一种抗震能力屈服位移的抛物线确定方法

一种抗震能力屈服位移的抛物线确定方法
【专利摘要】本发明属于土木建筑工程领域，尤其涉及一种抗震能力屈服位移的抛物线确定方法。一种抗震能力屈服位移的抛物线确定方法，包括下列步骤：（1）在抗震能力曲线任意一点设定探测点，移动探测点；（2）计算双折线(原点、探测点、最大点连线)与横坐标围成的面积；（3）计算抗震能力曲线与横坐标围成的面积；（4）计算不同探测点的面积比；（5）以顶点位移角为横坐标，不同探测点的面积比为纵坐标，绘制面积比的曲线，得抛物线；（6）面积比的抛物线极值点就是屈服点，该点对应的位移就是屈服位移。本发明涉及的抛物线方法所得的屈服位移值能够体现屈服点力学特征的本质，与抗震能力曲线相对应的精度高、相容性好。
【专利说明】一种抗震能力屈服位移的抛物线确定方法

【技术领域】
[0001]本发明属于土木建筑工程领域，尤其涉及一种抗震能力屈服位移的抛物线确定方法。

【背景技术】
[0002]屈服位移是材料、构件和结构从弹性进入塑性的阶段性标志，是弹塑性演化过程中产生微小塑性变形时相应的位移值。抗震设计中抗震能力屈服位移是抗震设计的关键参数之一，对合理评估结构抗震性能具有重要作用。1988年Park (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)将抗震能力屈服位移的确定方法概括为以下4种:(1)首次屈服法，以局部单个或一批构件(例如钢筋混凝土框架结构首批出现柱塑性角)首次屈服为标志确定屈服位移；(2)原点切线法，近似认为极限强度(抗震能力曲线最高点)与屈服强度相等，由极限强度引出的水平线与原点切线相交，确定屈服点；(3)等能量法，即等面积法，以极限强度近似代替屈服强度，按照能力曲线面积与双折线面积相等的原则，确定屈服点;(4)割线(0.75VU)法，以经验的0.75VU点确定的割线与极限强度引出的水平线相交，确定屈服点。之后，各国规范、学者以模型第一刚度和等能量为关键要素，拓展为考虑硬化的弹塑性双折线模型，概括为以下4种:(1) 1992年Paulay and Priestley(Paul ay T.and Priestley M.J.N..Seismic Design of Reinforced Concrete and MasonryBuildings, John Wiley & Sons, Inc., 1992)在能力曲线原点和0.75Vy点确定割线,连接极限点与割线上一点，使硬化弹塑性双折线面积与能力曲线面积尽可能的相等，确定屈服点；
(2)1996年美国 ATC 40 (ATC-40.Seismic Evaluat1n and retrofit of existing concretebuildings [R].Applied Technology Council, Redffood City, California, 1996)认为 0.75Vy点确定的割线可能高估屈服强度和位移，采用原点切线代替0.75\点的割线，并应用了曲线面积尽可能相等的原则确定屈服点；(3) 2000年美国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'点的割线作为第一刚度，并与面积尽可能相等的原则联合应用，反复迭代，确定屈服点；(4)通用屈服弯矩法(几何作图法)的硬化弹塑性双折线模型，确定原点切线与极限强度引出的水平线交点，引铅垂线与能力曲线相交，确定新交点后，原点与新交点连线与极限强度引出的水平线相交，由交点再引铅垂线与能力曲线相交，交点即为屈服点(姚谦峰，陈平.土木工程结构试验[M].北京:中国建筑工业出版社，2001)。
[0003]但是，以上方法确定屈服位移未能体现屈服点力学特征的本质，其屈服点可能在抗震能力曲线以外。


【发明内容】

[0004]为了弥补现有技术中存在的不足，本发明提供一种抗震能力屈服位移的抛物线确定方法。
[0005]《建筑抗震试验方法规程》(JGJ101-296.北京:中国建筑工业出版社，1996)指出:“出现明显拐弯点处的数值”就是抗震能力曲线的屈服位移值。抗震能力曲线出现明显拐弯点，标志着抗震能力曲线发生突变，力学本质是由一种状态(弹性)向另一种状态(塑性)过渡，极值点将会出现，极值点的出现既可控制双折线模型的第一刚度，又可使面积近似相等或接近，正是抓住这一本质特征，本发明提出了抛物线法来确定抗震能力的屈服位移值。
[0006]本发明采用的技术方案是:一种抗震能力屈服位移的抛物线确定方法，包括下列步骤:
(1)在抗震能力曲线(即双折线弹塑性模型)任意一点设定探测点，移动探测点A、D、C；
(2)计算双折线(原点、探测点、最大点连线)与横坐标围成的面积(Soab、Sodb、Socb)；
(3)计算抗震能力曲线与横坐标围成的面积(Sqadcb)；
(4)计算不同探测点的面积比(SQAB/S_CB、SQDB/SQADCB、SQCB/SQADCB),即步骤(2)与步骤(3)中所得面积的比值；
(5)以顶点位移角为横坐标，不同探测点的面积比为纵坐标，绘制面积比的曲线，得抛物线；
(6)面积比的抛物线极值点就是屈服点，该点对应的位移就是屈服位移。
[0007]本发明涉及的抛物线方法所得的屈服位移值能够体现屈服点力学特征的本质，与抗震能力曲线相对应的精度高、相容性好。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1为本发明抗震能力曲线和双折线弹塑性模型；
图2为本发明面积比的抛物线。

【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0010]一种抗震能力屈服位移的抛物线确定方法，包括下列步骤:
(1)如图1所示，在抗震能力曲线(即双折线弹塑性模型)任意一点设定探测点，移动探测点A、D、C ;
(2)计算双折线(原点、探测点、最大点连线)与横坐标围成的面积(Soab、Sodb、Socb)；
(3)计算抗震能力曲线与横坐标围成的面积(Sqadcb)；
(4)计算不同探测点的面积比(SQAB/SQ_、S0DB/S0ADCB>S0CB/S0ADCB),即步骤(2)与步骤(3)中所得面积的比值；
(5)以顶点位移角为横坐标，不同探测点的面积比为纵坐标，绘制面积比的曲线，得抛物线，如图2所示；
如图2所示，面积比(SmB/S_ra)所得抛物线极值点对应的位移就是屈服位移，即F点是抛物线的极值点，对应图1抗震能力曲线中D点的位移就是屈服位移。
【权利要求】
1.一种抗震能力屈服位移的抛物线确定方法，其特征在于:所述抛物线确定方法包括下列步骤: (1)在抗震能力曲线任意一点设定探测点，移动探测点； (2)计算双折线(原点、探测点、最大点连线)与横坐标围成的面积； (3)计算抗震能力曲线与横坐标围成的面积； (4)计算不同探测点的面积比，即步骤(2)与步骤(3)中所得面积的比值； (5)以顶点位移角为横坐标，不同探测点的面积比为纵坐标，绘制面积比的曲线，得抛物线； (6)面积比的抛物线极值点就是屈服点，该点对应的位移就是屈服位移。
【文档编号】E04B1/98GK104047373SQ201410319291
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】刘文锋, 于德湖 申请人:青岛理工大学