>[0030]所述模型生成单元采用等价能量法增加工程结构模型的安定性。
[0031]③地震动模拟单元:设定地震力强度，产生模拟地震波，将模拟地震波通过表层土场地基进入下部构件，再从下部构件上传至上部构件，使得上部结构引起震动产生惯性动荷载。
[0032]④抗推倒解析单元，所述抗推倒解析单元用于根据构件及地基的非线性特性，通过抗推倒解析计算出各个构件的断面力和变形，生成荷载-变位曲线，并确定各个构件的等价固有周期。
[0033]特大地震必定造成构件刚度的急剧下降以致其本构关系进入“负倾斜度”区域，再加上地基土的松软化(剪切刚度下降)或液化引起的基础承载力的大幅急减，将导致结构整体性屈服，而使得荷载-变位曲线出现承载力一边下降变位一边增长的“负倾斜度”现象。这种荷载减少却伴随着变位增加的超常本构关系是由于巨大地震荷载造成结构重度损伤而引起的。
[0034]因此，在抗推倒解析中采用变位渐增加载方式，解析计算出各个构件的断面力和变形，生成荷载-变位曲线，并确定各个构件的等价固有周期。
[0035]⑤损伤量化单元，所述损伤量化单元用于根据能量守恒原则换算出构件的最大设计位移，通过量化指标反映模拟地震对工程结构造成的损伤状态。
[0036]本抗震设计软件系统还可通过能量守恒原则间接地得到结构的动力特性，因为该法是基于非线性动力分析得来的近似算法，可在一定程度上客观地反映出动力影响。
[0037]⑥抗震校核单元，所述抗震校核单元用于将构件的最大设计位移与其在模拟地震中相对应的变形状态进行校核；根据损伤状态采用不同的量化指标进行自动校验，定量评价上部构件损伤性能和下部构件的安定性能；
⑦位移控制单元，所述位移控制单元用于在模拟地震中，控制上部构件的位移，避免在地震力的作用下上部构件的实际位移较大而产生破坏。
[0038]⑧剪切破坏验算单元，通过混凝土构件剪切破坏算法，验算构件所需的剪切强度。
[0039]⑨人机交互界面，所述人机交互界面用于完成参数设置操作，展现模拟地震时，表层土场地基、下部结构和上部结构之间的动态联系，完成抗震预测评估操作。
[0040]通过人机交互界面可提高操作者的工作效率，具有操作简便、系统性强、界面直观等优点，操作人员只需要有基础的专业知识和计算机操作能力及可使用本系统，同时在一些需要进行参数设置的地方，配置了直观的图形操作界面，所有需要设置参数的地方，预设通用模板进行配置，避免了一些专业性软件需要进行繁琐的设置才能进行分析计算的情况。
[0041]⑩监控管理数据库，用于存储各单元模块产生的数据，以便后期管理分析以及外部接口的数据调用。
[0042]如图2所示，本发明的工作原理基本如下:
51、设定表层土场地基条件；
52、设定地震动模拟参数；
53、设计工程结构中的各个构件和基础要素，设定非线性特性参数，基础即下部构件；
54、将上部结构和下部结构作为整体进行数值模型化处理，生成结构一体化的工程结构模型；
55、模拟地震波通过表层土场地基进入基础，从下部结构上传至上部结构，使得上部结构引起震动产生惯性动荷载，展现表层土场地基、下部结构和上部结构之间的动态联系；
56、根据构件及地基的非线性特性，通过抗推倒解析计算出各个构件的断面力和变形，生成荷载-变位曲线；
57、确定工程结构整体的屈服震度、等价固有周期和延性性能等参数；
58、根据能量守恒原则换算出构件的最大设计位移；
59、对构件断面力进行校验，包括弯矩和剪切力等；
S10、进行抗震性能校核，包括构件损伤校核和下部构件安定性校核，若不合格，则返回步骤S3。
[0043]如应用在桥梁抗震设计中，采用结构一体化计算方法，考虑构件及地基弹簧的非线性特性，通过对桥墩进行抗推倒解析算出各个构件的断面力及变形并决定其等价固有周期后，根据能量守恒原则换算出地震时桥墩顶部的最大设计位移。然后，对与桥墩顶部最大设计位移相对应的构件及基础的变形状态进行校核，即可达到定量评价构件损伤性能及基础安定性能的最终目的。
