基于构件重要性系数的结构易损性分析

为了有效地管理大型复杂结构并减少各种灾害的损失,采用数值计算方法,对结构易损性和连续倒塌展开研究已成为目前国际社会研究的热点。从结构易损性的基本原理入手,提出了一种基于构件重要性系数的结构易损性分析方法。它基于构件刚度的重要性系数,并通过其与冗余度的关系来求出各构件的冗余度,用结构的整体冗余度和构件的局部冗余度来搜索结构的失效模式,以此来寻找结构中的薄弱环节,并通过结构的应变能来寻找结构的最易损失效路径。最后通过一个五层钢框架算例来验证。研究发现,所提出的方法是可行的、有效的。     

轻型钢结构风灾易损性概率分析

针对中国典型轻型钢结构建筑,提出风灾易损性的概率分析方法。荷载概率模型考虑屋面板自身重力、围护结构风压、飞掷物冲击破坏,提出屋面板、墙面板、外门窗的抗风承载力概率模型,建议构件风灾破坏的判定准则,给出轻型钢结构的风灾破坏等级矩阵。使用蒙特卡洛模拟得到各类构件及建筑整体的超越破坏易损性曲线,针对某一典型轻型钢结构建筑进行模拟。研究结果表明:屋面板和外门窗的超越破坏概率高于墙面板超越破坏概率;为减少风灾破坏,应当优先选用利于抗风的屋面板型,进而提高外门窗的抗风性能,最后考虑增强墙面板的抗风性能。     

基于多层次权重系数的结构动力学模型修正

针对结构动力学模型修正问题,提出了一种改进的模型修正方法.在考虑模态频率因素和频率响应因素的模型修正方程基础上,建立了同时包含频率参数和结构响应参数的结构优化方程.根据复杂动力学问题中涉及的多参数因子和多层次问题,引入了多层次理论,提出了多层次权重系数问题,建立考虑多参数、多层次的结构动力学修正归一化模型.最后,以船艇基座结构为对象,开展了基座的模型修正数值计算.计算结果表明,所提出的方法可为复杂结构模型修正问题的研究提供新思路.     

基于多重性能水准的直立锁缝屋面系统风灾易损性分析

直立锁缝屋面系统作为风敏感结构,在不同等级风荷载作用下,易遭受不同程度的损伤甚至破坏. 为减少风灾损失,提出了基于多重性能水准的直立锁缝屋面系统风灾易损性分析方法. 通过建立直立锁缝屋面系统力学模型分析其失效模式以及风致破坏过程,提出以屋面板大肋边节点相对位移作为量化指标,划分并推导了三阶段性能水准及量化模型;结合概率可靠度的风灾易损性分析方法,并以某典型工程为例进行直立锁缝屋面系统风灾易损性分析. 算例结果表明,本文方法获得的易损性曲线能很好地预测直立锁缝屋面系统损伤状态,其中轻度损伤、中度损伤、重度损伤以及风揭破坏状态对应的风速范围分别为0~14.9 m/s、20~26.8 m/s、30~46.9 m/s和大于46.9 m/s,可为直立锁缝屋面系统工程设计和实践提供参考.     

基于累积塑性应变的结构多维易损性分析

将拟力法的概念运用于能量平衡方程而提出累积塑性应变,其表示为塑性耗散能需求与耗能能力之比.塑性耗散能反映了结构在地震作用下的损伤累积效应,作为构件层次损伤指标的累积塑性应变也考虑了损伤累积效应.建立基于最大层间位移角的易损性曲线,假定一系列累积塑性应变阈值,通过易损性曲线吻合度确定与全局性能水准相对应的局部损伤状态,即累积塑性应变阈值.以累积塑性应变和峰值层加速度响应作为结构构件和非结构构件的工程需求参数,在多维易损性理论框架下建立二维性能极限状态方程和概率地震需求模型,进行易损性分析,并分别讨论加速度阈值、工程需求参数和性能极限状态相关性对易损性的影响.     

