非平稳地震作用下顺层边坡动力可靠度分析

针对地震的非平稳性以及顺层边坡结构面力学参数的时变性,提出一种顺层边坡非平稳地震响应及动力可靠度分析方法.首先,运用虚拟激励法及逐步积分法建立顺层边坡动力响应的快速求解方程;根据动力响应计算结果,计算出顺层边坡结构面抗滑力的统计特征值;基于首次穿越破坏准则,建立非平稳地震作用下顺层边坡动力可靠度分析方法.算例分析表明:该顺层边坡非平稳地震响应快速计算方法简便可行,且计算精度较高;动力可靠度分析方法能更真实地反映边坡在地震中的实际安全情况,很好地考虑边坡结构面力学参数的时变性影响.     

带TMD高层结构抗风优化设计

对于带TMD控制装置的高层结构风振响应问题,由于风荷载和结构响应具有随机性,运用基于动力可靠性约束的优化方法对TMD装置的系统参数进行优化设计是十分必要的和合理的.在运用复模态法和扩阶法得到结构和控制装置随机风振响应的基础上,以TMD装置响应的动力可靠性作为约束条件,以主体结构广义位移的最大响应均值最小为目标函数,运用罚函数法对TMD装置的系统参数进行优化取值,建立了带TMD高层结构基于动力可靠性约束的抗风优化设计的方法.     

一种对多层建筑随机地震响应控制的新方法

为了降低多层钢筋混凝土框架结构的地震响应，建立了包含TMD与LRB贡献在内的结构非线性运动方程.采用复模态理论解耦由结构第一阶振型展开得到的非经典阻尼、非对称刚度和质量的方程，编制了以第一振型表示的结构随机地震响应解析解的求解程序，并通过与确定性算法计算结果的比较，验证了求解程序的可靠性.研究结果表明:TMD+LRB联合控制比TMD控制能更显著地降低结构位移和加速度响应.     

受非平稳地震作用的密肋复合墙体的可靠度分析

通过数值计算对受非平稳随机地震作用的密肋复合墙体的动力可靠度进行分析.首先将随机地震动模型表示为均匀调制的非平稳地震动模型,通过振型叠加法求出随机地震反应的功率谱密度和均方值;其次应用首次超越破坏准则给出结构随机地震反应动力可靠度的具体计算公式,并给出结构在弹塑性状态时的界限值;最后对有限元建模时视为实体模型的单层密肋复合墙体与同模型尺寸的框架和剪力墙的动力可靠度进行了计算,对比分析了3种结构在多遇地震和罕遇地震作用下的动力可靠度.结果表明,密肋复合墙体的动力可靠度介于框架与剪力墙之间,密肋壁板结构是一种安全可靠的新型结构.     

大震下中间层隔震体系的随机动力可靠性分析

建立了中间层隔震结构的非线性动力分析模型.用刚度退化Bouc-Wen模型描述钢筋混凝土框架的滞变恢复力;用非退化Bouc-Wen模型描述隔震层的恢复力.采用虚拟激励法计算结构的非平稳随机地震响应,在Poisson交叉过程假设下,求得了结构体系基于位移首超破坏准则的动力可靠度,并以实际工程为背景,分析了隔震层参数对中间层隔震结构的体系可靠度的影响.结果表明:采用中间层隔震技术后,隔震层上部结构的地震力水平较原结构降低了一度,且下部结构的动力可靠度也较不隔震时有所提高,合理的隔震层刚度和适当的隔震层阻尼可以明显降低中间层隔震结构在大震下整体倒塌的概率.     

基于随机概率密度演化的结构-TMD参数优化

基于地震载荷随机性的事实,以及传统的采用特定地震波研究结构控制条件具有严重缺陷的问题,本文提出以结构最大层间位移作为控制指标,基于概率密度演化理论,采用改进遗传算法对TMD参数进行优化的设计方法.该方法结合改进遗传算法以及概率密度演化方法,充分考虑了随机性对结构影响的本质,根据随机载荷下结构-TMD控制体系中结构层间位移响应和动力可靠度的前后对比,说明优化方法的优越性.以三层剪切型混凝土框架结构-TMD参数优化为例,验证所提方法的正确性,为随机激励下的多自由度结构-TMD系统优化设计提供了一条新的解决途径.     

