柱失效方程中荷载相关特性对承载力抗震设计可靠度的影响

以竖向荷载和水平地震作用组合下的钢筋混凝土柱和钢柱为对象,研究了失效方程中荷载相关特性对柱承载力抗震可靠性的影响。根据现行《混凝土结构设计规范》和《钢结构设计规范》分析了不同柱弯矩轴力相关曲线的特性。结合多个框架结构实例,对比了柱失效方程中荷载相关曲线与规范考虑情形的异同。实例分析表明:水平地震和竖向荷载组合作用下,小偏压RC柱和工字型钢柱的荷载相关曲线与规范考虑的情形较为符合,均近似为负相关的直线;水平地震和竖向荷载组合作用下,大偏压RC柱的荷载相关曲线则与规范考虑的情形有较大出入,存在明显的正相关段部分。在此基础上,考虑失效方程复杂特性,依据已有的荷载和抗力变量概率模型,采用Monte Carlo法分析了水平地震和竖向荷载组合作用下柱的可靠性。结果表明:钢柱和小偏压RC柱的承载力抗震可靠度随轴压力荷载效应比值的变化幅度较小,与规范模式计算结果较接近;大偏压RC柱的承载力抗震可靠度随轴压力荷载效应比值的变化会有较大幅度波动,与规范模式计算结果差异较大;当轴压力荷载效应比值为负时,大偏压RC柱的承载力抗震可靠度会低于规范计算值较多,现行柱可靠性设计方法会偏于不安全。     

钢筋砼框架"强柱弱梁"及轴压比限值的概率分析

本文从可靠度校准的角度分析了现行建筑抗震设计规范“强柱弱梁”和轴压比限值的概率意义。结合框架和节点试验结果，表明现行规范规定的柱梁弯矩比并不能有效地防止柱铰机构的形成不同抗震等级框架的轴压比限值的失效概率相差较大。本又认为，在保证相同的延性失效概率的前提下，可以通过提高柱梁抗弯强度比来放宽规范轴压比的限比的限制。最后，探讨了进一步研究的思路和方法。     

抗震设防烈度对多层混凝土结构性能的影响

针对多层混凝土结构底层柱抗震能力较差的问题,本文采取提高结构的抗震设防烈度方法,计算分析七度、八度设防下框架梁、柱的轴力、剪力和弯矩。数值结果表明：提高结构的设防烈度,梁、柱的弯矩、剪力、轴力均增大,在底层（第一层）变化最为突出。地震作用下,结构的破坏形式主要表现为底层柱的破坏,因而增大建筑设计中的设防烈度可从根本上解决这一问题。     

火灾中约束钢柱的性能与设计(3):实用设计方法

通过大量的数值分析,研究了求解轴力或轴力与弯矩共同作用下,约束钢柱屈曲温度和破坏温度的实用设计方法。设计中,考虑附加轴向压力并限制热伸长,采用火灾中自由柱的设计方程计算约束柱的屈曲温度。计算约束柱的破坏温度时,引入了轴向屈服力与塑性弯矩的相关曲线。将不同情况下该方法的分析结果与ABAQUS软件的模拟结果进行对比,可知二者吻合较好。     

以圆钢管为钢骨的劲性高强混凝土柱的弯矩-轴力相关曲线的数值分析

介绍了以圆钢管为钢骨的劲性高强混凝土柱的抗震性能研究的试验概况,在此基础上采用条带有限元法进行了弯矩-轴力相关曲线的数值分析,计算结果与试验结果大致吻合,可以用于确定该类柱在偏压状态下的极限承载力。     

柱端弯矩增大系数取值对RC框架结构抗震性能影响的评估

增大柱端抗弯承载力是抗震“能力设计”的关键措施之一,它可以导致钢筋混凝土框架结构形成梁铰型有利的耗能机构。评估不同柱端弯矩增大系数(0.8￣2.4)下钢筋混凝土框架结构的抗震性能。首先采用可靠度理论分析框架结构单节点“强柱弱梁”设计的失效概率;然后,考虑主要影响梁柱强弱的设计参数和地震加速度峰值的随机性,以3层和6层框架结构为分析对象,采用蒙特卡罗模拟分析结构楼层和整体形成“柱铰机构”的抗震位移需求超越位移能力的概率,分析结果表明柱端弯矩增大系数大于2.0,框架结构才能达到可以接受的形成“柱铰机构”概率;最后,以6层确定性框架结构为例,通过增量动力分析建立能有效评估柱端弯矩增大系数的易损性曲线。     

基于弯矩和轴力随机相关特性的RC偏压构件可靠度分析

我国现行规范在分析混凝土偏心受压构件可靠度时,未考虑轴力和弯矩的随机相关特性。基于此,首先推导了弯矩和轴力间相关系数与对应荷载效应比值的函数表达式,得到了相关系数随荷载效应比值变化的规律。在此基础上定性分析了弯矩和轴力的随机相关特性对大偏压和小偏压两类构件失效概率的不同影响规律。采用Monte Carlo方法计算了当水...     

