震后大跨空間鋼結(jié)構(gòu)的損傷判別與綜合評價研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的不斷提高，形式多樣的大跨空間結(jié)構(gòu)在我國得到了廣泛的應(yīng)用，空間結(jié)構(gòu)受力合理、自重輕、抗震性能好，因此很多公共設(shè)施等建筑多選擇這種結(jié)構(gòu)形式?？臻g結(jié)構(gòu)在災(zāi)后多作為重要的避難場所，因而對其震后安全性能評估尤為重要。大量震害分析表明，由于鋼材料焊接質(zhì)量不良，施工工藝等因素的影響，結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷強烈地震作用后可造成部分鋼構(gòu)件破壞，屈曲或斷裂，節(jié)點局部的抗彎剛度降低，支座處錨固的松動和支撐連接處混凝土壓碎等，這些

2、損傷都將影響空間結(jié)構(gòu)的繼續(xù)使用，對其結(jié)構(gòu)的安全性造成很大的威脅。
　　本文以空間結(jié)構(gòu)震后三種主要損傷形式為研究對象，結(jié)合深圳機場T3航站樓振動臺試驗，通過結(jié)構(gòu)中布置的多傳感器，應(yīng)用結(jié)構(gòu)震前和震后兩個關(guān)鍵階段的結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，對空間結(jié)構(gòu)震后損傷判別方法進行研究。其中包括桿件損傷，節(jié)點損傷和支座損傷等損傷形式的損傷類型判別研究，最后又對空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的震后綜合判別方法進行了研究。論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　(1)研究基于

3、多傳感器信息的空間結(jié)構(gòu)損傷判別問題。對于桿件與節(jié)點數(shù)目眾多的空間鋼結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)用數(shù)據(jù)融合方法對多傳感器信息進行數(shù)據(jù)融合，并采用小波包分析方法建立的空間鋼結(jié)構(gòu)損傷敏感的損傷指標，應(yīng)用聚類分析方法對震后空間結(jié)構(gòu)的損傷位置進行判別分析。研究小波函數(shù)和小波分解層數(shù)選擇問題，并考慮噪聲等因素對損傷判別方法的影響情況。采用的基于聚類分析對損傷位置識別的方法大大縮減了訓練樣本的數(shù)目。通過單層網(wǎng)殼和工程實例數(shù)值仿真分析，證明了該方法的有效性和工程可行性

4、。
　　(2)研究空間結(jié)構(gòu)支座損傷識別問題。針對空間結(jié)構(gòu)震后支座處的損傷，應(yīng)用本文提出的損傷判別方法對深圳機場T3航站樓振動試驗中支座損傷進行研究，振動臺試驗結(jié)果證明了該方法的有效性。
　　(3)研究空間結(jié)構(gòu)節(jié)點損傷位置與損傷程度的識別方法。通過基于小波包分析建立的損傷指標向量研究節(jié)點損傷位置判別問題。應(yīng)用彈簧單元模擬空間鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點損傷情況，并根據(jù)靜力和動力分析結(jié)果證明了該模擬方法的可行性，通過對各種傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓練函數(shù)

5、的對比分析，結(jié)合改進的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，解決了適合于空間結(jié)構(gòu)節(jié)點損傷程度識別問題。通過深圳機場工程實例驗證了該方法的工程可行性。
　　(4)研究空間結(jié)構(gòu)各種損傷類別識別方法。基于前面各部分研究成果，對空間結(jié)構(gòu)震后常出現(xiàn)的支座損傷、桿件損傷和節(jié)點損傷三種不同損傷類型，采用統(tǒng)計判別分析方法對空間結(jié)構(gòu)震后損傷類型的判別進行了研究。通過對比貝葉斯統(tǒng)計判別方法與Fisher矩陣判別方法的分析結(jié)果，給出了判別準確度較高的分析方法。本文提出的方

6、法解決了空間結(jié)構(gòu)損傷類型判別的問題，同時通過振動臺試驗結(jié)果對該方法進行了有效驗證。
　　(5)基于單層球面網(wǎng)殼提出的損傷程度判別標準，研究空間結(jié)構(gòu)震后損傷程度的綜合評價問題，應(yīng)用小波包分析和多傳感器信息建立對結(jié)構(gòu)震后損壞程度評價的綜合損傷判別指標。采用統(tǒng)計控制方法，得到單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)震后損傷等級判別的定量指標大小，將以往震后對結(jié)構(gòu)通過現(xiàn)場勘察的損傷評價的定性分析增加了定量評價指標。研究環(huán)境激勵，噪聲污染等對綜合損傷指標的影響情況