【主权项】
1.基于结构一体化的抗震设计系统，其特征在于它包括: 构件设定单元:包括表面土场地基设定模块、上部构件设定模块和下部构件设定模块，表面土场地基设定模块、上部构件设定模块和下部构件设定模块分别根据非线性特性或结构弹塑性设定表面土场地基条件、上部构件和下部构件参数； 模型生成单元:基于构件数据库中存储的构件模型，根据构件设定单元所设定的条件和参数，将上部结构和下部结构作为整体进行数值模型化处理，生成结构一体化的工程结构模型； 地震动模拟单元:设定地震力强度，产生模拟地震波，将模拟地震波通过表层土场地基进入下部构件，再从下部构件上传至上部构件。2.根据权利要求1所述的基于结构一体化的抗震设计系统，其特征在于:所述模型生成单元采用等价能量法增加工程结构模型的安定性。3.根据权利要求1所述的基于结构一体化的抗震设计系统，其特征在于:还包括抗推倒解析单元，所述抗推倒解析单元用于根据构件及地基的非线性特性，通过抗推倒解析计算出各个构件的断面力和变形，生成荷载-变位曲线，并确定各个构件的等价固有周期。4.根据权利要求1所述的基于结构一体化的抗震设计系统，其特征在于:还包括损伤量化单元，所述损伤量化单元用于根据能量守恒原则换算出构件的最大设计位移，通过量化指标反映模拟地震对工程结构造成的损伤状态。5.根据权利要求1所述的基于结构一体化的抗震设计系统，其特征在于:还包括抗震校核单元，所述抗震校核单元用于将构件的最大设计位移与其在模拟地震中相对应的变形状态进行校核；根据损伤状态采用不同的量化指标进行自动校验，定量评价上部构件损伤性能和下部构件的安定性能。6.根据权利要求1所述的基于结构一体化的抗震设计系统，其特征在于:还包括位移控制单元，所述位移控制单元用于在模拟地震中，控制上部构件的位移，避免在地震力的作用下上部构件的实际位移较大而产生破坏。7.根据权利要求1所述的基于结构一体化的抗震设计系统，其特征在于:还包括剪切破坏验算单元，通过混凝土构件剪切破坏算法，验算构件所需的剪切强度。8.根据权利要求1所述的基于结构一体化的抗震设计系统，其特征在于:还包括人机交互界面，所述人机交互界面用于完成参数设置操作，展现模拟地震时，表层土场地基、下部结构和上部结构之间的动态联系，完成抗震预测评估操作。9.根据权利要求1所述的基于结构一体化的抗震设计系统，其特征在于:还包括监控管理数据库，用于存储各单元模块产生的数据，以便后期管理分析以及外部接口的数据调用。
【专利摘要】本发明公开了一种基于结构一体化的抗震设计系统，主要包括构件设定单元、模型生成单元和地震动模拟单元。构件设定单元：包括表面土场地基设定模块、上部构件设定模块和下部构件设定模块，表面土场地基设定模块、上部构件设定模块和下部构件设定模块分别根据非线性特性或结构弹塑性设定表面土场地基条件、上部构件和下部构件参数；模型生成单元：基于构件数据库中存储的构件模型，根据构件设定单元所设定的条件和参数，将上部结构和下部结构作为整体进行数值模型化处理，生成结构一体化的工程结构模型；地震动模拟单元：设定地震力强度，产生模拟地震波，将模拟地震波通过表层土场地基进入下部构件，再从下部构件上传至上部构件。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105160091
【申请号】CN201510536120
【发明人】唐文东, 李肖军
【申请人】成都博至通土木工程技术研究有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月28日