一种基于主余震序列的损伤指数评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及地震工程领域，尤其设及一种基于主余震序列的损伤指数评估方法。
【背景技术】
[0002] 历史地震资料表明，一次大的主震之后往往会伴随有大量余震。结构在主震作用 之后的较短时间内会遭受余震的作用，在运种情况下，结构在主震作用下已经有了一定的 损伤而无法得到修复，余震对结构的附加损伤会使得结构发生进一步破坏甚至倒塌，从而 造成严重的地震财产损失和人员伤亡，许多震害资料也证明了运一点。然而，我国乃至于世 界上的抗震设计规范均没有考虑余震对结构的不利影响，因此评估现有结构在主余震地震 动作用下的性态对于未来结构抗震设计规范的修订具有重要意义。
[0003] 损伤指数能够综合考虑结构最大变形与滞回耗能对结构最终损伤的贡献，进而对 结构的破坏程度能有更加准确的评定。已有研究表明损伤指数能更为有效的反映已损伤结 构(主震作用所致)在余震作用下产生的附加损伤，因此在建立反应谱时采用损伤指数来衡 量结构的破坏（即损伤谱)能够提供一种简单有效的工具来评估结构在主余震作用下的破 坏程度。然而目前学者提出的损伤谱模型均是基于主震单独作用，而忽略了余震对结构的 影响，因此提出基于主余震的损伤谱模型，对于现有结构的性态评估具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 结构在主余震序列作用下的损伤会超过主震单独作用，即结构因余震的作用而产 生了附加损伤。结构在主余震作用下的附加损伤主要由强余震造成，因此主要考虑两种主 余震序列，即主震加一次强余震和主震加两次强余震。
[000引挑选主震及余震地震动时遵循W下的条件：（1)对于仅包含一次余震的主余震序 列，主震地震动及余震地震动的峰值地面加速度PGA均大于0.1 g; (2)对于包含两次余震的 主余震序列，主震地震动的峰值地面加速度PGA均大于0.1 g，而余震地震动的峰值地面加速 度PGA均大于0.05g。对于同一台站上记录到的主余震序列，如果其主震地震动和余震地震 动均满足条件（1 )，那么就将主震地震动和运条余震地震动组合成包含一次余震的主余震 序列型地震动;如果其主震地震动和任意两条余震地震动均满足条件(2)，那么就将主震地 震动和运两条余震地震动组合成包含两次余震的主余震序列型地震动。最终，共挑选出218 条包含一次余震的序列型地震动和91条包含两次余震的序列型地震动。
[0006]采用VSa来表征余震地震动的相对强度，VSa的定义如下：
(1)
[000引式中Sa,as为余震地震动的谱加速度，Sa,ms为主震地震动的谱加速度；
[0009] 将余震地震动的VSa调幅至不同的水平来代表不同强度的余震地震动。对于包含 一次余震的主余震序列，将VSa调幅至0.5、0.8和1.0，对于包含两次余震的主余震序列，将 ▽ Sa至0.5和0.8。地震震级对地震动的强度有着很大的影响，而余震的震级要低于主震的 震级，因此一般情况下余震地震动的强度都会小于主震地震动，因此本文将VSa最大调幅 至1 . O，即余震地震动的强度等于主震地震动。
[0010] 滞回模型为：（1)理想弹塑性化PP)模型，用来模拟没有退化的结构；（2)修正的 Clou曲(MC)模型，用来模拟结构在外力作用下的刚度退化；（3)捏缩(PH)模型，用来模拟钢 筋混凝±结构的裂缝张开及闭合，或者钢结构出现滑移现象；（4)基于Park等提出的S参数 模型的刚度强度退化(SSD)模型，用来模拟结构在加载过程中的刚度退化及强度退化。
[0011] 本发明为解决现有地震损伤指数评估方法中只考虑主震单独作用，而忽略余震对 结构的影响的问题，而提出一种基于主余震序列的损伤指数评估方法。
[0012] -种基于主余震序列的损伤指数评估方法，按W下步骤进行：
[0013] -、根据实际地震动类型选择一个结构滞回模型；
[0014] 二、选择单自由度结构的周期、质量、阻尼，并计算结构动力特性；
[0015] =、根据选定的地震动类型和结构特性进行弹性分析，得到弹性强度需求Fe;
