基于响应面法的连续刚构地震可靠度分析

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了结构的破坏准则及其极限状态方程,计算了高墩大跨连续刚构桥在地震激励下设计基准期内的动力可靠度。分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了连续刚构在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了结构在设计基准期内,"三水准设防标准"条件下的地震可靠度。结果表明,该桥设计满足抗震规范要求。     

基于损伤分级的底框结构抗震可靠性分析

底部框架上部混凝土多孔砖砌体结构是一种复合结构形式,在地震作用下两部分结构的损伤状态及其概率可能不同。因此,本文将两种结构形式的"破坏指标"分别用于其结构损伤程度的标定,并考虑地震烈度的发生概率,以此为基础探讨抗震可靠度的分级计算方法。通过对一幢底框结构案例的分析,说明该方法有效实现了抗震可靠度分析的精细化,突破了传统可靠度计算中首超破坏机制对结构破坏判断的单一性限制,适用于复合结构多级风险的量化分析。     

结构抗震的可靠度与位移控制设计

本文指出,目前抗震规范里规定的设计方法不能正确地估计结构抗震的可靠度。作者用24个地震记录计算了1800个多层建筑的弹塑性地震反应,给出了多层建筑在地震作用下延伸率的分布密度。文中用结构的延伸率不大于某一极限值的概率表示结构抗震的可靠度,提出了一个根据对结构抗震可靠度的要求设计抗震结构的方法。用此法进行设计,可以求出结构遇到不同强度地震时的可靠度。如果在某一时期某一强度地震发生的概率为已知,结构总的抗震可靠度即可求出。最后,用本文给出的结果对现有建筑的抗震可靠度作了估计。     

基于破坏指标界限值的结构抗震可靠度分析

结构抗震可靠性的分析一般即采用动力可靠度的研究方法进行。本文提出了进行结构抗震可靠度分析与计算的一种新方法,即基于破坏指标界限值的结构抗震可靠度分析方法。该方法在标定结构破坏指标范围进行破坏等级划分的基础上,采用JC法对结构在不同烈度地震作用下的各破坏状态概率进行计算,从而完成对结构抗震可靠性的分析。计算实例表明,该方法与经典动力可靠性分析所得结论相一致,这表明了本文方法的正确与可靠。     

基于FORM的斜拉桥抗震可靠度分析

本文将静力可靠度分析的一次可靠度计算方法(FORM)推广到斜拉桥结构抗震可靠度分析,研究了某独塔斜拉桥的首次超越概率问题。根据FORM分析步骤首先将地震激励离散成一系列随机变量,然后在这些离散时间点由FORM分析求出设计验算点的激励,得到了不同离散时间点上的交叉速率,通过将不同时刻的交差速率积分获得首次超越概率的上界。计算结果表明,基于FORM的斜拉桥抗震可靠度方法计算首次超越问题是可行且有效的,在强震作用下该独塔斜拉桥结构具有较高的安全度。     

超高层建筑设定地震反应谱研究

目前,地震危险性分析主要有确定性和概率性方法,确定性方法主要是依据研究区内的地震构造和历史地震资料来确定最危险地震:概率方法是考虑场点若干年内超过某-地震动参数值的概率,提供具有概率含义的地震动参数.这两种方法都有其不足,为了更好的满足实际工程的抗震设防要求,设定地震方法被提出并得到应用.     

桁架式跨河管架的优化设计及地震可靠性评价

在管道穿跨越工程中,桁架式跨河管架是一种常见形式.本文在结构优化设计中分别对矩形桁架结构和倒三角形桁架结构两种方案进行优化,并对优化结果进行了比较分析,确定了结构最优方案.通过模拟结构在地震作用下的响应对结构的抗震性能进行了分析,并通过可靠性分析评价了结构的抗震可靠度.结果表明:适当增加结构高度和减小结构宽度对结构有利;结构的总重量随杆件截面尺寸的减小而迅速降低,10次优化循环后即从54 t降至24 t左右;三角形桁架比矩形桁架结构简单,重量减轻36％;可靠性分析表明结构的可靠度为99％.     

