基于增量动力分析(IDA)方法的地震易损性工程实例分析

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,而建筑结构的地震易损性分析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概率。文章基于IDA分析方法,通过选取一定数量的地震动记录,指定地震动强度指标并做归一化处理,利用OpenSees软件平台向结构碰撞数值模型输入地震动数据,计算得出结构倒塌概率,以地震动参数为随机变量,对数据进行拟合分析,建立倒塌概率易损性曲线,验证IDA方法的可靠性以及Opensees软件对于该类问题的适用性。     

多自由度体系的动力可靠性分析

本文对多自由度体系的动力可靠性分析进行了比较全面的讨论,把多自由度体系的动力可靠性分析归结为寻求体系反应的二次极值概率或二次首超概率的问题,论述了最弱链环假设和最弱单元假设的实质,并导出了相应的动力可靠性公式,最后讨论了能量破坏准则和双重破坏准则的动力可靠性分析。     

随机结构动力可靠度分析的极值概率密度方法

提出了随机结构动力可靠度分析的极值概率密度方法。基于概率密度演化的基本思想,构造一个虚拟随机过程,使得随机结构动力反应的极值为该虚拟随机过程的截口随机变量。进而．采用概率密度演化方法,建立概率密度演化方程并求解给出随机结构动力反应的极值分布。在安全域内积分即可给出结构动力可靠度,当安全界限为随机变量时,采用这一方法几乎不增加额外的工作量,与随机模拟结果的比较表明,本文建议方法具有良好的精度和效率。     

框架—剪力墙结构的地震可靠性分析

本文提出了地面加速度作用下平面框架-剪力墙结构的一个实用的可靠性分析方法。文中根据框架-剪力墙协同工作原理,采用经凝聚后得到的一维杆状模型作为动力分析模型,用工程实际中常用的反应谱来表征地震荷载,采用均值反应谱随机振型分析法直接获得结构反应的统计信息;利用简化的极限分析方法从结构总体性能上确定结构的极限状态和相应的极限承载力;根据首次超越概率理论估计结构的失效概率。最后,应用此方法计算了一幢七层框架-剪力墙结构的可靠度。     

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。     

非线性多自由度体系在平稳随机荷载作用下的动力可靠性分析

本文在等价线性化法的基础上提出了一种用振型分解法分析小阻尼、弱非线性多自由度体系受平稳高斯宽频带随机荷载作用的动力可靠性的完整的解析方法。先在平稳高斯白噪声的荷载条件下证明了等价正规反应是近似独立的,并由此求出正规反应的联合概率密度函数,建立了确定等价阻尼和等价固有圆频率的公式;进一步求出体系质点相对位移及其导数的联合概率密度函数后,提出了一种基于首通破坏机制和“最弱链环”(weakest link)模型的非线性多自由度体系的动力可靠性的计算方法,求出了以质点相对位移量为界限的非线性多自由度体系的平稳反应的动力可靠性的解析表达式。其次,把上述方法推广到了荷载是平稳高斯宽频带过程的情况。最后把本文提出的理论应用到了拟线性多自由度体系。对于两个自由度的情况求出了数字结果,并与Monte Carlo模拟结果进行了比较,验证了本文提出的方法的正确性。在结论中还指出了本文的方法用来处理过渡反应时应该注意的一些问题。     

地震区多层石结构抗震抗剪能力的模糊可靠性分析

本文通过考虑地震烈度的随机性和模糊性,以及石结构强度破坏等级界限的模糊性,研究多层石结构抗震抗剪能力的可靠性问题.将地震地面运动模拟为含有模糊烈度参数的平稳过滤有色噪声的随机过程,引入抗剪强度破坏指数,建立了石结构抗震抗剪能力的模糊安全准则,为研究多层石结构的抗震抗剪能力可靠性提供了一个合理的评定方法。     

基于能量方法设计的RC框架结构易损性分析

基于“强柱弱梁”的屈服机制,依据能量平衡方法设计了某6层RC框架结构,采用震级-震中距条带地震动记录选取方法,选取12条随机地震动,利用Perform-3D有限元分析软件对结构进行增量动力（IDA）分析,得到了结构的地震易损性曲线、破坏状态概率曲线以及结构破坏概率矩阵。分析结果表明:该方法设计的结构能够形成预设的“强柱弱梁”屈服机制,可以保证结构中梁充分参与耗能,同时结构具有较强的抗倒塌能力,可以满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的性能要求。     

抗风结构随机反应及可靠性分析

本文系统研究了风荷载作用下结构随机反应及动力可靠性分析方法,共分四个部分:风荷载的统计;结构风振随机反应分析;抗风结构动力可靠性分析;工程实例的计算与分析。     

振动台试验中地震动选择及输入顺序研究

振动台试验是研究和评价结构抗震性能的主要方法之一。在振动台试验中,按相似理论设计的缩尺模型,通过一系列特定顺序地震动的输入,激励起模型结构的动力反应,来研究和评价结构的抗震性能。对于进入非线性的模型结构来说,振动台试验是个不可逆过程。因此如何选择地震动,以及如何确定地震动的输入顺序,对振动台试验成功与否,显得尤为重要。本文提出以主要周期点处地震动反应谱的包络值与设计反应谱相差不超过20%的方法选择地震动;按主要周期点处多向地震动反应谱的加权求和值大小确定地震动输入顺序;最后将该方法应用到八层可再生混凝土框架模型振动台试验中。试验结果表明,按本文方法所选的地震动可以合理地评价结构的抗震行为,地震动输入顺序可以逐步激励起结构的动力反应。     

