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《基于可靠度和功能的框架_剪力墙结构抗震优化设计_李刚》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第18卷第3期计算力学学报Vol.18No.32001年8月CHINESEJOURNALOFCOMPUTATIONALMECHANICSAugust2001文章编号:1007-4708(2001)03-0290-05基于可靠度和功能的框架-剪力墙结构抗震优化设计李刚,程耿东(大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁大连116023)摘要:作为结构抗震设计的发展方向,近年来基于功能的结构抗震设计思想引起了地震工程界的广泛重视,并取得了迅速发展,其基本思想就是在充分考虑结构抗震设计中的不确定性的情况下,采用基于“投资—效益”准
2、则和强调结构“个性”的设计。本文讨论了基于可靠度和功能的结构抗震优化设计思想,建立了钢筋混凝土框架-剪力墙结构的抗震优化设计模型;给出了结构可靠度的近似计算方法,最后计算了钢筋混凝土框架-剪力墙的算例。关键词:结构可靠度;结构优化设计;结构抗震设计基于;功能的设计;框架-剪力墙结构中图分类号:TU352.11,TU375.4文献标识码:A的地震灾害下能够维持所要求的功能水平,其基本1引言思想就是基于“投资-效益”准则的结构设计和强调工程结构的抗震能力依赖于很多因素,包括建结构“个性”的设计。所谓的“投资-效益”准则,就是造结构所使
3、用的材料、施工的方法和质量、构造细在基于功能的结构抗震设计中除了考虑技术因素节、设计方案及建造结构时的费用。如何形成一个合外,还考虑了经济、社会、政治等诸多因素,它所追求理的设计思想,在工程结构的抗震能力和建造费用的设计目标就是在结构的设计基准期内,综合考虑之间找到一个较好的平衡,一直是工程界关心的重这些因素基础上的最佳方案。即,在结构的初始造价大课题。目前各国抗震规范是以保障生命安全为单与结构未来的损失期望中,达到一种最佳平衡。强调一设防目标的,尽管它可以做到大震时主体结构不结构“个性”的设计是指结构设计中,可以根据结构倒以保障
4、生命安全,但它可能导致中小震下结构正的用途,业主、使用者等的特殊要求,每个结构可以常使用功能的丧失而引起巨大的经济损失。特别是有着各自不同的功能水平,这与现行抗震规范体系随着经济的发展,结构物内的装修、非结构构件、信中同类结构采用同样的功能水平、强调结构设计的“共性”,是本质不同的[1-3]。息技术装备等的费用往往大大超过结构物的费用,这种损失会更加严重,美国加州北岭地震和日本阪结构设计中存在着大量不确定性,如外部环境神地震就很好地说明了这一点。因此工程界对现有(荷载和结构所处场地类型等)、结构本身(构件材料抗震设计思想和方法进行
5、反思,进一步探讨更完善性能、截面几何参数)、结构整体分析中的不确定性的结构抗震设计思想和方法成为迫切的需要。等。在设计过程中,设计者必须充分考虑这些不确定2基于可靠度和功能的结构性,采用结构可靠度理论。作为结构抗震设计的未来抗震优化设计发展方向,基于功能的结构抗震设计应该以结构可靠度理论为基础,正如美国联邦紧急救援署2.1基于可靠度和功能的结构抗震优化设计模型(FEMA)在研究报告中指出的:“基于功能的结构抗基于功能的结构抗震设计90年代初由美国学[2]震设计的框架应是可靠度理论”。基于可靠度和功者提出,近年来引起了各国地震工程界
6、的广泛重视。能的结构抗震优化设计模型可表示为:基于功能的结构抗震设计是使设计出的结构在未来findX收稿日期:1999-08-26.min.W=A1C+A2L(A1,A2>0,A1+A2=1)基金项目:国家自然科学基金资助项目(59895410);国s.t.B1(X)E[Bi]i=1,⋯,NP家自然科学基金资助项目(50008003).gj(X)F0j=1,⋯,ND(1)作者简介:李刚(1966-),男,博士,副教授,主要研究方向结构优化设计、结构可靠度及结构抗震其中X为设计变量,为结构构件的截面几何尺寸和设计。配筋面积;W为目标
7、函数,C为结构造价,L为结构第3期李刚等:基于可靠度和功能的框架-剪力墙结构抗震优化设计291损失期望;Bi,[Bi]分别为基于可靠度表达形式的约3结构可靠度的简化近似分析方法束条件的可靠指标及相应的目标可靠指标,包括了基于不同功能要求的结构体系可靠度约束及其它可3.1有关随机变量的统计特性靠度约束;gj(X)为确定性约束条件,主要为构造要本文建立的基于可靠度和功能的结构抗震优化求;NP,ND分别为相应的约束条件个数。设计模型中,涉及到的随机变量包括抗力项和荷载2.2结构抗震优化设计中的目标功能水平项。抗力项包括:结构构件抗力,服
8、从对数正态分布;基于功能的结构抗震设计中,结构的目标功能结构层间弹性变形能力和层间极限变形能力,服从水平是指在一定超越概率的地震发生时,结构期望极值Ⅰ型分布。荷载项包括:地震作用,服从极值Ⅱ的最大破坏程度,确定适合的结构目标功能水平是型概率分布(在