不同抗震标准下的海洋石油平台设计地震动参数研究

在海洋石油平台抗震标准方面,中国与美国规范之间存在一定的差异。本文首先介绍了两国抗震规范中的相关内容。以渤海某油田为例,根据渤海及邻区的地震构造、地震活动环境及地震动衰减关系,利用概率方法进行地震危险性分析;采用一维等效线性化方法,根据场地土动力性能试验资料,确定不同抗震标准下的设计地震动参数。最后分析不同抗震标准下的地震动参数关系,以及对工程设计的影响。结合我国渤海与美国南加利福尼亚地区的地震活动性对比分析,对我国海洋石油平台的设防地震水准提出建议。     

大型城市管网抗震可靠性分析与优化

本文提出了地震作用下供水系统的渗漏模型,发展了地震后带渗漏管网的流分析技术,结合一次二阶矩方法获得了地震后供水管网的功能可靠度。针对供燃气管网系统则提出了一类高效精确的大型网络抗震连通可靠度分析的概率解析算法———递推分解算法。以上述管网抗震可靠性分析理论为基础,分别发展了基于模拟退火算法的供水系统网络拓扑优化分析理论和基于遗传算法的供燃气网络系统拓扑优化理论。     

复杂高层结构基于增量动力分析法的地震易损性分析

增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA)是一种以动力弹塑性时程分析为基础的参数分析方法,计算结构在不同地震动强度作用下的响应,能够反映结构体系随地震动强度的变化,经历弹性、弹塑性直至倒塌的全过程性能.而建筑结构的地震易损性是指在不同强度地震作用下结构达到或超过某种极限状态的条件概率.因此,增量动力分析的结果提供了结构地震易损性分析所需的数据.本文在增量动力分析的基础上,结合地震易损性分析,提出基于IDA的地震易损性分析方法,并采用该方法对某复杂超限高层结构进行抗震性能评估,得出该结构在3个地震水准下,超越5个极限状态的概率.研究表明,基于增量动力分析的易损性分析结果,可为预测重大工程结构的地震破坏和损失提供有力的科学依据.     

钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析 II:可靠度指标及其灵敏度

将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明:尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算"小震"作用下结构的承载能力可靠度和"大震"作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在"中震"和"大震"作用下结构的极限承载能力可靠度。     

钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析Ⅱ:可靠度指标及其灵敏度

将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明：尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算“小震”作用下结构的承载能力可靠度和“大震”作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在“中震”和“大震”作用下结构的极限承载能力可靠度。     

高层建筑结构的抗震可靠度分析与优化设计

本文根据我们在文献２中给出的等效随机地震静力作用模型，紧密结合规范和利用我们在文献６中提出的结构体系可靠度分析的最弱失效模式法，提出了结构构件和体系“小震不坏”和“大震不倒”及结构体系在设计基准期内的抗震可靠度分析方法；重新校准了结构构件的目标可靠度指标；综合考虑结构造价和损失期望，提出了结构体系抗震目标可靠度的优化决策方法；分别给出了满足构件抗震目标可靠指标与同时满足构件和体系抗震目标可靠指标的     

钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析:Ⅰ有限元反应及其灵敏度

作为一种随机有限元方法,有限元可靠度方法通过有限元反应灵敏度分析将结构可靠度分析的近似解析方法与结构确定性分析的有限元方法结合起来,可以有效地处理结构反应是基本随机变量的隐式函数这一难题,因此成为大型复杂结构可靠度分析的有效工具。采用基于位移的非线性纤维梁柱单元对钢框架结构进行有限元建模,推导了单元与截面的基本方程。针对基于位移的纤维梁柱单元,采用逐级递进方式,分别推导了整体级、单元级、截面级和材料级的有限元反应灵敏度直接微分表达式。研究结果可为采用FORM或SORM等近似解析法进行钢框架结构的非线性静力有限元可靠性分析提供算法支持和编程依据。     

从欧洲抗震设计规范的一般规定浅谈结构抗震概念设计的重要性

由于地震的作用以及在这种作用下的结构与构件的受力状况的复杂性和不确定性,结构抗震设计的计算假定与实际情况存在各种差异,甚至有时还根本无法计算.因此在这种情况下,为确保抗震结构性能,就不得不依赖结构抗震的概念设计.结构抗震概念设计是指工程师们根据结构地震破坏的形态和长期积累的实际工程经验等总结形成的符合工程师专业知识的基...     