框架—剪力墙型结构的非线性随机地震反应和可靠性分析

框架-剪力墙结构在地震载荷作用下的非线性特性及其描述以及非线性随机反应分析是很复杂的。本文对剪力墙建议了一个能反映其主要弯曲和剪切非线性特性的简化模型,据此模型提出了框架-剪力墙结构非线性随机地震反应分析的等效线性化方法和以变形极限状态概率表示的地震可靠性分析方法,该方法比较简便实用,可用于剪力墙和框架-剪力墙型结构体系的非线性随机地震反应分析和可靠性分析。     

基于JC法的地下结构动力可靠性研究

基于JC法提出了地下结构的动力可靠性分析方法,建立地基土-地铁隧道非线性动力相互作用的有限元分析模型,将地基土-地铁隧道结构体系视为平面应变问题,采用Davidenkov动力本构模型和动塑性损伤模型,分别模拟土体和车站结构混凝土的动力特性,分析在地震动作用下地铁隧道结构的应力特性,进一步研究其动力可靠性,得到隧道结构的可靠度和可靠指标,以此评价地铁隧道结构的可靠性。结果表明：隧道结构上部右侧45°位置处的可靠性最低,下部右侧45°位置处的可靠性较低,这与隧道结构的拉应力反应的分析结果一致;基岩输入近断层地震动Northridge波和Chi-chi波时,由于地震波的脉冲效应,隧道结构的动力可靠性最低;总体而言,在0.1 g和0.2 g地震动作用下,隧道结构的可靠性足够,结构安全可靠。     

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.     

结构动力灵敏度分析中的几个问题

结构动力灵敏度分析是进行抗震结构优化设计和考虑参数不确定性进行动力可靠性分析的基本步骤。本文就结构动力分析中几个常用的计算过程进行灵敏度分析研究,给出了Choleskey分解矩阵及其它常用数学变换的灵敏度计算表达,分析了振型灵敏度的传递作用,指出对于一般的剪切型结构可以不考虑振型及振型参与系数的灵敏度,从而使问题大为简化。本文还讨论了结构动力反应与各基本参数的灵敏度之间的关系,提出了直接通过结构地震反应得到灵敏度谱的设想。作者认为,通过大量的统计分析可以得到工程上实用的地震反应灵敏度谱。     

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。     

基于随机地震动模型的结构随机地震反应谱及其应用

本文考虑给定地震烈度下地震地面运动的随机过程性，得强震记录统计确定的地震持时和我国地震规范采用的地震地面最大加速度平均值，确定了平稳过滤有色噪声地震动模型的参数；通过大量计算和回归分析，得到了单质点振子均方地震位移的实用计算公式，提出了随机地震反应谱，等效随机地震静荷载及结构地震随机反应和可靠性分析的实用方法，把结构在随机地震动作用下的动力可靠性分析转化成了结构在等效随机地震静荷载作用下的静力可靠     

结构模糊随机可靠度的实用计算方法

本文以模糊随机变量为基本变量，定义了结构的模糊随机功能函数，分析了结构有效状态与失效状态之间的模糊性，建立了结构的模糊随机极限状态方程。利用序关系给出单失效模式结构的模糊安全准则，讨论了ａ－约束水平条件下单失效模式结构的失效概率、可靠度及可靠指标，进而得出结构的模糊随机失效概率、模糊随机可靠度及模糊可靠指标等。本文给出的具体计算方法和目前设计规范中彩的方法是相对应的。     

现行规范抗震设计方法安全度的评价及工程参数的确定

本文建议用与弹性设计的“破坏”概率相比较的方法,来评价现行规范考虑结构非弹性性质的抗震设计方法的安全度。用拟合标准反应谱的人工地震波作MonteCarlo法计算,求出各自的“破坏”概率,以资比较。并建议用这样的方法来确定结构影响系数C的合理取值。     

基于地震动参数的RC框架结构易损性分析

以某典型的12层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,研究基于非线性动力时程分析和地震动参数的RC框架结构易损性分析方法。首先采用静力pushover分析判定结构薄弱层,并确定结构性能(capacity)参数;然后应用非线性动力时程分析估计结构地震反应,研究以峰值加速度和基本周期加速度反应谱作为地震动参数结构反应的不确定性,并进一步分析结构地震需求(demand)参数与地震动参数的关系;在此基础上,分别建立该结构基于峰值加速度和加速度反应谱的易损性曲线,通过考虑场地条件对地震动特性的影响,研究场地条件对结构易损性的影响,结果表明不同场地条件下的结构易损性曲线有一定差异。应用本文方法,根据新一代地震区划图或地震安全性评价确定的地震动参数,可以直接估计结构在未来地震中出现不同破坏的概率,这在结构的抗震性能评估和地震损失预测中有一定意义。     

输水管网震害最危险路随机模糊网络预测方法

输水管网的破坏，会导致地震灾害的严重扩大，输水管网的震害预测，已有运用随机模糊网络进行关键段的分析和管路可靠性的分析方法。1），2）本文建议的模糊最危险路（或最可靠路）分析，把管段的可靠性概率，扩展为语言概率，从而可以很好地容纳模糊性，使输水管的震害预测更加合理，为城市抗震防灾服务。