利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202210961341X
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析方法,适用于构建柱状钢筋混凝土结构的F‑Δ曲线,所述柱状钢筋混凝土结构为高强钢筋高强混凝土结构,其包括钢筋网、包覆在钢筋网外周的保护层混凝土和填充在钢筋网内周的核心层混凝土;钢筋网由纵筋和箍筋构成;所述柱状钢筋混凝土结构竖直设置时,纵筋位于竖直方向上;

其特征在于,所述分析方法包括以下步骤:

S1、定义损伤状态和状态表征变量集合θ,θ包含用于表征柱状钢筋混凝土结构的状态的参数项;构建曲率拟合公式(1’)和弯矩拟合公式(2’);

M=f(θ,τc)                            (2’)其中,和M分别表示柱状钢筋混凝土结构的曲率和弯矩;τa、τc表示对应的计算参数集合;

S2、获取分析对象在不同工况下的状态表征变量集合θ作为数据样本,将数据样本分类为与损伤状态一一对应的数据样本类;所述分析对象为柱状钢筋混凝土结构;

S3、针对每一个损伤状态,通过对应的数据样本类中的数据样本对曲率拟合(1’)和弯矩拟合公式(2’)进行拟合,获得分析对象每一个损伤状态对应的曲率解析式(1‑1’)和弯矩解析式(2‑1’),记作Mi=f(θ,τci)                                    (2‑1’)其中, 和Mi分别表示分析对象在损伤状态i下的曲率和弯矩;τai和τci分别表示损伤状态i下τa和τc对应的拟合参数集合;

S4、根据对应的曲率解析式(1‑1’)和弯矩解析式(2‑1’)计算各损伤状态下的曲率 和弯矩Mi;

S5、结合曲率 和弯矩Mi计算各损伤状态下分析对象的顶部位移Δi和底部剪力Fi,在剪力‑位移二维坐标系中绘制连接坐标原点和多个二维坐标点(Δi,Fi)的折线图作为F‑Δ曲线。

2.如权利要求1所述的HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析方法,其特征在于,S1中定义的状态表征变量集合θ={L、Rac、ρl、ρs、fco、fy},其中,L、Rac和fco分别为柱状钢筋混凝土结构的横截面尺寸、轴压比和混凝土抗压强度;ρl、ρs和fy分别为柱状钢筋混凝土结构中纵筋配筋率、体积配箍率和纵筋屈服强度;曲率拟合公式为:c1 c2 c3 c4 c5 c6                    弯矩拟合公式为:M=c0×L Rac ρl ρs fco fy (2)

a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、c0、c1、c2、c3、c4、c5和c6均为计算参数;

S3中曲率解析式为:

弯矩解析式为:

a0i、a1i、a2i、a3i、a4i、a5i、a6i、c0i、c1i、c2i、c3i、c4i、c5i和c6i分别表示损伤状态i下a0、a1、a2、a3、a4、a5、a6、c0、c1、c2、c3、c4、c5和c6对应的拟合参数。

3.如权利要求2所述的HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析方法,其特征在于,损伤状态分为损伤程度依次上升的轻微损伤状态、中度损伤状态、严重损伤状态和倒塌损伤状态。

4.如权利要求3所述的HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析方法,其特征在于,S5中,轻微损伤状态下分析对象的顶部位移记作Δy,中度损伤状态下分析对象的顶部位移记作Δm,严重损伤状态下分析对象的顶部位移记作Δe,倒塌损伤状态下分析对象的顶部位移记作Δu;

其中, 和 分别表示分析对象在轻微损伤状态、中度损伤状态、严重损伤

状态和倒塌损伤状态下的曲率,Lp表示分析对象的塑性铰长度,H表示分析对象的高度。

5.如权利要求4所述的HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析方法,其特征在于,塑性铰长度Lp的计算公式为:其中,fy表示分析对象的纵筋屈服强度,db表示分析对象的纵筋的直径,fc’表示分析对象的核心层混凝土的抗压强度。

6.如权利要求3所述的HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析方法,其特征在于,S5中各损伤状态下分析对象的底部剪力Fi的计算公式如下:2

Fi=(Mi‑RacfcoL Δi)/H,i∈{y,m,e,u}       (8)其中,Mi表示分析对象在损伤状态i下的弯矩,Δi表示分析对象在损伤状态i下的顶部位移;L为柱状钢筋混凝土结构的横截面尺寸即横截面等效正方形的边长;Rac和fco分别为柱状钢筋混凝土结构的轴压比和混凝土抗压强度,H表示分析对象的高度;y、m、e和u分别表示轻微损伤状态、中度损伤状态、严重损伤状态和倒塌损伤状态。

7.如权利要求3所述的HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析方法,其特征在于,S5中在剪力‑位移二维坐标系中绘制依次连接坐标原点、(Δy,Fy)、(Δm,Fm)和(Δu,Fu)的折线图作为分析对象的F‑Δ曲线;Δy和Fy分别表示轻微损伤状态对应的顶部位移和底部剪力;Δm,Fm分别表示中度损伤状态对应的顶部位移和底部剪力;Δu,Fu分别表示倒塌损伤状态对应的顶部位移和底部剪力。

8.如权利要求3所述的HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析方法,其特征在于,S2中根据 曲线划分损伤状态。

9.一种HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析系统,其特征在于,包括存储器,存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被执行时用于实现如权利要求1‑8任一项所述的HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析方法。

10.如权利要求9所述的HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析系统,其特征在于,还包括处理器,处理器与存储器连接,处理器用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1‑8任一项所述的HSC‑HSSB结构多级损伤本构快速分析方法。