国家自然科学基金研究专著《基于性能的结构抗震设计——理论、方法与应用》

本书较系统地介绍了基于性能的抗震设计思想、理论和方法，建立起了基于性能的结构抗震优化设计的框架，着重介绍了作者多年来的相关研究成果，主要包括基于投资-效应准则的优化设计模型的建立、基于性能的目标可靠度优化决策、结构分灾抗震设计及基础隔震结构一体化优化设计、结构可靠度分析及基于可靠度的优化设计算法研究、ANSYS软件二次开发及其在实际工程中的应用等．     

基于投资-效益准则的现有结构抗震加固策略

介绍了基于功能的抗震设计思想及投资—效益准则，并通过构建基于投资—效益准则的结构优化模型及算例分析，得到了基础隔震设计方案就是该优化模型最优解的结论；探讨了基于投资—效益准则的现有结构抗震加固策略，指出对于要求较高的加固目标，采用隔震加固策略更为适合。     

结构抗震承载力利用系数的可靠度校核

广东省的地方性标准DBJ15-92—2013《高层建筑混凝土结构技术规程》的抗震性能设计在国家现行的抗震设计规范的基础上进行改进,采用按设防烈度地震(中震)计算地震作用,引入承载力利用系数考虑构件的延性能力,来进行构件的承载力设计.为验证新的抗震承载力计算公式的可靠性,采用一次二阶矩方法对计算公式进行可靠度分析,研究了荷载比(地震作用标准值效应与重力荷载效应比值)、性能水准、设防烈度、构件受力类型等因素对可靠度的影响.结果表明:在同一性能水准下构件可靠指标和可靠性概率大小所遵从的规律为受压构件受剪构件受弯构件受拉构件,符合"强剪弱弯"的概念设计要求;荷载比和构件重要性系数对构件可靠度有显著的影响,设防烈度对构件可靠度的影响不大.     

建筑结构最优设防荷载决策

从建筑技术经济角度出发，基于结构自身的性能要求及地震动特性，提出了建筑结构优化设计方法，按2个层次进行，第一层次决定建筑结构最优设防荷载，第二层次据此设防荷载进行满足各种现行规范要求的结构设计，其方法是：结合地面稳定性评价分析，在“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防标准下，对结构遭受的各级破坏进行概率分析，计算多级失效准则下的损失期望，决策最优设防荷载，进而找到建筑结构最优投资切入点，保证长期社会经济效益。     

软钢阻尼器加固某大跨度结构减震性能研究

"5.12汶川"大地震后,受影响的部分地区设防烈度进行了调整,设防烈度调整后大部分建筑尤其是公共建筑需要进行抗震加固。以地震时正在修建的某大跨度体育教学训练中心为背景,针对该地区设防烈度提高的特殊性,对其设防烈度提高前、后的抗震性能进行了评估,采用有限元模型对不同软钢阻尼器抗震加固方案进行了动力分析,评价了不同软钢阻尼器加固方案的减震效果。结果表明:(1)软钢阻尼器的设置对于调整结构的水平刚度,增强结构的耗能能力,改善结构的减震性能具有重要作用;(2)软钢阻尼器宜布置在层间位移角较大的楼层,即结构刚度变化较大的相邻楼层;(3)软钢阻尼器的数量及布置方式有优化解等结论,为该工程结构的抗震加固设计提供了依据,同时可供同类建筑结构的抗震加固设计借鉴。     

桥梁抗震安全设防及重要性的效益-成本分析

结构物的重要性是安全设防标准确定的基本依据之一 .针对桥梁结构在国民经济中的特殊性 ,引入了一种基于效益 -成本分析的桥梁设计目标可靠度确定的分析方法 .然后利用交通网络分析的方法 ,借用运输项目经济评价中的国民经济评价的分析模型 ,并吸收灾害经济研究的最新成果 ,对桥梁破坏的社会经济损失进行分项计算 ,得出桥梁在一定使用年限内的损失期望 .最后还用一个算例进行了示例分析 .桥梁抗震安全设防及重要性的效益-成本分析@郭卓明 @胡勃 @袁万城 @范立础     

某框架-核心筒超限高层基于抗震性能的设计分析

文进行了某框架-核心筒超限高层基于抗震性能的设计分析。多遇地震下,进行反应谱分析与弹性时程分析;设防烈度地震下,进行中震弹性与中震不屈服复核;罕遇地震下,进行静力弹塑性分析(Pushover Analysis),评估结构的抗震性能,发现结构潜在的破坏机制,针对性地加强薄弱部位,改善结构抗震性能。该工程通过三个水准地震作用分析,基本实现了“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防目标。     

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。     

底部框架-抗震墙房屋设计的心得

在设防烈度为6、7度时，底框-抗震墙结构的房屋平方米造价比全框架-剪力墙结构节省15％～30％，而在设防烈度为8度时，底框-抗震墙结构的房屋平方米造价和全框架-剪力墙结构的平方米造价几乎接近，从这个角度分析，在设防烈度8度区应昼避免采用底框-抗震墙这种结构形式，抗震性能不好，又不省钱，采用这种结构形式弊大于利。     

