钢筋混凝土框架结构建筑物抗毁伤能力确定方法与流程

本发明属于建筑分析的
技术领域：
，涉及一种钢筋混凝土框架结构建筑物抗毁伤能力确定方法。
背景技术：
：建筑物易损性属于其固有属性，是指建筑物整体性能对于其局部损伤的敏感性，建筑物在爆炸、冲击等意外毁伤作用下，可能会出现连续倒塌等严重破坏现象，如何确定建筑物在这种情况下的抗毁伤能力，一直是建筑物易损性评估和防护设计中的技术难点。传统的方法需要针对建筑物单体开展大量的非线性动力仿真模拟，耗时长、效率低，必须人工干预才能获取有效的结论，导致传统技术对建筑物抗毁伤能力分析存在缺陷。技术实现要素：发明所要解决的问题是，简化传统评估技术对建筑物开展的非线性仿真计算工作，避免了仿真分析耗时长、效率低的技术缺陷。用于解决问题的技术手段是，本发明提出一种钢筋混凝土框架结构建筑物抗毁伤能力确定方法，建立起建筑物的结构参数与其抗毁伤能力指标的函数关系，形成快速算法，可以实时获取建筑物抗毁伤能力指标。本发明提出的一种钢筋混凝土框架结构建筑物抗毁伤能力确定方法，包括以下步骤：步骤1、确定钢筋混凝土框架结构建筑物的结构参数；步骤2、建立钢筋混凝土框架结构建筑物的三维力学分析模型；步骤3、采用有限元方法对三维力学分析模型每根柱子破坏后所导致的连续倒塌分析，统计并获取倒塌率；步骤4、根据所得倒塌率拟合获取建筑物楼结构参数与其倒塌率的函数关系，以得到建筑物抗毁伤能力指标数学模型。进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤1中确定的结构参数包括建筑物楼层数、柱距、抗震设防烈度。进一步地，作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤4采用公式进行拟合：其中，pa为倒塌率；a、b、c、d、e、f为系数；x1为建筑物楼层数；x2为建筑物柱距。发明效果为：本发明的钢筋混凝土框架结构建筑物抗毁伤能力确定方法，通过该方法可获取典型建筑物的结构参数(层数、柱距、抗震设防烈度)与其抗毁伤能力指标(倒塌率)的函数关系及数学模型，通过该模型可直接根据结构参数确定建筑物的倒塌率，进而迅速确定其抗毁伤能力，为后续建筑物易损性快速评估提供科学依据。本发明提供了建筑物抗毁伤能力的快速算法，可解决传统技术耗时长、效率低的问题，基于该算法可实现建筑物抗毁伤能力的实时计算，大幅提高后续易损性评估的效率。附图说明图1为本发明抗毁伤能力确定方法的流程图。图2为本发明中六层框架结构建筑物三维模型图。图3为本发明中6层框架结构建筑物单工况倒塌分析示例图。图4为本发明中4层框架结构建筑物单工况倒塌分析示例图。图5为本发明中6度抗震设防下框架结构抗力指标数学模型相对应图形图。图6为本发明中8度抗震设防下框架结构抗力指标数学模型相对应图形图。具体实施方式以下，基于附图针对本发明进行详细地说明。如图1所示，本发明设计了一种钢筋混凝土框架结构建筑物抗毁伤能力确定方法，包括以下步骤：步骤1、确定钢筋混凝土框架结构建筑物的结构参数。如典型建筑物为2层-6层钢筋混凝土框架结构建筑物，主要结构参数包括建筑物高度、层数、层高、柱距、抗震设防烈度等参数，以及所有构件的物理参数；其参数具体如下：6层框架：现浇六层钢筋混凝土框架结构，底层层高4.5m，其他层层高3.6m，建筑物总高度22.5m，属乙类建筑，抗震设防烈度8(6)度，设计基本地震加速度值为0.20g(0.05g)，框架抗震等级为一级(三级)，建筑场地类别为ii类，设计分组第一组。