單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震概率風(fēng)險評估研究.pdf

1、以基于性態(tài)的抗震設(shè)計思想為基礎(chǔ)、以力學(xué)分析與經(jīng)濟(jì)學(xué)理論為工具、以減小結(jié)構(gòu)生命周期總投資為主要目標(biāo)的結(jié)構(gòu)地震概率風(fēng)險評估,代表了當(dāng)前抗震應(yīng)用研究的主要發(fā)展方向。在多高層等普通建筑結(jié)構(gòu)以及橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域,地震概率風(fēng)險評估方法及應(yīng)用的研究已經(jīng)取得了較為豐富的理論成果,在一些結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)范中也有所體現(xiàn)。但是,大跨空間結(jié)構(gòu)的地震行為及強震破壞機理更為復(fù)雜并具有自身特點,多高層結(jié)構(gòu)的研究成果并不適用;且由于大跨空間結(jié)構(gòu)往往是一個地區(qū)或城市的地標(biāo)性建

2、筑,具有重要的社會意義與經(jīng)濟(jì)價值,開展其在地震作用下的風(fēng)險評估理論研究、為準(zhǔn)確評估地震風(fēng)險或為初始建設(shè)投資提供決策依據(jù),顯得尤為迫切。本文以大跨空間結(jié)構(gòu)的一種典型形式——凱威特型單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為研究對象,進(jìn)行了地震易損性以及風(fēng)險評估研究,主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地震作用下的參數(shù)敏感性
　　統(tǒng)計歸納了與單層球面網(wǎng)殼在地震作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)相關(guān)的各結(jié)構(gòu)參數(shù)的概率分布模型,包括鋼材屈服強度、彈性模量、泊

3、松比,桿件管徑和壁厚以及屋面荷載等。為減少地震易損性分析中需考慮的隨機性因素,對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析。以結(jié)構(gòu)的最大位移及塑性發(fā)展深度等典型結(jié)構(gòu)響應(yīng)為評價指標(biāo),確定了各參數(shù)變化對結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響的大小。計算了結(jié)構(gòu)響應(yīng)對各結(jié)構(gòu)參數(shù)的變異系數(shù),并與結(jié)構(gòu)響應(yīng)對地震動的變異系數(shù)進(jìn)行了比較,得出可將屋面質(zhì)量以及鋼材屈服強度和彈性模量視作隨機性因素而其它參數(shù)視作確定性因素的結(jié)論。同時對結(jié)構(gòu)初始幾何缺陷的影響進(jìn)行了分析,根據(jù)規(guī)程中關(guān)于網(wǎng)殼結(jié)

4、構(gòu)施工驗收的規(guī)定,取跨度的1/1500作為初始幾何缺陷值,可得出在易損性分析中將初始幾何缺陷作為確定性因素考慮的結(jié)論。
　　(2)單層球面網(wǎng)殼地震易損性分析
　　簡要闡述了建筑結(jié)構(gòu)地震易損性分析的基本原理,考察了表征單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)損傷程度的指標(biāo)以及適合于單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的性態(tài)水準(zhǔn)劃分方法,在此基礎(chǔ)上提出了單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震易損性分析的方法及步驟。對三個典型無下部支承結(jié)構(gòu)的單層球面網(wǎng)殼模型進(jìn)行了地震易損性分析:對隨機參數(shù)進(jìn)

5、行了Monte-Carlo模擬,并在PEER數(shù)據(jù)庫和CSMNC數(shù)據(jù)庫中選取了80條地震動,形成了80個結(jié)構(gòu)-地震動樣本對,通過對樣本對數(shù)值模擬結(jié)果的分析,評價了三個網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的地震易損性。
　　(3)單層球面網(wǎng)殼地震概率風(fēng)險評估
　　簡要闡述了建筑結(jié)構(gòu)地震概率風(fēng)險評估的方法和步驟,對上一部分中的三個網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)依次進(jìn)行了場地危險性分析、地震易損性分析,地震概率損傷分析以及經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡估計。最后,以一40m跨度的單層球面網(wǎng)殼結(jié)