Seismic reliability of steel moment resisting framed buildings retrofitted with buckling restrained braces

The present paper investigates the seismic reliability of the application of buckling restrained braces (BRBs) for seismic retrofitting of steel moment resisting framed buildings through fragility analysis. Samples of regular three‐storey and eight‐storey steel moment resisting frames were designed with lateral stiffness insufficient to comply with the code drift limitations imposed for steel moment resisting frame systems in earthquake‐prone regions. The frames were then retrofitted with concentrically chevron conventional braces and BRBs. To obtain robust estimators of the seismic reliability, a database including a wide range of natural earthquake ground motion records with markedly different characteristics was used in the fragility analysis. Nonlinear time history analyses were utilized to analyze the structures subjected to these earthquake records. The improvement of seismic reliability achieved through the use of conventional braces and BRBs was evaluated by comparing the fragility curves of the three‐storey and eight‐storey model frames before and after retrofits, considering the probabilities of four distinct damage states. Moreover, the feasibility of mitigating the seismic response of moment resisting steel structures by using conventional braces and BRBs was determined through seismic risk analysis. The results obtained indicate that both conventional braces and especially BRBs improve significantly the seismic behavior of the original building by increasing the median values of the structural fragility curves and reducing the probabilities of exceedance of each damage state. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Seismic reliability‐based ductility demand evaluation for inelastic base‐isolated structures with friction pendulum devices

The aim of this work is to propose seismic reliability‐based relationships between the strength reduction factors and the displacement ductility demand of nonlinear structural systems equipped with friction pendulum isolators (FPS) depending on the structural properties. The isolated structures are described by employing an equivalent 2dof model characterized by a perfectly elastoplastic rule to account for the inelastic response of the superstructure, whereas, the FPS behavior is described by a velocity‐dependent model. An extensive parametric study is carried out encompassing a wide range of elastic and inelastic building properties, different seismic intensity levels and considering the friction coefficient as a random variable. Defined a set of natural seismic records and scaled to the seismic intensity corresponding to life safety limit state for L'Aquila site (Italy) according to NTC08, the inelastic characteristics of the superstructures are designed as the ratio between the average elastic responses and increasing strength reduction factors. Incremental dynamic analyses (IDAs) are developed to evaluate the seismic fragility curves of both the inelastic superstructure and the isolation level assuming different values of the corresponding limit states. Integrating the fragility curves with the seismic hazard curves related to L'Aquila site (Italy), the reliability curves of the equivalent inelastic base‐isolated structural systems, with a design life of 50 years, are derived proposing seismic reliability‐based regression expressions between the displacement ductility demand and the strength reduction factors for the superstructure as well as seismic reliability‐based design (SRBD) abacuses useful to define the FPS properties. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Formulation of risk-targeted seismic action for the force-based seismic design of structures

A risk-targeted design spectral acceleration and the corresponding seismic design action for the force-based design of structures is introduced by means of two formulations. The first one called direct formulation utilizes the seismic hazard function at the site of the structure. Because the seismic action defined in the codes is often associated with a designated return period, an indirect formulation is also introduced. It incorporates a risk-targeted safety factor that can be used to define a risk-targeted reduction factor. It is shown that the proposed formulations give analogical results and provide an insight into the concept of the reduction of seismic forces for the force-based seismic design of structures if the objective is defined by a target collapse risk. The introduced closed-form solution for the risk-targeted reduction factor can be used to investigate how the target collapse risk, the seismic hazard parameters, the randomness of the seismic action, and the conventional parameters (ie, the overstrength factor and the deformation and energy dissipation capacity) affect the seismic design forces in the case of force-based design. However, collaborative research is needed in order to develop appropriate models of these parameters. In the second part of the paper, the proposed formulations are demonstrated by estimating the risk-targeted seismic design action for a six-storey reinforced concrete building. By verifying the collapse risk of the designed structure, it is demonstrated that the risk-targeted seismic action, in conjunction with a conventional force-based design, provided structure with acceptable performance when measured in terms of collapse risk.     

钢框架基于复模态随机反应分析的抗震可靠度研究

首次将复模态法应用于钢框架结构的随机地震反应分析中,通过算例对钢框架结构在平稳地震激励下的抗震可靠度进行了计算分析。同时,提出了钢框架在非平稳地震激励下的反应统计量的求解方法。研究表明,钢框架结构在非平稳地震激励下的随机反应分析,可以利用扩阶的方法来进行,将求解结构非平稳随机响应转化为求解扩阶系统在均匀调制白噪声激励下的响应。采用复模态分析法可较方便地求解出结构在非平稳地震激励下弹性随机反应的协方差函数及均方差的解析表达式。