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具有中介状态和失效相关时抗震建筑结构可靠性分析研究

胡秀庄  
【摘要】:建筑结构可靠性分析是保证房屋使用者生命、财产安全的重要措施。但传统的可靠性理论是建立在经典概率假设和二态假设基础上的,把单元和系统的工作状态分为“安全”和“失效”二级,从安全到失效采取“突变”的模式。对很多抗震建筑结构却不完全符合实际情况,因为构件、结构、系统的工作状态从安全到失效是渐变的,结构从完全满足功能要求到完全失去功能之间存在中介状态(或带病工作状态),即虽有损伤却仍能工作的状态。因此,本论文提出结构和系统应具有“安全-中介-失效”三级工作模式。 本论文根据结构及结构体系应具有“安全-中介-失效”三级工作模式的原则,借助于一次二阶矩法确定结构的可靠指标和失效概率,建立了与抗震设计规范规定的三级设防标准相对应的计算可靠度的方法,探索了具有中介状态和失效相关的抗震框架结构体系的可靠度分析方法。论文主要内容: (1)在经典概率假设和二态假设基础上,提出了中介状态的观点,认为结构及结构体系均具有安全、中介、失效三种工作状态。可靠性分析的结果应是求出其安全概率P_R、中介概率P_M和失效概率P_F,它们联合起来构成可靠性向量[P_R,P_M,P_F]。 (2)利用随机事件的S并运算和T交运算规则,建立了具有中介状态的串联和并联工程系统可靠性向量的计算方法和步骤,同时合理地给出了单元间的失效相关性参数λ的取值方法。 (3)根据线性随机规划法,提出了一种寻找结构主要失效模式的有效算法。在结构可靠度分析中,求解随机线性互补功能方程,选择进基变量进行高斯消元,得到结构形成机构的射线解,最后形成结构主要失效模式。 (4)采用随机事件的条件概率的运算法则,引入失效模式间的条件关联系数来反映结构之间的失效相关性。通过对大量地震震害调查,建立了同一工程项目的基本条件关联系数的近似处理方法。 (5)对框架结构体系遭受地震作用时的可靠度进行分析,计算出它的可靠性向量,并与传统的可靠度分析法作比较。


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