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高层钢筋混凝土框架结构的抗风可靠性分析

王洁  
【摘要】:风灾是造成人员和财产损失最大的自然灾害之一。风荷载中存在大量不确定性因素,因而用可靠度理论进行结构的抗风研究是比较合适的。我国是世界上少数几个受风灾影响最严重的国家之一。因为目前尚难以准确地获得台风荷载的统计参数,加之其发生频率相对较低,所以在现行的结构设计规范中还没有考虑台风荷载,但我们必须重视台风荷载的强破坏力。本文以可靠度理论为基础,在广泛借鉴国内外同行研究成果的基础上,对高层框架结构的抗风分析问题作了进一步的研究。研究内容主要包括以下几方面: 1、应用ANSYS参数化语言(APDL),编写了基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗随机有限元法程序,并将其应用于框架结构的抗风可靠性分析。 2、实际计算表明,基于拉丁超立方抽样的蒙特卡罗随机有限元法能在保证精度的前提下,减少模拟次数,效率较高,是框架结构抗风可靠性分析中值得采纳的方法。 3、采用基于拉丁超立方抽样法的蒙特卡罗随机有限元法,分析了沿海地区的某高层钢筋混凝土框架结构在设计基准期最大风荷载作用下和不同台风荷载作用下的随机响应,并探讨了台风荷载的计算方法,最后进行了承载能力极限状态和正常使用极限状态的抗风可靠度计算。结果表明,该设计方案能够满足在设计基准期最大风荷载作用下的抗风可靠度要求,但是抵抗台风的可靠度水平较低。 4、针对实际工程,本文还进行了基于抗台风性能的结构设计。结果表明,随着结构抵抗台风的可靠度水平的提高,工程的建筑成本也大大增加。因此本文建议在受台风影响的沿海地区,高层建筑设计应该根据实际情况,综合考虑这两类风荷载对结构可靠度的影响以及综合国家的经济基础、技术水平等因素,在安全与经济这一对矛盾中做出合理、可行的选择。


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