在地基承载力验算中M-N相关性对可靠度计算的影响

分析了在地基承载力验算中,弯矩M与轴力N之间相关性的存在,以及相关性对可靠度计算的影响。     

型钢高强混凝土柱轴压比限值分析

轴压比是影响柱抗震性能的一个主要因素,随着轴压比的增大,柱的抗震性能越来越差。从型钢混凝土柱正截面大、小偏心界限破坏时力的平衡条件出发,推导了型钢高强混凝土柱发生延性破坏的轴压力限值,并提出了其在不同抗震等级下轴压比限值,该限值可为型钢高强混凝土柱的抗震设计提供参考依据。     

T形钢箱柱压–弯极限承载力分析

与传统的实腹式钢异形柱相比,T形钢箱柱具有更大的扭转惯性矩,可解决钢框架柱角出露问题,具有广阔的工程运用前景,但目前仍缺少一套简单有效的设计方法.对同时承受轴向压力和弯矩作用的T形钢箱柱建立有限元模型,针对长细比、宽厚比2个影响指标做了分析,绘制出弯矩–轴力关系曲线;给出了T形钢箱柱在弯矩–轴力组合作用下的极限承载力计算方法,为工程上同类项目的应用提供了参考依据.     

水平和竖向地震作用下顺层岩质边坡动力可靠性分析

由于传统顺层岩质边坡地震可靠性分析往往是基于拟静力法,忽略了地震的动力特性,而基于数值模拟软件的地震时程分析法虽能考虑地震的动态性,却相对费时费力,该文同时考虑了地震的动力特性和强度参数随机性,提出顺层岩质边坡动力可靠性分析方法。运用Wilson-θ法和Matlab/Simulink工具建立了顺层岩质边坡地震响应简化计算方法。根据响应结果,运用Monte Carlo法计算了边坡的动力可靠度,并提出采用整体最小平均可靠度来评价边坡的地震整体可靠性。在此基础上,进一步分析了水平和竖向地震作用的叠加模式对顺层岩质边坡可靠性的影响。算例分析表明,提出的地震响应简化计算方法具有较高的计算精度和效率。该文可靠度分析方法低估了边坡的地震可靠性。与水平地震作用相比,竖向地震作用对顺层岩质边坡可靠性的影响也很明显。常用的水平和竖向地震作用的峰值叠加模式并不能充分地体现出双向地震的最大作用叠加效果,而采用双向地震的最大作用叠加模式更偏于工程安全。     

Performance-based seismic fragility analysis of retaining walls based on the probability density evolution method

Seismic fragility analysis is an efficient way to study the seismic behaviour and performance of structures under the excitation of earthquakes of varying intensity, and an essential part of the seismic risk assessment of structures. A recently developed dynamic reliability methodology, the probability density evolution method (PDEM), is proposed for the dynamic reliability and seismic fragility analysis of a retaining wall. The PDEM can obtain an instantaneous probability density function of the seismic responses and easily acquire the seismic reliability of the structural system. An important advantage of the PDEM is its high efficiency relative to that of the Monte Carlo simulation method, which is often used in the reliability and fragility analysis of structures. The present study uses a typical gravity retaining wall to illustrate stochastic seismic responses and fragility curves that can be obtained by the PDEM. The combined uncertainties of the seismic force and soil properties are explicitly and systematically modelled by stochastic ground motions and random variables respectively. The performance of the retaining wall is analysed for different acceptable levels of backfill settlement. Additionally, seismic fragility curves are constructed without assuming the distribution of the seismic response.     

巨型钢框架MSCSS抗震动力可靠度研究

通过有限元分析软件SAP2000对巨–子型有控结构进行建模,利用SAP2000中的动力时程分析法,分别选用实测的地震动记录和通过HHT方法合成的El-Centro人工波,对巨–子型有控结构及巨型框架结构进行弹塑性时程分析;利用SAP2000与MATLAB接口程序将SAP2000的分析结果在MATLAB软件中做进一步的计算分析,进行结构随机地震响应的概率密度演化分析,采用首次超越破坏机制,定义结构层间位移为极限状态控制指标,确定了基于概率密度演化方法的结构抗震动力可靠度的计算方法。结果表明:巨-子型有控结构比巨型框架结构具有更好的振动控制性能,抗震动力可靠度远大于巨型框架结构的抗震动力可靠度,具有更高的结构安全性和可靠性。     

