結構體系抗震可靠度的優(yōu)化與控制研究.pdf

1、結構可靠度理論可較客觀地考慮工程結構在設計、建造和使用過程中經受大量隨機現(xiàn)象的影響和作用，并最優(yōu)地平衡安全與經濟的關系。結構可靠度理論已成為設計規(guī)范的理論基礎，并一直是國內外研究的熱點問題。作為絕大部分工程的控制載荷，地震是造成建筑結構破壞、人員傷亡的主要自然災害之一，如2008年的汶川地震。因此應用可靠度研究并提高結構的抗震能力具有重要的意義。
　　 本文從結構體系抗震失效模式特點出發(fā)，研究應用廣義可靠指標矢量表示復雜情況下的

2、失效模式相關性，進而，應用模態(tài)Pushover分析，研究結構體系抗震失效模式特點，根據失效模式特點，發(fā)展最弱失效模式理論，提出最弱失效模式組理論?；谏鲜鲅芯砍晒?，提出了基于最弱失效模式組的性能優(yōu)化和控制設計，具體內容如下：
　　 首先，由于結構的復雜性，隨機變量間存在相關性；結構體系的失效模式由多個構件組成，失效模式間往往包含部分相同構件，因此失效模式間具有相關性?；诳煽恐笜耸噶?，發(fā)展并提出了在廣義隨機空間即仿射空間中的廣義

3、可靠指標矢量，提出了廣義可靠指標矢量的優(yōu)化計算模型。對復雜條件(載荷與抗力耦合等)研究并應用廣義可靠指標矢量研究其失效模式相關性表達。
　　 其二，在受到單一的隨機載荷作用時，結構體系的可靠度可通過最弱失效模式來表示，通過對最弱失效模式的優(yōu)化達到優(yōu)化系統(tǒng)可靠度的目標。針對結構遭受復雜力學效應的時候，最弱失效模式理論應用存在一定的困難。本文以概率測度為基礎，提出了結構最弱失效模式組理論，提出了結構最弱失效模式組表示結構系統(tǒng)可靠度，

4、優(yōu)化和控制結構最弱失效模式組來達到優(yōu)化系統(tǒng)可靠度的目標，并根據最弱失效模式組的意義，提出了可靠指標矢量-PNET方法來求得最弱失效模式組，并通過算例驗證優(yōu)化計算的可行性。
　　 其三，提出了基于最弱失效模式組的結構性能設計。基于性能的結構抗震設計充分考慮了業(yè)主、用戶與結構設計人員之間的關系，應向全面考慮結構失效模式的影響方面發(fā)展，此目標函數(shù)中結構失效損失期望的估計考慮了結構的最弱失效模式對應的失效損失，通過兩者乘積來代替一般文獻

5、中使用的系統(tǒng)可靠度和系統(tǒng)失效損失的乘積，這種做法一方面充分考慮了結構工程中結構性能失效的特點，體現(xiàn)了基于性能設計的原則，全面注重結構的性能、安全及經濟，另一方面回避了結構體系可靠度計算與其失效損失的計算復雜性。
　　 其四，應用模態(tài)Pushover分析表示結構體系的主要失效模式組，將動力分析轉換為靜力極值問題。以OPENSEES為平臺，編制框架結構的模態(tài)Pushover分析程序，基于結構體系可靠度的最弱失效模式組理論和模態(tài)Pus

6、hover，建立模態(tài)Pushover分析的基本振型與失效模式關系，將結構體系抗震可靠度分析簡化為若干等效單自由度(基本振型)對應的構件可靠度組合。參考我國抗震規(guī)范和隨機地震動模型參數(shù)，給出結構體系抗震可靠度性能的相關參數(shù)和方法，實現(xiàn)我國建筑結構體系抗震可靠度的快速評估。
　　 其五，研究了結構基于控制的抗災可靠度優(yōu)化。首先發(fā)展了概率Pushover分析的方法，提出了Pushover-限界分析，通過分析失效路徑的方法來找到結構的主