[发明专利]一种获取基础隔震结构转动动能的方法

权利要求书

1.一种获取基础隔震结构转动动能的方法，其特征在于：包括：

步骤S1、利用多质点平摆动体系结构动力分析模型的运动方程计算出基础隔震结构在地震作用下的响应；所述响应包括各质点在地震作用下的位移、速度和加速度；

步骤S2、计算基础隔震结构的质心位置；

步骤S3、根据质心位置确定质心处的平动位移，利用质心处的平动位移求出各质点在地震作用下绕质心的转动位移；根据位移与加速度的关系通过转动位移求得各质点的角加速度；根据各质点的角加速度，获得基础隔震结构的转动动能；

所述步骤S1具体为：

S1.1、确定基础隔震结构各质点的质量、刚度、阻尼和高度，隔震层的水平刚度以及施加的地震波；

S1.2、第i质点的位移如式(1)：

x_i＝x_g+x_b+x_θi+x_si(1)

各质点由隔震层转动而产生的位移如式(2)：

x_θi＝θ_b×h_i(2)

上部结构的运动方程组如式(3)：

隔震结构体系运动方程如式(4)、(5)、(6)：

M＝K_θθ_b(6)

由上述过程能计算基于多质点平摆动体系结构动力分析模型的隔震结构在地震作用下的响应x_i、其中，x_i、-第i质点的位移、速度、加速度；式中：x_g、-地面地震位移、加速度；x_b、-隔震层顶板与基础之间的水平相对位移、相对速度、相对加速度；x_θi、-隔震层顶板转动引起上部结构第i质点与隔震层的相对位移、相对加速度；x_si、-上部结构平动引起的第i质点与隔震层顶板的水平相对位移、相对加速度；θ_b-隔震层的转动角度；h_i-第i质点距离隔震层顶板的高度；[m]、[C]、[K]-上部结构的质量、阻尼和刚度矩阵；m₀-隔震层顶板的质量；m_i-第i质点质量；-隔震层转动的角加速度；D-隔震层阻尼；F-为隔震层的水平刚度；M-隔震层转动对上部结构底层产生的弯矩，K_θ-隔震层的转动刚度；n表示质点的数量。

2.根据权利要求1所述的获取基础隔震结构转动动能的方法，其特征在于：所述步骤S2中基础隔震结构质心计算如式(7)：

式中，m_i-第i质点质量；h_i-第i质点距隔震层顶板的高度；h_c-质心处距隔震层顶板的高度。

3.根据权利要求1所述的获取基础隔震结构转动动能的方法，其特征在于：所述步骤S3具体为：

S3.1：根据质心处的高度确定在地震作用下隔震结构质心处平动位移，将各质点处的位移与质心处的平动位移作差，得到各质点在地震作用下绕质心的转动位移为：

x_zi＝x_i-x_c(8)

步骤3.2：根据位移与加速度的关系通过第i质点的转动位移可求出第i个质点的角加速度：

步骤3.3：基础隔震结构的转动动能计算如式(10)：

式中，x_zi、-第i质点的转动位移、角加速度；x_i、-第i质点的位移、加速度；x_c、-质心处在地震作用下的平动位移、平动加速度；T-基础隔震结构转动动能；m_i-第i个质点的质量；h_i-第i质点距隔震层顶板的高度；h_c-质心处距隔震层顶板的高度。

4.根据权利要求3所述的获取基础隔震结构转动动能的方法，其特征在于：质心处的平动位移具体为：如果质心与质点重合，则x_c取值为该质点处的位移；否则，利用质心所处位置距隔震层顶板的高度和其上、下质点的位移进行线性差值求出质心处的平动位移。