采用随机响应面法钢筋混凝土框架抗震全局灵敏度分析

采用基于多项式混沌展开的随机响应面方法,建立结构输出响应的代理模型,求得各输入变量的基于方差分析的全局灵敏度指标.之后以层数不同的三个钢筋混凝土框架结构为应用对象,使用Open Sees软件进行有限元建模,并采用该方法对结构进行整体承载能力极限状态下的抗震全局灵敏度分析,将求得的各输入变量的灵敏度指标绘于同一图中,比较不同输入变量对结构响应的影响大小.从求得的全局灵敏度指标可知,影响结构抗震可靠度的主要因素为地震作用的不确定性以及结构的钢筋屈服强度.该结果符合工程经验判断,进一步说明所采用的方法具有较高的可行性和计算精度.     

基于Sobol法的整体翼梁损伤容限设计参数灵敏度分析

针对飞机结构设计中设计变量灵敏度的问题,提出了基于Sobol法的全局灵敏度分析策略。以飞机整体翼梁结构损伤容限设计为例,设计变量为翼梁结构截面参数,应用支持向量机理论分别构造以截面参数为输入、应力强度因子和结构重量为响应的代理模型,结合Sobol法计算输入对响应的灵敏度大小,并对计算结果进行分析。分析结果表明:在对整体结构进行损伤容限优化设计时,可以将其设计变量由6个变为4个,灵敏度较小的2个设计变量可以设为一个定值。     

不确定性结构全局灵敏度分析方法概述

本文主要回顾了基于概率描述的不确定性结构全局灵敏度分析的一些常用方法.根据结构输出响应的个数,可以将全局灵敏度分析分为单输出全局灵敏度分析和多输出全局灵敏度分析.单输出全局灵敏度分析已经发展得比较成熟,根据不确定性度量方式的不同(方差、概率密度函数、累积分布函数等),已经得到了多种不同的单输出全局灵敏度指标(方差灵敏度分析、矩独立灵敏度分析等).多输出全局灵敏度分析是在单输出全局灵敏度分析的基础上发展而来的,它主要是考虑输入变量对多个输出响应整体不确定性的影响.多输出全局灵敏度分析需要考虑不同输出之间的相关性,相较于单输出全局灵敏度分析更为复杂.通过对各种全局灵敏度分析方法的原理进行比较以及算例分析,得到了各种方法的特点及不足.     

电动车动力总成悬置系统的全局灵敏度分析

针对电动汽车动力总成悬置系统（Powertrain Mounting System，PMS）参数同时存在不确定性和相关性的情形，开展考虑不确定参数相关性的电动汽车PMS固有特性的全局灵敏度分析研究. 采用含相关性的概率变量描述系统的不确定参数，基于方差分解推导考虑概率变量相关性的一阶和总体全局灵敏度公式；基于蒙特卡洛法（Monte Carlo Method，MCM）提出一种求解全局灵敏度指数的方法；推导当概率变量服从正态分布时的全局灵敏度公式，给出采用MCM计算全局灵敏度指数所需样本集的构造方法；以某电动汽车PMS算例验证方法的有效性. 分析结果表明，相关性会影响系统固有频率和解耦率响应对不确定参数的敏感性，考虑不确定参数的相关性可获得更加合理的灵敏度分析结果.     

基于区间分析的岩土结构非概率可靠性分析

根据岩土参数的区间性特点,引入区间分析方法,把岩土力学参数以及由此得到的响应量当作区间变量,建立基于区间分析的岩土结构稳定非概率可靠性分析模型.针对区间四则运算方法当输入变量的个数较多或输入变量的区间较宽时,常常会过宽地估算响应量变化区间,引入改进区间截断法对其进行求解,解决了区间运算结果扩张问题,在此基础上采用优化法解决了非概率可靠性指标的求解.将该方法应用于工程实例,分析结果表明了该方法的可行性.     

基于多元自适应回归样条的高维岩土工程问题分析

为解决岩土工程中多元变量间的非线性相关问题,采用一种非参数回归算法——多变量自适应回归样条建立对目标参数的预测模型。该算法基于大量可靠的岩土监测数据,运用简单线性样条函数的组合对输入、输出参数进行相关性拟合,生成显性表达式,同时得到各输入参数的相对重要性。通过桩的可贯入性、地下洞室稳定性分析2个实例,对该方法进行评估。2个实例中测试集的决定性系数R~2分别为0.921和0.986,最重要的输入参数分别是桩材料的弹性模量和围岩质量,表明该方法可较精确地拟合多元输入参数与输出参数间的相关性,可用于未知响应的预测。     

