RC框架基于典型相关分析的地震动多元破坏势评估

为了更加全面地评估地震动对结构的潜在破坏势,考虑多个地震动强度参数和多个结构损伤参数对地震动破坏势的影响,提出一种基于典型相关分析的地震动多元破坏势评估方法。为说明所提方法,以具有不同高度和不同抗震设防水平的16个钢筋混凝土框架结构为研究对象,采用100条真实地震动记录作为地震输入。将与地震动加速度、速度和位移相关的8个地震动强度参数进行对数线性组合,构造成地震动多元强度参数的典型变量。将结构最大层间位移角、整体损伤指数、最大楼层加速度进行对数线性组合,构造成结构多元损伤参数的典型变量。通过使地震动强度参数的典型变量和结构损伤参数的典型变量的相关系数达到最大,获得可以较好评估地震动破坏势的复合地震动参数。研究结果表明：相比于单一地震动参数,复合地震动参数可以更好地评估地震动的破坏势,其与结构损伤的相关性也更强。     

锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素,会引起结构的自振周期延长、地震需求变化及抗震能力衰减,使得锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性分析不同于未锈蚀钢筋混凝土结构。以一栋按我国规范设计的RC框架结构为研究对象,分别建立了未锈蚀和锈蚀结构的非线性有限元模型并进行了模型验证。分别采用云图法和条带法计算得到了钢筋混凝土结构在未锈蚀和锈蚀两种工况下的地震易损性曲线和函数参数,对锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析的特殊性及其对地震易损性分析结果的影响进行了分析。分析结果表明：不考虑钢筋锈蚀引起的结构自振周期延长会错误估计锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性水平。采用云图法分析锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性会出现锈蚀结构的极限状态失效概率低于未锈蚀结构的情况。而条带法比云图法可以更好地反映钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构地震易损性的影响。忽略钢筋锈蚀引起的结构抗震能力衰减会低估锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性水平,建议在锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析中采用基于Pushover的极限状态定义方法。     

考虑倒塌概率修正的钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

为研究倒塌概率对非倒塌极限状态的影响,提出了考虑倒塌概率修正的结构地震易损性分析方法。基于全概率定理,将结构极限状态划分为倒塌状态和非倒塌状态两类,若结构发生倒塌则认为结构发生非倒塌极限状态破坏的概率为100%。考虑倒塌概率修正的地震易损性分析方法包含直接方法和间接方法,其中,直接方法是直接对传统地震易损性函数进行修正,而间接方法仅修正地震易损性函数中的概率地震需求参数。以4榀不同高度不同设防烈度的钢筋混凝土平面框架结构作为研究对象,选择100条实际地震动记录作为输入,分别采用直接方法和间接方法开展考虑倒塌概率修正的地震易损性分析。结果表明：倒塌概率对轻微破坏和中等破坏极限状态的影响较小,而对严重破坏极限状态的影响较大;在地震动强度较小时,两种方法对地震易损性的修正结果相差较小;随着地震动强度的提高,两种方法对地震易损性修正结果的差距逐渐增大。     

基于易损性的钢筋混凝土框架结构抗震性能裕度评估

采用性能裕度比作为评估结构抗震性能的指标,该指标通过计算地震易损性中位值与多遇地震、设防地震和罕遇地震强度的比值来评估结构的抗震性能裕度。选择4种考虑不同抗震设防水平的5层3跨钢筋混凝土平面框架结构作为研究对象,通过易损性分析,计算得到结构的性能裕度比。研究结果表明：随着结构抗震设防水平的提高,结构的地震易损性中位值和结构所对应的多遇地震、设防地震和罕遇地震的强度随之增加。然而,由于前者的增加幅度要小于后者的,因此,结构的性能裕度比随其抗震设防水平的提高而降低;在设防地震和罕遇地震作用下,结构具有足够的性能裕度以满足“中震可修”和“大震不倒”的性能要求;抗震设防水平的提高会使结构不满足“小震不坏”的性能要求。     

考虑结构不确定性的地震倒塌易损性分析

传统的地震倒塌易损性分析中通常只考虑地震动不确定性的影响。在结构临近倒塌时,通常处于高度非线性状态,会出现结构不确定性与地震动不确定性的耦合放大现象。针对这一问题,将平均值一次二阶矩方法（MVFOSM）与逐步增量动力分析（IDA）相结合,提出了一种可以考虑结构不确定性的基于MVFOSM的随机IDA方法。以五层三跨钢筋混凝土框架结构为例,采用基于MVFOSM的随机IDA方法对其进行了地震倒塌易损性分析,并利用“龙卷风图”方法对结构抗地震倒塌能力的灵敏度进行了分析。研究表明：结构不确定性的存在使得结构抗地震倒塌能力的对数标准差增加了70%,因此有必要在地震倒塌易损性分析中考虑结构不确定性的影响。     

