鋼框架結(jié)構(gòu)基于性能的失效模式識(shí)別與多目標(biāo)優(yōu)化.pdf

1、近20年來(lái)，我國(guó)建筑業(yè)迅猛發(fā)展，建造了一大批高層和超高層建筑;另一方面，我國(guó)位于世界兩大地震帶的交界處，地震災(zāi)害頻發(fā)。歷次震害分析表明:建筑物倒塌是生命損失和人員傷亡的主要來(lái)源，通過(guò)分析結(jié)構(gòu)在地震作用下的失效過(guò)程及失效模式，對(duì)結(jié)構(gòu)失效模式進(jìn)行優(yōu)化可提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，有效地延緩或阻止結(jié)構(gòu)失效。本文基于結(jié)構(gòu)的性能，針對(duì)高層鋼框架結(jié)構(gòu)失效模式的識(shí)別與優(yōu)化方法進(jìn)行了研究。主要研究工作如下:
　　(1)本文定義了損傷和滯回耗能兩個(gè)性能指標(biāo)

2、，以增量動(dòng)力分析(IDA)方法為基礎(chǔ)，提出基于性能的鋼框架結(jié)構(gòu)失效模式識(shí)別方法，并以性能指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)，以構(gòu)件截面尺寸作為變量，建立鋼框架結(jié)構(gòu)失效模式多目標(biāo)優(yōu)化方法。在多條地震波作用下，對(duì)一個(gè)20層benchmark鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了失效模式識(shí)別與優(yōu)化分析，結(jié)果表明，以損傷和滯回耗能作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的基于性能的鋼框架結(jié)構(gòu)失效模式識(shí)別方法能有效識(shí)別最不利地震作用下的結(jié)構(gòu)失效模式，基于性能的失效模式多目標(biāo)優(yōu)化方法能夠顯著提高結(jié)構(gòu)整體的抗震性能。<

3、br>　　(2)本文根據(jù)結(jié)構(gòu)在臨界失效時(shí)層間位移角沿層的變化規(guī)律，對(duì)地震輸入下結(jié)構(gòu)的失效模式進(jìn)行分類(lèi)。提出基于概率的地震失效模式識(shí)別方法，得到各失效模式下結(jié)構(gòu)失效概率關(guān)系表達(dá)式，并對(duì)各失效模式下結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備能力進(jìn)行評(píng)價(jià)?；贠pensees平臺(tái)，對(duì)一個(gè)20層benchmark鋼框架結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行數(shù)值分析，結(jié)果表明，根據(jù)關(guān)鍵層的損傷狀態(tài)可以合理地劃分失效模式，基于概率的地震失效模式識(shí)別方法能有效的判別結(jié)構(gòu)發(fā)生各失效模式的概率大小。

4、　　(3)本文通過(guò)定義結(jié)構(gòu)失效時(shí)構(gòu)件的截面損傷指標(biāo)計(jì)算各失效模式下截面的重要性影響系數(shù)，同時(shí)考慮構(gòu)件的重要性系數(shù)，建立了失效模式多目標(biāo)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。定義損傷耗能比參數(shù)(EDR)，選取較不利的地震動(dòng)作為優(yōu)化時(shí)的地震動(dòng)輸入，對(duì)一個(gè)20層benchmark鋼框架結(jié)構(gòu)模型失效模式進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，結(jié)果表明，損傷耗能比能較好地評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)在各地震動(dòng)作用下的性能，考慮截面重要性系數(shù)的基于性能的多目標(biāo)優(yōu)化方法能更好地分配構(gòu)件截面，降低結(jié)構(gòu)成本，減小結(jié)構(gòu)損