一種抗震能力屈服位移的拋物線確定方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于土木建筑工程領(lǐng)域，尤其涉及一種抗震能力屈服位移的拋物線確定方法。一種抗震能力屈服位移的拋物線確定方法，包括下列步驟：（1）在抗震能力曲線任意一點(diǎn)設(shè)定探測點(diǎn)，移動(dòng)探測點(diǎn)；（2）計(jì)算雙折線(原點(diǎn)、探測點(diǎn)、最大點(diǎn)連線)與橫坐標(biāo)圍成的面積；（3）計(jì)算抗震能力曲線與橫坐標(biāo)圍成的面積；（4）計(jì)算不同探測點(diǎn)的面積比；（5）以頂點(diǎn)位移角為橫坐標(biāo)，不同探測點(diǎn)的面積比為縱坐標(biāo)，繪制面積比的曲線，得拋物線；（6）面積比的拋物線極值點(diǎn)就是屈服點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位移就是屈服位移。本發(fā)明涉及的拋物線方法所得的屈服位移值能夠體現(xiàn)屈服點(diǎn)力學(xué)特征的本質(zhì)，與抗震能力曲線相對(duì)應(yīng)的精度高、相容性好。
【專利說明】一種抗震能力屈服位移的拋物線確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木建筑工程領(lǐng)域，尤其涉及一種抗震能力屈服位移的拋物線確定方法。

【背景技術(shù)】
[0002]屈服位移是材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)從彈性進(jìn)入塑性的階段性標(biāo)志，是彈塑性演化過程中產(chǎn)生微小塑性變形時(shí)相應(yīng)的位移值?？拐鹪O(shè)計(jì)中抗震能力屈服位移是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)之一，對(duì)合理評(píng)估結(jié)構(gòu)抗震性能具有重要作用。1988年P(guān)ark (ParkR..State~of~theArt Report - Ductili ty Evaluat1n From Laboratory and Analytical Testing,Proceedings of Ninth World Conference on Earthquake Engineering, August 2—9，1988，Tokyo-Kyoto, Japan, Vol.VIII，605-616)將抗震能力屈服位移的確定方法概括為以下4種:(1)首次屈服法，以局部單個(gè)或一批構(gòu)件(例如鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)首批出現(xiàn)柱塑性角)首次屈服為標(biāo)志確定屈服位移；(2)原點(diǎn)切線法，近似認(rèn)為極限強(qiáng)度(抗震能力曲線最高點(diǎn))與屈服強(qiáng)度相等，由極限強(qiáng)度引出的水平線與原點(diǎn)切線相交，確定屈服點(diǎn)；(3)等能量法，即等面積法，以極限強(qiáng)度近似代替屈服強(qiáng)度，按照能力曲線面積與雙折線面積相等的原則，確定屈服點(diǎn);(4)割線(0.75VU)法，以經(jīng)驗(yàn)的0.75VU點(diǎn)確定的割線與極限強(qiáng)度引出的水平線相交，確定屈服點(diǎn)。之后，各國規(guī)范、學(xué)者以模型第一剛度和等能量為關(guān)鍵要素，拓展為考慮硬化的彈塑性雙折線模型，概括為以下4種:(1) 1992年P(guān)aulay and Priestley(Paul ay T.and Priestley M.J.N..Seismic Design of Reinforced Concrete and MasonryBuildings, John Wiley & Sons, Inc., 1992)在能力曲線原點(diǎn)和0.75Vy點(diǎn)確定割線,連接極限點(diǎn)與割線上一點(diǎn)，使硬化彈塑性雙折線面積與能力曲線面積盡可能的相等，確定屈服點(diǎn)；
(2)1996年美國 ATC 40 (ATC-40.Seismic Evaluat1n and retrofit of existing concretebuildings [R].Applied Technology Council, Redffood City, California, 1996)認(rèn)為 0.75Vy點(diǎn)確定的割線可能高估屈服強(qiáng)度和位移，采用原點(diǎn)切線代替0.75\點(diǎn)的割線，并應(yīng)用了曲線面積盡可能相等的原則確定屈服點(diǎn)；(3) 2000年美國FEMA 356 (FEMA 356.Prestandardand commentary for the seismic rehabilitat1n of buildings[R].Federal EmergencyManagement Agency, Washington, D.C., 2000)、2005 年 FEMA 440 (FEMA 440.1mprovementof nonlinear static seismic analysis procedures[R].Federal Emergency ManagementAgency, Washington,D.C.,2005),2007 年 ASCE/SEI 41-06 (ASCE/SEI 41 -06.SeismicRehabilitat1n of Existing Buildings, American Society of Civil Engineers, 2007)以
