結(jié)構(gòu)失效模式分析及優(yōu)化初探.pdf

1、基于性能的地震工程及其相關(guān)設(shè)計(jì)理論、方法是當(dāng)前地震工程研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。其主要內(nèi)容是如何依據(jù)設(shè)防目標(biāo)合理確定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，使結(jié)構(gòu)的抗震能力最優(yōu)，并使結(jié)構(gòu)在不同強(qiáng)度的地震下，達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)，以最大化的減少生命財(cái)產(chǎn)損失。近年來(lái)地震災(zāi)害頻發(fā)，抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)在地震下的表現(xiàn)明顯優(yōu)于非設(shè)防結(jié)構(gòu)，但設(shè)防結(jié)構(gòu)的性能并非達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。我國(guó)的城市工程，量多面廣，城市建筑物的抗震能力提高迫在眉睫。結(jié)構(gòu)在地震下的失效關(guān)鍵原因在于非最優(yōu)的失效模式導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不

2、能承受最大的地震動(dòng)輸入。因此，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行失效模式優(yōu)化和控制是基于性能的地震工程的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
　　結(jié)構(gòu)自控制是指靠改善結(jié)構(gòu)自身功能來(lái)實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的一種分析方法，其實(shí)質(zhì)通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的局部構(gòu)件來(lái)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的性能，是一種特殊的被動(dòng)控制。本文基于結(jié)構(gòu)自控制的思想，針對(duì)失效模式優(yōu)化這一核心問(wèn)題，在 OpenSees平臺(tái)上，分別利用Pushover分析方法、IDA分析方法和優(yōu)化準(zhǔn)則法，來(lái)識(shí)別并優(yōu)化結(jié)構(gòu)的失效模式。本文的研究?jī)?nèi)容具體如下：

3、>　?。?）結(jié)構(gòu)的失效模式較多、且結(jié)構(gòu)破壞是由主要失效模式引起的，采用Pushover分析方法識(shí)別出的失效模式為單一失效模式，且為結(jié)構(gòu)的主要失效模式，解決了結(jié)構(gòu)的多失效模式難題。同時(shí)采用4種典型的側(cè)力模式，便會(huì)獲得4種失效模式，此模式代表結(jié)構(gòu)在地震作用下的典型破壞。據(jù)此識(shí)別出來(lái)的失效模式，對(duì)結(jié)構(gòu)采取一定的局部加強(qiáng)，便可以改善結(jié)構(gòu)的失效模式。Pushover方法的簡(jiǎn)便性為失效模式優(yōu)化提供了較好的分析工具。
　?。?）針對(duì)單條地震動(dòng)輸

4、入下結(jié)構(gòu)的失效不能代表結(jié)構(gòu)未來(lái)可能遭遇到的地震破壞的現(xiàn)象，本文以 IDA方法為基礎(chǔ)，考慮大樣本地震時(shí)程分析，找出結(jié)構(gòu)的最不利地震動(dòng)，獲得結(jié)構(gòu)的最弱失效模式，并找出優(yōu)化方法來(lái)改善失效模式。本文的分析方法可用于其他特定結(jié)構(gòu)的分析，由于需要做大量的時(shí)程分析，該方法耗時(shí)較長(zhǎng)，但是最可靠的一種方法。
　?。?）體系可靠度理論的核心問(wèn)題在于結(jié)構(gòu)失效模式的識(shí)別及其聯(lián)合概率的計(jì)算?？煽慷壤碚撝凶R(shí)別結(jié)構(gòu)失效模式的方法較多，本文采用優(yōu)化準(zhǔn)則法，以桁架