非线性相邻结构地震碰撞易损性与风险评估方法
发布时间：2020-08-05 16:59
【摘要】：相邻建筑结构广泛存在于实际工程中,世界范围内大量的震害调查结果表明相邻结构碰撞是引起结构破坏、倒塌的重要原因之一。由于地震作用存在高度不确定性,为适应基于性能的地震工程和抗震设计理论的发展,需要发展更先进、准确和高效的基于可靠度的方法进行相邻结构地震碰撞风险评估,但目前概率地震碰撞风险评估方法仅限于多自由度线性结构,且现行建筑抗震设计规范的最小防震缝宽度安全水平未知。因此本文对考虑非线性的相邻结构地震碰撞易损性与风险分析方法展开研究。本文主要研究内容及结论如下:(1)对相邻结构发生地震碰撞的失效概率进行定义,引入非线性结构小失效概率高效算法—子集模拟法,提出了相邻结构地震碰撞易损性与风险分析方法。利用所提方法对相邻线性单自由度结构地震碰撞易损性与碰撞风险进行计算,与已有方法结果进行对比验证。并将该方法用于动力特性差异显著的非线性多自由度相邻结构的地震碰撞易损性与风险评估,分析了不同结构间距、考虑结构非线性与否对其地震碰撞易损性的影响。结果表明:考虑非线性的相邻结构地震碰撞易损性曲线总体呈增大趋势,但会有微小波动,且当结构间距大于一定值后,即使峰值地面加速度增大,失效概率也不会达到1;结构间距越大,仅考虑线性和考虑非线性的易损性计算结果差别越大。(2)利用所提方法对设弹性连接单元的多自由度相邻结构的地震碰撞易损性进行分析,结果表明:当结构进入非线性阶段,峰值地面加速度大于一定值时,连接单元刚度不够大时会增大结构发生碰撞的失效概率。利用所提方法对考虑碰撞力的单体多自由度结构的地震易损性进行分析,结果表明:当结构间距较小时,单体结构考虑碰撞力的地震易损性大于不考虑碰撞作用时的地震易损性。(3)将所提基于子集模拟的相邻结构地震碰撞易损性及风险评估方法用于6层和5层以及6层和4层相邻框架结构的非线性有限元模型中,利用Matlab和OpenSees交互访问,计算得到了两种相邻框架结构在不同结构间距下的地震碰撞易损性曲线和失效风险。并提出将结构地震易损性分析的增量动力分析法扩展用于相邻结构地震碰撞易损性计算,与子集模拟法计算结果进行对比,根据计算结果建议实际应用时可取两种方法的不利值。最后评价了相邻框架结构按规范设最小结构间距时不同强度地震作用下的失效概率,相邻结构在罕遇地震作用下发生碰撞的概率较高,且相邻结构动力差异越大,发生地震碰撞的概率越大。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU311.3
【图文】：
数选取逡逑７）的Ｃｌｏｕｇｈ－Ｐｅｎｚｉｅｎ建议的修正过滤白噪声模型作，公式内各参数取值分别为％＝１２．５ｒａｄ／ｓ，式＝０．６，％３［６７］，功率谱密度函数曲线如图２－３所示；然后采用公波，最后通过乘以时间包络函数将平稳随机地震动变Ｓｈｉｎｏｚｕｋａ－Ｓａｔｏ函数作为时间包络函数，如下式所示：逡逑ｌ｛ｔ）＾ｃ－（ｅｂ＇＇Ｓ＇邋ｈ＾Ｏ．ＯＳＯｊｉｓ－１，ｃ＝２５．８１２［６７］，丹（0为单位阶跃函数２邋Ｔ逦Ｃ逦Ｃ逦ｂ逦Ｗ逦ｂ逦ｋ逦ｂ逦Ｗ逦Ｗ逦￣邋：逡逑－Ａ逡逑邋１４－逦／逦＼逦＇逡逑邋１．２邋＇邋／逦＼逦－逡逑１－邋／邋＼邋－逡逑邋０邋８邋＇邋／逦＼逡逑°－６＇．逡逑