[0016]四、选择强度折减系数值R，并计算出非弹性结构的屈服强度Fy;
[0017] 五、根据结构动力方法计算出结构该滞回模型在地震作用下的反应，并根据损伤 计算公式得到结构的损伤指数DI;
[0018] 六、根据结构损伤指数DI的统计结果，提出主余震序列的损伤谱预测模型。
[0019] 本发明包括W下有益效果：
[0020] 1、本发明方法考虑不同强度的余震对结构的影响，并结合结构不同的滞回特性， 能够应用于不同类型的结构在主余震作用下的性态评估，与传统方法相比，不仅简单更具 有实用性；
[0021] 2、采用本发明方法评估现有结构在主余震地震动作用下的性态对于未来结构抗 震设计规范的修订具有重要意义。
【附图说明】
[0022] 图1为损伤指数的计算流程图；
[0023] 图2为EPP结构损伤谱模型计算值与统计值的比较图，条件为主震，R = 2,4,6;
[0024] 图3为EPP结构损伤谱模型计算值与统计值的比较图，条件为主余震，R = 2,4,6，V Sa = O.5；
[0025] 图4为EPP结构损伤谱模型计算值与统计值的比较图，条件为主余震，R二2,4,6，^ Sa 二 0.8;
[0026] 图5为EPP结构损伤谱模型计算值与统计值的比较图，条件为主余震，R = 2,4,6，V Sa 二 1 ? 0 ;
【具体实施方式】
[0027] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合图1、图2和具体 实施方式对本发明作进一步详细的说明。
【具体实施方式】 [0028] 一、本实施方式所述的一种基于主余震序列的损伤指数评估方法， 按W下步骤进行：
[0029] -、根据实际地震动类型选择一个结构滞回模型；
[0030] 二、选择单自由度结构的周期、质量、阻尼，并计算结构动力特性；
[0031] =、根据选定的地震动类型和结构特性进行弹性分析，得到弹性强度需求Fe;
[0032] 四、选择强度折减系数值R，并计算出非弹性结构的屈服强度Fy;
[0033] 五、根据结构动力方法计算出结构该滞回模型在地震作用下的反应，并根据损伤 计算公式得到结构的损伤指数DI;
[0034] 六、根据结构损伤指数DI的统计结果，提出主余震序列的损伤谱预测模型。
[0035] 本实施方式包括W下有益效果：
[0036] 1、本实施方式考虑不同强度的余震对结构的影响，并结合结构不同的滞回特性， 能够应用于不同类型的结构在主余震作用下的性态评估，与传统方法相比，不仅简单更具 有实用性；
[0037] 2、采用本实施方式方法评估现有结构在主余震地震动作用下的性态对于未来结 构抗震设计规范的修订具有重要意义。
【具体实施方式】 [0038] 二、本实施方式是对一所述的一种基于主余震序列的 损伤指数评估方法的进一步说明，步骤一中所述的滞回模型为:理想弹塑性模型或修正的 Clou曲模型或捏缩模型或基于化rk等提出的S参数模型的刚度强度退化模型。
【具体实施方式】 [0039] =、本实施方式是对一或二所述的一种基于主余震序 列的损伤指数评估方法的进一步说明，步骤一中所述的地震动类型为仅有一次主震动或一 次主震加一次余震或一次主震加两次余震。
【具体实施方式】 [0040] 四、本实施方式是对一=之一所述的一种基于主余震 序列的损伤指数评估方法的进一步说明，步骤二中所述的非弹性单自由度结构的周期范围 为0.1~6.Os,周期间隔为0.1s，阻尼比为5%;所述的结构动力特性为刚度和圆频率。
[0041]
【具体实施方式】五、本实施方式是对【具体实施方式】一至四之一所述的一种基于主余 震序列的损伤指数评估方法的进一步说明，步骤四中所述的强度折减系数值R，R取值为2、 3、4、5、6;
[0042] 强度折减系数R的计算公式为：
(2)
[0044]其中，Fe为结构体系在给定的主震作用下保持弹性所需要的最低强度，Fy为非弹性 结构的屈服强度，根据公式(2 )可计算Fy。
[004引【具体实施方式】六、本实施方式是对【具体实施方式】一至五