高频变压器漏感参数对绕组形变的全局灵敏度分析

为深入了解绕组形变对高频变压器漏感参数的影响关系,提出一种分析漏感参数对不同绕组形变种类的全局灵敏度分析方法。首先通过响应面法和中心复合试验设计,建立了高频变压器漏感参数的二阶和三阶响应面模型,并证明三阶响应面模型的计算精度高于二阶响应面模型,其拟合优度指标和最大误差分别0.991、0.34%;其次基于Sobol’灵敏度分析方法和蒙特卡罗抽样方法,分析了漏感参数对于不同形变种类的灵敏度。结果表明:Sobol’灵敏度分析方法可以很好地定量分析绕组形变对漏感参数的影响程度,漏感参数对于原边绕组发生径向形变最为敏感,一阶灵敏度和全局灵敏度分别为0.6951、0.6963。本文研究可为高频变压器结构设计以及绕组形变检测提供指导和依据。     

基于可靠度敏感性的神经网络法研究边坡稳定性

针对边坡工程结构功能函数不能显式表达的可靠性分析问题和非线性问题计算量大的弊端．研究结构可靠度敏感性,提出参数的相对敏感性分析方法,并基于该方法提出了神经网络法分析边坡稳定性。具体思路：由可靠指标对随机变量分布参数的相对敏感性分析,确定边坡可靠度主要影响参数;用神经网络模型近似替代响应量与基本变量间的隐式极限状态函数,根据蒙特卡罗模拟法,对网络模型进行可靠度分析,求解结构可靠度指标。基于可靠度敏感性的神经网络法．对均值和成层边坡进行稳定性分析,与传统可靠度计算方法相比．结果表明：该方法分析边坡稳定性是准确的且具有较高的计算效率。     

混凝土多孔砖砌体结构地震双参数破坏指标及抗震性能分析

通过分析混凝土多孔砖砌体前期试验研究结果,综合考虑结构变形和能量耗散双因素的影响,采用双参数破坏指标改进了传统的砌体结构抗震破坏准则.基于一幢混凝土多孔砖砌体房屋的地震破坏指标计算结果以及进一步的抗震性能分析,评价该结构的抗震性能.分析结果表明,该破坏指标适用于混凝土多孔砖砌体结构的抗震可靠性分析.     

复杂竖向混合结构的交界面楼层反应谱分析

为了了解中国航海博物馆工程这一包括钢结构和混凝土结构的复杂竖向混合结构的地震响应特点,利用ANSYS程序对该工程进行了抗震分析,分析中采用了谱分析法和时程分析法,并求出了该混合结构的交界面楼层反应谱.计算结果表明:结构变形满足规范限值,下部混凝土结构对地震动输入有放大作用,使得钢网架底部加速度输入远大于地震地面运动加速度,建议上部钢结构单独进行抗震设计时,采用多条地震波输入下的楼层反应谱的包络作为设计地震输入谱.     

小震下隔震结构的随机响应及失效概率分析

探讨了叠层橡胶隔震体系在"小震"条件下的随机响应及失效概率分析模型.基于非比例阻尼多自由度线性模型,采用隔震工程设计中所使用的参数,用林家浩法构造虚拟激励,导出了非比例阻尼隔震结构在"小震"条件下的"虚拟"响应幅值向量的解析表达式.采用最大层间弹性位移限值作为控制指标建立极限状态方程,计算隔震结构在"小震"条件下发生开裂的条件失效概率.选用了1个7层的隔震框架作为数值算例,通过4种不同的方法对求得的随机响应进行对比,并采用MonteCarlo直接动力模拟方法进行检验,证实方法精度良好.     

框架-核心筒结构中框架承担最小剪力比例限制的合理性

我国规范《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》规定框架-核心筒结构中框架部分按刚度计算承担的楼层地震剪力最大值不宜小于基底总剪力的10％,而实际工程受建筑布置等因素的限制有时难以满足,工程界对此颇有争议。为探讨其合理性,设计了五个钢筋混凝土框架-核心筒结构,主要的变化参数为框架刚度、框架强度、连梁的形式。利用PERFORM-3D软件进行了弹性反应谱分析和小震、中震和大震下的动力时程分析,考察了各个结构的响应规律。分析表明：当框架部分按刚度计算承担的剪力最大值小于基底总剪力的10％时,增大框架刚度的做法不经济,结构的抗震性能反而更差;增大框架强度的做法减小了框架梁的损伤,改善了结构的抗震性能,但没有形成有效的“强柱弱梁”机制;采用宽连梁和可更换连梁都可以使核心筒自身具有双重抗震体系特征,连梁耗能能力的提高有效地保护了墙肢和外框架,结构的抗震性能得到了显著改善。     

影响混凝土构件可靠度的因素及相关性分析

基于可靠度与随机变量的极值理论,结合混凝土结构设计规范的要求,建立了混凝土受弯构件正常使用情况下裂缝宽度和挠度的极限状态方程;根据工程设计实际情况确立了影响可靠度指标的相关独立变量;采用自行编制的Matlab程序,对受弯构件正常使用情况下裂缝宽度和挠度的可靠度指标及其影响因素敏感性进行了计算与分析.结果表明,计算模式的不确定性系数和混凝土强度对可靠度的影响显著,同一构件挠度的计算可靠度指标比最大裂缝宽度的计算可靠度指标高.     

