连体结构强弱连接的判别方法、系统及可读存储介质与流程

本发明涉及建筑设计，尤其涉及一种连体结构强弱连接的判别方法、系统及可读存储介质。

背景技术：

1、连体结构是两个或两个以上塔楼之间带有连接体的建筑结构。随着城市用地日趋紧张，连体结构因其便利的连通及独特的造型，在现代城市建筑中应用越来越广泛。与独栋塔楼相比，连体结构通过连接体将多栋塔楼连接在一起，连体结构的固有结构特性加剧了结构在地震作用下的受力复杂性，给连体结构的设计带来了极大挑战。连体结构设计的挑战主要体现在以下方面：1)连接体额外增加了结构的质量和刚度，导致多塔结构的扭转效应加大；2)连接体不仅要协调多塔结构在水平地震与风荷载作用下的变形，还要兼顾自身的竖向地震响应；3)连接体与塔楼的连接方式对连体结构受力起到决定性的影响。因此，在连体结构设计中，最关键的环节是如何界定连接体与塔楼的连接方式。

2、通常来说，根据连接体与塔楼的连接方式，连体结构可分为强连接连体结构、弱连接连体结构。当连接体能协调各栋塔楼的受力和变形，连接体对塔楼结构的动力特性产生显著影响时，为强连接连体结构。连接体不能协调各栋塔楼使其共同工作，连接体对塔楼结构的动力特性基本不产生影响时，为弱连接连体结构。

3、当前，对于连体结构的强弱连接方式的判别问题，仍停留在综合评判的定性层面上，尚未有统一的量化评价方法。连接体与塔楼的连接方式是连体结构的关键问题，关键部位的失效将导致整个结构体系发生严重破坏。由此可见，连接体与塔楼的连接方式的界定，不仅仅影响整体结构的合理性、经济性，更关系到整个结构的安全性。基于此，对于连体结构的设计，有必要提出连体结构的强弱连接方式量化判别方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种连体结构强弱连接的判别方法、系统及可读存储介质，解决了现有连体结构设计中无法对其强弱连接方式进行量化判别的问题，填补了连体结构的强弱连接方式量化判别方面的空白。

2、为达到上述目的，本发明提供一种连体结构强弱连接的判别方法，包括以下步骤：

3、求解连体结构的等效线刚度比，所述连体结构的等效线刚度比为连接体的等效线刚度与塔楼的等效线刚度的比值；

4、求解所述连体结构的整体倾覆力矩比；

5、基于所述等效线刚度比及所述整体倾覆力矩比对所述连体结构的强弱连接方式进行判别，当求解的所述等效线刚度比及所述整体倾覆力矩比的值均大于对应的设定界限值时，所述连体结构采用强连接；反之，则采用弱连接。

6、可选的，计算所述连体结构的等效线刚度比的步骤具体包括：

7、将所述连体结构看作一个框架，所述连接体与所述连接体两侧的塔楼分别看作梁和柱，并将所述连接体与所述塔楼的连接点作为等效计算点；

8、基于所述等效计算点位移相等的原则分别计算所述连接体与所述塔楼作为独立悬臂构件时的侧向刚度，作为所述连接体与所述塔楼的等效线刚度；

9、所述连体结构的等效线刚度比为所述计算得到的所述连接体的等效线刚度与所述塔楼的等效线刚度的比值。

10、可选的，所述连体结构的等效线刚度比si的计算公式如下：

11、il＝fl/δ

12、it＝ft/δ

13、si＝il/it＝(fl/δ)/(ft/δ)＝fl/ft

14、式中，il和it分别为所述连接体与所述塔楼的等效线刚度，δ为所述连接体与所述塔楼作为独立悬臂构件时在所述等效计算点位置处产生的水平变形，fl和ft分别为连接体与所述塔楼作为独立悬臂构件时所述等效计算点发生水平变形δ时对应的水平力。

15、可选的，所述连接体的等效线刚度不超过各塔楼的等效线刚度。

16、可选的，求解所述连体结构的整体倾覆力矩比的步骤具体包括：

17、将所述连体结构看作一个框架，所述连接体与所述连接体两侧的塔楼分别看作梁和柱；

18、计算所述连体结构在水平荷载作用下的倾覆力矩mt，所述倾覆力矩mt由所述塔楼底部力矩形成的局部抗倾覆力矩ml和所述塔楼轴力形成的整体抗倾覆力矩mw这两部分承担，计算公式如下：

