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。     

基于MVFOSM有限元可靠度方法的结构整体概率抗震能力分析

结构整体概率抗震能力分析既属于结构体系抗力统计分析研究内容,也属于地震易损性分析研究范畴,多采用数值模拟方法.作为一种不确定性传递的近似解析分析工具,平均值一次二阶矩方法(MVFOSM)广泛地应用于结构构件抗力的统计分析,但是很难应用于结构整体抗力的统计分析,主要困难在于结构反应是基本随机变量的隐式函数,梯度信息很难得到.将结构体系抗力的统计分析和地震易损性分析结合起来,通过基于MVFOSM的有限元可靠度方法,以新一代的地震工程模拟仿真软件OpenSees为计算平台,以最大层间位移角作为结构整体抗震能力参数,对钢筋混凝土框架结构的整体概率抗震能力进行分析,并用Monte Carlo模拟法结果进行验证,从而建立了钢筋混凝土框架结构的整体概率抗震能力模型.算例分析表明,MVFOSM有限元可靠度方法的精度和效率都很高,只需要进行一次有限元分析即可较为准确地获得结构整体概率抗震能力的前二阶矩信息.     

基于Zhou-Nowak数值积分法的结构整体概率抗震能力分析

结构整体概率抗震能力分析是新一代基于性能的地震工程中的一个重要模块,以往的研究主要采用平均值一次二阶矩法或Monte Carlo模拟法,分析了这2种方法存在的问题。为了有效地考虑结构系统随机性对结构整体抗震能力的影响,将Zhou-Nowak数值积分法与结构非线性静力推覆分析相结合,提出了基于Zhou-Nowak数值积分法的结构整体概率抗震能力分析方法,以新一代地震工程模拟仿真软件OpenSees为计算平台,以最大层间位移角作为结构整体抗震能力参数,对钢筋混凝土框架结构的整体概率抗震能力进行分析,并用Monte Carlo模拟法结果进行验证,从而建立了钢筋混凝土框架结构相应于不同性能水准的整体概率抗震能力模型。算例分析表明,所提方法是一种具有较高效率和较好精度的结构整体概率抗震能力分析方法。     

抗震结构最优设防水平决策与全寿命优化设计的简化易损性分析方法

地震破坏状态概率分析是抗震结构最优设防水平决策与全寿命优化设计的关键问题之一,作者们曾根据"三水准"设防原则和地震烈度的危险性分析结果提出了二种实用分析方法.本文建立了结构破坏状态概率分析的地震易损性理论基础,提出了极限状态地震易损性和破坏状态地震易损性的概念.从地震易损性理论的角度,对二种地震破坏状态概率简化分析方法进行了深入分析,指出第1种方法是一种考虑结构宏观抗震能力不确定性的半理论半经验易损性分析方法,而第2种方法则是一种不考虑结构宏观抗震能力不确定性的简化易损性分析方法,根据地震破坏状态概率的计算结果对二种方法进行了对比分析,并提出了相关的建议.     

目标谱与调幅方法对地震动选择的影响分析

基于概率地震危险性分解得到的设定地震,从PEER NGA地震动数据库中选出与西安地区场地条件相似的地震动记录,以一致危险谱、设定谱、条件均值谱作为目标谱,采用单点调幅、平均谱比调幅、等谱强度调幅、最小平方误差调幅、最小移动均值调幅方法对地震动进行选择和调幅,最后将选取的地震动记录输入到SDOF体系中,并将延性系数和Park-Ang损伤指数作为需求参数,对不同目标谱和不同调幅方法所选的地震动记录进行评价。结果表明:不同目标谱选取的地震动记录对需求参数的平均值和变异系数影响小于不同调幅方法对其的影响。