[发明专利]一种基于地震-海啸连续作用的非弹性位移比谱模型

权利要求书

1.一种基于地震-海啸连续作用的非弹性位移比谱模型，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：挑选大量地震动，其中震级范围为7.5到9.0，震中距范围为57.0到525.1km；海啸动力作用等效为一突变等值函数；

海啸与地震的相对强度采用表示，见式(1)所示；

其中TWA表示海啸加速度，PGA表示地震峰值加速度；

步骤二：建立一系列具有不同周期的非弹性单自由度结构；

步骤三：针对每种周期的非弹性单自由度结构，确定其动力特性：k₀、c、ω_n，其中k₀为结构的刚度，c为阻尼系数，ω_n为自振频率；

步骤四：利用结构动力方程，即式(2)～(6)计算给定地震-海啸连续作用下结构保持弹性状态的最大位移u_e，并计算结构保持弹性的最低强度，计算公式为F_y(μ＝1)＝k₀u_e，其中μ为结构延性系数，u_e通过中心差分方法获得；

其中f_s表示结构恢复力，u为相对位移，u_g为地面位移，为相对位移u的一阶导数，为相对位移u的二阶导数，为地面位移u_g的二阶导数；

步骤五：逐步降低结构的屈服强度为F_y＝F_y(μ＝1)-nΔF，其中ΔF为结构弹性强度与结构实际屈服强度的差值梯度，n为迭代步数，利用结构动力方程和中心差分方法，即式(2)到(6),计算结构在地震-海啸连续作用下所产生的最大位移为u_max；

中心差分方法获得u_e的过程为：

首先将结构相对加速度与相对速度用相对位移的中心差分表示：

其中为时刻i的相对加速度，为时刻i的相对速度；

将式(3)代入式(2)得：

转换式(4)得：

则u_e为

u_e＝max(|u_i+1|) (6)；

步骤六：计算结构延性系数为μ＝u_max/u_y；其中u_y为结构屈服位移；

步骤七：判断结构延性系数μ是否满足目标延性μ_i，如果|(μ-μ_i)/μ_i|≤0.01，执行步骤八，否则返回步骤五；

步骤八：计算给定非弹性单自由度结构的非弹性位移比C_μ＝u_max/u_e；

步骤九：通过步骤二到步骤八，得到多条地震-海啸连续作用下的非弹性位移比谱，最后按照不同海啸强度分组，分别统计分析得到对应不同海啸强度的平均非弹性位移比谱；

步骤十：采用软件TableCurve 3D进行回归分析，建立基于地震-海啸连续作用的非弹性位移比谱模型：

其中T表示等效单自由度结构周期，a、b、c、d和e为与结构阻尼和屈服刚度有关的拟合参数；

步骤十一：采用软件TableCurve 3D进行二次回归分析，提出拟合参数a、b、c、d和e的计算方法：

a(ξ,α)＝a₁+a₂·ξ+a₃·ξ²+a₄·α+a₅·α²+a₆·α³+a₇·α⁴ (8)

b(ξ,α)＝b₁+b₂·ξ+b₃·ξ²+b₄·α+b₅·α²+b₆·α³+b₇·α⁴ (9)

c(ξ,α)＝c₁+c₂·ξ+c₃·ξ²+c₄·α+c₅·α²+c₆·α³+c₇·α⁴ (10)

d(ξ,α)＝d₁+d₂·ξ+d₃·ξ²+d₄·α+d₅·α²+d₆·α³+d₇·α⁴ (11)

e(ξ,α)＝e₁+e₂·ξ+e₃·ξ²+e₄·α+e₅·α²+e₆·α³+e₇·α⁴ (12)

其中ξ表示等效单自由度结构的阻尼比，α为结构屈服刚度比，a_i，b_i，c_i，d_i，e_i，为拟合参数。