基本风压为0.45kn/m2，地面粗糙度为c类。楼(屋)面恒荷载为5kn/m2，活荷载为2kn/m2。4层框架：现浇四层钢筋混凝土框架结构，底层层高4.5m，其他层层高3.6m，建筑物总高度15.3m，属乙类建筑，抗震设防烈度8(6)度，设计基本地震加速度值为0.20g(0.05g)，框架抗震等级为一级(三级)，建筑场地类别为ii类，设计分组第一组。基本风压为0.45kn/m2，地面粗糙度为c类。楼(屋)面恒荷载为5kn/m2，活荷载为2kn/m2。2层框架：现浇二层钢筋混凝土框架结构，底层层高4.5m，其他层层高3.6m，建筑物总高度8.1m，属乙类建筑，抗震设防烈度8(6)度，设计基本地震加速度值为0.20g(0.05g)，框架抗震等级为一级(三级)，建筑场地类别为ii类，设计分组第一组。基本风压为0.45kn/m2，地面粗糙度为c类。楼(屋)面恒荷载为5kn/m2，活荷载为2kn/m2。框架结构的梁、柱等构件物理信息如表1所示。表1框架结构构件信息步骤2、建立钢筋混凝土框架结构建筑物的三维力学分析模型。采用有限元分析软件分别建立钢筋混凝土框架结构建筑物的三维力学分析物理模型，如以上典型建筑物包括2层、4层、6层的框架结构建筑物，结构跨度包括6m、9m、12m，结构布置8x4跨，抗震设防烈度6度、8度，合计54个模型；具体模型如图2所示，以六层框架结构建筑物模型，其跨度9m、抗震设防烈度8度为例。步骤3、采用有限元方法对三维力学分析模型每根柱子破坏后所导致的连续倒塌范围及效果分析，统计并获取倒塌率。本实施例对6层和4层单工况倒塌分析结果分别如图3、图4所示，倒塌率结果分别如表2、表3所示。表2、框架结构6度设防下的倒塌率楼层跨度(m)倒塌率(pa)268.89％298.89％2128.89％468.82％498.89％4128.89％667.92％698.89％61210.83％表3、框架结构8度设防下的倒塌率楼层跨度(m)倒塌率(pa)262.08％298.89％2128.89％460％498.33％4128.89％660.14％695.97％6128.98％步骤4、根据所得倒塌率拟合获取建筑物楼结构参数与其倒塌率的函数关系，以得到建筑物抗毁伤能力指标数学模型。借用matlab计算工具对上述倒塌率结果进行多项式方程拟合：其中，pa为倒塌率；a、b、c、d、e、f为系数；x1为建筑物楼层数；x2为建筑物柱距。通过对拟合结果精度进行检验，最终获得在不同设防烈度下框架结构考虑楼层和跨度因素的建筑物抗毁伤能力指标数学模型。如下式(1)、(2)，如图5、6所示，给出框架结构在6度抗震设防和8度抗震设防下的倒塌率与结构参数之间的数学模型。所得到的6度抗震设防下框架结构抗力指标数学模型为：所得到的8度抗震设防下框架结构抗力指标数学模型为：其中，pa为倒塌率；x1为建筑物楼层数；x2为建筑物柱距。采用以上方法建立的数学模型，量化了典型建筑物的抗毁伤能力，明确了抗毁伤能力等效关系，为该类建筑物的易损性快速评估提供了全新的途径。综上，本发明提供了建筑物抗毁伤能力的快速算法，可解决传统技术耗时长、效率低的问题，基于该算法可实现建筑物抗毁伤能力的实时计算，大幅提高后续易损性评估的效率。需要说明的是，以上说明仅是本发明的优选实施方式，应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明技术构思的前提下还可以做出若干改变和改进，这些都包括在本发明的保护范围内。当前第1页12