基于性能的平面不规则结构地震易损性分析

针对平面不规则框剪结构,提出基于性能的结构整体地震易损性分析方法。基于性能分析静力弹塑性,根据结构极限损伤状态定义平面不规则框剪结构层间位移角和层间扭转角的4个性能水平限值。通过弹塑性动力时程分析获得结构地震响应。根据超越概率的定义,分别计算层间位移角和层间扭转角极限状态下超越概率。结合地震峰值加速度及超越概率对一平面不规则框剪结构进行基于性能的地震易损性分析,绘制结构的易损性曲线,比较2个指标的易损性曲线,评估结构的抗震性能。研究结果表明:对平面不规则结构进行易损性分析时,应考虑扭转响应对结构的影响,防止高估这类结构的抗震性能。     

基于地震动预测模型的桥梁结构易损性分析

利用修正的地震动预测模型(GMPE)分别计算特定矩震级M_w、断层距R_(JB)和场地条件(以地下30,m平均剪切波速v_(s30)为代表)时近断层脉冲地震动和非脉冲地震动谱加速度的超越概率.以某两跨连续梁桥为例,利用地震易损性曲线计算特定震级、断层距和场地条件时近断层脉冲地震动和非脉冲地震动作用下桥墩、桥台、支座以及桥梁系统不同损伤水平的超越概率.结果表明,不同矩震级条件下,近断层脉冲型地震动作用下桥梁构件和桥梁系统不同损伤水平的超越概率明显大于非脉冲地震动作用下相应的超越概率,如M_w=6.5、R_(JB)=10,km、v_(s30)=300,m/s时,桥梁系统轻微、中等、严重、完全破坏对应的损伤概率扩大系数(有脉冲与无脉冲条件下结构损伤概率的比值)分别为1.191、1.816、3.464、8.412;而近断层区的桥梁构件及系统的损伤概率扩大系数,随矩震级的增大而减小,随断层距和v_(s30)的增大而增大.     

基于损伤场景的桁架结构拓扑易损性分析

结构拓扑易损性分析从影响结构易损性的内因揭示了结构体系中与外部荷载作用特性无关的先天弱点所在.分析中以结构的几何稳定性作为结构性能需求,采用了矩阵分析方法,以平面和空间桁架结构体系为例,探讨了结构中冗余构件配置的有效性以及不同易损场景对结构性能的影响程度.研究发现,合理的冗余构件分布能够将结构的易损场景限定在更小的范围内,而盲目增加冗余构件则不一定能起到降低结构易损性的作用;由于局部机构的存在,不同易损场景的影响范围不同.拓扑易损性分析可以把握结构体系的弱点所在,从而可采取有针对性的措施降低结构易损性.     

结构的易损性分析计算方法

由于灾害或材料性能的退化等原因结构的实用功能会下降,为了有效地对日见增多的大型结构进行日常管理和减少各种灾害的损失,结构的易损性分析已逐渐成为国内外学者研究的重点。本文从结构的易损性分析的原理入手,概括介绍了几种结构的地震易损性计算方法,并深入分析,总结了其优缺点及发展方向     

基于概率的地震作用下桥梁结构易损性分析

应用能力谱方法和增量动力分析方法分别建立了用于评价地震作用下桥梁结构性能的桥梁结构易损性曲线。通过对用两种方法建立的易损性曲线的对比分析表明：对于保护层混凝土剥落破坏状态,两种方法分析的结果相差不大;对于纵筋屈曲和倒塌破坏状态,能力谱方法给出的桥梁结构在给定地面运动强度下的失效概率偏低。用能力谱方法建立结构的易损性曲线避免了对结构进行非线性动力时程分析,分析方便快速,但对于严重破坏状态分析精度较低;非线性动力分析方法需要对结构进行大量的动力时程分析,但结果更为精确可靠。     

基于构件损毁模拟仿真的沿海农村典型低矮房屋台风风灾易损性研究

中国地处西北太平洋地区,年均有7~8次台风登陆,台风大风经常给沿海建筑物造成损失,特别是缺乏抗风设计、质量较差的低矮房屋受风灾影响严重.分析加固措施、建筑材料、施工质量对房屋构件抗风性能的影响,建立沿海农村低矮房屋的易损性曲线有着重要的意义.本文基于风工程研究经验,首先设定了一种沿海典型低矮农村房屋的结构及其风结构特征参数;其次,开展了低矮房屋结构易损性的蒙特卡洛模拟,分别得到不同加固措施、不同容重、最不利条件下的屋面易损性曲线,以及不同砂浆强度、不同砌体容重和最不利条件下的墙面易损性曲线;然后,通过将房屋看作屋面、墙体等构件易损性曲线的组合,得到房屋不同破坏状态的易损性曲线,并基于不同破坏状态下的房屋平均损失率及构件在不同风速下的破坏概率得到房屋整体易损性曲线.沿海低矮房屋风灾易损性评估结果,可为沿海地区台风灾害损失评估提供定量依据.     

