基于成本—效益指标的隔震支座参数优化

发布时间：2020-07-01 12:04

【摘要】：目前已有大量关于隔震结构分析和设计方法的研究,但已有研究多着重考虑改善结构的隔震性能,而对工程的整体经济效益关注较少。本文针对建筑隔震结构的特点,研究基于成本—效益指标的隔震支座参数优化问题,提出了以结构整体成本—效益指标为目标函数的隔震支座参数优化设计方法。所提出的方法可同时考虑结构的初始造价、地震损失成本和结构可靠度。本文的主要工作内容如下:(1)通过对文献及专著的检索和阅读,对地震动的特点、抗震技术的发展过程、成本—效益指标的概念以及发展历史、结构随机振动、结构动力可靠度理论进行文献综述,并重点介绍成本—效益概念在土木工程领域的研究现状和基于哈密顿蒙特卡罗的子集模拟方法,为后续的动力可靠度分析进行铺垫。(2)系统研究了基于成本—效益指标的隔震支座参数优化的数学模型和优化算法。由于结构优化模型中以结构的动力可靠度为主要约束,故在文中先对结构的极限状态进行了定义,进而介绍了结构动力可靠度的求解方法和结构优化模型的优化算法。这些方法和理论是成功实现隔震结构基于成本—效益指标的隔震支座参数优化设计的基础。(3)最后对多质点的层剪切结构和三维有限元模型结构进行了基于成本—效益指标的隔震支座参数优化设计,并将其成本—效益指标与传统隔震设计所得结果进行了对比。本文还讨论了结构期望损失成本对优化设计的影响,以验证结构优化模型和优化方法的适用性。最后,本文还对结构在全寿命周期内损伤成本的大小进行了探讨。综上,相较于传统的隔震设计方法,本文所研究的方法能够在满足结构性能(动力可靠度)要求下使得结构的工程效益最大化。本文研究为结构隔震支座的参数优化设计提供了一种有参考意义的新型优化设计方法。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU352.12
【图文】：

示意图,板块,地球,示意图

及地震动的基本特点震的产生究表明，地震发生的直接原因与地球内部的刚性岩石圈的构造密切一个包含地壳在内的厚度达 100~200km 的离散体。它主要是由 6 个，并且覆盖于地球的表面，如太平洋板块、欧亚板块、北美板块等，小的板块，如加勒比板块等。每个板块都在不停的运动[1]，板块运部分产生挤压力或者拖拽力，当这些力作用到岩石圈的岩石上时，或者化学变化，然而，岩石圈的刚度相当的大，以致可以传递很大板块间积累的应力达到一定的界限值时，会导致岩石的突然爆裂放出巨大的能量，这些能量大部分会以热能的方式消散，还有一部界传播，并引发了地球的振动，即地震[2][3]。

示意图,体波,示意图,横波

地震波分为两种，体波和面波。体波[1][2]由“纵波”和“横波”构成，于地球的内部。纵波又称为压缩波，当它作用于质点后，质点的振动方向一致，可以在液体或固体介质中进行传播，速度通常为 1.5~8km/s，传密切相关，p2v 1 1 2 E ；2 1 2 E ；pv 为纵波波速；E、分别为介质的松比；为介质的密度。波又名剪切波，其质点的振动方向与传播方向相垂直，但只能在固体的，横波的波速sv 可用下式进行计算： sv

【参考文献】