[发明专利]一种直立锁边金属屋面风灾易损性评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种直立锁边金属屋面风灾易损性评估方法和系统，以蒙特卡洛模拟法作为概率分析法对金属屋面进行易损性研究，通过随机抽样进行随机模拟，并通过有限元模型分析法获取大量样本，然后对样本进行模拟计算，得到样本的均值及对数标准差，进而根据样本数据，对性能水准进行量化，得到破坏参数，以建立风灾易损性的概率函数，最后结合能力需求比对不同风速下建立的风灾易损性的概率函数进行拟合，得到最终拟合函数。通过本发明公开的评估方法，能够直观看出屋面系统随着极值风压不同性能水准的概率变化规律，得到不同极值风压作用下达到不同性能水准的概率，从而能够完成对不同风速下直立锁边金属屋面易损性的评估。

技术领域

本发明属于金属屋面健康管理领域，涉及金属屋面系统风灾易损性评估，特别涉及一种直立锁边金属屋面系统风灾易损性评估方法及装置。

背景技术

随着现代社会经济的飞速发展，大跨空间结构因为对建筑造型的适应性被越来越多的大型场馆所利用。金属屋面系统作为大跨空间结构最常采用的屋面系统，越来越多的应用于体育场馆、铁路站台等大跨度钢结构建筑。目前较为常见的金属屋面系统为直立锁边系统，直立锁边金属屋面系统的核心构成是基于直立锁边咬合设计的特殊板形的金属板块，这种设计主要针对大跨度自支承式密合安装体系，具备施工方便快捷，热变形适应强、板材自身强度高，板材可超长加工并避免了长向搭接，对建筑多样化造型有一定的适应能力等等优点；从结构上看，自上而下一般分别是铝镁锰屋面板、防水透气层、保温层、防潮隔汽层、铝合金支座、衬檩、底板、结构檩条。

在研究了大量金属屋面系统故障发生现象后，可以发现在重大事故诱因中，风揭破坏是最常见的。一系列的直立锁边金属屋面风揭破坏实例表明，该屋面系统对于风荷载是敏感的，虽然目前有关直立锁边金属屋面系统的抗风性能和加固措施已经有较多的试验研究和理论分析，但是这些方法只考虑了屋面板的极限承载力，不能全面地掌握结构在使用过程中的性能，且很难满足经济性的需求，具有一定的局限性；

因此，基于上述因素考虑，如何从性能的角度对直立锁边金属系统进行更为深入的考量，从而提供一种直立锁边金属屋面系统风灾易损性评估方法及装置，成为当下亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种直立锁边金属屋面系统风灾易损性评估方法及装置，风灾易损性评估是对结构在不同强度等级的风力作用下，发生不同程度破坏的可能性，即结构达到不同性能水准的概率，对其进行评估是用来对大风环境下的金属屋面损坏程度进行评估，以预防类似风掀事故的发生；

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一方面，本发明公开了一种直立锁边金属屋面风灾易损性评估方法，包括如下步骤：

S1、获取多个风速下直立锁边金属屋面跨中竖向位移样本，根据所述跨中竖向位移样本，计算得到破坏参数β_c；

S2、根据所述破坏参数β_c，建立风灾易损性的概率函数，即风速达到v时，直立锁边金属屋面的破坏参数大于或等于破坏参数阈值的概率；

S3、对不同风速下建立的风灾易损性的概率函数进行拟合，得到最终拟合函数：

所述k为能力需求，所述σ为样本破坏参数的对数标准差；

S4、根据S3中所述最终拟合函数对直立锁边金属屋面的风灾易损性进行评估。

优选的，所述S1中获取直立锁边金属屋面系统中跨中竖向位移样本，通过如下步骤获得：

S11、采用蒙特卡洛模拟方法，根据屋面板的材料参数和扣合处摩擦系数，进行随机抽样，获得金属屋面模型样本；

采用蒙特卡洛模拟方法，可以提高样本的随机性从而提高结果的精确度；

S12、对所述S11中建立的金属屋面模型按阶梯式增加风速，测量跨中竖向位移量，通过有限元模拟获取位移响应样本，