[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

说明书

本发明公开了一种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。本发明考虑结构倒塌和展柜倾覆风险的影响，提出了浮放文物的地震滑移与摇摆风险评估方法，先建立文物‑展柜‑博物馆系统非线性有限元模型，然后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、结构的地震倒塌易损性，再评估浮放文物的地震滑移和摇摆风险、展柜的地震倾覆风险、结构的地震倒塌风险，进而计算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，最后对浮放文物的地震滑移和摇摆风险进行评级；本发明为浮放文物的地震安全性判别提供了科学依据，用于指导浮放馆藏文物防震预防性保护的科学实施。

技术领域

本发明涉及文物防震预防性保护技术领域，具体涉及一种基于文物-展柜-博物馆系统的 浮放文物地震滑移与摇摆风险评估方法。

背景技术

文物是人类社会宝贵的文化遗产，是历史文明信息的载体。根据统计数据显示，约1.08 亿件可移动文物主要存放于5300余家博物馆中，其中超过70％的一级和二级博物馆位于7 度及以上抗震设防高烈度区。由于文物的展陈需求，大量文物浮放于展柜台面；此外，虽然 许多文物利用展具通过卡固、胶黏、绑扎等方法进行了固定，但是文物-展具组合体仍然浮放 于展柜台面；另一方面，位于展厅中部的展柜由于布展主题的变化通常浮放于楼面。

国内外历次强震震害调查显示出“博物馆结构倒塌”、“结构未倒塌但展柜倾覆”、“展柜 未倾覆但文物发生滑移量过大导致的掉落或碰撞破坏”、“展柜未倾覆但文物发生摇摆角过大 导致的碰撞或倾覆破坏”等文物主要震损成因。

开展馆藏文物防震预防性保护，当前面临“如何科学评价浮放文物的地震安全性”的需 求导向问题。

在基于性能的地震工程框架下，地震风险指在特定时间段内研究对象在各种可能的地震 下发生某种破坏的可能性。合理考虑地震风险有助于准确掌握研究对象的安全水平，地震风 险评估结果对开展科学的防灾减灾规划具有重要意义。重要性等级较高的工程开展地震风险 评估需求尤为迫切，前期已针对核电站、古建筑、重大岩土工程、大坝等开展了相关研究。 但目前尚未开展浮放馆藏文物的地震风险评估研究，缺乏科学评定浮放馆藏文物地震风险等 级及采用合理防震措施的依据。

更为重要的是，地震波经博物馆和展柜传递到文物，任何一个环节出现震害都将危及文 物安全，因此开展浮放文物地震风险评估必须考虑多风险因子的影响。针对浮放文物地震滑 移量与摇摆角超限两种破坏模式，考虑结构倒塌和展柜倾覆风险影响的文物地震滑移与摇摆 风险评估方法尚属空白。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于文物-展柜-博物馆系统的浮放文 物地震滑移与摇摆风险评估方法。

本发明的浮放文物的地震滑移与摇摆风险评估方法，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；