(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 202210544069.5 (22)申请日 2022.05.19 (71)申请人 中国建筑东北设计 研究院有限公司 地址 110003 辽宁省沈阳市和平区南堤西 路905号甲中海国际中心 (72)发明人 付丹　王磊　 (74)专利代理 机构 沈阳天赢专利代理有限公司 21251 专利代理师 刘阳 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种大型钢制地上深 潜池抗震分析方法 (57)摘要 本发明涉及建筑设计技术领域， 本发 明公开 了一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 抗震 分析方法包括以下步骤： 建立地上深潜池简化模 型； 计算固液耦联作用利用反应谱 方法计算地震 响应； 深潜池池壁受压稳定性分析； 重力二阶效 应， 对重力倾覆力矩产生的影响进行分析评估， 能够实现考虑液体脉冲压力、 对流压力、 泳池结 构惯性力以及重力二阶效应的地震影 响分析， 为 深潜池提供抗震性能分析和设计方法， 为大型钢 制地上深潜池的抗震设计提供 理论支持， 提高结 构的安全性。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114969911 A 2022.08.30 CN 114969911 A 1.一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 其特征在于： 所述抗震分析方法包括以下 步骤： S1、 建立地上深潜池简化模型； S2、 计算固液耦联作用利用反应谱方法计算 地震响应； S3、 深潜池池壁受压稳定性分析； S4、 重力二阶效应， 对重力倾覆力矩产生的影响进行分析评估。 2.根据权利要求1所述的一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 其特征在于： S1所述 建立地上深潜池简化模型包括 深潜池， 所述深潜池分为顶部开口浅水区和下部管状深水下潜区， 所述顶部开口浅水 区和下部管状深水 下潜区的连接端可相对位移并设置为密闭不透水柔 性连接； 固定支座， 所述深 潜池的底部固定安装于固定支座的上端； 所述下部管状深水 下潜区形成底部固定连接、 顶部可位移的竖向悬臂式结构。 3.根据权利要求2所述的一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 其特征在于： S2所述 计算固液耦联作用利用反应谱方法计算 地震响应的步骤 1)根据梁式振动理论得到基本周期的理论 解； 2)根据固液耦联作用的周期系数、 深潜池液面高度、 深潜池的内侧半径和侧壁的厚度 计算固液耦联振动基本周期； 3)通过固液耦联作用的周期系数对基本周期的理论解进行修正， 得到深潜池一阶振动 周期； 4)根据弹性反应谱理论确定地震影响系数。 4.根据权利要求3所述的一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 其特征在于： 根据S2 计算固液耦联振动基本周期： T＝KHW√R/ δ； 其中HW为液面高度， 在S1中对应于柔性连接位置； R为深潜池壁内半径； δ为池壁厚度； K 为考虑固液耦联作用的周期系 数， 与深潜池液面高度和直径相关， 通过理论推导并结合数 值分析、 振动台试验得 出； 基本周期结合 建筑场地条件， 根据现行抗震 规范计算得到地震影响系数a1， 其中固液耦 联振动的阻尼比取为0.0 5。 5.根据权利要求4所述的一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 其特征在于： S3所述 深潜池池壁受压稳定性分析 1)根据液体动力特性计算的液体等效静止质量和深潜池惯性力影响和高阶振型影响 的综合系数计算水平地震的剪力； 2)根据水平地震的剪力、 液体脉冲压力作用点高度系数和液面高度计算水平地震弯 矩； 3)根据深潜池截面面积、 抗弯截面模量、 深潜池自重和水平地震作用弯矩计算深潜池 底部承受的竖向最大压应力； 4)根据建筑场地条件与深 潜池本体进行 稳定分析， 形成竖向稳定临界应力； 5)深潜池底部承受 的竖向最大压应力小于等于竖向稳定临界应力时， 满足初步设计要 求。 6.根据权利要求5所述的一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 其特征在于： 1)根据权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114969911 A 2S3计算水平地震剪力F1:F1＝ η α1meqg； 其中η为考虑深潜池惯性力影响和高阶振型影响的综合系数； meq为根据液体动力特性 计算的液体等效静止质量； 2)根据水平地震剪力F1计算水平地震弯 矩M1:M1＝ξ F1HW； 其中ξ 为液体脉冲压力作用点高度系数， 取0.45； 3)根据水平地震作用弯矩 M1计算深潜 池底部承受的竖向最大压应力σ1： σ1＝G1/A1+M1/Z1 ≤[σcr]； 其中G1为深潜池自重； A1为深潜池截面面积； Z1为抗弯截面模量； [σcr]为竖向稳定临界 应力； 当计算的竖向最大压应力不超过竖向稳定临界应力， 即满足初步设计要求， 进入下一 设计阶段。 7.根据权利要求6所述的一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 其特征在于： S4所述 重力二阶效应， 对重力倾覆力矩产生的影响进行分析评估 1)根据液体动力特性计算的液体等效静止质量、 阻尼矩阵、 固液耦联作用的周期系数 计算得到液体等效质量的瞬态动力； 2)根据选定的地震波进行深潜池在多遇地震和罕遇地震下的时程分析， 得到结构在多 遇地震下和罕遇地震下的水平方向最大弹性或弹 塑性变形； 3)计算结构在地震下固液耦联运动质心的最大水平位移， 从而得到重力荷载在水平偏 心位移影响下对深 潜池底部的倾覆 弯矩； 4)将重力倾覆 弯矩与水平地震作用弯 矩叠加， 计算池壁底部受到的最大轴向压应力； 5)计算深潜池底部与固定支座的最大拉应力， 验算承载能力。 形成验算地基基础抗倾 覆的稳定性。 8.根据权利要求7所述的一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 其特征在于： 根据S4 计算液体等效质量的瞬态动力分析基本运动方程： 其中[C]为阻尼矩阵。 9.根据权利要求8所述的一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 其特征在于： 根据在 结构质心达到最大变形位置时， 由自身重力在偏心位移作用下的附加弯矩M2达到最大， 根 据附加弯矩M2和水平地弯矩M1验算深潜池底部轴向抗压稳定性、 基础锚固连接强度、 地基 抗 倾覆稳定性， 根据选取的抗震性能化指标确定结构的在多遇地震和罕遇地震 下的性能是否 达标， 从而深化设计内容。 10.根据权利要求9所述的一种大型钢制地上深潜池抗震分析方法， 其特征在于： 计算 附加弯矩M2：M2＝G。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114969911 A 3