高压电气设备的抗震可靠度分析

本文研究了高压电气设备的抗震可靠度分析问题。采用具有柔性节点有限元法进行设备的地震动力反应分析 ,在此基础上利用反谱分析理论 ,建议了一类简化的抗震可靠度分析方法。通过对典型电气设备的分析 ,给出了设备在不同场地土条件和不同地震烈度下的可靠度和失效概率 ,结果表明本文建议的方法是有效和实用的     

考虑地震非平稳性的隧道纵向抗震可靠度分析

考虑地震运动的非平稳性,将沉埋隧道地震反应分析的数学模型应用于隧道纵向随机地震响应及其抗震动力可靠度分析。从有限元动力分析的基本原理出发,利用脉冲响应函数和傅立叶变换原理,结合随机振动理论,研究了将地震荷载作为非平稳随机过程时隧道纵向随机地震响应及其抗震动力可靠度分析方法,建立了地下结构随机地震响应数字特征及其抗震动力可靠度的计算表达式。以南京长江越江隧道初步设计方案(沉管段)为例,计算了其在非平稳随机过程地震动作用下的动力反应均方根值和纵向抗震动力可靠度,并研究了管段接头的抗震可靠度。     

考虑相关性的地下管网系统抗震可靠度分析方法

城市供水、供气、供热等地下管网是重要的生命线工程系统,由于管网中不同管线的结构属性、场地环境、地震动荷载等参数的相关性,管线结构抗震失效事件存在相关性。文章建立相关失效管网系统抗震可靠度问题的解析模型,给出随机变量相关系数在管线可靠度至管网系统可靠度的传递关系。利用基于Nataf变换和正交变换的一次二阶矩法,建立含相关随机变量的管线结构抗震可靠度解析模型;基于结构体系可靠度理论,求解管线结构失效相关系数;采用网络可靠度算法,计算相关失效管网系统节点连通可靠度。同时,给出基于相关随机变量抽样的Monte Carlo随机模拟解法。算例分析结果表明,在管段结构功能函数起控制作用的随机变量的强相关性,对管网系统可靠度影响较大;与传统的管线失效独立假定相比,管线失效事件的强相关性可使并联管网系统可靠度减小15%以上;管网系统拓扑结构的并联冗余性越高,管线失效相关性对系统可靠度的影响越大。     

巨-子型有控结构体系的可靠度分析及其优化

采用首次超越破坏机制,定义结构层间位移为极限状态控制指标,确定了基于概率密度演化方法的巨-子型有控结构体系的抗震动力可靠度的计算方法;基于可靠度并结合"等可靠度准则"对其进行优化。编制SAP2000与MATLAB接口程序将SAP2000中的分析结果带入到MATLAB中进行概率密度演化分析。结果表明:巨-子型有控结构在弹塑性阶段依然有很好的响应控制效果;巨–子型有控结构比巨型框架结构具有更高的抗震可靠度;经过优化后MSCSS的响应控制能力及可靠度都得到了显著提高。     

Probabilistic analysis of ultimate seismic bearing capacity of strip foundations

This paper presents a reliability analysis of the pseudo-static seismic bearing capacity of a strip foundation using the limit equilibrium theory. The first-order reliability method (FORM) is employed to calculate the reliability index. The response surface methodology (RSM) is used to assess the Hasofer–Lind reliability index and then it is optimized using a genetic algorithm (GA). The random variables used are the soil shear strength parameters and the seismic coefficients (k_h and k_v). Two assumptions (normal and non-normal distribution) are used for the random variables. The assumption of uncorrelated variables was found to be conservative in comparison to that of negatively correlated soil shear strength parameters. The assumption of non-normal distribution for the random variables can induce a negative effect on the reliability index of the practical range of the seismic bearing capacity.     

Seismic reliability of electric power networks: methodology and application

This paper proposes a model and implements a computational procedure to assess the reliability of electric power networks subjected to seismic load. A general electric network is first described and its functioning under ordinary conditions and under seismic action is analyzed. A reliability model to assemble small into larger components is proposed, which drastically simplifies the analysis. Power flow equations in the network are presented and modified to account for the current configuration of the network under seismic action. Seismic hazard is computed with the Cornell model. The whole procedure is applied to a real electric network and a simulation procedure is used to assess its reliability, measured via the probability distributions of suitable performance indexes.     

基于性能的抗震设计理论综述

分析了现行抗震设计方法的不足，讨论了基于性能抗震设计的几个关键环节，介绍了可靠度理论在基于性能抗震设计中的应用，并提出了设计中存在的问题及进一步的发展趋势。