低矮房屋风致结构响应极值不确定性分析

风致结构响应极值估算在结构抗风的可靠度设计中十分重要。在整个极值估算过程中,由于许多不定或随机的因素存在(如：极值自身、估算方法、样本采集、极值概率模型等),得到的极值通常存在不确定性。在各种影响因素中,该文将考虑结构响应极值变量本身的随机特性,对任意分位点处响应极值的不确定性进行分析。首先,利用有限元软件对低矮房屋模型进行框架结构设计并优化,加载风压荷载得到结构响应时程数据。然后,基于Hermite多项式模型(HPM)转换过程方法,估算得到响应的极值Ⅰ型分布(Gumbel);基于该极值估算方法,提出时程样本偏度、峰度、零超越次数与Gumbel分布两个参数之间的经验公式。接着,考虑前四阶矩的不确定性,利用经验公式以及多步概率分析,对任意分位点处响应极值的不确定性进行估计。最后,给出相关结论。     

基于简化渐进破坏的低矮房屋围护结构风致易损性分析

轻质框架低矮房屋被广泛用于民宅、厂房以及其他基础设施建设.然而,多起风灾调查发现,低矮房屋在强风中破坏严重,其破坏形式主要表现为围护结构受损,因此有必要对低矮房屋围护结构风灾损失开展相关研究.基于简化的三阶段渐进破坏过程,提出了低矮房屋围护结构风致易损性分析方法.在该方法中,同时考虑飞掷物冲击和强风压造成的门窗破坏,以确定开孔工况;通过伯努利方程模拟内压响应;利用Copula函数考虑屋面构件关联破坏;提出基于蒙特卡洛随机模拟的易损性分析流程,并结合木质框架房屋开展算例分析;进一步通过建立风速风向联合概率模型以考虑风向效应.研究表明,迎风墙构件在强风中往往面临着较高风险,且忽略风向效应可能会低估房屋的风致损失程度.     

考虑台风持时效应的低矮房屋围护结构风灾损失分析

低矮房屋围护结构在台风中往往破坏严重，有效预测台风周期内低矮房屋围护结构的风致损失具有重要意义。文章基于风洞试验数据，围绕台风持时低矮房屋围护结构风灾损失分析方法开展研究。首先阐述台风周期内低矮房屋的风致破坏过程，回顾现有考虑台风持时效应的风灾损失一般分析方法；在此基础上，通过对风灾损失的逐步分析法中模拟策略进行改进，提出考虑台风持时效应的低矮房屋围护结构风灾损失估计高效分析方法；其中，采用半经验公式估计非高斯风压极值分布，并基于Nataf变换建立风压的多元极值联合概率模型；结合台风实测数据，对方法进行演示。研究发现，低矮房屋围护结构在台风中的破坏随着时间推移逐渐累积，考虑台风的持时效应十分必要；使用该方法可以有效地考虑围护构件荷载的非高斯性、随机性以及空间相关性等影响因素，且计算效率大幅提升。     

基于简化渐进破坏的低矮房屋围护结构风致易损性分析

轻质框架低矮房屋被广泛用于民宅、厂房以及其他基础设施建设.然而,多起风灾调查发现,低矮房屋在强风中破坏严重,其破坏形式主要表现为围护结构受损,因此有必要对低矮房屋围护结构风灾损失开展相关研究.基于简化的三阶段渐进破坏过程,提出了低矮房屋围护结构风致易损性分析方法.在该方法中,同时考虑飞掷物冲击和强风压造成的门窗破坏,以确定开孔工况;通过伯努利方程模拟内压响应;利用Copula函数考虑屋面构件关联破坏;提出基于蒙特卡洛随机模拟的易损性分析流程,并结合木质框架房屋开展算例分析;进一步通过建立风速风向联合概率模型以考虑风向效应.研究表明,迎风墙构件在强风中往往面临着较高风险,且忽略风向效应可能会低估房屋的风致损失程度.     

基于Copula函数考虑风荷载相关性的屋面风致易损性分析

为了研究广泛采用轻型钢结构的厂房、仓库等工业建筑的风致易损性,基于风洞试验数据提出一种考虑风荷载相关性的金属屋面风致易损性概率分析方法。首先,基于原有测点,通过本征正交分解插值技术得到足够多的风压测点数据,再结合影响面模型计算得出屋面板连接构件内力,并通过基于Hermite多项式的转换过程得到极值内力;其次,连接构件内力间的相关性可以借由高斯Copula函数考虑到损失分析中去;最后,利用蒙特卡洛模拟判定连接构件破坏与否进而确定屋面板是否破坏,并对屋面整体损失进行估计。基于所提方法,简要分析了连接构件内力间相关性考虑与否对屋面损失结果的影响。结果表明,相关性的考虑使得屋面破坏的变异性增加,导致房屋可能遭受更大程度的破坏。     

360°咬合金属板屋面风致易损性分析

360°咬合金属板屋面作为众多形式金属屋面中的一种,具有良好的抗压能力,然而在真实风环境下,该类屋面的抗风揭能力尚有待研究。针对360°咬合金属板屋面系统的风灾易损程度开展了量化分析研究,以判定其真实抗风能力。为此,研究结合了力学试验与数值仿真等技术手段,对某TB开关站厂房的360°咬合金属板屋面系统的承载力以及风荷载效应进行分析。基于概率学知识,提出连接件失效概率的高效计算方法,进而快速分析金属板单元失效概率以及屋面整体的易损性,并提供损失的平均水准及变异程度量化结果。研究发现,荷载最不利工况通常对应来流垂直于屋脊线时,此时该类屋面在风力达到9级时出现破坏的迹象,当风力达到12级时,整个屋面极有可能被整体掀飞。