基于可靠度敏感性的2种响应面法研究边坡稳定性

文章研究结构可靠度敏感性,提出参数的相对敏感性分析方法,并基于该方法提出2种智能响应面法分析边坡稳定性.具体思路:由可靠指标对随机变量分布参数的相对敏感性分析,确定边坡可靠度主要影响参数;用2种智能响应面的网络模型近似替代响应量与基本变量间的隐式极限状态函数,根据蒙特卡罗模拟法,对网络模型进行可靠度分析,求解结构可靠度...     

一种改进的结构推覆分析目标位移计算方法

在等效单自由度体系地震反应目标位移计算方法的基础上,提出考虑高振型影响的结构推覆分析目标位移计算方法.利用该方法和其他常用推覆分析方法,进行不同层数的钢筋混凝土规则框架结构推覆分析,并与地震反应非线性时程分析结果进行比较和分析.结果表明,所提出的改进方法能够较好地考虑结构地震反应中高阶振型的影响.     

混凝土结构地震需求参数敏感性分析

对基本不确定因素通过结构体系进行传递,并对使结构的地震需求参数出现不确定性的过程进行分析,探讨将FOSM法、Tornado图形法和直接统计法应用于敏感性分析的优势和局限性。以1个典型混凝土框架结构为例,综合运用一次二阶矩方法、Tornado图表法和直接统计法,估计4种结构地震需求参数对于一系列基本不确定因素的敏感度,进而对基本不确定因素的重要性进行排序。研究结果表明:结构的地震需求对地震动的强度和特征最敏感,其次为结构阻尼、质量和混凝土抗压强度,而对其他不确定因素不太敏感,这为结构随机地震反应分析以及概率地震需求分析提供了依据。     

Nataf transformation based point estimate method

Structural probabilistic analysis quantifies the effect of input random variables, such as material properties, geometrical parameters and loading conditions, on the structural responses. The point estimate method （PEM） is a direct and easy-used way to perform the structural probabilistic analysis in practice. In this paper, a novel and efficient point estimate method is proposed for computing the first four statistical moments of structural response which is a function of input random variables. The method adopts Natal transformation to replace Rosenblatt transformation in conventional point estimate method. Because of the nature of engineering problems and limited statistical data, the joint probability density function （PDF） of all input random variables is hard to acquire, but it must be known in Roeenblatt transformation. A more common case is that the marginal PDF of each random variable and the correlation matrix are available, which just satisfy the service condition of Natal transformation. Hence the Natal transformation based point estimate method is particularly suitable for engineering applications. The comparison between the proposed method and the conventional point estimate method shows that （1） they are equivalent when all random variables are mutually independent; （2） if the marginal PDFs and the correlation matrix are known, the conventional PEM cannot be applicable, but the proposed method can give a rational approximation. Finally, the procedure is demonstrated in detail through a simple illustration.     

现浇楼板对RC框架结构破坏模式影响的有限元分析

运用通用有限元程序ANSYS的参数化设计语言功能分别对带楼板的钢筋混凝土框架结构和不带楼板的纯框架结构进行了地震作用下的时程分析,得到了在地震作用的各个阶段,框架结构的裂缝发生和发展情况．通过将两种模型的模拟结果进行对比分析,证明楼板对钢筋混凝土框架的破坏模式会产生影响,带楼板的框架结构更难实现“强柱弱梁”．     

基于MIDAS Gen的多层钢筋混凝土框架结构倒塌数值模拟分析

汶川地震中大量钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)框架结构破坏严重,极震区其倒塌率却远超过多层砖混结构。2022年9月以来,四川频发地震,为重新探讨倒塌机理及抗震性能,本文研究通过实地震害及多层RC框架结构破坏形式,结合数值模型并应用MIDAS Gen有限元计算方法,研究了RC框架结构的倒塌机理、地震响应分析。结果表明：框架柱的破坏与屈服是RC框架倒塌的主要因素,模拟增设填充墙,当地震烈度达到10度时,层间位移角大约1/46,降低柱的轴压比,提高柱的破坏延性,增大结构的极限抗侧能力,起到抗震第一道防线的作用,避免整体屈服破坏。