地震动持时对RC框架结构易损性与抗震性能影响

作为地震动三要素之一,地震动持时对结构地震易损性的影响有待深入研究。为此,选择分别具有长、短持时特性的两组地震动记录作为输入,以按我国现行规范设计的3个不同高度钢筋混凝土框架结构作为研究对象,采用OpenSees软件,对比分析了不同持时特性地震动作用下钢筋混凝土框架结构的地震易损性,并进一步从失效概率、易损性指数和性能裕度比等3个方面讨论了持时对结构抗震性能的影响。分析结果表明：地震动持时特性对结构地震易损性的影响不容忽视;随着地震动强度和结构损伤水平的增加,地震动持时对地震易损性的影响越发显著;相较于短持时地震动,长持时地震动会使易损性中位值下降超过10%;地震动持时越长,其对结构抗震性能的不利影响也越明显;长持时地震动使结构失效概率增加50%以上,同时提高易损性指数,降低性能裕度比。     

钢框架结构抗震可靠度的概率重要性分析

概率重要度是一类特殊的参数灵敏度,对于结构可靠度设计、优化和评定等具有重要的价值。本文引进四类重要性测度,即重要性向量α、γ、δ和η。前两个测度分别描述标准正态空间内和原始空间内随机变量的本质特征和相对重要性程度以及可靠指标对设计点变化的灵敏性;后两个测度分别描述可靠指标对随机变量均值和标准差变化的灵敏性。采用基于FORM的有限元可靠度方法对钢框架结构进行抗震可靠度分析和概率重要性分析,以一个实际工程结构为例,分析了承载能力和变形能力极限状态抗震可靠度的概率重要性,结果表明:四类重要性测度的变化规律基本一致,将概率重要度很小的随机变量作为确定性变量处理,可以显著地提高大型复杂结构可靠度分析的计算效率。     

高层建筑结构选型智能决策支持系统研究开发

为将结构智能选型理论应用于高层建筑结构,选用Microsoft Access 2000 for Windows作为前台实例库开发工具,选用MATLAB5．3 for Windows作为后台计算工具,开发了高层建筑结构选型智能决策支持系统。该系统主要包括高层建筑结构实例库系统、方案生成系统、方案评价系统和方案优选系统．四个子系统建造的基本原理是：采用面向对象技术建造实例库系统,采用基于神经计算的实例推理建造方案生成系统,采用模糊推理建造方案评价系统,采用模糊决策建造方案优选系统。实际运行表明,该系统可以对高层建筑进行概念设计阶段的结构选型决策支持。     

基于Copula函数的水平和竖向地震动强度参数相关性分析

水平和竖向地震动强度参数的相关性是水平和竖向地震动选取等研究的重要基础。该文从PEER NGA-West2数据库中选取了975组地震动记录，基于水平向地震动四种合成方法，计算合成后的水平向地震动强度参数和竖向地震动强度参数。利用K-S检验、AIC和BIC准则，确定了水平和竖向地震动强度参数的最优边缘分布。采用Pearson线性相关系数、Kendall秩相关系数和Spearman秩相关系数，分别计算了水平和竖向地震动强度参数相关性度量指标。利用AIC和BIC准则，确定了水平和竖向地震动强度参数最优Copula函数。综合最优边缘分布和最优Copula函数，建立了水平和竖向地震动强度参数联合分布模型，给出了以水平向地震动强度参数为条件的竖向地震动强度参数预测均值，并且研究了不同场地类别对其相关性结果的影响。研究表明：水平和竖向地震动强度参数的边缘分布以广义极值分布为主；在四类地震动强度参数中，与时程相关的地震动强度参数相关性最高；Copula函数是一个建立水平和竖向地震动强度参数的联合分布模型的有效工具；基于四种方法合成的水平地震动强度参数与竖向地震动强度参数间的相关性基本相同；不同场地类别...     

采用不同目标谱的RC框架结构一致地震倒塌风险评价

当前的抗震设防参数和抗震设计方法基于传统的“一致危险”范式，需要向更为合理的“一致风险”范式转换。为了实现“一致风险”的防控目标，需要对结构的绝对倒塌风险和相对倒塌风险进行双控，并基于目标谱选取实际地震动记录对结构的两种倒塌风险进行一致风险验算。该文以钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)框架结构为研究对象，采用三种目标谱(规范设计谱、一致危险谱和一致风险谱)选取地震动记录，采用增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA)方法获取结构倒塌易损性曲线和函数，分别选取基于抗震设防参数的地震危险性函数和基于场地安评的概率地震危险性函数，对结构的地震倒塌风险进行验算。分析结果表明：基于规范设计谱对结构进行地震倒塌风险评价偏于保守，而场地相关谱可考虑地震构造环境不同造成的不同区域地震危险性的差异，可更好实现一致风险的抗震设计目标。