(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210672653.9 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路２ 号 (72)发明人 杨迪雄　张志敏　郭贵强　陈国海　 陈翰澍　 (74)专利代理 机构 辽宁鸿文知识产权代理有限 公司 21102 专利代理师 许明章　王海波 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种相邻建筑碰撞系统地震响应量纲分析 方法 (57)摘要 一种相邻建筑碰撞系统地震响应量纲分析 方法， 提出了内禀长度尺度， 包括： 采用改进的线 性粘弹性接触单元模型模拟 碰撞过程， 以MP脉冲 表征近断层地震动， 得到了地震作用下相邻建筑 的动力方程， 并考虑了结构 ‑土‑结构相互作用的 影响。 本方法采用Newmark方法求解建筑的动力 响应， 基于内禀长度尺度对相邻建筑碰撞系统进 行量纲分析， 得到 碰撞响应的参数影响规 律。 权利要求书5页 说明书7页 附图3页 CN 115146346 A 2022.10.04 CN 115146346 A 1.一种相邻建筑碰撞系统地震响应量纲分析 方法， 其特 征在于以下步骤： (1)提出了用于地震工程领域量纲分析的内禀长度尺度， 其与结构特性相关且具有明 确的物理意 义； (2)建立了多自由度相邻非弹性建筑碰撞系统的动力方程， 以改进 的Kelvin接触单元 模型模拟碰撞过程， 用MP脉冲表征近断层地震动， 并考虑了结构 ‑土‑结构相互作用的影响； (3)基于新提出的内禀长度尺度， 对相邻建筑碰撞系统进行量纲分析， 研究相关参数对 碰撞响应的影响规律； 建立的结构抗震分析量纲分析方法可减小地震响应的离散度， 发现 完全自相似规 律； 具体步骤如下： 步骤(1)： 激励能量长度尺度的构造参数都来源于脉冲激励， 是一个非结构相关参数， 研究表明结构相关强度参数与结构响应具有更强的相关性； 因此， 对建筑地震响应进行量 纲分析， 探索建筑结构地震响应规 律时， 激励能量长度尺度可能不是最 合适的选择； 地震工程领域中参数选取应遵循的原则： (1)不能选取结构响应作为基本量； (2)为满 足量纲和谐原理， 所选择的参数需要包含两个基本量纲， [L]和[T]； (3)长度尺度应该与激 励幅值成线性关系； (4)所选取参数应有明确的物理意 义， 且易于估算； 简谐脉冲 作用下弹性S DOF摆的运动方程 为 由方程可得最大位移xmax与单摆阻尼比ξ和固有角频率ω1、 简谐脉冲幅值ap和脉冲角频 率ωp有关， 即 xmax＝f( ξ,ω1,ap,ωp)  (2) 上式变量数目为5， 包含[L]、 [T]两个基本量纲； 根据П定理， 该式中存在两个基本量， 其余5‑2＝3个物理量可由这两个基本量表示； 地震工程领域的激励能量长度尺度 以(ap,ωp)为基本量； 与之不同的是， 内禀长度尺度 以结构固有角频率ω1为时间 量纲基本量， 依赖 于结构自身特性； 以两种长度尺度规格化单摆最大 稳态响应解得： 上式中， 通过内禀长度尺度得到的规格化最大稳态响应解与教材的表达式一致， 涉及 的频率比为ωp/ω1， 而采用激励能量长度尺度时， 规格 化最大稳态响应 解与教材存在差异， 涉及频率比为ω1/ωp； 步骤(2)： 将考虑地基影响的相邻建筑碰撞系统离散为多质点模型， 相邻建筑非弹性特 性采用Bouc ‑Wen模型表征； 每一建筑的地基土层包含平移和转动两个自由度， 地基之间可 传递剪力和弯 矩； 在地震激励作用下， 考虑S SSI效应的相邻建筑动力方程可写为权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115146346 A 2其中， Mbsb,Cbsb,Kbsb分别为SSSI体系的质量阵、 阻尼阵和刚度阵， Ubsb, 分别为每 一自由度的位移、 速度、 加 速度列向量， Fp为运动过程中的碰撞力向量， 为地震动加 速 度， vbsb,vfbsb分别为建筑和地基对于 外部激励的影响向量； 矩阵方程(5)由两个建筑对应的方程组成； 第一组包含n+2个耦合方程， n为左侧建筑楼 层数， 2为地基土层的两个自由度； 类似地， 第二组包含m+2个耦合方程， m为右侧建筑楼层 数； 在此， 默认n≥m； 对式(5)作进一 步展开 左侧建筑结构对应的矩阵和向量展开如下所示(右侧建筑对应的矩阵和向量与左侧类 似， 只需将l和n分别替换为r和m 即可)： ulbT＝{ul1 ul2…uln}  (8)权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115146346 A 3