平稳随机地震激励下TMD-基础隔震混合控制体系的减震效果分析

文章对随机地震激励下TMD-基础隔震混合控制体系的减震效果进行了研究,建立了混合控制体系的运动方程,运用状态空间法求解该混合控制体系的随机响应,得到体系各层的响应功率谱和响应均方根值;给出了在上部结构位移最优化条件下求解体系中TMD最优参数的计算表达式;通过与基础隔震结构对比分析了该混合控制体系的减震效果。分析结果表明:混合控制体系在使隔震层位移得到减小的同时,可以更有效地控制上部结构的地震响应;对于位于不同场地上的结构,该混合控制体系仍能发挥一定的减震效果。     

基础隔震结构动力可靠度分析及参数优化

假定地震为平稳过滤高斯白噪声过程,基于隔震支座的等效动刚度和等效黏滞阻尼比建立了基础隔震结构的动力方程.针对动力方程中非经典阻尼的情况,采用状态空间理论和复模态叠加法对振动方程进行了解耦,推导了基础隔震体系上部结构和隔震层在随机地震动激励下的方差反应解析式.采用变形准则分别定义了上部结构和隔震层的极限状态,根据首次超越机制,并基于串联可靠度模型建立了隔震结构在给定地震动下的条件动力可靠度计算方法.通过一个基础隔震框架计算实例,说明了该方法的运用.在此基础上,分析了隔震支座等效动刚度和等效黏滞阻尼比对隔震结构随机反应和可靠度的影响,并以失效概率为优化目标,对隔震参数进行优化.该方法可以从整体上对隔震结构可靠性进行评估,为基于可靠度的隔震参数优化提供基础.     

K-L分解在非平稳地震响应分析中的应用

介绍了一种非平稳地震激励下结构随机响应的分析方法.按照K-L分解理论,地震激励可以描述为一系列确定性函数与随机系数乘积的线性组合形式.对于线性结构,地震激励的每项K-L展开级数对应于一项结构响应.因此,任何确定性动力时程积分方法可以应用于求解与KL展开级数相对应的结构响应.这为商用有限元软件用于随机地震响应分析打开了方便之门,同时也有利于提高随机振动分析在实际工程中的应用.一个受均匀调制非平稳地震激励下的21层框架结构用于阐明这种方法.     

弹性圆拱在非平稳水平随机地震作用下的伽辽金法

应用虚拟激励法与伽辽金法相结合,分析弹性圆拱在非平稳水平随机地震作用下的随机响应问题.在建立圆拱动力平衡微分方程的基础上,通过选取适当的试函数,将动力平衡方程转化为线性常微分方程组.通过设定虚拟荷载,按确定性方法求解响应量的时变功率谱密度的近似解,并进一步求出响应的方差和各阶谱矩.由于采用较少的试函数就能获得较高的精度,大大提高了计算效率.     

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.     

“顶吸基隔”结构非平稳随机地震反应分析新方法

为了有效抑制基础隔震结构的隔震层及主结构的过大位移,设计了"顶吸基隔"减震结构并提出了相应的非平稳随机反应分析新方法.通过在基础隔震结构的顶部布置调谐质量阻尼器来构建减震结构,分别采用Bouc-Wen模型及其刚度退化模型模拟隔震层及各楼层的滞回特性.通过在精细积分法中引入复化Cotes积分,并结合虚拟激励法,提出了求解减震结构非平稳随机反应的CCIM法.依据首次超越破坏准则,建立了以结构层间位移角为评价指标的动力可靠度极限状态方程.通过分别采用CCIM、蒙特卡罗法和时域显式蒙特卡罗法对减震结构进行随机反应分析,验证了CCIM具有高效率和高精度的特点.以一座30层钢框架结构为算例,分别计算了减震结构、基础隔震结构和未控制结构在8度和9度罕遇地震作用下的随机反应.结果表明:本文提出的"顶吸基隔"减震结构的整体可靠度比基础隔震结构和未隔震结构的都要高,该减震结构具有极大的工程推广价值.     