逦逦逡逑／／／／／／／／／／／／／／／逡逑图２－２相邻线弹性单自由度结构逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ａｄｊａｃｅｎｔ邋ｌｉｎｅａｒ邋ＳＤＯＦ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ逡逑地震参数选取逡逑节以（２－７）的Ｃｌｏｕｇｈ－Ｐｅｎｚｉｅｎ建议的修正过滤白噪声模型作为地震密度函数，公式内各参数取值分别为％＝１２．５ｒａｄ／ｓ，式＝０．６，％＝２ｒａｄ／Ａ＝ｌｍ２／ｓ３［６７］，功率谱密度函数曲线如图２－３所示；然后采用公式（２－稳随机地震波，最后通过乘以时间包络函数将平稳随机地震动变为非震动，选用Ｓｈｉｎｏｚｕｋａ－Ｓａｔｏ函数作为时间包络函数，如下式所示：逡逑ｌ｛ｔ）＾ｃ－（ｅｂ＇＇逦（４Ｓ０．０４５３１Ｓ＇邋ｈ＾Ｏ．ＯＳＯｊｉｓ－１，ｃ＝２５．８１２［６７］，丹（0为单位阶跃函数。逡逑２邋Ｔ逦Ｃ逦Ｃ逦ｂ逦Ｗ逦ｂ逦ｋ逦ｂ逦Ｗ逦Ｗ逦￣邋：逡逑
逦基于子集模拟的非线性相邻结构地震碰撞易损性与风险分析方法逦逡逑假定结构的设计使用年限为５０年，按照公式（２－５）、（２－６）分别计算了文献逡逑中相邻单自由度结构在不同结构间距邋＜邋下的年平均失效概率和设计使用年限内失逡逑效概率，分别如图２－７、２－８所示。可以看出子集模拟法的计算结果与ＩＳＥＥ方法和逡逑两种解析方法吻合较好，但当结构间距较大，即失效概率较小时，其结果稍大于其逡逑它方法。可以发现相邻结构的年平均失效概率随着间距的增加急剧减小，相邻结构逡逑的设计使用年限内失效概率在较小的结构间距下为１，然后随着结构间距的增加逐逡逑渐减小。逡逑１00１0＇
本文编号：2781776
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU311.3
【图文】：
数选取逡逑７）的Ｃｌｏｕｇｈ－Ｐｅｎｚｉｅｎ建议的修正过滤白噪声模型作，公式内各参数取值分别为％＝１２．５ｒａｄ／ｓ，式＝０．６，％３［６７］，功率谱密度函数曲线如图２－３所示；然后采用公波，最后通过乘以时间包络函数将平稳随机地震动变Ｓｈｉｎｏｚｕｋａ－Ｓａｔｏ函数作为时间包络函数，如下式所示：逡逑ｌ｛ｔ）＾ｃ－（ｅｂ＇＇Ｓ＇邋ｈ＾Ｏ．ＯＳＯｊｉｓ－１，ｃ＝２５．８１２［６７］，丹（0为单位阶跃函数２邋Ｔ逦Ｃ逦Ｃ逦ｂ逦Ｗ逦ｂ逦ｋ逦ｂ逦Ｗ逦Ｗ逦￣邋：逡逑－Ａ逡逑邋１４－逦／逦＼逦＇逡逑邋１．２邋＇邋／逦＼逦－逡逑１－邋／邋＼邋－逡逑邋０邋８邋＇邋／逦＼逡逑°－６＇．逡逑
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逦基于子集模拟的非线性相邻结构地震碰撞易损性与风险分析方法逦逡逑假定结构的设计使用年限为５０年，按照公式（２－５）、（２－６）分别计算了文献逡逑中相邻单自由度结构在不同结构间距邋＜邋下的年平均失效概率和设计使用年限内失逡逑效概率，分别如图２－７、２－８所示。可以看出子集模拟法的计算结果与ＩＳＥＥ方法和逡逑两种解析方法吻合较好，但当结构间距较大，即失效概率较小时，其结果稍大于其逡逑它方法。可以发现相邻结构的年平均失效概率随着间距的增加急剧减小，相邻结构逡逑的设计使用年限内失效概率在较小的结构间距下为１，然后随着结构间距的增加逐逡逑渐减小。逡逑１00１0＇
【引证文献】
相关硕士学位论文 前1条
1 范鹏鹏;基于地震碰撞风险的非线性相邻结构临界间距计算方法[D];北京交通大学;2019年
本文编号：2781776
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