的增量动力分析曲线；设定博物馆结构的最大层间位移角服从对数正态分布，建立博物馆结构的地震倒塌易损性函数；基于博物馆结构的增量动力分析曲线，通过线性回归技术，确定地震倒塌易损性函数的中位值及标准差，建立博物馆结构的地震倒塌易损性曲线；

3)评估考虑三类风险因子的浮放文物的地震滑移和摇摆风险的概率估计值：

i.定义影响浮放文物地震滑移和摇摆风险概率估计值的三类风险因子：

设定三类风险因子，第一风险因子代表博物馆结构的地震倒塌风险，第二风险因子代表展柜的地震倾覆风险，第三风险因子包括浮放文物的地震滑移风险和浮放文物的地震摇摆风险，浮放文物的地震滑移风险代表在博物馆结构未倒塌且展柜未倾覆的情况下浮放文物的地震滑移风险，浮放文物的地震摇摆风险代表在博物馆结构未倒塌且展柜未倾覆的情况下浮放文物的地震摇摆风险；

ii.计算第一和第二风险因子的概率估计值：

根据博物馆所处场地条件及中国地震动区划参数图，获得博物馆所处场地发生不同强度地震的年均超越概率，即场地危险性曲线；

通过将场地危险性曲线与博物馆结构的地震倒塌易损性曲线进行卷积，得到第一风险因子的年均失效概率P₁，进而获得在博物馆结构设计使用年限内，博物馆结构的地震倒塌风险的概率估计值P_SC：

P_SC＝1-exp(-P₁×tL)

其中，tL为结构设计使用年限；

若展柜浮放，则通过将场地危险性曲线与展柜的地震倾覆易损性曲线进行卷积，得到第二风险因子的年均失效概率P₂，进而获得在博物馆结构设计使用年限内，博物馆结构未发生地震倒塌的情况下，浮放展柜的地震倾覆风险的概率估计值P_SO：

P_SO＝(1-P_SC)×[1-exp(-P₂×tL)]；

若展柜固定，则展柜的地震倾覆风险的概率估计值P_SO＝0；

iii.计算第三风险因子的概率估计值：

针对三个层次的性能目标，通过将场地危险性曲线分别与三个层次的性能目标的浮放文物的地震滑移易损性曲线进行卷积，分别计算第三风险因子的滑移年均失效概率和进而获得在博物馆结构设计使用年限内，博物馆结构未发生倒塌且展柜未发生倾覆的情况下，对应三个层次的性能目标的浮放文物地震滑移风险的概率估计值：

其中，和分别为对应三个层次的性能目标的浮放文物地震滑移风险的概率估计值；

针对三个层次的性能目标，通过将场地危险性曲线分别与三个层次的性能目标的浮放文物的地震摇摆易损性曲线进行卷积，分别计算第三风险因子的摇摆年均失效概率和进而获得在博物馆结构设计使用年限内，博物馆结构未发生倒塌且展柜未发生倾覆的情况下，对应三个层次的性能目标的浮放文物地震摇摆风险的概率估计值：

其中，和分别为对应三个层次的性能目标的浮放文物地震摇摆风险的概率估计值；

iv.计算考虑三类风险因子的浮放文物地震风险概率估计值：

针对三个层次的性能目标，分别计算考虑三类风险因子的浮放文物地震滑移风险概率估计值：

其中，和分别为对应三个层次的性能目标的考虑三类风险因子的浮放文物地震滑移风险概率估计值；

针对三个层次的性能目标，分别计算考虑三类风险因子的浮放文物地震摇摆风险概率估计值：

其中，和分别为对应三个层次的性能目标的考虑三类风险因子的浮放文物地震摇摆风险概率估计值；

4)对浮放文物的地震滑移和摇摆风险进行评级。