(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 202210702282.4 (22)申请日 2022.06.21 (71)申请人 华东建筑设计研究院有限公司 地址 200011 上海市黄浦区中山 南路1799 号 (72)发明人 谈凤婕　崔家春　 (74)专利代理 机构 北京君琅知识产权代理有限 公司 16017 专利代理师 侯宁 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 复杂既有钢筋混凝土框架结构安全评估方 法 (57)摘要 本发明公开了一种复杂既有钢筋混凝土框 架结构安全及经济性评估 方法， 通过现场测量结 果确定本构 模型， 将分析工况分为地震工况和非 地震工况， 确定各工况下结构的不确定输入变 量， 确定结构在非地震工况下的各类失 效模式以 及失效效率的状态方程； 对地震工况， 随机选取 地震波， 将结构的层间位移角限值作为地震工况 下结构在随机地震作用下的失效概率的状态方 程； 综合各类失效模式产生的经济损伤和避免结 构失效而进行的加固维修花费， 与结构在各类工 况下的失效概率， 对所述既有钢筋混凝土框架结 构的安全性能及经济性进行评估。 利用本发明可 分析复杂既有钢筋混凝土框架结构安全性和可 靠度， 为既有钢筋混凝土框架机构制定合理的维 修加固方案提供 数据支撑 。 权利要求书2页 说明书5页 CN 115062383 A 2022.09.16 CN 115062383 A 1.复杂既有钢筋混凝 土框架结构安全及经济性评估方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一： 根据现场测量， 确定 既有钢筋混凝土框架结构中混凝土的碳化深度和钢筋 的 锈蚀程度； 步骤二： 根据现场测量得到的混凝土碳化深度确定混凝土剩余寿命， 根据钢筋 的锈蚀 程度确定锈蚀钢筋的本构模型； 所述本构模型涉及到的参数有锈蚀钢筋的锈蚀程度， 以及 对应锈蚀钢筋的弹性模量、 屈服强度、 屈服应 变、 极限应力、 极限应 变、 强化应 变、 强化模量； 步骤三： 将分析工况分为地震工况和非地震工况， 确定各工况下既有钢筋混凝土框架 结构的不确定 输入变量； 步骤四： 对非地震工况进行双非线性承载力分析， 包括几何非线性和材料非线性， 并对 既有钢筋混凝土框架结构的初始 缺陷灵敏度进 行分析， 判断既有钢筋混凝土框架结构是否 对初始缺陷敏感； 当既有钢筋混凝土框架结构对初始缺陷敏感， 需要对多种初始缺陷进行 分析， 从而确定既有钢筋混凝土框架结构在非地震工况下 的各类失效模式， 根据各类失效 模式确定既有钢筋混凝 土框架结构在非地震工况 下失效概 率的状态方程； 步骤五： 分别针对非地震工况下的各类失效模式， 通过对输入变量进行灵敏度分析， 实 现对输入变量对既有钢筋混凝土框架结构失效状态函数的影响程度进 行分析， 将对既有钢 筋混凝土框架结构的失效模式影响小的输入变量视为确定量； 步骤六： 采用蒙特卡洛抽 样分析方法对既有钢筋混凝土框架结构在非地震工况下的各 类失效模式进行 可靠度分析； 步骤七： 对地震工况， 根据既有钢筋混凝土框架结构所在区域的场地类别， 随机选取设 定数量的地震波作为地震工况分析的输入， 对地震波的峰值地面加速度PGA进 行调整， 使地 震强度包括多遇地震、 基本设防地震、 罕遇地震； 步骤八： 将既有钢筋混凝土框架结构的层间位移角限值作为地震工况下既有钢筋混凝 土框架结构在随机地震作用下的失效概 率的状态方程； 步骤九： 综合各类失效模式产生的经济损伤和避免结构失效而进行的加固维修花费， 将花费费用乘以既有钢筋混凝土框架结构在相应工况下的失效概率， 得到损失花费期望 值， 以此为依据对既有钢筋混凝 土框架结构的安全性能及经济性进行评估。 2.根据权利要求1所述的复杂既有钢筋混凝土框架结构安全及经济性评估方法， 其特 征在于： 所述 步骤二中， 所述本构模型如下： fyc( ηs)＝(1‑1.092 ηs)/(1‑ηs)·fy0 εyc( ηs)＝(1‑1.092 ηs)/(1‑ηs)·εy0 fuc( ηs)＝(1‑1.152 ηs)/(1‑ηs)·fu0 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115062383 A 2其中， fyc和 εyc分别为锈蚀钢 筋的屈服强度和屈服应变； Eshc为锈蚀钢筋的强化模量， fuc 为锈蚀钢筋的极限应力； εshc和εsuc分别为锈蚀钢筋的强化应变和极限应变； fyc、 εyc、 fuc、 εsuc、 εshc及Eshc为钢筋锈蚀率ηs和其力学性能参数初始值的函数； ηs,cr为锈蚀钢筋屈服平台 消失时的临界锈蚀率； 用fy0、 εy0、 fu0、 εsu0、 εsh0及Esh0分别表示锈蚀率为零时钢筋的屈服强 度、 屈服应变、 极限应力、 极限应变、 强化应变及强化模量； 钢筋的弹性模量Esc几乎不随锈蚀 率变化， 因此 可取Esc＝Es0， Es0为钢筋的初始弹性模量。 3.根据权利要求1所述的复杂既有钢筋混凝土框架结构安全及经济性评估方法， 其特 征在于： 所述步骤三中， 其中， 不确定输入变量包括框架截面尺寸、 钢筋有效面积、 钢筋的弹 性模量和屈服强度、 混凝土材料的弹性模量和抗拉抗压强度、 活荷载分布、 附加恒载、 质量 分布和地震 波。 4.根据权利要求1所述的复杂既有钢筋混凝土框架结构安全及经济性评估方法， 其特 征在于： 所述 步骤五中， 利用全局灵敏度分析 方法进行灵敏度分析。 5.根据权利要求1所述的复杂既有钢筋混凝土框架结构安全及经济性评估方法， 其特 征在于： 所述步骤七中， 地震波的输入方向按主次两个方向输入， 主方向和次方向按照1： 0.85输入。 6.根据权利要求5所述的复杂既有钢筋混凝土框架结构安全及经济性评估方法， 其特 征在于： 步骤七中， 在地震波输入分析时， 采用弹塑性动力时程分析方法， 分析过程中保持1 倍恒荷载和0.5倍活荷载作用在所述既有钢筋混凝 土框架结构上。 7.根据权利要求1所述的复杂既有钢筋混凝土框架结构安全及经济性评估方法， 其特 征在于： 所述步骤八中， 地震作用下不同破坏 状态的层间位移角限值标准为： 层间位移角≦ 1/450时破坏状态为基本完好， 层间位移角≦1/125时破坏状态为中等破坏， 层间位移角≦ 1/50时破坏状态为 严重破坏， 层间位移角>1/ 50时破坏状态为倒塌。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115062383 A 3