0.6'點(diǎn)的割線作為第一剛度，并與面積盡可能相等的原則聯(lián)合應(yīng)用，反復(fù)迭代，確定屈服點(diǎn)；(4)通用屈服彎矩法(幾何作圖法)的硬化彈塑性雙折線模型，確定原點(diǎn)切線與極限強(qiáng)度引出的水平線交點(diǎn)，引鉛垂線與能力曲線相交，確定新交點(diǎn)后，原點(diǎn)與新交點(diǎn)連線與極限強(qiáng)度引出的水平線相交，由交點(diǎn)再引鉛垂線與能力曲線相交，交點(diǎn)即為屈服點(diǎn)(姚謙峰，陳平.土木工程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001)。
[0003]但是，以上方法確定屈服位移未能體現(xiàn)屈服點(diǎn)力學(xué)特征的本質(zhì)，其屈服點(diǎn)可能在抗震能力曲線以外。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種抗震能力屈服位移的拋物線確定方法。
[0005]《建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程》(JGJ101-296.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1996)指出:“出現(xiàn)明顯拐彎點(diǎn)處的數(shù)值”就是抗震能力曲線的屈服位移值?？拐鹉芰η€出現(xiàn)明顯拐彎點(diǎn)，標(biāo)志著抗震能力曲線發(fā)生突變，力學(xué)本質(zhì)是由一種狀態(tài)(彈性)向另一種狀態(tài)(塑性)過渡，極值點(diǎn)將會(huì)出現(xiàn)，極值點(diǎn)的出現(xiàn)既可控制雙折線模型的第一剛度，又可使面積近似相等或接近，正是抓住這一本質(zhì)特征，本發(fā)明提出了拋物線法來確定抗震能力的屈服位移值。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種抗震能力屈服位移的拋物線確定方法，包括下列步驟:
(1)在抗震能力曲線(即雙折線彈塑性模型)任意一點(diǎn)設(shè)定探測點(diǎn)，移動(dòng)探測點(diǎn)A、D、C；
(2)計(jì)算雙折線(原點(diǎn)、探測點(diǎn)、最大點(diǎn)連線)與橫坐標(biāo)圍成的面積(Soab、Sodb、Socb)；
(3)計(jì)算抗震能力曲線與橫坐標(biāo)圍成的面積(Sqadcb)；
(4)計(jì)算不同探測點(diǎn)的面積比(SQAB/S_CB、SQDB/SQADCB、SQCB/SQADCB),即步驟(2)與步驟(3)中所得面積的比值；
(5)以頂點(diǎn)位移角為橫坐標(biāo)，不同探測點(diǎn)的面積比為縱坐標(biāo)，繪制面積比的曲線，得拋物線；
(6)面積比的拋物線極值點(diǎn)就是屈服點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位移就是屈服位移。
[0007]本發(fā)明涉及的拋物線方法所得的屈服位移值能夠體現(xiàn)屈服點(diǎn)力學(xué)特征的本質(zhì)，與抗震能力曲線相對(duì)應(yīng)的精度高、相容性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明抗震能力曲線和雙折線彈塑性模型；
圖2為本發(fā)明面積比的拋物線。

【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0010]一種抗震能力屈服位移的拋物線確定方法，包括下列步驟:
(1)如圖1所示，在抗震能力曲線(即雙折線彈塑性模型)任意一點(diǎn)設(shè)定探測點(diǎn)，移動(dòng)探測點(diǎn)A、D、C ;
(2)計(jì)算雙折線(原點(diǎn)、探測點(diǎn)、最大點(diǎn)連線)與橫坐標(biāo)圍成的面積(Soab、Sodb、Socb)；
(3)計(jì)算抗震能力曲線與橫坐標(biāo)圍成的面積(Sqadcb)；
(4)計(jì)算不同探測點(diǎn)的面積比(SQAB/SQ_、S0DB/S0ADCB>S0CB/S0ADCB),即步驟(2)與步驟(3)中所得面積的比值；
(5)以頂點(diǎn)位移角為橫坐標(biāo)，不同探測點(diǎn)的面積比為縱坐標(biāo)，繪制面積比的曲線，得拋物線，如圖2所示；
如圖2所示，面積比(SmB/S_ra)所得拋物線極值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位移就是屈服位移，即F點(diǎn)是拋物線的極值點(diǎn)，對(duì)應(yīng)圖1抗震能力曲線中D點(diǎn)的位移就是屈服位移。
【權(quán)利要求】
1.一種抗震能力屈服位移的拋物線確定方法，其特征在于:所述拋物線確定方法包括下列步驟: (1)在抗震能力曲線任意一點(diǎn)設(shè)定探測點(diǎn)，移動(dòng)探測點(diǎn)； (2)計(jì)算雙折線(原點(diǎn)、探測點(diǎn)、最大點(diǎn)連線)與橫坐標(biāo)圍成的面積； (3)計(jì)算抗震能力曲線與橫坐標(biāo)圍成的面積； (4)計(jì)算不同探測點(diǎn)的面積比，即步驟(2)與步驟(3)中所得面積的比值； (5)以頂點(diǎn)位移角為橫坐標(biāo)，不同探測點(diǎn)的面積比為縱坐標(biāo)，繪制面積比的曲線，得拋物線； (6)面積比的拋物線極值點(diǎn)就是屈服點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位移就是屈服位移。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK104047373SQ201410319291
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】劉文鋒, 于德湖 申請(qǐng)人:青島理工大學(xué)