基于半刚性连接钢框架体系可靠度计算

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1、半刚性连接钢框架体系可靠度计算密级：公开TheCalculationofSystemReliabilityofSteelFramewithSemi-rigidConnection(申请石家庄铁道学院授予工学硕士学位论文)培养单击研究指导教位：土木分院业：结构工程生：巴玲师：张志国副教授二oo七年一月摘要摘要采用焊接刚性节点的钢框架因节点延性较差容易发生脆性破坏，而半刚接钢框架因节点具有较强的耗能能力可以抵抗一定的地震荷载，同时还可以减少斜撑的数量及节点用钢量，这使得半刚接钢框架成为一种经济、可靠的选择。但由于半刚性连接的复杂性和多样性，在钢框架的分析和设计中，还是将框架的梁柱连接假设成为完全的

2、剐接或理想的铰接。对连接性能的这种理想化假设简化了钢框架的分析和设计过程，却不能反映结构工作的实际情况，计算结果误差很大，有时甚至会得到错误的结论。建筑结构作为工程系统要满足既定的功能要求必须具备充分的可靠度。为了克服现行钢框架可靠度设计方法的缺陷，应研究结构的体系可靠度。本文将半刚性连接钢框架的有限元理论和数值模拟技术(蒙特卡罗法、响应面法)相结合，主要运用大型工程软件ANSYS来实现这一分析过程。首先对半刚性连接的钢框架进行结构分析。为了能很好地反映出该结构实际的受力情况，文中采用带有转动刚度的弹簧表征半刚性连接，在软件ANSYS中建立计算模型时用零长度的COMBIN39弹簧单元来模拟连接

3、的非线性特性；同时，为了考虑杆件的剪切变形和应力硬化，梁柱采用BEAMl89三维有限应变梁单元，可以分析杆件的受弯、侧移和扭转问题。通过与文献[41]中的实验结果对比，说明此模型有一定的适用性。然后利用ANSYS中的PDS处理器对结构体系进行可靠性分析，选择PDS提供的两种可靠度设计方法(蒙特卡罗法、响应面法)。文中通过分析一个简单算例，得出影响框架功能的两个输出变量的分布函数曲线，由分布函数曲线能够计算出输出变量小于某一限值的概率；并且对所考查的主要随机变量进行敏感性分析，分析出各因素对半刚接的钢框架体系可靠度的影响程度，从而可以依据这些主要因素实现可靠度优化设计。能够为促进半刚性连接钢框架

4、设计技术的发展，为提高结构性能，节省工程成本发挥应有作用，供工程设计参考。关键词：半刚接钢框架，有限元分析，体系可靠性，蒙特卡罗法，响应面法AbstractThesteelframewithweldedjointisliabletosufferbrittlecollapsebecauseofthelowductilityatthejoints．Then，asteelframewithsemi-rigidconnectionhasgoodabsorptioncapacity,whichcanresistearthquakeloadandreducethequantitiesofsteelqual

5、itiesandtheinclinedpieces．Soitiseconomicalandstabletoselectasteelflamewithsemi—rigidconnection．Butasthesesemi—rigidconnectionsarecomplexandvariable，itiSusuallyassumedthattheconnectionsbetweencolumnsandbeamsareeitherrigidorhingedintheconventionalanalysisanddesignofsteelstructures．Thoughtheanalysisofs

6、teelflamesadoptingsuchassumptionCallsimplifytheprocedureofanalysisanddesign，itcannotpreciselyreflectthestructuralpracticalbehavior．Thustheerrorsofresultsmaybelargeandevengethacorrectconclusions．Thestructureasanengineeringsystemmusthassufficientstructuralreliability．Toavoidtheshortcomingintraditional

7、design，wemuststudythesystemreliabilityofthestructure．Duringthereliabilityanalysis，thetheoryoffiniteelementofsteelflamesandthenumericalmodelingtechnique，whichincludesMonteCarlomethodandresponsesurfacem