[发明专利]一种复杂结构抗震易损性输入地震波的选择方法

说明书

本发明公开了一种复杂结构抗震易损性输入地震波的选择方法，包括对目标结构进行模态分析；将目标结构等效为二自由度模型，并计算两个双折线滞回结构模型对应的初始刚度；确定折减刚度和屈服位移；计算最大位移响应的概率密度分布情况以及计算地震波对应的信息熵E_i，利用地震波集合响应概率密度分布的信息熵，能够快速地对输入地震波的集合的多样性和离散型做出评估，进而选择合适的地震波作为分析计算复杂结构抗震易损性的输入地震波集合，填补了复杂结构抗震易损性输入地震波确定规则的空白，为使用时程动力分析计算结构抗震易损性的输入地震波的选择提供可靠的依据。

技术领域

本发明涉及地震波选择技术领域，具体公开了一种复杂结构抗震易损性输入地震波的选择方法。

背景技术

地震对包括关键建筑物、桥梁等结构物造成的损害不仅会造成巨大的经济损失，还会对震后救援与重建带来困难。为了对新建以及即有的结构物的抗震性能有一个准确的评估，抗震易损性的概念通常被选用为最常见的手段。抗震易损性的方法使用大量的输入地震波对结构的有限元模型进行激励，定义损伤的标准，计算出响应超出损伤标准的概率，用以表征结构物的抗震性能。然而，无论是易损性中的增量动力法、条带法还是云图法，都对输入地震波的选择没做要求或是合理的规定。在对一个复杂结构的非线性的有限元模型进行时程动力分析要求极高的时间成本，再加上易损性分析通常是输入成百上千条的地震波，如果输入地震波彼此之间性质类似，那么易损性分析的结果的价值则会被认为降低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复杂结构抗震易损性输入地震波的选择方法，以解决现有抗震易损性分析过程中，由于输入地震波的性质类似而造成的分析结果的价值降低的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种复杂结构抗震易损性输入地震波的选择方法，具体包括以下步骤：

S1：对目标结构进行模态分析；

S2：将目标结构的等效为二自由度模型，每一自由度对应一个双折线滞回结构模型，计算双折线滞回模型对应的初始刚度；

S3：确定所述双折线滞回结构模型的折减刚度和屈服位移；

S4：对双折线滞回结构模型施加若干组地震波，计算结构响应并划分位移区间，得到每组地震波对应的最大位移概率密度分布情况；

S5:根据概率密度分布情况分别计算各组地震波的信息熵E_i，取信息熵E_i最小的一组地震波作为分析复杂结构抗震易损性的输入地震波，所述信息熵E_i的计算公式为：

其中：R表示第i组地震波对应的最大位移区间的个数，P_ij表示第i组地震波对应的第j最大位移区间的响应发生概率。

进一步的，所述步骤S1对目标结构进行模态分析具体包括以下步骤：

S101：建立目标结构的有限元模型；

S102：通过有限元分析软件对目标结构的有限元模型进行模态分析，得到所述目标结构有限元模型前两阶的模态圆频率ω₁和ω₂。

进一步的，所述步骤S2将目标结构的等效为二自由度模型，每一自由度对应一个双折线滞回结构模型，计算对应双折线滞回模型的初始刚度具体包括以下步骤：

S201：建立目标结构的二质点二自由度体系，每一自由度对应一个双折线滞回结构模型；

S202：求解两个双折线滞回模型自由振动的运动方程，得到所述二质点二自由度体系的自振频率；