对建筑结构抗震设计的若干思考

基于建筑结构抗震设计这一话题,就现有的抗震建筑抗震设计规范（GB50011～2001）,针对设防目标、水准、抗震可靠度、罕遇地震下弹塑性变形等展开了探讨。     

机械零件的可靠性优化设计

在分析传统设计方法与可靠性设计方法在设计思想、设计原理上的区别的基础上,将可靠性设计与优化设计结合起来,对机械零件的可靠性优化设计方法进行研究。在满足可靠度约束及结构几何约束的条件下,以机械零件具体情况最小作为优化目标函数进行可靠性优化设计,得到了比常规设计更为合理的设计结果。     

稳健性结构设计的广义有效性

该文用基于实验设计法的稳健性结构设计方法,对结构进行了广义和狭义的稳健性设计。用2水平值描述不确定参量的变化幅,设计变量则设定为3水平值,以利用实验设计法。通过变化稳健性设计的目标函数中权重系数值,实现广义和狭义的稳健性设计。以典型的三桁架超静定结构问题为算例,结果表明广义的稳健性设计目标下结构的稳健性与蒙特卡罗拟法所得可靠性结果是一致的,而狭义的稳健性结构设计则得不到这种有效性。     

大跨越输电塔的结构优化分析

为了研究和解决大跨越输电塔的优化设计问题,以结构截面、根开和腰部尺寸为设计变量,以结构质量为经济性优化目标,以结构各构件应力比差的平方和为等强度优化目标,提出了经济性等强度优化设计方案,建立了优化目标函数,并采用APDL语言编制了相应的优化程序,利用基于共轭梯度法的一阶优化算法对优化目标函数进行了求解.优化计算结果表明,经济性优化设计方案侧重于节省钢材,等强度优化设计方案则侧重于结构的等可靠性,而经济性等强度优化设计方案既可以满足工程的经济性要求,又可以适当提高结构的整体安全性.     

多参数位移反分析优化设计与约束反演

针对岩土工程位移反分析，提出一般地应力场优化设计的数学形式，构造了岩层变形破坏的结构性计算模型。应用以有限元和约束优化为基础的正定式化方法进行了多参数约束反演，并编制了计算程序。通过地应力参数和岩层结构模量的数值反演算例，说明优化设计和约束反演能同时有效地识别多个参数，可提高反演可靠性和准确度，且能保障计算稳定性。     

钢筋砼框架结构的系统可靠性优化设计

推导了钢筋砼结构可靠性优化设计所需的约束条件和目标函数，并建议通过求主要破坏机构来计算结构系统的可靠度，在采用分部优化策略的基础上，实现了结构系统可靠性分析与结构优化设计的有机结合，并将该方法和确定变量的现行设计方法进行了比较，指出了钢筋砼框架结构的系统可靠性优化设计的优点，为工程设计和修订规范提供了理论依据。     

基于PSO算法的复合材料层合板可靠性优化设计

采用粒子群算法(PSO)分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化问题.在层合板结构总厚度一定的情况下,以系统可靠度最大为目标函数,对复合材料的纤维方向角和相对厚度进行优化设计.单层板失效与否应用Tsai-Wu准则判断,采用一次二阶矩法(FORM)计算和评价失效概率.通过具体算例及借鉴遗传算法中的在线性能和离线性能评估准则,对粒子群算法的收敛性能进行评估,结果表明:与遗传算法相比,该方法具有操作简单、计算效率高等特点,对复合材料层合结构的可靠性优化设计十分有效.     

基于遗传算法的层合板结构的可靠性优化设计

采用遗传算法分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化问题．优化设计时，以层合板结构的厚度最小为目标函数，以可靠度要求为约束条件．在可靠度分析中，取初始缺陷、强度参数、单元层的厚度为随机变量，采用一阶矩法和Tsai-Wu准则分析每个单元层的失效概率，系统失效概率的计算基于串联系统假定．通过比较遗传算法与序列二次规划法的计算结果，证实了遗传算法用于可靠性优化设计的有效性．     

结构可靠度分析的优化算法

根据结构可靠指标的几何意义，建立了正态随机变量和非正态随机变量下的结构可靠度计算的优化模型，并利用已有的优化方法对其求解方法进行了研究。本文的方法无需对非线性功能函数作线性化近似处理，从而提高了结构可靠度的计算精度，扩大了其适用范围，为结构可靠度分析提供了一种新的思路。     

三厘米波段波导型六端口电路的一种最佳设计

六端口技术的创始人G.Engen提出了最佳六端口电路的设计准则,但漫能提出符合设计准则的实际电路。本文按照G.Riblet的五端口电路的设计思想,提出了一种结构紧凑的波导型六端口电路,它符合最佳电路设计准则。文中给出了设计公式和在三厘米波段的数值计算实例。