基于权重系数模糊C均值聚类

传统基于模糊C均值聚类图像分割算法易受复杂纹理和噪声干扰,无法准确分割图像。针对这一现象,提出一种基于权重系数模糊C均值聚类算法,并将其应用于图像分割中。算法定义权重系数矩阵,将每个像点的邻域信息引入到像点间相似性度量中,计算每个像点与聚类中心点的邻域相似程度,根据权重系数矩阵确定邻域中每个像点在邻域特征计算中所占权重,增强了算法对噪点和杂波的鲁棒性。实验结果表明,与传统模糊C均值聚类算法相比,该文算法获得更加精确的图像分割结果。     

一种基于相似系数的权重确定方法

分析常用的主观权重确定方法,提出一种基于相似系数的权重确定方法,给出其数学解释、建模过程和计算步骤,指出在实际评价、决策中可以利用描述指标向量相似程度的"相似系数法"来求出相似系数,进而确定相似权,即为指标权重。最后,结合叉车维修决策中的实例验证其可行性,并与利用层次分析法确定权重在计算过程复杂性和计算结果准确性方面进行比较,证明其计算的准确性和简易性。     

基于IDA和易损性分析的RC框架结构底层柱端弯矩增大系数

为研究RC框架底层柱上下端弯矩增大系数的合理取值与该系数取值的合理性,设计6栋具有不同柱端弯矩增大系数、不同设防烈度的框架结构进行增量动力分析,输入10条地震波,得到各结构模型的IDA曲线。在此基础上,通过定义不同的烈度水平,得到各结构的易损性曲线与倒塌破坏概率。结果表明:按照现行规范设计的7度设防与8度设防框架可以满足大震不倒的设防要求;若将梁柱节点与底层柱下端弯矩增大系数的取值分别提升至1.5与1.8,可使框架在特大地震作用下发生倒塌的概率降低至可接受范围之内。     

权重国际贸易网络的结构分析

采用贸易流量值对国际贸易网络的边赋予权重,构建权重国际贸易网络,从顶点强度与度的关系、边的权重差异度、集聚性、顶点度相关性等角度对权重国际贸易网络的结构特征进行研究.通过与拓扑结构的研究结果进行比较,发现拓扑顶点度负相关而权重顶点度正相关等新现象.这表明对于经济流网络,从权重角度分析可以揭示更多的网络结构特征.     

既有建筑结构鉴定表达式各分项系数的确定

本文考虑14种常用的代表性的结构构件、不同的可变荷载效应与永久荷载效应的比值、3种可变荷载效应和永久荷载效应的简单组合,对既有建筑结构的鉴定表达式在不同目标使用期内的荷载分项系数和不同材料的抗力分项系数进行了优化和确定。分析结果表明,目标使用期不同,既有建筑结构的鉴定表达式各分项系数不完全相同,其结果具有一定的实际意义。     

福建圆形土楼屋盖结构的风灾损伤分析

分析基于构件计算屋盖结构损伤率的计算方法,建立功能函数,并对用于功能函数的结构构件承载力进行计算.研究瓦片掀翻和椽条破坏两种破坏形式下的屋盖的损伤率,和风向角、高宽比、坡角对损伤率的影响作用.研究结果表明:圆形土楼屋盖的弹性极限风速约为20m.s-1,塑性极限风速约为45m.s-1,使用功能极限风速约为30m.s-1;屋面坡角、高宽比的增大均会增大屋盖结构的损伤率;二次损伤率很大,基本上达到一次损伤率的一半.此外,外挑檐和屋脊外的灾损情况在整个屋盖结构中最严重.     

断索导致的斜拉桥结构易损性分析

提出从损伤场景对结构性能的影响程度和损伤场景占结构体系总体规模的比例两个参数进行结构易损性分析的方法,并以斜拉桥结构体系为对象,分别以主梁最小屈曲安全系数和最大应力安全系数作为结构性能参数,对不同位置拉索断裂的损伤场景进行了易损性分析.以某斜拉桥为例,采用提出的易损性分析方法,从众多的拉索断裂损伤场景中得到了造成后果尽可能严重而自身占结构比例尽可能低的易损场景.分析结果明确了结构对不同位置拉索断裂的敏感性,可以作为结构健康监测中监测内容选取以及传感器布设的参考依据.     

高耸结构风灾经济损失预测的研究

根据已有的关风灾经济损失预测的成果,针对高耸结构中的烟囱类结构,应用风工程计算基本理论,导出了风灾经济损失预测中的关键值－弹性极限风压,可供设计应用。