[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

说明书

本发明公开了一种基于地震‑海啸连续作用的非弹性位移比谱模型，属于地震工程领域。本发明选取挑选大量地震动，建立一系列具有不同周期的非弹性单自由度结构；针对每种周期的非弹性单自由度结构，确定其动力特性；利用结构动力方程，计算给定地震‑海啸连续作用下结构的弹性最大位移，并计算弹性最大强度；计算结构在地震‑海啸连续作用下所产生的最大位移为；计算结构的位移延性系数，判断结构位移延性是否满足目标延性；通过回归分析，建立基于地震‑海啸连续作用的非弹性位移比谱模型。本发明解决了目前提出的非弹性位移比谱模型均是基于单独地震作用，而忽略了地震后海啸作用对结构反应的进一步影响等问题。

技术领域

本发明属于地震工程领域，具体涉及一种基于地震-海啸连续作用的非弹性位移比谱模型。

背景技术

历史地震-海啸资料表明，海啸常由海底地震引发，从而形成序列型地震海啸作用。尽管地震-海啸连续作用相比于单独地震作用能对沿海结构造成更大的破坏甚至倒塌，然而，我国乃至世界上的抗震设计规范均没有考虑其对结构反应的不利影响。因此评估现有结构在地震-海啸连续作用下的性态对于提高沿海结构的抗震安全性、以及结构抗震设计规范的修订具有重要意义。

基于位移的抗震评估是基于性态的抗震评估中最为广泛应用的性态评估理论，如何简单有效地估计结构的最大非弹性位移需求是基于位移的抗震设计中最关键的研究内容。采用结构的非弹性位移比可以简单有效地估计结构的最大非弹性位移，然而现有的非弹性位移比谱模型均是基于单独地震作用，未能考虑地震-海啸先后连续作用对结构反应性能的影响。因此建立基于地震-海啸连续作用的非弹性位移比谱模型，对于现有沿海结构的抗震评估具有重要意义。

发明内容

本发明旨在提供一种基于地震-海啸连续作用的非弹性位移比谱模型，以解决现有非弹性位移比谱模型仅考虑了地震单独作用、未能考虑地震后海啸连续作用对结构反应的影响等问题。

本发明提供了一种基于地震-海啸连续作用的非弹性位移比谱模型，包括以下步骤：

步骤一：挑选大量地震动，其中地震动震级范围为7.5到9.0，震中距范围为57.0到525.1km；海啸动力作用通常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，本技术方案中将比值定义为0.25，0.5，0.75或1.0；

步骤二：建立一系列具有不同周期的非弹性单自由度结构，周期范围为0.1s到6s，间隔为0.1s；

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)，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；

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速度用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。