19、mt＝fh＝ml+mw

20、ml＝ma+mb

21、mw＝nal

22、na＝nb

23、式中，f为作用在所述连体结构顶部的水平荷载，h为所述连接体距离地面的高度，ma和mb为所述连接体两侧的塔楼在水平荷载f作用下的倾覆力矩，na和nb为所述连接体两侧的塔楼在水平荷载f作用下的轴向力，l为所述连接体两侧的塔楼的中心点之间的水平距离；

24、求解所述连体结构的整体倾覆力矩比ci，公式如下：

25、

26、可选的，基于所述等效线刚度比及所述整体倾覆力矩比对所述连体结构的强弱连接方式进行判别之前，所述连体结构强弱连接的判别方法还包括：

27、通过数值计算得到所述连体结构的等效线刚度比与整体倾覆力矩比的对应关系，并拟合出所述对应关系的关系曲线。

28、基于同一技术构思，本发明还提供了一种连体结构强弱连接的判别系统，包括：

29、第一求解模块，被配置为求解连体结构的等效线刚度比，所述连体结构的等效线刚度比为连接体的等效线刚度与塔楼的等效线刚度的比值；

30、第二求解模块，被配置为求解所述连体结构的整体倾覆力矩比；

31、判别模块，被配置为基于所述等效线刚度比及所述整体倾覆力矩比对所述连体结构的强弱连接方式进行判别，当求解的所述等效线刚度比及所述整体倾覆力矩比的值均大于对应的设定界限值时，所述连体结构采用强连接；反之，则采用弱连接。

32、可选的，所述第一求解模块具体被配置为：

33、将所述连体结构看作一个框架，所述连接体与所述连接体两侧的塔楼分别看作梁和柱，并将所述连接体与所述塔楼的连接点作为等效计算点；

34、基于所述等效计算点位移相等的原则分别计算所述连接体与所述塔楼作为独立悬臂构件时的侧向刚度，作为所述连接体与所述塔楼的等效线刚度；

35、所述连体结构的等效线刚度比为所述计算得到的所述连接体的等效线刚度与所述塔楼的等效线刚度的比值；

36、所述连体结构的等效线刚度比si的计算公式如下：

37、il＝fl/δ

38、it＝ft/δ

39、si＝il/it＝(fl/δ)/(ft/δ)＝fl/ft

40、式中，il和it分别为所述连接体与所述塔楼的等效线刚度，δ为所述连接体与所述塔楼作为独立悬臂构件时在所述等效计算点位置处产生的水平变形，fl和ft分别为连接体与所述塔楼作为独立悬臂构件时所述等效计算点发生水平变形δ时对应的水平力。

41、可选的，所述第二求解模块具体被配置为：

42、将所述连体结构看作一个框架，所述连接体与所述连接体两侧的塔楼分别看作梁和柱；

43、计算所述连体结构在水平荷载作用下的倾覆力矩mt，所述倾覆力矩mt由所述塔楼底部力矩形成的局部抗倾覆力矩ml和所述塔楼轴力形成的整体抗倾覆力矩mw这两部分承担，计算公式如下：

44、mt＝fh＝ml+mw

45、ml＝ma+mb

46、mw＝nal

47、na＝nb

48、式中，f为作用在所述连体结构顶部的水平荷载，h为所述连接体距离地面的高度，ma和mb为所述连接体两侧的塔楼在水平荷载f作用下的倾覆力矩，na和nb为所述连接体两侧的塔楼在水平荷载f作用下的轴向力，l为所述连接体两侧的塔楼的中心点之间的水平距离；

49、求解所述连体结构的整体倾覆力矩比ci，公式如下：

50、

51、基于同一技术构思，本发明还提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时能实现如上所述的连体结构强弱连接的判别方法。

52、在本发明提供的一种连体结构强弱连接的判别方法、系统及可读存储介质中，解决了现有连体结构设计中无法对其强弱连接方式进行量化判别的问题，填补了连体结构的强弱连接方式量化判别方面的空白。