桁架结构随机有限元的可靠性分析

研究基本随机变量对结构可靠性的影响,针对桁架结构分别或同时考虑了结构的物理参数、构件的几何参数以及作用荷载等的随机性,提出了将确定性有限元随机化的方法,结合H-L(Hasofer-Lind)几何法,分别以结构的位移与应力响应作为功能函数,得到结构中构件的最小可靠指标.通过算例表明随机变量的变异系数对构件可靠指标有较大影响,当同时考虑多个基本随机变量时,结构响应呈现出很强的随机性,基于随机有限元的可靠性分析方法具有一定普适性、可行性与实用性.＃     

基于振动台试验的TMD-结构体系能量平衡分析

调谐质量阻尼器对结构的减振作用过程,本质上也是一个能量的传递、转化与耗散的过程。首先,根据能量法原理, 对TMD-结构体系的能量平衡进行了较详细的分析,深入了解其在整个地震过程中各部分能量的分配组成和传递机理;然后,通过TMD-结构模型的模拟振动台试验研究,对TMD-结构体系的能量平衡进行了分析,从试验上进一步验证了TMD-结构体系的能量平衡理论,为下一步对TMD-结构体系的能量分析奠定试验基础。     

Hybrid Structure Reliability Analysis Based on the Damped Newton Method

This paper presents a hybrid model reliability analysis method based on the damped Newton method with both random and interval variables to solve the hybrid structure reliability problem.The method combines an outer iterative solution and inner layer numerical calculation.In the outer iteration,the method seeks an optimized solution to the interval variable iterative by adding the boundary constraint condition based on the damped Newton optimization theory.In the inner layer solution,the method first reduces the dimension of the random variable through the dimension reduction method,then obtains the first four-order central moment of the function through the application of the Taylor expansion method,and finally calculates the reliability index of the structure according to the fourth-order moment calculation structure of the function.The results of a numerical example and an engineering ten-rod truss structure show that the proposed method can effectively solve the random-interval hybrid reliability problem and has better calculation accuracy than that of the two-layer iterative method.     

基于随机地震响应的大跨隔震结构性态设计方法

为实现基于性态的抗震设计理论在被动控制结构中的应用,以大跨度隔震结构为研究对象,提出了基于随机地震反应的结构设计框架。框架包括定义结构的性能水平、确定并量化性能目标、基于位移指标设计隔震层、计算结构随机地震响应、评估大跨度隔震结构可靠度这五部分内容;通过算例表明:提出的基于性能的抗震设计方法与可靠度理论相结合,能在给定的性能目标下有效地保证大跨隔震结构的安全,对指导大跨结构抗震设计实践具有一定的指导意义。     

动力伺服刀架端齿盘分度精度可靠性灵敏度设计

端齿盘加工精度的高低会直接影响到整个刀架的分度精度.在对端齿盘加工误差进行分析的基础上建立了端齿盘的分度误差模型,利用二阶矩和摄动方法求出端齿盘的可靠性指标,并计算出其可靠度.以端齿盘的分度误差模型为基础,将可靠性理论与灵敏度分析方法相结合,给出了动力伺服刀架端齿盘分度精度可靠性灵敏度设计的分析方法.通过算例得出了端齿盘各随机参数的可靠性灵敏度变化规律,并分析了各随机参数的变化对端齿盘分度精度可靠性的影响.研究表明,端齿盘各设计参数的改变对其可靠性的敏感程度不一,可通过优化敏感参数来提高齿盘的分度精度可靠性.同时为提高刀架系统的分度精度可靠性提供理论依据.     

基于混合遗传算法的随机结构可靠性优化设计

遗传算法（GA）是一种具有随机搜索技术的进化算法,但在运用过程中出现早熟、收敛速度慢、局部搜索能力差的缺点。对遗传算法中的遗传算子进行了改进,提出了遗传算法和最佳矢量法相结合的混合遗传算法,并引入了小生境技术。分析表明,基于小生境的混合遗传算法即发挥了最佳矢量法局部搜索能力强的特点,又结合了遗传算法全局搜索能力强的优点,使收敛性能大大改善,同时小生境技术的使用,避免了优化过程中局部最优解的出现,提高收敛速度。具体算例表明该混合遗传算法是一种高效的结构优化方法。